Notícias - Guia completo de máquinas e medições CMM

O que é uma máquina CMM?

Imagine uma máquina 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". Eles são talvez os dispositivos de medição 3D definitivos em termos de combinação de flexibilidade geral, precisão e velocidade.

Aplicações de Máquinas de Medição por Coordenadas

Máquinas de Medição por Coordenadas são valiosas sempre que medições precisas precisam ser feitas. E quanto mais complexas ou numerosas forem as medições, mais vantajoso será usar uma CMM.

Normalmente, as CMMs são utilizadas para inspeção e controle de qualidade. Ou seja, para verificar se a peça atende aos requisitos e especificações do projetista.

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

Quem inventou as máquinas CMM?

As primeiras máquinas CMM foram desenvolvidas pela Ferranti Company, da Escócia, na década de 1950. Eram necessárias para medições de precisão de peças nas indústrias aeroespacial e de defesa. As primeiras máquinas tinham apenas 2 eixos de movimento. As máquinas de 3 eixos foram introduzidas na década de 1960 pela DEA, da Itália. O controle por computador surgiu no início da década de 1970, com a introdução da Sheffield, dos EUA.

Tipos de máquinas CMM

Existem cinco tipos de máquinas de medição de coordenadas:

CMM tipo ponte: Neste projeto, o mais comum, a cabeça da CMM é montada sobre uma ponte. Um lado da ponte é montado sobre um trilho na base, e o outro é apoiado sobre uma almofada de ar ou outro método na base, sem trilho-guia.
Cantilever CMM: O cantilever suporta a ponte em apenas um lado.
CMM de pórtico: O pórtico utiliza um trilho-guia em ambos os lados, como uma fresadora CNC. Normalmente, são as maiores CMMs, por isso precisam de suporte extra.
CMM de braço horizontal: imagine um cantilever, mas com toda a ponte se movendo para cima e para baixo no braço único, em vez de em seu próprio eixo. Essas são as CMMs menos precisas, mas podem medir componentes grandes e finos, como carrocerias de automóveis.
CMM de braço portátil: Essas máquinas utilizam braços articulados e normalmente são posicionadas manualmente. Em vez de medir XYZ diretamente, elas calculam as coordenadas a partir da posição rotativa de cada junta e do comprimento conhecido entre elas.

Cada um apresenta vantagens e desvantagens dependendo dos tipos de medições a serem realizadas. Esses tipos referem-se à estrutura da máquina que é utilizada para posicionar seusondaem relação à parte que está sendo medida.

Aqui está uma tabela útil para ajudar a entender os prós e os contras:

Tipo CMM	Precisão	Flexibilidade	Melhor usado para medição
Ponte	Alto	Médio	Componentes de médio porte que exigem alta precisão
Cantilever	Mais alto	Baixo	Componentes menores que exigem precisão muito alta
Braço horizontal	Baixo	Alto	Componentes grandes que exigem baixa precisão
Pórtico	Alto	Médio	Componentes grandes que exigem alta precisão
Tipo de braço portátil	Mais baixo	Mais alto	Quando a portabilidade é absolutamente o maior critério.

As sondas são normalmente posicionadas em três dimensões: X, Y e Z. No entanto, máquinas mais sofisticadas também permitem que o ângulo das sondas seja alterado, permitindo a medição em locais que a sonda não alcançaria de outra forma. Mesas giratórias também podem ser usadas para melhorar a aproximação de diversos recursos.

Os CMMs são geralmente feitos de granito e alumínio e usam mancais de ar

A sonda é o sensor que determina onde está a superfície da peça quando uma medição é feita.

Os tipos de sonda incluem:

Mecânico
Óptico
Laser
Luz Branca

As máquinas de medição de coordenadas são usadas de três maneiras gerais:

Departamentos de Controle de Qualidade: Eles normalmente são mantidos em salas limpas com temperatura controlada para maximizar sua precisão.
Chão de Fábrica: Aqui, as CMMs estão entre as máquinas CNC para facilitar a realização de inspeções como parte de uma célula de fabricação, 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 cedo.
Portátil: CMMs portáteis são fáceis de transportar. Podem ser usados no chão de fábrica ou até mesmo levados para um local distante da fábrica para medir peças em campo.

Qual é a precisão das máquinas CMM (precisão CMM)?

A precisão das máquinas de medição por coordenadas varia. Geralmente, elas buscam precisão micrométrica ou superior. Mas não é tão fácil assim. Por um lado, o erro pode ser uma função do tamanho, portanto, o erro de medição de uma CMM pode ser especificado como uma fórmula curta que inclui o comprimento da medição como variável.

Por exemplo, o CMM Global Classic da Hexagon é listado como um CMM multiuso acessível e especifica sua precisão como:

1,0 + L/300um

Essas medidas são em mícrons e L é especificado em mm. Digamos que estamos tentando medir o comprimento de uma peça de 10 mm. A fórmula seria 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 ou 1,03 mícron.

Um mícron é um milésimo de um mm, que equivale a aproximadamente 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 de meio décimo – um erro bem pequeno!

Por outro lado, deve-se ter uma precisão de 10 vezes o que estamos tentando medir. Isso significa que podemos confiar nessa medição em apenas 10 vezes esse valor, ou 0,00005 polegadas. Ainda assim, um erro bem pequeno.

As coisas ficam ainda mais nebulosas para medições de CMMs no chão de fábrica. Se a CMM estiver alojada em um laboratório de inspeção com temperatura controlada, isso ajuda muito. Mas no chão de fábrica, as temperaturas podem variar bastante. Existem várias maneiras de uma CMM compensar a variação de temperatura, mas nenhuma é perfeita.

Os fabricantes de CMMs costumam especificar 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 18°C a 22°C (64°F a 72°F). Isso é ótimo, a menos que a temperatura na sua oficina seja de 30°C no verão. Nesse caso, você não tem uma boa especificação para o erro.

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

Começa-se a ter que criar um orçamento de incerteza que permita os piores casos. Se esses piores casos resultarem em tolerâncias inaceitáveis para as suas peças, serão necessárias novas mudanças no processo:

Você pode limitar o uso do CMM a determinados horários do dia, quando as temperaturas caem em faixas mais favoráveis.
Você pode optar por usinar apenas peças ou recursos de tolerância mais baixa em determinados horários do dia.
CMMs melhores podem ter especificações melhores para suas faixas de temperatura. Eles podem valer a pena, mesmo que sejam bem mais caros.

É claro que essas medidas prejudicarão sua capacidade de programar seus trabalhos com precisão. De repente, você começa a pensar que um melhor controle climático no chão de fábrica pode ser um investimento que vale a pena.

Você pode ver como toda essa coisa de medição fica bem complicada.

O outro ingrediente que anda de mãos dadas é como as tolerâncias a serem verificadas pela CMM são especificadas. O padrão ouro é o Dimensionamento e Tolerância Geométrica (GD&T). Confira nosso curso introdutório sobre GD&T para saber mais.

Software CMM

As CMMs executam diversos tipos de software. O padrão é chamado DMIS, que significa Padrão de Interface de Medição Dimensional. Embora não seja a principal interface de software de todos os fabricantes de CMMs, a maioria deles pelo menos a suporta.

Os fabricantes criaram seus próprios recursos 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, há muitos dialetos, incluindo:

PC-DMIS: versão da Hexagon
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS é o software CMM da Nikon.

Calipso

Calypso é um software CMM da Zeiss.

Software CMM e CAD/CAM

Como o software e a programação CMM se relacionam com o software CAD/CAM?

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

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

Sondas, fixações e acessórios CMM

Sondas CMM

Uma variedade de tipos e formatos de sondas estão disponíveis para facilitar muitas aplicações diferentes.

Luminárias CMM

Os acessórios economizam tempo ao carregar e descarregar peças em uma CMM, assim como em uma máquina CNC. Você pode até adquirir CMMs com carregadores automáticos de paletes para maximizar a produtividade.