Hoe Coördinaat Meetmachines (CMM) precisie optimaliseren in moderne productie

Laatst bijgewerkt op 24 dec 2021 | Door WayKen

Moderne industrie wordt gekenmerkt door de precisie van de geproduceerde elementen. Het wordt al geëvalueerd in tienden van micronen en groeit onophoudelijk. Eigenlijk is de precisie van de werktuigen die door de fabrikant worden aangegeven zo veel gegroeid dat het steeds moeilijker wordt om de daadwerkelijke afwijking van het geproduceerde onderdeel te meten. Dus nieuwe manieren van controle en metrologie-apparatuur worden constant ontwikkeld en verbeterd. Een van de flexibele, snelle en nauwkeurige apparatuur-eenheden voor het schatten van onderdeelprecisie is de Coördinaat Meetmachine (CMM).

Hoe werkt de Coördinaat Meetmachine (CMM)

Een machine gebruikt een uiterst gevoelige elektronische tastvoeler om een reeks discrete punten uit de geometrie van een productieonderdeel te analyseren. Deze test wordt gebruikt om de naleving van het onderdeel aan specifieke eisen te berekenen.

CMM wordt vaak gebruikt om een onderdeel van zijn montage te evalueren om te bepalen of het het originele ontwerp respecteert. Deze zijn geïntegreerd in kwaliteitstest- of kwaliteitscontrole-workflows om de afmetingen van geproduceerde onderdelen te analyseren om eventuele kwaliteitsproblemen te voorkomen.

De werkwijze van coördinaat meetmachines (CMM) omvat twee dingen. Het meet de handmatige geometrie van een object, en de groottes van het object door de tastvoeler aan te raken die op de bewegende as van de machine is gemonteerd. Het verzekert ook de onderdelen om te verzekeren dat het hetzelfde is als het gecorrigeerde ontwerp. Het werkt door de volgende stappen.

Het te analyseren onderdeel wordt op de basis van de CMM geplaatst. De basis is gemaakt van rigide en stabiele materialen en is eigenlijk de meetplaats. Deze stabiliteit van de basis zorgt ervoor dat de meting nauwkeurig is ongeacht externe krachten die de operatie kunnen veranderen. Alles wat boven de CMM-plaat gemonteerd is, mag bewegen en is uitgerust met een aanraakbare tastvoeler. De coördinaat meetmachine (CMM) controleert de portal in de volgende stap om de tastvoeler langs de driedimensionale as te bewegen. Door deze stap uit te voeren, wordt elke facette van het onderdeel gerepliceerd om het te meten.

Wanneer de tastvoeler het te meten onderdeel aanraakt, stuurt het een elektrisch impuls uit wat dan door de computer wordt uitgekaart. Door deze stap te herhalen, met veel onderdelen, zal je de structuur van het onderdeel uittrekken.

Na de meetstap is de volgende stap de analyseprocedure, nadat de tastvoeler de X, Y en Z coördinaten van het onderdeel heeft gedetecteerd. De verkregen data wordt geanalyseerd voor de constructie van kenmerken. Het actiemechanisme is hetzelfde voor alle coördinaat meetmachines (CMM) die het camerasysteem gebruiken.

Componenten van een Coördinaat Meetmachine (CMM)

Een Coördinaat Meetmachine (CMM) bestaat uit verschillende delen. De te analyseren delen worden gemonteerd op een zware plaat, meestal van graniet, die op een vlakke grond ligt. De elektronische tastvoeler die vaak in verschillende formaten en categorieën komt, klimt op een veer-geladen stijlus. Ook is deze stijlus een bevestigde portal die beweegt in een 3-dimensionaal X-Y-Z vlakke coördinaat.

De stijlus en tastvoeler kunnen onafhankelijk afwijken om verschillende onderdeelkenmerken te verkrijgen. Door een joystick te gebruiken, kunnen we alle acties van de portal en onderzoek respectievelijk controleren. De componenten van de coördinaat meetmachine (CMM) omvatten:

• Tastvoeler
• Graniet tafel
• Fixtures
• Drogers en Luchtcompressoren
• Software

Wat is de functie van een Tastvoeler?

Een onderzoek is een van de wezenlijk essentiële delen van een coördinaat meetmachine (CMM) omdat het biologische contact maakt, in plaats van optische flitsen of lasers te gebruiken. Een van de beste kenmerken is dat het niet vertrouwt op cirkelvormige staven gemaakt van robijn of een ander formeel en stabiel materiaal dat zijn grootte niet verandert door temperatuurverandering.

Het onderzoek en stijlus zijn geconstrueerd om collectief gelijktijdig te functioneren. Ze zijn gerelateerd aan uiterst gevoelige elektronica die in staat is de minste afwijking in elektrische wrijving die van het onderzoek komen te detecteren.

Wanneer de bolvormige punt het vaste object aanraakt, wordt het gedwongen af te wijken en produceert het een elektrisch signaal wat in de computer wordt vastgelegd. Deze hoeveelheden punten kunnen geanalyseerd worden afhankelijk van de regels van het substantiële onderdeel.

Hoe te gebruiken?

Het hoofddoel van deze puntverzameling is een tweevoudig proces. Specifieke punten worden gebruikt om metingen van de echte onderdelen te analyseren tegen CAD klantdata voor het doel van kwaliteitstesten.

Of deze collectieve graden kunnen gebruikt worden om de silhouet van het deel te schetsen door een "puntwolk" te creëren. Deze techniek is nuttig wanneer alleen één specimen onderdeel wordt gebruikt als basis van een CAD-programma voor het schetsen van meer onderdelen, zoals gedaan met CNC-bewerking.

De coördinaat meetmachine (CMM) is uiterst nuttig bij het berekenen van punten binnen gaten. Deze gebieden zijn niet gemakkelijk te beoordelen met andere optische systemen omdat de flits neigt te wijzen en te stuiteren, wat onprecisie in meting veroorzaakt door het fenomeen van interferentie.

Graniet Tafel

Dit is een essentieel onderdeel van de CMM-machine omdat het erg rigide en dus stabiel is. Het wordt niet beïnvloed door temperatuur vergeleken met andere elementen. De slijtage is relatief laag. Graniet is perfect voor uiterst nauwkeurige meting omdat het onveranderd blijft over de tijd.

Fixtures

Fixtures zijn ook zeer belangrijke gereedschappen die als agenten van stabiliteit en ondersteuning in de meeste productiefuncties worden gebruikt. Ze zijn gereedschappen van coördinaat meetmachines (CMM) en functioneren in het fixeren van de onderdelen in hun respectieve plaats. Deelfixatie is vereist omdat een bewegend deel kan leiden tot fouten in berekening. Andere fixeringscomponenten beschikbaar voor gebruik zijn magneet, klemmen en fixtureplaten.

Drogers en Luchtcompressoren

Luchtcompressoren en drogers zijn veelvoorkomende componenten van coördinaat meetmachines (CMM) inclusief portal-type CMM's of standaard bruggen.

Software

Software is nodig om de tastvoeler en gevoeligheid van de andere componenten te analyseren.

Verschillende typen CMM

Brug CMM

Dit type coördinaat meetmachine heeft een tastvoeler-systeem dat langs de driedimensionale assen beweegt. In het coördinaatvlak worden deze assen orthogonaal aan elkaar gehouden.

Elk van de assen is uitgerust met sensoren die de positie van de tastvoeler in micrometers monitoren terwijl het beweegt en de punten op het oppervlak van het object detecteert. Deze punten zijn collectief bekend als puntenwolk. Deze punten illustreren het oppervlaktegebied van het object dat gebruikers moeten onderzoeken.

Portaal CMM

Portaal CMM's zijn als brug CMM's; echter, ze zijn meestal veel groter in formaat. Omdat deze gebouwd zijn om de noodzaak te verwijderen om een deel op een tafel te tillen en vergelijkbare nauwkeurigheidsniveaus te bieden. Portaal CMM's worden gebruikt voor zeer zware of enorme onderdelen. Deze portaal CMM's moeten op een zware fundering gemonteerd worden, direct op de begane grond.

Kraag CMM

Een kraag CMM is verschillend van een brug CMM's omdat de meetkop alleen aan één kant van een rigide basis van de CMM bevestigd is en dus anders is. Kraag CMM's bieden open toegang aan inspectietechnici aan alle drie kanten voor gemak van functie.

De Multipurpose Toepassing Van CMM in Hedendaagse Productie

CMM is het meest geavanceerde moderne middel van geautomatiseerde en handmatige meting, het heeft een menigte mogelijke toepassingen in de industrie gevonden. Veel verschillende typen CMM maken het mogelijk voor het gereedschap om zowel op de grote (portaal type CMM) als de kleinste (kraag type CMM machines) gebruikt te worden. Een verscheidenheid aan tastvoelertypes (mechanisch, optisch, laser, of wit licht) zorgt ervoor dat je zelfs de oppervlakken kunt meten die niet door een tastvoeler of een ander object mogen worden aangeraakt. Een hoge graad van CMM-automatisering maakt het mogelijk om het zowel handmatig door een bewerker te gebruiken als arbeid te besparen door het te automatiseren voor herhaalde operaties waar grote productievolumes betrekking op hebben.

Hoe een CMM-machine te gebruiken hangt af van de doelen die je wilt bereiken. Het niveau van zijn flexibiliteit en precisie geeft de fabrikanten veel kansen. Je kunt CMM na bewerking gebruiken of bestaande onderdelen meten om ze te herontwerpen, of je kunt het gebruiken als onderdeel van een geautomatiseerde productieketen. Hier zijn veel opties en een aantal ervan zijn vermeld in de volgende paragrafen.

Wat je moet doen vóór het gebruik van CMM

CMM-machines zijn de meest nauwkeurige instrumenten om metingen te nemen. Ze kunnen fouten in de onderdelen schatten die kleiner zijn dan micronen. Echter, om zo nauwkeurig te zijn als ze gemaakt zijn, moet de bewerker de apparatuur grondig voorbereiden om metingen uit te voeren. Het voorbereidingsniveau hangt af van de precisie van het gemeten deel. Als we praten over de onderdelen met de hoogste precisie (degenen die een tolerantie van IT6 of nog kleiner hebben), zul je zowel de CMM als het gebied waar je de metingen gaat uitvoeren moeten voorbereiden. Het moet een specifiek percentage vochtigheid en een temperatuur binnen het optimum hebben en moet extreem schoon zijn, aangezien, op die precisie, zelfs kleine stofdeeltjes het resultaat van de operatie beïnvloeden.

De CMM zelf wordt meestal gekalibreerd door een uiterst nauwkeurige metalen bol te gebruiken. De grootte en vormafwijking zijn bekend in de hoogste graad. De positie van de bol op de graniet werkttafel is ook bekend (meestal is er een speciale fixture ervoor in het midden van de tafel). De tastvoeler moet de bol in een aantal punten aanraken en de diameter en de vormafwijking ervan bepalen. De metingen worden vervolgens aangepast afhankelijk van hun afwijking en de bol wordt opnieuw gemeten om te waarborgen dat de juiste instellingen zijn opgeslagen.

CMM voor Lineaire Oppervlaktes Meting

De eenvoudigste metingen omvatten de toleranties van lineaire of cilindrische oppervlakken. In de meerderheid van gevallen worden die gemeten door de bewerker met een eenvoudige micrometer of een meetschroef direct na het bewerken. Wat is dan het nut van CMM als een eenvoudiger gereedschap met succes voor dit soort klus gebruikt kan worden?

Het antwoord op die vraag is de automatisering van alle processen. Alle moderne industrieconcepten inclusief de futuristische Industrie 4.0 omvatten een hoge graad van productieprocessenautomatisering waar zelfs de additionele bewegingen en taken zonder de bewerker worden gedaan. Een goed voorbeeld van zo'n taak is kwaliteitscontrole. Je kunt de CMM programmeren om identieke acties op elk aantal onderdelen in een batch uit te voeren. Je hebt echter een geautomatiseerde fixture en een additionele robot nodig om de onderdelen voor en na de controle te laden en lossen.

CMM voor Complexe Oppervlakte Metingen

Coördinaat Meetmachines' hoofddoel is om complexe oppervlakken te meten. Daarom, wanneer ze gebruikt worden voor dergelijke onderdelen als turbinenschaufels, vleugelvleugels, pompwielen en andere componenten met ongewone oppervlakken, werkt de CMM op hun volle potentieel. De automatisering van dergelijke taken is ook mogelijk als je een grote batch identieke onderdelen maakt en ze zo precies zijn dat je elk van hen gecontroleerd moet hebben. Echter, in de meerderheid van gevallen worden dergelijke onderdelen handmatig gemeten door de bewerker.

Om een complex oppervlak te meten, zal de bewerker de tastvoeler langs de drie assen handmatig met een afstandsbediening bewegen tot de tastvoeler het onderdeel aanraakt waar de bewerker het nodig heeft. Dan, na veel metingen genomen zijn, worden de punten geanalyseerd en de profielen van het onderdeel verbonden als splines. Dan worden de metingen vergeleken met een 3D-model van het onderdeel (inclusief de acceptabele afwijkingen) of met enige andere data waar de vereiste formaten worden getoond.

CMM voor Relatie en Vormafwijkingen

De meerderheid van de hoogwaardige onderdelen wordt niet alleen gekenmerkt door de fout van hun afmetingen, maar door de precisie van hun oppervlaktevormen en hun positie in relatie tot elkaar. Die afwijkingen zijn vooral belangrijk voor draaiende onderdelen om trillingen te verminderen en de gladheid van beweging te waarborgen. CMM meten voor dergelijke afwijkingen is niet te anders dan de meting van complexe oppervlakken. Alle vorm- en relatieafwijkingen hebben een basissoppervlak waar ze mee vergeleken worden. Dus, om de precisie-eisen te halen, zou je het onderdeel op het basissoppervlak moeten spannen en het vereiste meten. Als we praten over de relatie tussen twee oppervlakken, ontwerp dan de fixture om het eerste oppervlak te spannen en meet het tweede.

CMM Meten van Oppervlakteafwerking

Een profiometer is het meest wijdverspreide instrument voor oppervlakteafwerkingsmeting. Echter, CMM-machines kunnen de oppervlakteafwerkingen van het onderdeel ook meten vanwege hun uitstekende precisie. Echter, je zou de tastvoeler moeten veranderen naar een speciale naald. De naald zal dan langs een oppervlak bewegen en elk soort microscopische oneffenheden bepalen waaruit de oppervlakteafwerking gevormd is.

Hoe WayKen Je Kan Helpen

Bij WayKen bedienen we een kwaliteitssysteem dat gecertificeerd is door ISO 9001:2015 standaarden. Als je bewerkte onderdelen wilt met nauwkeurigere formaten en vormen, voel je vrij om ons van tevoren te contacteren om je onderdeelenmeetvereisten te bespreken. Om meer te leren, kun je CAD-bestanden uploaden en een offerte aanvragen hier.