Nieuws - Volledige CMM-machine- en meetgids

Wat is een CMM-machine?

Stel je een machine in CNC-stijl voor die op een sterk geautomatiseerde manier extreem nauwkeurige metingen kan uitvoeren.Dat is wat CMM Machines doen!

CMM staat voor “Coördinaten Meetmachine”.Ze zijn misschien wel de ultieme 3D-meetinstrumenten in termen van hun combinatie van algehele flexibiliteit, nauwkeurigheid en snelheid.

Toepassingen van coördinatenmeetmachines

Coördinatenmeetmachines zijn waardevol wanneer nauwkeurige metingen moeten worden uitgevoerd.En hoe complexer of talrijker de metingen, hoe voordeliger het is om een CMM te gebruiken.

Meestal worden CMM's gebruikt voor inspectie en kwaliteitscontrole.Dat wil zeggen, ze worden gebruikt om te verifiëren dat het onderdeel voldoet aan de eisen en specificaties van de ontwerper.

Ze zijn misschien ook wel gewendreverse-engineerbestaande onderdelen door nauwkeurige metingen van hun kenmerken uit te voeren.

Wie heeft CMM-machines uitgevonden?

De eerste CMM-machines werden in de jaren vijftig ontwikkeld door Ferranti Company uit Schotland.Ze waren nodig voor nauwkeurige metingen van onderdelen in de lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie.De allereerste machines hadden slechts 2 bewegingsassen.Machines met 3 assen werden in de jaren zestig geïntroduceerd door DEA uit Italië.Computerbesturing ontstond begin jaren zeventig en werd geïntroduceerd door Sheffield in de VS.

Soorten CMM-machines

Er zijn vijf soorten coördinatenmeetmachines:

Brugtype CMM: In dit ontwerp, het meest voorkomende, rijdt de CMM-kop op een brug.De ene kant van de brug rust op een rail op het bed, en de andere kant wordt ondersteund door een luchtkussen of een andere methode op het bed zonder geleiderail.
Cantilever CMM: De cantilever ondersteunt de brug slechts aan één zijde.
Gantry CMM: Het portaal maakt aan beide zijden gebruik van een geleiderail, zoals een CNC-router.Dit zijn doorgaans de grootste CMM's, dus ze hebben extra ondersteuning nodig.
Horizontale arm CMM: Stel je een cantilever voor, maar waarbij de hele brug langs de enkele arm op en neer beweegt in plaats van om zijn eigen as.Dit zijn de minst nauwkeurige CMM's, maar ze kunnen grote dunne componenten zoals autocarrosserieën meten.
Draagbaar armtype CMM: Deze machines maken gebruik van scharnierende armen en worden doorgaans handmatig gepositioneerd.In plaats van XYZ rechtstreeks te meten, berekenen ze coördinaten op basis van de draaipositie van elk gewricht en de bekende lengte tussen de gewrichten.

Ze hebben allemaal voor- en nadelen, afhankelijk van het soort metingen dat moet worden uitgevoerd.Deze typen verwijzen naar de structuur van de machine die wordt gebruikt om de machine te positionerendoorvragenten opzichte van het onderdeel dat wordt gemeten.

Hier is een handige tabel om de voor- en nadelen te helpen begrijpen:

CMM-type	Nauwkeurigheid	Flexibiliteit	Beste gebruikt voor meten
Brug	Hoog	Medium	Middelgrote componenten die een hoge nauwkeurigheid vereisen
Vrijdragend	Hoogste	Laag	Kleinere componenten die een zeer hoge nauwkeurigheid vereisen
Horizontale arm	Laag	Hoog	Grote componenten die een lage nauwkeurigheid vereisen
Portaal	Hoog	Medium	Grote componenten die een hoge nauwkeurigheid vereisen
Draagbaar armtype	Laagste	Hoogste	Wanneer draagbaarheid absoluut het grootste criterium is.

Sondes worden normaal gesproken in 3 dimensies geplaatst: X, Y en Z. Met meer geavanceerde machines kan de hoek van de sonde echter ook worden gewijzigd, waardoor metingen kunnen worden uitgevoerd op plaatsen die de sonde anders niet zou kunnen bereiken.Draaitafels kunnen ook worden gebruikt om de benaderbaarheid van verschillende elementen te verbeteren.

CMM's zijn vaak gemaakt van graniet en aluminium en maken gebruik van luchtlagers

De sonde is de sensor die bepaalt waar het oppervlak van het onderdeel zich bevindt wanneer er een meting wordt gedaan.

Sondetypen zijn onder meer:

Mechanisch
Optisch
Laser
Wit Licht

Coördinatenmeetmachines worden grofweg op drie algemene manieren gebruikt:

Afdelingen voor kwaliteitscontrole: hier worden ze doorgaans bewaard in cleanrooms met klimaatbeheersing om hun nauwkeurigheid te maximaliseren.
Werkvloer: hier bevinden de CMM's zich tussen de CNC-machines om het gemakkelijk te maken inspecties uit te voeren als onderdeel van een productiecel met minimale verplaatsingen tussen de CMM en de machine waar onderdelen worden bewerkt.Hierdoor kunnen metingen eerder en mogelijk vaker worden uitgevoerd, wat tot besparingen leidt omdat fouten eerder worden opgemerkt.
Draagbaar: Draagbare CMM's zijn gemakkelijk te verplaatsen.Ze kunnen op de werkvloer worden gebruikt of zelfs naar een locatie ver van de productiefaciliteit worden gebracht om onderdelen in het veld te meten.

Hoe nauwkeurig zijn CMM-machines (CMM-nauwkeurigheid)?

De nauwkeurigheid van coördinatenmeetmachines varieert.Over het algemeen streven ze naar micrometerprecisie of beter.Maar zo gemakkelijk is het niet.Om te beginnen kan de fout een functie zijn van de grootte, dus de meetfout van een CMM kan worden gespecificeerd als een korte formule die de lengte van de meting als een variabele omvat.

De Global Classic CMM van Hexagon wordt bijvoorbeeld vermeld als een betaalbare CMM voor alle doeleinden en specificeert de nauwkeurigheid ervan als:

1,0 + L/300um

Deze afmetingen zijn in microns en L is gespecificeerd in mm.Laten we zeggen dat we de lengte van een element van 10 mm proberen te meten.De formule zou zijn 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 of 1,03 micron.

Een micron is een duizendste van een mm, wat ongeveer 0,00003937 inch is.De fout bij het meten van onze lengte van 10 mm is dus 0,00103 mm of 0,00004055 inch.Dat is minder dan een halve tiende – een vrij kleine fout!

Aan de andere kant moet men een nauwkeurigheid hebben van 10x wat we proberen te meten.Dat betekent dus dat we deze meting slechts kunnen vertrouwen op 10x die waarde, oftewel 0,00005 inch.Nog steeds een vrij klein foutje.

Het wordt zelfs nog duisterder voor CMM-metingen op de werkvloer.Als de CMM in een temperatuurgecontroleerd inspectielaboratorium wordt ondergebracht, helpt dat enorm.Maar op de werkvloer kunnen de temperaturen behoorlijk variëren.Er zijn verschillende manieren waarop een CMM temperatuurschommelingen kan compenseren, maar geen enkele is perfect.

CMM-makers specificeren vaak nauwkeurigheid voor een temperatuurband, en volgens de ISO 10360-2-norm voor CMM-nauwkeurigheid is een typische band 64-72F (18-22C).Dat is geweldig, tenzij uw werkvloer in de zomer 86F is.Dan heb je geen goede specificatie voor de fout.

Sommige fabrikanten geven u een reeks traptreden of temperatuurbanden met verschillende nauwkeurigheidsspecificaties.Maar wat gebeurt er als u zich op verschillende tijdstippen van de dag of op verschillende dagen van de week in meer dan één bereik bevindt voor dezelfde serie onderdelen?

Je begint een onzekerheidsbudget te creëren dat rekening houdt met de ergste gevallen.Als deze ergste gevallen resulteren in onaanvaardbare toleranties voor uw onderdelen, zijn verdere proceswijzigingen nodig:

U kunt het gebruik van CMM beperken tot bepaalde tijdstippen van de dag waarop de temperatuur gunstiger is.
U kunt ervoor kiezen om op bepaalde tijdstippen van de dag alleen onderdelen of onderdelen met lagere toleranties te bewerken.
Betere CMM's hebben mogelijk betere specificaties voor uw temperatuurbereik.Ze kunnen de moeite waard zijn, ook al kunnen ze een stuk duurder zijn.

Uiteraard zullen deze maatregelen grote schade aanrichten aan uw vermogen om uw taken nauwkeurig te plannen.Ineens denk je dat een betere klimaatbeheersing op de werkvloer wel eens een waardevolle investering kan zijn.

Je kunt zien hoe dit hele meetgedoe behoorlijk lastig wordt.

Het andere ingrediënt dat hand in hand gaat, is de manier waarop de door CMM te controleren toleranties worden gespecificeerd.De gouden standaard is Geometrische Dimensionering en Tolerantie (GD&T).Bekijk onze introductiecursus over GD&T voor meer informatie.

CMM-software

CMM's draaien verschillende soorten software.De standaard heet DMIS, wat staat voor Dimensional Measurement Interface Standard.Hoewel het niet de belangrijkste software-interface voor elke CMM-fabrikant is, ondersteunen de meeste deze in ieder geval.

Fabrikanten hebben hun eigen unieke smaken gecreëerd om meettaken toe te voegen die niet door DMIS worden ondersteund.

DMIS

Zoals gezegd is DMIS de standaard, maar net als de g-code van CNC zijn er veel dialecten, waaronder:

PC-DMIS: Hexagon-versie
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS is Nikon's CMM-software.

Calypso

Calypso is CMM-software van Zeiss.

CMM- en CAD/CAM-software

Hoe verhouden CMM-software en -programmering zich tot CAD/CAM-software?

Er zijn veel verschillende CAD-bestandsformaten, dus controleer met welke uw CMM-software compatibel is.De ultieme integratie heet Model Based Definition (MBD).Met MBD kan het model zelf worden gebruikt om afmetingen voor de CMM te extraheren.

MDB is behoorlijk toonaangevend en wordt daarom in de meeste gevallen nog niet gebruikt.

CMM-sondes, armaturen en accessoires

CMM-sondes

Er is een verscheidenheid aan sondetypen en -vormen beschikbaar om veel verschillende toepassingen te vergemakkelijken.

CMM-armaturen

Armaturen besparen allemaal tijd bij het laden en lossen van onderdelen op een CMM, net als op een CNC-machine.U kunt zelfs CMM's krijgen met automatische palletladers om de doorvoer te maximaliseren.