Nyheder - Komplet CMM-maskine og måleguide

Hvad er en CMM-maskine?

Forestil dig en CNC-lignende maskine, der er i stand til at foretage ekstremt præcise målinger på en højautomatiseret måde. Det er, hvad CMM-maskiner gør!

CMM står for "Coordinate Measuring Machine". De er måske de ultimative 3D-måleinstrumenter med hensyn til deres kombination af samlet fleksibilitet, nøjagtighed og hastighed.

Anvendelser af koordinatmålemaskiner

Koordinatmålemaskiner er værdifulde, når der skal foretages nøjagtige målinger. Og jo mere komplekse eller talrige målinger der er, desto mere fordelagtigt er det at bruge en CMM.

Typisk bruges CMM'er til inspektion og kvalitetskontrol. Det vil sige, at de bruges til at verificere, at delen opfylder designerens krav og specifikationer.

De kan også bruges tilreverse engineeringeksisterende dele ved at foretage nøjagtige målinger af deres egenskaber.

Hvem opfandt CMM-maskiner?

De første CMM-maskiner blev udviklet af Ferranti Company i Skotland i 1950'erne. De var nødvendige til præcisionsmåling af dele i luftfarts- og forsvarsindustrien. De allerførste maskiner havde kun 2 bevægelsesakser. 3-aksede maskiner blev introduceret i 1960'erne af DEA i Italien. Computerstyring kom i begyndelsen af 1970'erne og blev introduceret af Sheffield i USA.

Typer af CMM-maskiner

Der er fem typer koordinatmålemaskiner:

Brotype CMM: I dette design, det mest almindelige, sidder CMM-hovedet på en bro. Den ene side af broen sidder på en skinne på sengen, og den anden side understøttes af en luftpude eller en anden metode på sengen uden en styreskinne.
Cantilever CMM: Cantileveren understøtter kun broen på den ene side.
Gantry CMM: Gantry'en bruger en styreskinne på begge sider, ligesom en CNC-router. Disse er typisk de største CMM'er, så de har brug for ekstra støtte.
Horisontal arm CMM: Forestil dig en cantilever, men hvor hele broen bevæger sig op og ned ad den enkelte arm i stedet for på sin egen akse. Disse er de mindst nøjagtige CMM'er, men de kan måle store, tynde komponenter såsom bilkarosserier.
Bærbar armtype CMM: Disse maskiner bruger leddelte arme og positioneres typisk manuelt. I stedet for at måle XYZ direkte beregner de koordinater ud fra rotationspositionen for hvert led og den kendte længde mellem leddene.

Hver af dem har fordele og ulemper afhængigt af de typer målinger, der skal foretages. Disse typer refererer til maskinens struktur, der bruges til at positionere denssondei forhold til den del, der måles.

Her er en praktisk tabel, der kan hjælpe med at forstå fordele og ulemper:

CMM-type	Nøjagtighed	Fleksibilitet	Bedst brugt til måling
Bro	Høj	Medium	Mellemstore komponenter, der kræver høj nøjagtighed
Udkragningsmekanisme	Højeste	Lav	Mindre komponenter, der kræver meget høj nøjagtighed
Horisontal arm	Lav	Høj	Store komponenter, der kræver lav nøjagtighed
Portal	Høj	Medium	Store komponenter, der kræver høj nøjagtighed
Bærbar armtype	Laveste	Højeste	Når bærbarhed er det absolut største kriterium.

Prober placeres normalt i 3 dimensioner – X, Y og Z. Mere sofistikerede maskiner kan dog også tillade ændring af probernes vinkel, hvilket muliggør måling på steder, som proben ellers ikke ville være i stand til at nå. Rotationsborde kan også bruges til at forbedre tilgængeligheden af forskellige funktioner.

CMM'er er ofte lavet af granit og aluminium, og de bruger luftlejer

Sonden er den sensor, der bestemmer, hvor emnets overflade er, når en måling foretages.

Probetyper omfatter:

Mekanisk
Optisk
Laser
Hvidt lys

Koordinatmålemaskiner bruges på omtrent tre generelle måder:

Kvalitetskontrolafdelinger: Her opbevares de typisk i klimakontrollerede renrum for at maksimere deres præcision.
Fabriksgulv: Her er CMM'er placeret nede blandt CNC-maskinerne for at gøre det nemt at udføre inspektioner som en del af en produktionscelle med minimal bevægelse mellem CMM'en og den maskine, hvor delene bearbejdes. Dette gør det muligt at foretage målinger tidligere og potentielt oftere, hvilket fører til besparelser, da fejl identificeres hurtigere.
Bærbar: Bærbare CMM'er er nemme at flytte rundt. De kan bruges på en fabriksgulv eller endda tages med til et sted fjernt fra produktionsanlægget for at måle dele i marken.

Hvor præcise er CMM-maskiner (CMM-nøjagtighed)?

Nøjagtigheden af koordinatmålemaskiner varierer. Generelt sigter de mod mikrometerpræcision eller bedre. Men det er ikke så let. For det første kan fejlen være en funktion af størrelsen, så en CMM's målefejl kan specificeres som en kort formel, der inkluderer målingens længde som en variabel.

For eksempel er Hexagons Global Classic CMM angivet som en prisvenlig allround CMM og specificerer dens nøjagtighed som:

1,0 + L/300µm

Disse mål er i mikron, og L er angivet i mm. Så lad os sige, at vi prøver at måle længden af et 10 mm element. Formlen ville være 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 eller 1,03 mikron.

En mikron er en tusindedel af en mm, hvilket er omkring 0,00003937 tommer. Så fejlen, når vi måler vores 10 mm længde, er 0,00103 mm eller 0,00004055 tommer. Det er mindre end en halv tiendedel – en ret lille fejl!

På den anden side bør man have en nøjagtighed på 10 gange det, vi prøver at måle. Det betyder, at vi kun kan stole på denne måling til 10 gange den værdi, eller 0,00005 tommer. Stadig en ret lille fejl.

Tingene bliver endnu mere uklare for CMM-målinger på fabriksgulvet. Hvis CMM'en er placeret i et temperaturkontrolleret inspektionslaboratorium, hjælper det meget. Men på fabriksgulvet kan temperaturerne variere en hel del. Der er forskellige måder, hvorpå en CMM kan kompensere for temperaturvariationer, men ingen er perfekte.

CMM-producenter specificerer ofte nøjagtighed for et temperaturområde, og ifølge ISO 10360-2-standarden for CMM-nøjagtighed er et typisk område 64-72F (18-22C). Det er godt, medmindre din værkstedstemperatur er 86F om sommeren. Så har du ikke en god specifikation for fejlen.

Nogle producenter vil give dig et sæt trin eller temperaturbånd med forskellige nøjagtighedsspecifikationer. Men hvad sker der, hvis du er i mere end ét område for den samme serie af dele på forskellige tidspunkter af dagen eller forskellige ugedage?

Man begynder at skulle oprette et usikkerhedsbudget, der tager højde for værst tænkelige scenarier. Hvis disse værst tænkelige scenarier resulterer i uacceptable tolerancer for dine dele, er der behov for yderligere procesændringer:

Du kan begrænse brugen af CMM til bestemte tidspunkter af dagen, hvor temperaturerne falder til mere gunstige områder.
Du kan vælge kun at bearbejde dele eller funktioner med lavere tolerancer på bestemte tidspunkter af dagen.
Bedre CMM'er har muligvis bedre specifikationer til dine temperaturområder. De kan være det værd, selvom de kan være meget dyrere.

Disse tiltag vil naturligvis ødelægge din evne til at planlægge dine opgaver præcist. Pludselig tænker du, at bedre klimastyring i fabrikslokalet kan være en investering, der er værd at investere i.

Du kan se, hvordan hele den her måleproces bliver ret pinlig.

Den anden ingrediens, der går hånd i hånd, er, hvordan tolerancer, der skal kontrolleres af CMM, specificeres. Guldstandarden er geometrisk dimensionering og tolerancebestemmelse (GD&T). Se vores introduktionskursus i GD&T for at lære mere.

CMM-software

CMM'er kører forskellige typer software. Standarden kaldes DMIS, som står for Dimensional Measurement Interface Standard. Selvom det ikke er den primære softwaregrænseflade for alle CMM-producenter, understøtter de fleste af dem det i det mindste.

Producenter har skabt deres egne unikke varianter for at tilføje måleopgaver, der ikke understøttes af DMIS.

DMIS

Som nævnt er DMIS standarden, men ligesom CNC's g-kode er der mange dialekter, herunder:

PC-DMIS: Hexagons version
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS er Nikons CMM-software.

Calypso

Calypso er CMM-software fra Zeiss.

CMM- og CAD/CAM-software

Hvordan hænger CMM-software og -programmering sammen med CAD/CAM-software?

Der findes mange forskellige CAD-filformater, så tjek hvilke din CMM-software er kompatibel med. Den ultimative integration kaldes Model Based Definition (MBD). Med MBD kan selve modellen bruges til at udtrække dimensioner til CMM'en.

MDB er ret banebrydende, så det bliver endnu ikke brugt i de fleste tilfælde.

CMM-sonder, -fiksturer og -tilbehør

CMM-sonder

En række forskellige probetyper og -former er tilgængelige for at muliggøre mange forskellige anvendelser.

CMM-armaturer

Fikseringsanordninger sparer alle tid ved ind- og udlæsning af dele på en CMM, ligesom på en CNC-maskine. Du kan endda få CMM'er med automatiske pallelæssere for at maksimere gennemløbshastigheden.