ข่าว - เครื่องจักร CMM ฉบับสมบูรณ์และคู่มือการวัด

เครื่อง CMM คืออะไร?

ลองนึกภาพเครื่องจักรสไตล์ CNC ที่สามารถวัดค่าได้อย่างแม่นยำอย่างยิ่งด้วยวิธีอัตโนมัติขั้นสูงนั่นคือสิ่งที่เครื่อง CMM ทำ!

CMM ย่อมาจาก “เครื่องวัดพิกัด”บางทีอาจเป็นอุปกรณ์ตรวจวัด 3 มิติขั้นสุดยอดในแง่ของการผสมผสานระหว่างความยืดหยุ่น ความแม่นยำ และความเร็วโดยรวม

การประยุกต์ใช้เครื่องวัดพิกัด

เครื่องวัดพิกัดมีประโยชน์ทุกครั้งที่ต้องทำการวัดที่แม่นยำและยิ่งการวัดซับซ้อนหรือมีจำนวนมาก การใช้ CMM ก็จะยิ่งได้เปรียบมากขึ้น

โดยทั่วไปแล้ว CMM จะใช้สำหรับการตรวจสอบและควบคุมคุณภาพนั่นคือใช้เพื่อตรวจสอบว่าชิ้นส่วนนั้นตรงตามข้อกำหนดและข้อกำหนดของนักออกแบบ

พวกเขาอาจจะเคยชินกับวิศวกรย้อนกลับชิ้นส่วนที่มีอยู่โดยการวัดคุณสมบัติที่แม่นยำ

ใครเป็นผู้คิดค้นเครื่องจักร CMM

เครื่องจักร CMM เครื่องแรกได้รับการพัฒนาโดย Ferranti Company of Scotland ในปี 1950สิ่งเหล่านี้จำเป็นสำหรับการวัดที่แม่นยำของชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการป้องกันประเทศเครื่องจักรรุ่นแรกๆ มีการเคลื่อนที่เพียง 2 แกนเท่านั้นเครื่องจักร 3 แกนถูกนำมาใช้ในปี 1960 โดย DEA ของอิตาลีการควบคุมคอมพิวเตอร์เกิดขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1970 และได้รับการแนะนำโดยเชฟฟิลด์แห่งสหรัฐอเมริกา

ประเภทของเครื่อง CMM

เครื่องวัดพิกัดมีห้าประเภท:

ประเภทสะพาน CMM: ในการออกแบบนี้ โดยทั่วไป หัว CMM จะขี่บนสะพานด้านหนึ่งของสะพานขี่บนรางบนเตียง และอีกด้านรองรับบนเบาะลมหรือวิธีอื่นบนเตียงโดยไม่มีรางนำ
Cantilever CMM: คานยื่นรองรับสะพานด้านเดียวเท่านั้น
Gantry CMM: โครงสำหรับตั้งสิ่งของใช้รางนำทั้งสองด้าน เช่นเดียวกับเราเตอร์ CNCโดยปกติแล้วสิ่งเหล่านี้จะเป็น CMM ที่ใหญ่ที่สุด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติม
แนวนอน Arm CMM: ลองนึกภาพคานยื่นออกมา แต่ให้สะพานทั้งหมดขยับขึ้นและลงด้วยแขนข้างเดียว แทนที่จะอยู่บนแกนของมันเองสิ่งเหล่านี้เป็น CMM ที่มีความแม่นยำน้อยที่สุด แต่สามารถวัดส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กมาก เช่น ตัวถังรถยนต์ได้
Portable Arm Type CMM: เครื่องจักรเหล่านี้ใช้แขนต่อข้อต่อและโดยทั่วไปจะวางตำแหน่งแบบแมนนวลแทนที่จะวัด XYZ โดยตรง จะคำนวณพิกัดจากตำแหน่งหมุนของข้อต่อแต่ละข้อและความยาวที่ทราบระหว่างข้อต่อ

แต่ละรายการมีข้อดีและข้อเสียขึ้นอยู่กับประเภทของการวัดที่จะทำประเภทเหล่านี้หมายถึงโครงสร้างของเครื่องจักรที่ใช้ในการวางตำแหน่งสอบสวนสัมพันธ์กับส่วนที่วัด

นี่คือตารางที่มีประโยชน์ที่จะช่วยให้เข้าใจข้อดีและข้อเสีย:

ประเภทซีเอ็มเอ็ม	ความแม่นยำ	ความยืดหยุ่น	เหมาะที่สุดสำหรับการวัด
สะพาน	สูง	ปานกลาง	ส่วนประกอบขนาดกลางที่ต้องการความแม่นยำสูง
เท้าแขน	สูงสุด	ต่ำ	ส่วนประกอบขนาดเล็กที่ต้องการความแม่นยำสูงมาก
แขนแนวนอน	ต่ำ	สูง	ส่วนประกอบขนาดใหญ่ที่ต้องการความแม่นยำต่ำ
โครงสำหรับตั้งสิ่งของ	สูง	ปานกลาง	ส่วนประกอบขนาดใหญ่ที่ต้องการความแม่นยำสูง
แบบพกพาแขน-Type	ต่ำสุด	สูงสุด	เมื่อความสะดวกในการพกพาคือเกณฑ์ที่สำคัญที่สุด

โดยปกติแล้วโพรบจะอยู่ในตำแหน่ง 3 มิติ ได้แก่ X, Y และ Z อย่างไรก็ตาม เครื่องจักรที่มีความซับซ้อนมากขึ้นยังสามารถเปลี่ยนมุมของโพรบได้ ทำให้การวัดในตำแหน่งที่โพรบไม่สามารถเข้าถึงได้โต๊ะหมุนอาจใช้เพื่อปรับปรุงความสามารถในการเข้าใกล้ของคุณสมบัติต่างๆ

CMM มักทำจากหินแกรนิตและอลูมิเนียม และใช้ลูกปืนลม

หัววัดคือเซ็นเซอร์ที่กำหนดว่าพื้นผิวของชิ้นส่วนอยู่ที่ตำแหน่งใดเมื่อทำการวัด

ประเภทของโพรบประกอบด้วย:

เครื่องกล
ออปติคัล
เลเซอร์
แสงสีขาว

เครื่องวัดพิกัดมีการใช้งานโดยทั่วไปสามวิธี:

แผนกควบคุมคุณภาพ: โดยทั่วไปแผนกเหล่านี้จะถูกเก็บไว้ในห้องสะอาดที่มีการควบคุมสภาพอากาศเพื่อเพิ่มความแม่นยำสูงสุด
ฝ่ายผลิต: CMM อยู่ในกลุ่มเครื่องจักร CNC เพื่อให้ง่ายต่อการตรวจสอบในฐานะส่วนหนึ่งของเซลล์การผลิต โดยมีระยะเคลื่อนที่ขั้นต่ำระหว่าง CMM และเครื่องที่กำลังตัดเฉือนชิ้นส่วนซึ่งช่วยให้สามารถวัดค่าได้เร็วและบ่อยครั้งมากขึ้น ซึ่งจะช่วยประหยัดได้เนื่องจากข้อผิดพลาดจะถูกระบุเร็วขึ้น
แบบพกพา: CMM แบบพกพานั้นง่ายต่อการเคลื่อนย้ายอาจนำไปใช้ที่ Shop Floor หรือแม้แต่นำไปยังสถานที่ห่างไกลจากโรงงานผลิตเพื่อวัดชิ้นส่วนในภาคสนาม

เครื่องจักร CMM (ความแม่นยำของ CMM) มีความแม่นยำเพียงใด?

ความแม่นยำของเครื่องวัดพิกัดจะแตกต่างกันไปโดยทั่วไปมุ่งเป้าไปที่ความแม่นยำของไมโครมิเตอร์หรือดีกว่าแต่มันไม่ง่ายขนาดนั้นประการหนึ่ง ข้อผิดพลาดอาจเป็นฟังก์ชันของขนาด ดังนั้นข้อผิดพลาดในการวัดของ CMM อาจถูกระบุเป็นสูตรสั้นๆ ที่รวมความยาวของการวัดเป็นตัวแปร

ตัวอย่างเช่น Global Classic CMM ของ Hexagon ได้รับการระบุว่าเป็น CMM อเนกประสงค์ราคาไม่แพง และระบุความแม่นยำเป็น:

1.0 + ลิตร/300um

การวัดเหล่านั้นมีหน่วยเป็นไมครอน และระบุ L เป็นหน่วยมิลลิเมตรสมมติว่าเรากำลังพยายามวัดความยาวของคุณสมบัติ 10 มม.สูตรจะเป็น 1.0 + 10/300 = 1.0 + 1/30 หรือ 1.03 ไมครอน

ไมครอนคือหนึ่งในพันของมิลลิเมตร ซึ่งมีค่าประมาณ 0.00003937 นิ้วดังนั้นข้อผิดพลาดเมื่อวัดความยาว 10 มม. ของเราคือ 0.00103 มม. หรือ 0.00004055 นิ้วนั่นน้อยกว่าครึ่งสิบครึ่ง–เป็นข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ เลยทีเดียว!

ในทางกลับกัน เราควรจะมีความแม่นยำมากกว่าที่เราพยายามวัดถึง 10 เท่านั่นหมายความว่าถ้าเราเชื่อการวัดนี้ไว้ที่ 10 เท่าของค่านั้น หรือ 0.00005 นิ้วยังคงเป็นข้อผิดพลาดเล็กน้อย

สิ่งต่างๆ จะยิ่งมืดมนยิ่งขึ้นสำหรับการวัด CMM ในโรงงานหาก CMM ตั้งอยู่ในห้องปฏิบัติการตรวจสอบที่มีการควบคุมอุณหภูมิ จะช่วยได้มากแต่ที่ Shop Floor อุณหภูมิจะต่างกันค่อนข้างมากมีหลายวิธีที่ CMM สามารถชดเชยความแปรผันของอุณหภูมิได้ แต่ไม่มีวิธีใดที่สมบูรณ์แบบ

ผู้ผลิต CMM มักจะระบุความแม่นยำสำหรับช่วงอุณหภูมิ และตามมาตรฐาน ISO 10360-2 สำหรับความแม่นยำของ CMM ช่วงทั่วไปคือ 64-72F (18-22C)เยี่ยมมากเว้นแต่ Shop Floor ของคุณจะอยู่ที่ 86F ในฤดูร้อนถ้าอย่างนั้นคุณไม่มีข้อมูลจำเพาะที่ดีสำหรับข้อผิดพลาด

ผู้ผลิตบางรายจะให้ชุดขั้นบันไดหรือแถบอุณหภูมิที่มีข้อกำหนดด้านความแม่นยำที่แตกต่างกันแก่คุณแต่จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณอยู่ในช่วงมากกว่าหนึ่งช่วงสำหรับการดำเนินการส่วนเดียวกันในเวลาที่ต่างกันของวันหรือวันที่แตกต่างกันของสัปดาห์

เราเริ่มต้องสร้างงบประมาณที่ไม่แน่นอนเพื่อรองรับกรณีที่เลวร้ายที่สุดหากกรณีที่เลวร้ายที่สุดส่งผลให้ชิ้นส่วนของคุณมีระดับความคลาดเคลื่อนที่ไม่สามารถยอมรับได้ จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงกระบวนการเพิ่มเติม:

คุณสามารถจำกัดการใช้ CMM ในช่วงเวลาหนึ่งของวันที่อุณหภูมิตกอยู่ในช่วงที่เหมาะสมกว่าได้
คุณสามารถเลือกตัดเฉือนเฉพาะชิ้นส่วนหรือคุณลักษณะที่มีพิกัดความเผื่อต่ำได้ในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งของวันเท่านั้น
CMM ที่ดีกว่าอาจมีข้อกำหนดที่ดีกว่าสำหรับช่วงอุณหภูมิของคุณพวกเขาอาจจะคุ้มค่าแม้ว่าพวกเขาจะมีราคาแพงกว่ามากก็ตาม

แน่นอนว่ามาตรการเหล่านี้จะทำลายความสามารถในการกำหนดเวลางานของคุณอย่างแม่นยำทันใดนั้น คุณกำลังคิดว่าการควบคุมสภาพอากาศที่ดีขึ้นใน Shop Floor อาจเป็นการลงทุนที่คุ้มค่า

คุณจะเห็นว่าการวัดทั้งหมดนี้ยุ่งเหยิงขนาดไหน

ส่วนประกอบอื่นๆ ที่ทำงานร่วมกันคือวิธีการระบุความคลาดเคลื่อนที่จะตรวจสอบโดย CMMมาตรฐานทองคำคือการวัดขนาดและความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิต (GD&T)ดูหลักสูตรเบื้องต้นเกี่ยวกับ GD&T เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม

ซอฟต์แวร์ซีเอ็มเอ็ม

CMM ใช้งานซอฟต์แวร์หลายประเภทมาตรฐานนี้เรียกว่า DMIS ซึ่งย่อมาจาก Dimensional Measuring Interface Standardแม้ว่าจะไม่ใช่อินเทอร์เฟซซอฟต์แวร์หลักสำหรับผู้ผลิต CMM ทุกราย แต่อย่างน้อยส่วนใหญ่ก็รองรับอินเทอร์เฟซดังกล่าว

ผู้ผลิตได้สร้างรสชาติที่เป็นเอกลักษณ์ของตนเองเพื่อเพิ่มงานการตรวจวัดที่ DMIS ไม่รองรับ

ดีมิส

ตามที่กล่าวไว้ DMIS เป็นมาตรฐาน แต่เช่นเดียวกับ g-code ของ CNC มีหลายภาษา ได้แก่ :

PC-DMIS: เวอร์ชันของหกเหลี่ยม
OpenDMIS
TouchDMIS: เพอร์เซปตรอน

เอ็มคอสมอส

MCOSTMOS คือซอฟต์แวร์ CMM ของ Nikon

คาลิปโซ่

Calypso คือซอฟต์แวร์ CMM จาก Zeiss

ซอฟต์แวร์ CMM และ CAD/CAM

ซอฟต์แวร์ CMM และการเขียนโปรแกรมเกี่ยวข้องกับซอฟต์แวร์ CAD/CAM อย่างไร

ไฟล์ CAD มีรูปแบบต่างๆ มากมาย ดังนั้นโปรดตรวจสอบว่าซอฟต์แวร์ CMM ของคุณรองรับรูปแบบใดบ้างการบูรณาการขั้นสูงสุดเรียกว่า Model Based Definition (MBD)ด้วย MBD ตัวโมเดลสามารถใช้เพื่อแยกขนาดสำหรับ CMM ได้

MDB ค่อนข้างเป็นผู้นำ ดังนั้นจึงยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ในกรณีส่วนใหญ่

โพรบ CMM ฟิกซ์เจอร์ และอุปกรณ์เสริม

โพรบ CMM

มีโพรบหลายประเภทและรูปร่างให้เลือกเพื่ออำนวยความสะดวกในการใช้งานที่แตกต่างกันมากมาย

การแข่งขัน CMM

ฟิกซ์เจอร์ช่วยประหยัดเวลาในการขนถ่ายชิ้นส่วนบน CMM เช่นเดียวกับบนเครื่อง CNCคุณยังสามารถรับ CMM ที่มีรถตักพาเลทอัตโนมัติเพื่อเพิ่มปริมาณงานได้สูงสุดอีกด้วย