De toepassing van CMM in moderne productiewerkplaatsen

Laatst bijgewerkt op 24 december 2021 | By WayKen

De moderne industrie kenmerkt zich door de precisie van de vervaardigde elementen. Het wordt al gemeten in de tienden van microns en blijft onophoudelijk groeien. Eigenlijk is de precisie van de werktuigmachines die door de fabrikant worden vermeld zo gegroeid dat het steeds moeilijker wordt om de werkelijke afwijking van het gefabriceerde onderdeel te meten. Er worden dus voortdurend nieuwe manieren van controle- en meetapparatuur ontwikkeld en verbeterd. Een van de flexibele, snelle en nauwkeurige apparatuur voor het schatten van de precisie van onderdelen is de coördinatenmeetmachine.

Hoe werkt de coördinatenmeetmachine (CMM)

Een machine gebruikt een uiterst gevoelige elektronische sonde om een ​​vervolg van discrete punten uit de geometrie van een productieonderdeel te analyseren. Deze test wordt gebruikt om te berekenen of het onderdeel voldoet aan specifieke vereisten.

CMM wordt vaak gebruikt om een ​​deel van de assemblage te evalueren om te bepalen of het het oorspronkelijke ontwerp van het monster respecteert. Deze zijn geïntegreerd in workflows voor kwaliteitstests of kwaliteitscontroles om de afmetingen van gefabriceerde onderdelen te analyseren om mogelijke kwaliteitsproblemen te voorkomen.

De werkwijze van coördinatenmeetmachines (CMM) omvat twee dingen. Het meet door de handmatige geometrie van een object en de grootte van het object door de sonde aan te raken die op de bewegende as van de machine is gestegen. Het verzekert ook dat de onderdelen hetzelfde zijn als het gecorrigeerde ontwerp. Het werkt via de volgende stappen.

Het te analyseren onderdeel wordt op de basis van de CMM geplaatst. De basis is gemaakt van stijf en stabiel materiaal en het is eigenlijk de plaats van meting. Deze stabiliteit van de basis zorgt ervoor dat de meting nauwkeurig is, ongeacht externe krachten die de werking kunnen veranderen. Allen die boven de CMM-plaat zijn gemonteerd, mogen bewegen en zijn uitgerust met een tastsonde. De coördinatenmeetmachine (CMM) bestuurt het portaal in de volgende stap om de sonde langs de driedimensionale as te verplaatsen. Door deze stap uit te voeren, wordt elk facet van het onderdeel gerepliceerd om het te meten.

Wanneer de sonde het te meten onderdeel aanraakt, zendt hij een elektrische impuls uit die vervolgens door de computer in kaart wordt gebracht. Door deze stap te herhalen, met veel onderdelen, schets je de structuur van het onderdeel.

Na de meetstap is de volgende stap de analyseprocedure, nadat de sonde de X-, Y- en Z-coördinaten van het onderdeel heeft gedetecteerd. De verkregen gegevens worden geanalyseerd voor de constructie van kenmerken. Het actiemechanisme is hetzelfde voor alle coördinatenmeetmachines (CMM) die het camerasysteem gebruiken.

Onderdelen van een coördinatenmeetmachine (CMM)

Een Coördinatenmeetmachine (CMM) is opgebouwd uit verschillende onderdelen. De te analyseren delen worden opgestegen op een massieve plaat, meestal gemaakt van graniet, die op een vlakke ondergrond wordt gelegd. De elektronische sonde, die vaak in verschillende maten en categorieën wordt geleverd, klautert op een veerbelaste stylus. Deze stylus is ook een bevestigd portaal dat in een driedimensionale XYZ-vlakcoördinaat beweegt.

De stylus en sonde kunnen zonder hulp worden omgeleid om verschillende onderdeelkenmerken te verkrijgen. Door een joystick te gebruiken, kunnen we alle acties van respectievelijk het portaal en het onderzoek besturen. De componenten van de coördinatenmeetmachine (CMM) omvatten:

• Sonde
• Granieten tafel
• Installaties
• Drogers en luchtcompressoren
• Software

Wat is de functie van een sonde?

Een onderzoek is een van de enorm essentiële onderdelen van een coördinatenmeetmachine (CMM) omdat het biologisch contact maakt, in vergelijking met het gebruik van optische glinstering of lasers. Een van de beste eigenschappen is dat het niet afhankelijk is van ronde stompjes gemaakt van robijn of een andere formele en stabiele substantie die de grootte die naar verwachting zal veranderen in temperatuur niet zal veranderen.

Het onderzoek en de stylus zijn geconstrueerd om samen gelijktijdig te functioneren. Ze zijn gerelateerd aan uiterst gevoelige elektronica die in staat is om de kleinste afwijking in elektrische wrijving te detecteren die uit het onderzoek voortkomt.

Wanneer de bolvormige punt het vaste object raakt, wordt het aangespoord om af te wenden en produceert het een elektrische indicatie die in de computer wordt opgevangen. Deze hoeveelheden punten kunnen worden geanalyseerd, afhankelijk van de regelgeving van het substantiële deel.

Manier om gebruikt te worden?

Het hoofddoel van deze puntenverzameling is een tweeledig proces. Bepaalde punten worden gebruikt om metingen van de echte onderdelen te analyseren tegen de lijstgegevens van een CAD-klant met het oog op kwaliteitstests.

Of deze collectieve graden kunnen worden gebruikt om het silhouet van het gedeelte te schetsen door een "puntenwolk" te creëren. Deze techniek is nuttig wanneer slechts één specimenonderdeel wordt gebruikt als basis van een CAD-programma voor het schetsen van meer onderdelen, zoals bij de CNC-bewerking wordt gedaan.

De coördinatenmeetmachine (CMM) is uitermate handig bij het berekenen van punten in gaten. Deze gebieden zijn niet gemakkelijk te beoordelen met andere optische systemen, omdat de glinstering de neiging heeft om aan te geven en rond te stuiteren, wat onnauwkeurige metingen veroorzaakt door het fenomeen van interferentie.

Granieten Tafel

Dit is een essentieel onderdeel van de CMM-machine omdat deze erg stijf en dus stabiel is. Het wordt niet beïnvloed door temperatuur in vergelijking met andere elementen. De slijtage is relatief laag. Graniet is perfect voor zeer nauwkeurige metingen omdat het in de loop van de tijd onaangetast blijft.

Installaties

Armaturen zijn ook zeer belangrijke hulpmiddelen die worden gebruikt als agenten van stabiliteit en ondersteuning in de meeste productiefuncties. Het zijn gereedschappen van coördinatenmeetmachines (CMM) en functioneren bij het bevestigen van de onderdelen op hun respectievelijke plaats. Bevestiging van onderdelen is vereist omdat een bewegend onderdeel kan leiden tot rekenfouten. Andere bevestigingscomponenten die beschikbaar zijn voor gebruik zijn de magneten, klemmen en bevestigingsplaten.

Drogers en luchtcompressoren

Luchtcompressoren en drogers zijn veelgebruikte componenten van coördinatenmeetmachines (CMM's), waaronder CMM's van het portaaltype of standaardbruggen.

Software

Er is software nodig om de sonde en de gevoeligheid van de andere componenten te analyseren.

Verschillende soorten CMM

Brug CMM

Dit type coördinatenmeetmachine heeft een tastersysteem dat langs de driedimensionale assen beweegt. In het coördinatenvlak worden deze assen respectievelijk loodrecht op elkaar gehouden.

Elk van de assen is uitgerust met sensoren die de positie van de sonde in micrometers bewaken terwijl deze beweegt en de punten op het oppervlak van het object detecteren. Deze punten worden gezamenlijk puntenwolk genoemd. Deze punten illustreren het oppervlak van het object dat gebruikers moeten onderzoeken.

Gantry-CMM

Gantry-CMM's zijn als brug-CMM's; ze zijn echter meestal veel groter van formaat. Omdat deze zijn gebouwd om de noodzaak om uit elkaar te tillen op een tafel weg te nemen en vergelijkbare nauwkeurigheidsniveaus bieden. Gantry CMM's worden gebruikt voor zeer zware of grote onderdelen. Deze portaal-CMM's moeten op een stevige ondergrond worden gemonteerd, direct op de begane grond.

Cantilever CMM

Een cantilever-CMM is niet hetzelfde als een brug-CMM, omdat de meetkop slechts aan één kant van een stijve basis van de CMM is bevestigd en dus anders is. Cantilever CMM's bieden aan alle drie zijden open toegang voor inspectietechnici voor gebruiksgemak.

De multifunctionele toepassing van CMM in hedendaagse productie

CMM is het meest geavanceerde moderne middel voor geautomatiseerde en handmatige meting, het heeft een groot aantal mogelijke toepassingen gevonden in de industrie. Veel verschillende soorten CMM maken het mogelijk om het gereedschap zowel op de grote (gantry-type CMM) als de kleinste (cantilever-type CMM-machines) te gebruiken. Een verscheidenheid aan sondetypes (mechanisch, optisch, laser of wit licht) zorgt ervoor dat u zelfs de oppervlakken kunt meten die niet door een sonde of enig ander object mogen worden aangeraakt. Een hoge mate van CMM-automatisering maakt het mogelijk om het zowel handmatig door een machinist te gebruiken als om arbeid te besparen door het te automatiseren voor herhaalde bewerkingen bij grote productievolumes.

Hoe u een CMM-machine gebruikt, hangt af van de doelen die u wilt bereiken. Het niveau van zijn flexibiliteit en precisie geeft de fabrikanten veel kansen. U kunt CMM na bewerking gebruiken of de bestaande onderdelen meten om ze opnieuw te ontwerpen, of u kunt het gebruiken als onderdeel van een geautomatiseerde productieketen. Hier zijn veel opties en een aantal daarvan wordt in de volgende paragrafen opgesomd.

Wat u moet doen voordat u CMM gebruikt

CMM-machines zijn de meest nauwkeurige instrumenten om metingen uit te voeren. Ze kunnen fouten in de onderdelen schatten die kleiner zijn dan micron. Om ze echter zo nauwkeurig te laten zijn als ze zijn gemaakt, moet de machinist de apparatuur grondig voorbereiden om metingen uit te voeren. De mate van voorbereiding hangt af van de precisie van het gemeten onderdeel. Als we het hebben over de onderdelen met de hoogste precisie (die met een tolerantie van IT6 of zelfs kleiner), moet je zowel de CMM als het gebied waar je de metingen gaat uitvoeren voorbereiden. Het moet een bepaald vochtigheidspercentage en een temperatuur hebben die binnen het optimum ligt en het moet extreem schoon zijn, omdat bij die precisie zelfs kleine stofdeeltjes het resultaat van de operatie beïnvloeden.

De CMM zelf wordt meestal gekalibreerd met behulp van een uiterst precieze metalen bol. De grootte en vormafwijking zijn in de hoogste mate bekend. De positie van de bol op de granieten werktafel is ook bekend (meestal is er een speciale bevestiging voor in het midden van de tafel). De sonde moet de bol op een aantal plaatsen raken en de diameter en de vormafwijking ervan bepalen. De metingen worden vervolgens aangepast afhankelijk van hun afwijking en de bol wordt opnieuw gemeten om ervoor te zorgen dat de juiste instellingen zijn opgeslagen.

CMM voor lineaire oppervlaktemeting

De eenvoudigste metingen omvatten de toleranties van lineaire of cilindrische oppervlakken. In de meeste gevallen worden die door de machinist gemeten met een eenvoudige micrometer of een meetlat direct nadat hij klaar is met bewerken. Dus, wat heeft het voor zin om CM te gebruiken als een eenvoudiger hulpmiddel met succes kan worden gebruikt voor dit soort werk?

Het antwoord op die vraag is de automatisering van alle processen. Alle moderne industrieconcepten, inclusief de futuristische Industrie 4.0, omvatten een hoge mate van automatisering van productieprocessen, waarbij zelfs de extra bewegingen en taken worden uitgevoerd zonder de machinist. Een goed voorbeeld van zo'n taak is kwaliteitscontrole. U kunt de CMM programmeren om identieke acties uit te voeren op een willekeurig aantal onderdelen in een batch. U hebt echter een geautomatiseerde opspanning en een extra robot nodig om de onderdelen voor en na de controle te laden en te lossen.

CMM voor complexe oppervlaktemetingen

Het belangrijkste doel van coördinatenmeetmachines is het meten van complexe oppervlakken. Daarom werkt de CMM optimaal wanneer ze worden gebruikt voor onderdelen als turbinebladen, vliegtuigvleugels, pompwaaiers en andere componenten met ongebruikelijke oppervlakken. De automatisering van dergelijke taken is ook mogelijk als u een grote partij identieke onderdelen maakt en ze zo nauwkeurig zijn dat u ze allemaal moet laten controleren. In de meeste gevallen worden dergelijke onderdelen echter handmatig door de machinist opgemeten.

Om een ​​complex oppervlak te meten, zal de machinist de sonde handmatig langs de drie assen verplaatsen met een afstandsbediening totdat de sonde het deel raakt waar de machinist hem nodig heeft. Vervolgens, nadat er veel metingen zijn gedaan, worden de punten geanalyseerd en worden de profielen van het onderdeel als splines verbonden. Vervolgens worden de metingen vergeleken met een 3D-model van het onderdeel (inclusief de acceptabele afwijkingen) of met enkele andere gegevens waar de vereiste maten worden weergegeven.

CMM voor relatie- en vormafwijkingen

De meeste hoogwaardige onderdelen worden niet alleen gekenmerkt door de fout in hun afmetingen, maar ook door de precisie van hun oppervlaktevormen en hun positie ten opzichte van elkaar. Die afwijkingen zijn vooral belangrijk voor draaiende onderdelen om trillingen te verminderen en een soepele beweging te garanderen. CMM-metingen voor dergelijke afwijkingen verschillen niet veel van het meten van complexe oppervlakken. Alle vorm- en relatieafwijkingen hebben een basisoppervlak waarmee ze worden vergeleken. Dus om aan de precisie-eisen te voldoen, moet u het onderdeel op het basisoppervlak klemmen en het vereiste meten. Als we het hebben over de relatie tussen twee oppervlakken, ontwerp dan gewoon de armatuur om het eerste oppervlak vast te klemmen en meet het tweede.

CMM meten van oppervlakteafwerking

Een profiler is het meest gebruikte instrument voor het meten van oppervlakteafwerking. CMM-machines kunnen echter ook de oppervlakteafwerkingen van het onderdeel meten vanwege hun uitstekende precisie. U zou de sonde echter moeten vervangen door een speciale naald. De naald zal dan langs een oppervlak bewegen en elke soort microscopische oneffenheid bepalen waaruit de oppervlakteafwerking is gevormd.

Hoe WayKen u kan helpen

Bij WayKen hanteren we een kwaliteitssysteem dat is gecertificeerd volgens ISO 9001:2015-normen. Als u machinaal bewerkte onderdelen met nauwkeurigere maten en vormen wilt krijgen, neem dan gerust van tevoren contact met ons op om uw vereisten voor het meten van onderdelen te bespreken. Voor meer informatie kunt u hier CAD-bestanden uploaden en een offerte aanvragen.