Mikä on koordinaattimittakone?
Koordinaattimittalaite on teollinen erikoislaite, joka mittaa kohteen geometrisia ominaisuuksia. Sen pääasiallinen käyttöalue on koneenosien valmistus, jossa tarkistetaan, että valmis tuote vastaa suunnittelusuunnitelmaa. Siksi se on hyödyllinen tuotteiden tarkastuksessa, GD&T-mittauksissa ja mitta-analyysissä.
Koordinaattimittalaitteet analysoivat kohteita sijoittamalla ne kolmiulotteiseen koordinaattijärjestelmään. Koetin koskettaa kohdetta tietyissä mitattavissa pisteissä ja määrittää tarkasti niiden välisen etäisyyden. CMM-koneet ovat elintärkeitä teollisuudenaloilla, joilla tarvitaan tarkkoja 3D-mittauksia, sillä perinteiset työkalut, kuten nanometrisakselit ja optiset komparaattorit, eivät pysty suorittamaan tällaisia tehtäviä. Ne ovat vastuussa kriittisistä autoteollisuuden, ilmailu- ja avaruusalan, lääketieteen ja puolustuksen sovelluksista.
Koordinaattimittakoneiden edut
Tärkein etu, jonka CMM-laitteet tarjoavat perinteisiin mittauskoneisiin verrattuna, on 3D-mittaus. Koska CMM-laitteet määrittävät tarkasti kolmiulotteiset parametrit, kuten etäisyyden, kulmikkuuden, ympyrämäisyyden ja yhdensuuntaisuuden, ne ovat korvaamattomia tarkastustyökaluja. Toinen tapa, jolla ne eroavat perinteisistä mittaustyökaluista, on virtuaalisten viivojen ja virtuaalisten pisteiden käyttö. Nämä tekniikat ovat välttämättömiä 3D-kohteiden, kuten koneen osien, mittaamisessa. CMM-laitteilla voidaan tehdä myös pintatarkastuksia ja geometrisia toleransseja.
Mitä eri CMM-tyyppejä on olemassa?
CMM-laitteet eroavat toisistaan analysoitavien osien koon ja toiminnan suhteen. Kaikissa CMM-laitteissa on neljä pääosaa: silta, kosketusanturit, alusta ja ohjain. Tässä jaksossa käsitellään erityyppisten CMM-laitteiden yksityiskohtia.
Silta CMM
Siltatyyppinen CMM on yleisin vaihtoehto. Se koostuu seisovasta kehikosta, joka liukuu tasaisen näyttötason päällä. Kehyksessä on kaksi pystypalkkia pöydän sivuilla ja vaakapalkki, joka ulottuu pöydän poikki. Kosketusanturi on ripustettu pystysuoraan vaakapalkin yläpuolelle. Kosketin pystyy liikkumaan pystysuoraan, jolloin se mittaa z-koordinaattia. Koetin voi liikkua myös palkin poikki, mikä edustaa y-koordinaattia. Lopuksi itse kehyksen liike merkitsee x-koordinaattia.
Silta CMM on erittäin tarkka ja sopii erinomaisesti pienten ja keskikokoisten koneenosien mittaamiseen. Sillä voidaan mitata moottorin ja korin osia autokorjaamoissa, lääketieteellisiä laitteita ja valmistuskomponentteja.
Gantry CMM
Gantry CMM:n rungossa on kaksi suorakulmaista kehystä lava-alueen molemmin puolin. Vaakasuora palkki ulottuu näiden kehysten yli ja liukuu edestakaisin servomoottorin avulla. Anturi ulottuu alaspäin vaakapalkkiin kiinnitetyn varren varassa. Palkin, varren ja anturin liikkeet mahdollistavat kolmiulotteisen mittauksen.
Gantry CMM:ien runko on kaikista CMM-tyypeistä suurin. Suuremmissa versioissa näyttämöalue voi olla maassa. Gantry CMM:t tarjoavat suuren työalueen tilavuuden. Niillä tarkastetaan suuria koneita, kuten autonosia, tietokonetomografiaskannereita ja lentokoneiden potkureita. Niitä käytetään myös valmistus- ja kulutustavarateollisuudessa suurten koneenosien analysointiin.
Cantilever CMM
Cantilever CMM:ssä on pöydän toisella puolella suorakulmainen kehys, jonka yläosassa on ohjauskisko. Vaakasuora poikkipalkki liikkuu tämän ohjauskiskon päällä, joka edustaa x-koordinaattia. Koettimen sisältävä tukivarsi kulkee poikkipalkkia pitkin ja mittaa y-koordinaattia. Lopuksi koettimen tukijalka ulottuu pystysuoraan ja määrittää z-koordinaatin. Se on saanut nimensä poikkipalkista, joka ulottuu lava-alueen yli.
Kolmen puolen avoimen rakenteensa ansiosta Cantilever CMM on erittäin helppokäyttöinen. Se soveltuu pienille ja keskikokoisille työkappaleille ja tarjoaa erinomaisen tarkkuuden. Se soveltuu erinomaisesti myös automatisoituun työskentelyyn, sillä se mahdollistaa helpon lastaamisen ja purkamisen. Kompaktin luonteensa vuoksi sen perinteinen käyttöalue on pienten ja monimutkaisten osien, mittalaitteiden ja master-osien tarkastus.
Kannettava mittausvarsi CMM
Siirrettävät mittauslaitteet (CMM), joita kutsutaan myös nivelvarsiksi, ovat siirrettäviä CMM-laitteita, joilla voidaan mitata pienistä suuriin osiin. Toisin kuin perinteiset CMM-laitteet, kannettavat CMM-laitteet mallintavat ihmisen kättä, jossa on olkapää, kyynärpää, kyynärvarsi ja ranne. Niitä voidaan liikutella työpajassa ja viedä tarkastettavan työkappaleen luo.
Siirrettävyytensä ansiosta kannettavat käsivarsi-KMG:t ovat erittäin käteviä. Niillä voidaan kattaa monenlaisia käyttötarkoituksia missä tahansa työpajassa. Ne tarjoavat helppoja ja tarkkoja mittauksia ja tukevat lukuisia akselikonfiguraatioita. Kannettavien käsivarsi-KMG-laitteiden koko vaihtelee alle metristä yli neljään metriin. Niillä toteutetaan tuotetarkastuksia ilmailu-, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä sotilasteollisuudessa.
Optinen CMM
Optiset CMM-laitteet käyttävät optista linssiä, kameraa ja tietokoneohjelmistoa työkappaleen kuvan ottamiseen ja käsittelyyn. Mittaus suoritetaan siis pääasiassa ohjelmistolla, ei laitteistolla. Tämän vuoksi optisia CMM-laitteita kutsutaan myös kosketuksettomiksi mittauslaitteiksi. Optinen CMM-laite voi koostua myös muista komponenteista, kuten CMOS-anturista, teleskentrisestä objektiivista ja valaistusmoduulista. Ne ovat erittäin tehokkaita koneita, joilla on nopeat mittausnopeudet.
Kosketuksettoman mittaustekniikkansa ansiosta optiset CMM-laitteet soveltuvat erinomaisesti herkkien tai epämuodostuvien työkappaleiden, kuten vahamuottien, analysointiin. Ne soveltuvat hyvin myös automatisoituihin työasemiin ja tehtaisiin, joissa on suuret tuotantovaatimukset. Optisilla CMM-laitteilla voidaan tehdä pinta-analyysejä, kuten tasomittauksia, lämpötilaprofiileja ja ääriviivatyöskentelyä. Niillä mitataan pienten ja muodonmuutoskykyisten osien ominaisuuksia elektroniikka-, lääkintä- ja muoviteollisuudessa.
Koordinaattimittauskoneen lisävarusteet
Peruskomponenttien lisäksi CMM-laitteissa on useita mukautettavia lisäosia, jotka täydentävät niiden suorituskykyä. Nämä lisävarusteet mahdollistavat CMM:n lisäominaisuudet ja auttavat työpajoja vastaamaan erityisvaatimuksiin.
Stylus/Probe Kärki
Anturi on kaikkien koordinaattimittauskoneiden yhteinen komponentti. CMM-mittausanturi voi käyttää mittausten tallentamiseen suoraa kosketusta, laseria tai optisia linssejä. Yleisimmin käytetty anturin kärki koostuu teräksestä tai rubiinista valmistetusta kovasta pallomaisesta päästä. CMM-mittausanturit perustuvat kosketuslaukaisumekanismiin, jonka avulla ne havaitsevat koordinaatit kosketuksesta kohteen pintaan. Nykyaikaisissa CMM-mittausjärjestelmissä käytetään jopa viittä akselia. Koettimet voivat olla yksinkertaisia ylhäältä alas laukaisevia tai moottoroituja, jotta ne voivat tukea eri kulmia. Kosketusanturit voivat vetää kohteen pintaa pitkin ja tallentaa havaintoja jatkuvasti. Ne ovat erittäin hyödyllisiä pintojen tarkastuksessa.
Graniittipöytä
CMM:n lavalla käytettävä graniittipöytä toimii mittausten alustana. Sen tarkoituksena on tarjota tasainen ja tasainen pinta työkappaleiden kiinnittämistä varten. Graniittikivipöydät ovat kestäviä ja vankkoja, mikä on välttämätöntä raskaiden koneenosien ja työkappaleiden painon käsittelemiseksi.
Kalusteet
CMM-mittalaitteissa tarvitaan kiinnikkeitä sen varmistamiseksi, että työkappale ei siirry mittauksen aikana. Suuren tarkkuuden operaatioissa pienikin liike voi johtaa valtaviin havaintovirheisiin. Yleisiä CMM-kiinnitystyyppejä ovat kiinnittimet, kiinnityslevyt ja kiinnitysmagneetit.
Ilmakompressorit ja kuivausrummut
CMM:n toimintaa ohjaa paineilman syöttö. Paineilman syöttöjärjestelmä koostuu kompressorista, suodattimesta, kuivauslaitteesta, painesäiliöstä/säiliöstä ja ohjaimista. Paineilman tasoja on seurattava jatkuvasti, sillä väärä paineilman syöttö voi vahingoittaa CMM-laitetta.
Ohjelmisto
Nykyaikaiset CMM-laitteet käyttävät ohjelmistoja mittausten suorittamiseen. Ohjelmistotyökalut ovat yksinkertaistaneet tuotteiden tarkastusprosessia huomattavasti. Useimmat CMM-ohjelmistot eivät edellytä minkään ohjelmointikielen osaamista. Etäisyyslaskenta ja geometrinen analyysi tehdään käyttäjäystävällisen käyttöliittymän avulla CAD-mallista. Ohjausasema, jossa CMM-ohjelmisto sijaitsee, edellyttää nykyaikaista tietokonetta, jossa on ajantasainen käyttöjärjestelmä ja tarvittavat laitteistokomponentit.
Koordinaattimittakoneen käyttöohjeet
Tässä jaksossa käymme läpi joitakin perustavanlaatuisia valmistelutoimia, jotka on toteutettava CMM:n onnistuneen käytön varmistamiseksi.
Kynän kalibrointi (anturin kalibrointi)
Jatkuvassa käytössä CMM-mittalaitteen kynän tai anturin kärki voi menettää tarkkuuttaan. Oikea-aikainen huolto ja säännöllinen kalibrointi varmistavat, että CMM toimii optimaalisella tasolla. Anturin kalibrointiin kuuluu etäisyyksien mittaaminen ennalta määritellystä esineestä, jota kutsutaan artefaktiksi. Esineen mitat tunnetaan, ja CMM:n kalibroinnin aikana tallentamaa etäisyyttä verrataan todellisiin arvoihin. Useimmissa CMM-laitteissa artefakti on pallomainen esine. Jos raportoidut etäisyydet eivät ole tarkkoja, CMM:n eri osia voidaan huoltaa ja säätää, kunnes kalibroidut arvot ovat hyväksyttäviä.
Käsittelyä koskevat varotoimet
Varmista aina ennen CMM:n käyttöä, että työskentelyalueella ja antureissa ei ole vieraita esineitä ja roskia (FOD). Samoin on varmistettava, että CMM:n varret liikkuvat sujuvasti ohjauskiskoilla. Joillakin esineillä on taipumus laajentua tai supistua eri lämpötiloissa; siksi on suositeltavaa antaa työkappaleelle aikaa sopeutua huoneenlämpötilaan. Haluat myös varmistaa, että anturi koskettaa kohdetta tasaisella nopeudella kosketuksen mittauksia varten.
Huolto ja kalibrointi
Kun CMM-laitteita käytetään jatkuvasti ja pitkiä aikoja, niiden tarkkuus heikkenee. Koneesi tarvitsee huoltoa ja kalibrointia toimiakseen 100%:n tasolla. CMM:n kunnossapitoon kuuluu kaikkien liikkuvien ja kiinteiden osien, nivelten, ruuvien, moottoreiden ja ohjaimien tarkastus ja korjaus. CMM-kalibroinnissa tarkistetaan yleinen tarkkuus mittaamalla tunnettujen mittojen omaava esine. Kalibrointitulosten perusteella CMM:lle voidaan tehdä uusi huoltokierros tai se voidaan hyväksyä käyttöön.
Koordinaattimittauskoneen (CMM) käyttäjän koulutus
CMM-laitteet ovat monimutkaisia laitteita, jotka vaativat ammattitaitoisia käyttäjiä. CMM-operaattorit ovat koulutettuja metrologiateknikkoja, jotka hallitsevat ohjelmoinnin, virheenkorjauksen ja teollisuuden hallinnon. Operaattoreiden on tunnettava kaikki CMM:n toimivat osat. Heidän on kyettävä suorittamaan tehokkaasti tehtävät CMM:llä ja oltava tietoisia kaikista toimintaprotokollista. Käyttäjäkoulutus edellyttää myös ohjaimen ja geometriseen analyysiin käytettävien ohjelmistotyökalujen tuntemusta.
Päätelmä
Koordinaattimittauskoneeseen investoiminen sisältää monia vaiheita, mutta me olemme täällä tekemässä matkasta mukavan. Kunhan tunnet vaatimuksesi, hieman ammattimaista opastusta voi auttaa sinua saavuttamaan tavoitteesi. CMM-mittalaitteen valintaan vaikuttavat ensisijaiset tekijät ovat lähtövaatimukset, kappaleen koko, tarkkuus ja toistettavuus. Tuki- ja palveluvaihtoehdot ovat myös tärkeitä tekijöitä CMM-laitteita valittaessa. Säännöllinen huolto ja kalibrointi pidentävät CMM:n käyttöikää ja ovat välttämättömiä sen optimaalisen suorituskyvyn kannalta. Ota meihin yhteyttä ja pyydä ammattimaista konsultaatiota CMM-laitteista. Autamme sinua mielellämme!