Guia completo de máquina e medição CMM

O que é uma máquina CMM?

Imagine uma máquina tipo CNC capaz de fazer 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 melhores dispositivos de medição 3D em termos de combinação de flexibilidade geral, precisão e velocidade.

Aplicações de máquinas de medição por coordenadas

As 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 os CMMs são usados ​​para inspeção e controle de qualidade.Ou seja, são utilizados 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 of Scotland na década de 1950.Eles eram necessários para medição precisa 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 e foi introduzido por Sheffield, dos EUA.

Tipos de máquinas CMM

Existem cinco tipos de máquina de medição por coordenadas:

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

Cada um apresenta vantagens e desvantagens dependendo do tipo de medição a ser realizada.Esses tipos referem-se à estrutura da máquina que é utilizada para posicionar seusondaem relação à peça que está sendo medida.

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

As sondas são normalmente posicionadas em 3 dimensões – X, Y e Z. No entanto, máquinas mais sofisticadas também podem permitir que o ângulo das sondas seja alterado, permitindo a medição em locais que de outra forma a sonda não seria capaz de alcançar.As mesas rotativas também podem ser usadas para melhorar a capacidade de abordagem de vários recursos.

Os CMMs geralmente são feitos de granito e alumínio e usam rolamentos pneumáticos

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 por coordenadas são usadas aproximadamente de três maneiras gerais:

• Departamentos de controle de qualidade: normalmente são mantidos em salas limpas climatizadas 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.Isto permite que as medições sejam feitas mais cedo e potencialmente com mais frequência, o que leva a poupanças, uma vez que os erros são identificados mais cedo.
• Portátil: CMMs portáteis são fáceis de movimentar.Eles podem ser usados ​​no chão de fábrica ou até mesmo levados para um local remoto da fábrica para medir peças em campo.

Quão precisas são as máquinas CMM (precisão CMM)?

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

Por exemplo, o CMM Global Classic da Hexagon está listado como um CMM acessível para todos os fins e especifica sua precisão como:

1,0 +L/300um

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

Um mícron é um milésimo de mm, 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 de meio décimo – um erro muito pequeno!

Por outro lado, deve-se ter uma precisão 10x maior do que estamos tentando medir.Isso significa que se pudéssemos confiar nesta medida apenas em 10x esse valor, ou 0,00005 polegadas.Ainda é um erro bem pequeno.

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

Os fabricantes de CMM geralmente especificam a precisão para uma faixa de temperatura e, de acordo com o padrão ISO 10360-2 para precisão de CMM, uma faixa típica é 64-72F (18-22C).Isso é ótimo, a menos que seu chão de fábrica seja 86F no verão.Então você não tem uma boa especificação para o erro.

Alguns fabricantes fornecem um conjunto de degraus ou faixas de temperatura com diferentes especificações de precisão.Mas o que acontece se você estiver em mais de um intervalo 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 suas peças, serão necessárias mais alterações 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 inferior em horários específicos do dia.
• CMMs melhores podem ter especificações melhores para suas faixas de temperatura.Eles podem valer a pena, embora possam ser muito mais caros.

É claro que essas medidas causarão estragos na sua capacidade de programar seus trabalhos com precisão.De repente você está pensando 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 muito complicada.

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

Software CMM

Os CMMs executam vários tipos de software.O padrão é denominado DMIS, que significa Padrão de Interface de Medição Dimensional.Embora não seja a principal interface de software para todos os fabricantes de CMM, a maioria deles pelo menos a suporta.

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

DMIS

Como mencionado, DMIS é o padrão, mas 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 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, então verifique com quais deles o seu software CMM é compatível.A integração final é chamada de Definição Baseada em Modelo (MBD).Com o MBD, o próprio modelo pode ser usado para extrair dimensões para o CMM.

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

Sondas, acessórios e acessórios CMM

Sondas CMM

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

Acessórios CMM

Todos os acessórios economizam tempo ao carregar e descarregar peças em uma CMM, assim como em uma máquina CNC.Você pode até obter CMMs que possuem carregadores automáticos de paletes para maximizar o rendimento.

Preço da máquina CMM

As novas máquinas de medição por coordenadas começam na faixa de US$ 20.000 a US$ 30.000 e chegam a mais de US$ 1 milhão.

Trabalhos relacionados ao CMM em uma oficina mecânica

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