חדשות - מדריך מכונת CMM ומדידה מלא

מהי מכונת CMM?

דמיינו לעצמכם מכונה בסגנון CNC המסוגלת לבצע מדידות מדויקות ביותר בצורה אוטומטית ביותר.זה מה שמכונות CMM עושות!

CMM ראשי תיבות של "מכונת מדידת קואורדינטות".הם אולי מכשירי המדידה התלת-ממדיים האולטימטיביים מבחינת השילוב שלהם של גמישות, דיוק ומהירות כוללת.

יישומים של מכונות מדידת קואורדינטות

מכונות מדידת קואורדינטות הן יקרות ערך בכל פעם שצריך לבצע מדידות מדויקות.וככל שהמדידות מורכבות יותר או רבות יותר, כך יתרון השימוש ב-CMM.

בדרך כלל משתמשים ב-CMM לבדיקה ובקרת איכות.כלומר, הם משמשים כדי לוודא שהחלק עומד בדרישות ובמפרט של המעצב.

אפשר גם להתרגל אליהםמהנדס לאחורחלקים קיימים על ידי ביצוע מדידות מדויקות של תכונותיהם.

מי המציא את מכונות CMM?

מכונות ה-CMM הראשונות פותחו על ידי חברת Ferranti מסקוטלנד בשנות ה-50.הם היו נחוצים למדידה מדויקת של חלקים בתעשיות התעופה והחלל והביטחוניות.למכונות הראשונות היו רק 2 צירי תנועה.מכונות 3 צירים הוצגו בשנות ה-60 על ידי DEA מאיטליה.בקרת מחשב הגיעה בתחילת שנות ה-70, והוצגה על ידי שפילד מארצות הברית.

סוגי מכונות CMM

ישנם חמישה סוגים של מכונת מדידת קואורדינטות:

סוג גשר CMM: בעיצוב זה, הנפוץ ביותר, ראש CMM רוכב על גשר.צד אחד של הגשר רוכב על מסילה על המיטה, והשני נתמך על כרית אוויר או שיטה אחרת על המיטה ללא מעקה מוביל.
שלוחה CMM: שלוחה תומכת בגשר רק בצד אחד.
Gantry CMM: ה- Gantry משתמש במסילה מובילה משני הצדדים, כמו נתב CNC.אלה הם בדרך כלל ה-CMM's הגדולים ביותר, ולכן הם זקוקים לתמיכה נוספת.
זרוע אופקית CMM: דמיין שלוחה, אבל עם כל הגשר נע למעלה ולמטה על הזרוע הבודדת ולא על הציר שלו.אלו הם ה-CMM's הכי פחות מדויקים, אבל הם יכולים למדוד רכיבים דקים גדולים כגון גופי רכב.
סוג זרוע ניידת CMM: מכונות אלו משתמשות בזרועות משולבות ובדרך כלל ממוקמות באופן ידני.במקום למדוד XYZ ישירות, הם מחשבים קואורדינטות מהמיקום הסיבובי של כל מפרק ומהאורך הידוע בין המפרקים.

לכל אחד יש יתרונות וחסרונות בהתאם לסוגי המדידות שיש לבצע.סוגים אלה מתייחסים למבנה המכונה המשמש למיקום שלהבְּדִיקָהביחס לחלק הנמדד.

להלן טבלה שימושית שתעזור להבין את היתרונות והחסרונות:

סוג CMM	דיוק	גְמִישׁוּת	משמש הכי טוב למדידה
לְגַשֵׁר	גָבוֹהַ	בינוני	רכיבים בגודל בינוני הדורשים דיוק גבוה
שְׁלוּחָה	הֲכִי גָבוֹהַ	נָמוּך	רכיבים קטנים יותר הדורשים דיוק גבוה מאוד
זרוע אופקית	נָמוּך	גָבוֹהַ	רכיבים גדולים הדורשים דיוק נמוך
גאנטרי	גָבוֹהַ	בינוני	רכיבים גדולים הדורשים דיוק גבוה
זרוע ניידת	הנמוך ביותר	הֲכִי גָבוֹהַ	כאשר ניידות היא בהחלט הקריטריון הגדול ביותר.

בדיקות ממוקמות בדרך כלל ב-3 מימדים – X, Y ו-Z. עם זאת, מכונות מתוחכמות יותר יכולות גם לאפשר את שינוי זווית הבדיקות, מה שמאפשר מדידה במקומות שאליהם הגשושית לא הייתה מסוגלת להגיע אחרת.ניתן להשתמש בטבלאות סיבוביות גם כדי לשפר את יכולת הגישה של תכונות שונות.

CMM's עשויים לרוב מגרניט ואלומיניום, והם משתמשים במיסבי אוויר

הבדיקה היא החיישן שקובע היכן נמצאים פני השטח של החלק בעת ביצוע מדידה.

סוגי בדיקה כוללים:

מֵכָנִי
אוֹפּטִי
לייזר
אור לבן

מכונות מדידת קואורדינטות משמשות בערך בשלוש דרכים כלליות:

מחלקות בקרת איכות: הנה הם נשמרים בדרך כלל בחדרים נקיים מבוקרי אקלים כדי למקסם את הדיוק שלהם.
קומת חנות: כאן CMM's נמצאים בין מכונות CNC כדי להקל על ביצוע בדיקות כחלק מתא ייצור עם תנועה מינימלית בין CMM למכונה שבה חלקים מעובדים.זה מאפשר לבצע מדידות מוקדם יותר ואולי לעתים קרובות יותר, מה שמוביל לחסכון מכיוון שגיאות מזוהות מוקדם יותר.
נייד: קל להזיז CMMs ניידים.ניתן להשתמש בהם בקומת חנות או אפילו לקחת אותם לאתר מרוחק ממתקן הייצור כדי למדוד חלקים בשטח.

כמה מדויקות מכונות CMM (דיוק CMM)?

הדיוק של מכונות מדידת קואורדינטות משתנה.בדרך כלל, הם מכוונים לדיוק מיקרומטר או טוב יותר.אבל זה לא כל כך קל.ראשית, שגיאה יכולה להיות פונקציה של גודל, כך שגיאת המדידה של CMM עשויה להיות מוגדרת כנוסחה קצרה הכוללת את אורך המדידה כמשתנה.

לדוגמה, ה-Global Classic CMM של Hexagon רשום כ-CMM לכל מטרה במחיר סביר, ומציין את הדיוק שלו כ:

1.0 + L/300um

המידות הללו הן במיקרון ו-L מצוין במ"מ.אז נניח שאנחנו מנסים למדוד את האורך של תכונה של 10 מ"מ.הנוסחה תהיה 1.0 + 10/300 = 1.0 + 1/30 או 1.03 מיקרון.

מיקרון הוא אלפית המ"מ, שזה בערך 0.00003937 אינץ'.אז השגיאה בעת מדידת אורך 10 מ"מ שלנו היא 0.00103 מ"מ או 0.00004055 אינץ'.זה פחות מחצי עשירית - טעות די קטנה!

מצד שני, צריך להיות דיוק פי 10 ממה שאנחנו מנסים למדוד.אז זה אומר שאם נוכל לסמוך על המדידה הזו רק פי 10 מהערך הזה, או 0.00005 אינץ'.עדיין טעות די קטנה.

הדברים נעשים עכורים עוד יותר עבור מדידות CMM ברצפת החנות.אם ה-CMM נמצא במעבדת בדיקה מבוקרת טמפרטורה, זה עוזר מאוד.אבל בקומת החנות, הטמפרטורות יכולות להשתנות די הרבה.ישנן דרכים שונות ש-CMM יכול לפצות על שינויים בטמפרטורה, אך אף אחת אינה מושלמת.

יצרני CMM מציינים לעתים קרובות דיוק עבור פס טמפרטורה, ולפי תקן ISO 10360-2 לדיוק CMM, פס טיפוסי הוא 64-72F (18-22C).זה נהדר אלא אם כן קומת החנות שלך היא 86F בקיץ.אז אין לך מפרט טוב לשגיאה.

יצרנים מסוימים יתנו לך סט של מדרגות או פסי טמפרטורה עם מפרט דיוק שונה.אבל מה קורה אם אתה נמצא ביותר מטווח אחד עבור אותה רצף של חלקים בזמנים שונים של היום או ימים שונים בשבוע?

מתחילים ליצור תקציב אי ודאות שמאפשר את המקרים הגרועים ביותר.אם המקרים הגרועים האלה מביאים לסובלנות בלתי מקובלת לחלקים שלך, יש צורך בשינויים נוספים בתהליך:

אתה יכול להגביל את השימוש ב-CMM לשעות מסוימות ביום בהן הטמפרטורות נופלות בטווחים נוחים יותר.
אתה יכול לבחור להשתמש רק בחלקים או מאפיינים בעלי סובלנות נמוכה יותר בשעות מסוימות של היום.
ל-CMM טובים יותר עשויים להיות מפרט טוב יותר עבור טווחי הטמפרטורה שלך.הם עשויים להיות שווים את זה למרות שהם יכולים להיות הרבה יותר יקרים.

כמובן שאמצעים אלה יגרמו להרס ביכולת שלך לתזמן במדויק את העבודות שלך.פתאום אתה חושב שבקרת אקלים טובה יותר בקומת החנות עשויה להיות השקעה משתלמת.

אתה יכול לראות איך כל עניין המדידה הזה נהיה די קשוח.

המרכיב השני שהולך יד ביד הוא האופן שבו מוגדרות סובלנות שיש לבדוק על ידי CMM.תקן הזהב הוא גיאומטרי מימד וסובלנות (GD&T).עיין בקורס המבוא שלנו בנושא GD&T כדי ללמוד עוד.

תוכנת CMM

CMM מריצים סוגים שונים של תוכנות.התקן נקרא DMIS, ראשי תיבות של Dimensional Measurement Interface Standard.למרות שזה לא ממשק התוכנה העיקרי של כל יצרן CMM, רובם לפחות תומכים בו.

יצרנים יצרו טעמים ייחודיים משלהם על מנת להוסיף משימות מדידה שאינן נתמכות על ידי DMIS.

DMIS

כאמור DMIS, הוא הסטנדרט, אבל כמו ה-g-code של CNC, יש הרבה דיאלקטים כולל:

PC-DMIS: הגרסה של Hexagon
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS היא תוכנת CMM של ניקון.

קליפסו

Calypso היא תוכנת CMM מבית Zeiss.

תוכנת CMM ו-CAD/CAM

כיצד תוכנות ותכנות CMM קשורות לתוכנת CAD/CAM?

יש הרבה פורמטים שונים של קבצי CAD, אז בדוק לאילו תוכנת CMM שלך תואמת.האינטגרציה האולטימטיבית נקראת Model Based Definition (MBD).עם MBD, ניתן להשתמש במודל עצמו כדי לחלץ ממדים עבור ה-CMM.

MDB הוא די מוביל, כך שהוא עדיין לא בשימוש ברוב המקרים.

בדיקות, מתקנים ואביזרים של CMM

בדיקות CMM

מגוון סוגים וצורות בדיקה זמינים כדי להקל על יישומים רבים ושונים.

גופי CMM

מתקנים כולם חוסכים זמן בעת טעינה ופריקה של חלקים ב-CMM, בדיוק כמו במכונת CNC.אתה יכול אפילו להשיג CMM's שיש להם מעמיסים אוטומטיים למשטחים כדי למקסם את התפוקה.