Notícias - Guia completo de máquinas e medições CMM

O que é uma máquina CMM?

Imagine uma máquina do tipo CNC capaz de realizar medições extremamente precisas de forma altamente automatizada. É isso que as máquinas CMM fazem!

CMM significa "Máquina de Medição por Coordenadas". Elas são talvez os dispositivos de medição 3D definitivos em termos de combinação de flexibilidade, precisão e velocidade.

Aplicações das máquinas de medição por coordenadas

As máquinas de medição por coordenadas (MMCs) são valiosas sempre que é necessário realizar medições precisas. E quanto mais complexas ou numerosas forem as medições, mais vantajoso será o uso de uma MMC.

Normalmente, as máquinas de medição por coordenadas (CMMs) são usadas para inspeção e controle de qualidade. Ou seja, são usadas para verificar se a peça atende aos requisitos e especificações do projetista.

Eles também podem ser usados paraengenharia reversapeças existentes, realizando medições precisas de suas características.

Quem inventou as máquinas CMM?

As primeiras máquinas CMM foram desenvolvidas pela empresa escocesa Ferranti na década de 1950. Elas eram necessárias para a medição precisa de peças nas indústrias aeroespacial e de defesa. As primeiras máquinas tinham apenas dois eixos de movimento. As máquinas de três eixos foram introduzidas na década de 1960 pela DEA, da Itália. O controle por computador surgiu no início da década de 1970, introduzido pela Sheffield, dos EUA.

Tipos de máquinas CMM

Existem cinco tipos de máquinas de medição por coordenadas:

CMM tipo ponte: Neste projeto, o mais comum, a cabeça da CMM desliza sobre uma ponte. Um lado da ponte desliza sobre um trilho na base, e o outro é apoiado em uma almofada de ar ou outro método na base, sem trilho guia.
CMM de viga em balanço: A viga em balanço suporta a ponte apenas de um lado.
CMM tipo pórtico: O pórtico utiliza um trilho guia em ambos os lados, semelhante a uma fresadora CNC. Normalmente, essas são as CMMs maiores, por isso necessitam de suporte adicional.
Máquina de Medição por Coordenadas (MMC) de Braço Horizontal: Imagine uma viga em balanço, mas com toda a estrutura se movendo para cima e para baixo ao longo de um único braço, em vez de girar em torno de seu próprio eixo. Essas são as MMCs menos precisas, mas podem medir componentes grandes e finos, como carrocerias.
Máquina de Medição por Coordenadas (MMC) portátil com braço articulado: Essas máquinas utilizam braços articulados e geralmente são posicionadas manualmente. Em vez de medir diretamente as coordenadas XYZ, elas calculam as coordenadas a partir da posição rotativa de cada junta e do comprimento conhecido entre elas.

Cada um possui vantagens e desvantagens dependendo dos tipos de medições a serem feitas. Esses tipos se referem à estrutura da máquina utilizada para posicioná-la.sondaem relação à parte que está sendo medida.

Aqui está uma tabela útil para ajudar a entender as vantagens e desvantagens:

Tipo CMM	Precisão	Flexibilidade	Ideal para medir
Ponte	Alto	Médio	Componentes de tamanho médio que exigem alta precisão
Cantilever	Mais alto	Baixo	Componentes menores que exigem altíssima precisão
Braço horizontal	Baixo	Alto	Componentes grandes que exigem baixa precisão
Pórtico	Alto	Médio	Componentes de grande porte que exigem alta precisão
Tipo de braço portátil	Mais baixo	Mais alto	Quando a portabilidade é absolutamente o critério mais importante.

As sondas são normalmente posicionadas em 3 dimensões – X, Y e Z. No entanto, máquinas mais sofisticadas também permitem a alteração do ângulo das sondas, possibilitando medições em locais que, de outra forma, seriam inacessíveis. Mesas rotativas também podem ser utilizadas para melhorar a acessibilidade a diversas características.

As máquinas de medição por coordenadas (CMMs) são frequentemente feitas de granito e alumínio, e utilizam mancais de ar.

A sonda é o sensor que determina a posição da superfície da peça no momento da medição.

Os tipos de sonda incluem:

Mecânico
Óptico
Laser
Luz branca

As máquinas de medição por coordenadas são utilizadas de três maneiras gerais:

Departamentos de Controle de Qualidade: Normalmente, esses departamentos são mantidos em salas limpas com temperatura controlada para maximizar sua precisão.
Chão de Fábrica: Aqui, as CMMs (Máquinas de Medição por Coordenadas) estão localizadas junto às máquinas CNC para facilitar a realização de inspeções como parte de uma célula de produção, com deslocamento mínimo entre a CMM e a máquina onde as peças estão sendo usinadas. Isso permite que as medições sejam feitas mais cedo e potencialmente com mais frequência, o que gera economia, pois os erros são identificados mais rapidamente.
Portátil: As máquinas de medição por coordenadas (MMCs) portáteis são fáceis de transportar. Podem ser usadas no chão de fábrica ou até mesmo levadas para um local remoto da unidade fabril para medir peças em campo.

Qual a precisão das máquinas CMM (Precisão da CMM)?

A precisão das máquinas de medição por coordenadas (MMCs) varia. Geralmente, o objetivo é atingir precisão micrométrica ou melhor. Mas não é tão simples. Para começar, o erro pode ser função do tamanho, então o erro de medição de uma MMC pode ser especificado por uma fórmula curta que inclui o comprimento da medição como uma variável.

Por exemplo, a CMM Global Classic da Hexagon é listada como uma CMM acessível e de uso geral, e especifica sua precisão como:

1,0 + L/300um

Essas medidas estão em micrômetros e L é especificado em mm. Então, digamos que estamos tentando medir o comprimento de uma característica de 10 mm. A fórmula seria 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 ou 1,03 micrômetros.

Um mícron é um milésimo de milímetro, o que equivale a cerca de 0,00003937 polegadas. Portanto, o erro ao medir nosso comprimento de 10 mm é de 0,00103 mm ou 0,00004055 polegadas. Isso é menos da metade de um décimo – um erro muito pequeno!

Por outro lado, o ideal seria uma precisão 10 vezes maior do que o valor que estamos tentando medir. Isso significa que só podemos confiar nessa medição com uma margem de erro de 10 vezes esse valor, ou 0,00005 polegadas. Ainda assim, um erro bastante pequeno.

A situação fica ainda mais complexa para medições de CMM na linha de produção. Se a CMM estiver instalada em um laboratório de inspeção com temperatura controlada, isso ajuda bastante. Mas na linha de produção, as temperaturas podem variar muito. Existem várias maneiras pelas quais uma CMM pode compensar a variação de temperatura, mas nenhuma é perfeita.

Os fabricantes de CMMs geralmente especificam a precisão para uma faixa de temperatura e, de acordo com a norma ISO 10360-2 para precisão de CMMs, uma faixa típica é de 64-72°F (18-22°C). Isso é ótimo, a menos que sua fábrica atinja 86°F (30°C) no verão. Nesse caso, você não terá uma boa especificação para a margem de erro.

Alguns fabricantes fornecem uma série de faixas de temperatura com diferentes especificações de precisão. Mas o que acontece se você estiver em mais de uma faixa de temperatura para o mesmo lote de peças em diferentes horários do dia ou em diferentes dias da semana?

Começa-se a ter de criar um orçamento de incerteza que contemple os piores cenários. Se esses piores cenários resultarem em tolerâncias inaceitáveis para as peças, serão necessárias alterações adicionais no processo.

Você pode limitar o uso do CMM a determinados horários do dia, quando as temperaturas estiverem em faixas mais favoráveis.
Você pode optar por usinar peças ou recursos com tolerâncias mais baixas somente em horários específicos do dia.
Máquinas de medição por coordenadas (CMMs) melhores podem ter especificações mais adequadas para suas faixas de temperatura. Elas podem valer a pena, mesmo que sejam bem mais caras.

É claro que essas medidas vão prejudicar bastante sua capacidade de planejar suas tarefas com precisão. De repente, você começa a achar que um melhor controle climático no chão de fábrica pode ser um investimento que valha a pena.

Dá para perceber como toda essa questão de medição fica bastante complicada.

Outro fator crucial é a forma como as tolerâncias a serem verificadas pela CMM são especificadas. O padrão ouro é a Dimensionamento e Tolerância Geométrica (GD&T). Confira nosso curso introdutório sobre GD&T para saber mais.

Software CMM

As máquinas de medição por coordenadas (MMCs) utilizam diversos tipos de software. O padrão é chamado DMIS, que significa Dimensional Measurement Interface Standard (Padrão de Interface de Medição Dimensional). Embora não seja a principal interface de software para todos os fabricantes de MMCs, a maioria deles oferece suporte a ela.

Os fabricantes criaram sabores exclusivos para adicionar tarefas de medição não suportadas pelo DMIS.

DMIS

Como mencionado, o DMIS é o padrão, mas, assim como o código G do CNC, existem muitos dialetos, incluindo:

PC-DMIS: Versão da Hexagon
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS é o software CMM da Nikon.

Calipso

Calypso é um software de CMM da Zeiss.

Software CMM e CAD/CAM

Qual a relação entre o software e a programação CMM e o software CAD/CAM?

Existem muitos formatos de arquivo CAD diferentes, portanto, verifique com quais o seu software CMM é compatível. A integração ideal é chamada de Definição Baseada em Modelo (MBD). Com o MBD, o próprio modelo pode ser usado para extrair as dimensões para a CMM.

O MDB é uma tecnologia bastante inovadora, por isso ainda não está sendo usado na maioria dos casos.

Sondas, dispositivos de fixação e acessórios para máquinas de medição por coordenadas (CMM).

Sondas CMM

Estão disponíveis diversos tipos e formatos de sondas para facilitar várias aplicações diferentes.

Dispositivos de fixação CMM

Os dispositivos de fixação economizam tempo no carregamento e descarregamento de peças em uma CMM, assim como em uma máquina CNC. Você pode até encontrar CMMs com carregadores automáticos de paletes para maximizar a produtividade.