Nopeasti kehittyvän valmistuksen myötä teollisuus on siirtymässä kohti uudenlaisia tarkastusmenetelmiä. Jatkuvasti kasvava kysyntä ja kilpailu ovat ajaneet tuotevalmistajat ottamaan käyttöön uusia teknologioita. Tavanomaisia vaatimuksia ovat korkeammat tuotantotasot, just-in-time-lähetykset ja korkeammat laatuvaatimukset. Koordinaattimittauskoneet ovat täyttäneet juuri nämä vaatimukset. Ne ovat keskeinen osa valmistuksen automaatioketjua. Tässä artikkelissa perehdymme CMM:ien ytimeen. Analysoimme, miten ne toimivat ja mikä tekee niistä ratkaisevan tärkeitä monille yrityksille.
Mikä on CMM?
The Koordinaattimittauskone on teollinen mittauslaite. Se on erikoistunut fysikaalisiin mittauksiin ja tuotteiden tarkastukseen. CMM-laitteet ovat keskikokoisia tai suuria, ja niissä on lava-alue esineiden sijoittamista varten. Niissä on anturi, joka koskettaa työkappaletta eri ennalta määrätyistä kohdista. Tämän prosessin avulla prosessori voi visualisoida CAD-mallin mitatusta kohteesta. Näin käyttäjä voi saada työkappaleen mitat. CMM-laitteilla tehdään myös geometrisia toleransseja, pintatarkastuksia ja suunnittelun vertailua.
CMM-komponenttien yleiskatsaus
CMM:t voidaan asentaa lattiaan tai pintaan. Valinta riippuu viime kädessä suunniteltujen työkappaleiden koosta ja painosta. Se on yksi sen tunnusmerkeistä. Valmistajien olisi otettava tämä huomioon ja valittava CMM-mittalaite oman käyttötarkoituksensa mukaisesti. Jokaisessa CMM-mittalaitteessa on alusta tai työalue. Se on yleensä laitteen keskellä ja toimii tilana, johon työkappale asetetaan. CMM:n merkittävin ominaisuus on varsi- ja anturikokoonpano. CMM-varsi on fyysinen elementti, joka ulottuu koneen rungosta tai kehyksestä. Sen päässä on anturi. CMM-varsi ja anturi yhdessä mahdollistavat tyypillisen 3-akselisen liikkeen. Näin CMM-mittalaite mittaa tarkasti kohteen 3D-ominaisuudet. CMM-ohjain sisältää laitteen liike- ja mittausmekanismin. Lopuksi mittaukset yhdistetään ja käsitellään CMM-ohjelmistolla.
CMM:n toimintaperiaate
Johdonmukaisuuden vuoksi CMM-työ voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen. Ensimmäinen vaihe on kolmiulotteinen liike. Kuten nimestä voi päätellä, CMM-laitteet suorittavat koettimen liikkeen kolmea kartesiolaista tasoa pitkin: x, y ja z. Manuaalisissa CMM-laitteissa käyttäjä ohjaa tätä liikettä suoraan käsin. Automaattisissa CMM-laitteissa tätä liikettä helpottavat moottorit ja ohjain.
Toinen CMM-työskentelyyn liittyvä näkökohta on anturin liike. CMM-anturi sisältää kosketusherkät laukaisimet. Ne joutuvat kosketuksiin kohteen eri osien kanssa. Jokaisesta kosketuspisteestä tulee datapiste, jota käytetään kohteen 3D-luomiseen. Tätä kohteen virtuaalista esitystä kutsutaan pistepilveksi. Termi yhden pisteen luotaus ja skannaus kuvaa luotainten vuorovaikutusta. Yksittäisen pisteen luotauksessa luotain koskettaa kohdetta tietyissä kohdissa. Skannauksessa koetin kuitenkin liikkuu kohteen pinnan yli. Tällöin se antaa syötteenä jatkuvan tietovirran.
Kun kaapatut tiedot on lähetetty järjestelmäohjelmistoon, ne käsitellään kohteen ominaisuuksien paljastamiseksi. Näihin kuuluvat mitat, pintaprofiilit, geometriset toleranssit ja muut olennaiset ominaisuudet. Pistepilveä verrataan nimettyyn CAD-malliin, jolloin valmistusvirheet paljastuvat. Kun tarvittavat mittaukset on käsitelty, luodaan perusteellinen ominaisuuksien raportti.
CMM:ien sovellukset
Yksi keskeinen syy CMM:n suosioon on sen monipuolisuus. Silta- ja Gantry CMM:istä on tullut teollisuuden peruslaitteita. Siltakäyttöiset CMM-laitteet soveltuvat keskikokoisille työkappaleille, kun taas Gantry CMM-laitteilla voidaan mitata painavimpia ja tilaa vievimpiä esineitä. Siksi näitä molempia työkaluja käytetään laajalti ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä autoteollisuudessa. Täällä mittaus ja tuotetarkastus voi koskea erikokoisia työkappaleita. Cantilever-, vaakavarsi- ja kannettavat CMM-laitteet ovat erittäin käyttökelpoisia ja muodostavat oman konsolinsa. Niitä käytetään laajasti keskisuurten ja pienten kappaleiden mittaamiseen ja tarkastamiseen. Elektroniikka-, valmistus- ja lääketeollisuus hyödyntävät niitä usein tuotantoprosessiensa tehostamiseksi.
Edut ja rajoitukset
CMM:t ovat muuttaneet teollista maisemaa. Ne ovat tuottaneet erittäin tarkkoja mittauksia ja lisänneet samalla tuotteiden tasalaatuisuutta. Se on suoraa seurausta erinomaisesta toistettavuudesta. Lisäksi CMM:t lyhentävät tuotekehitysaikoja kautta linjan. Tehtaiden tuotanto on kasvanut dramaattisesti CMM:ien ja automaation laajamittaisen käyttöönoton jälkeen. CMM:t soveltuvat myös monenlaisiin tuotevaatimuksiin. Kun olet määrittänyt työkappaleesi keskimääräisen koon, voit päättää, minkä CMM-laitteen valitset. Se antaa sinulle taatusti toistettavia, johdonmukaisia ja tarkkoja tuloksia.
CMM:llä on myös omat haittansa. Ensinnäkin ne vaativat huomattavan alkuinvestoinnin. Jos harkitset CMM-laitteen hankkimista, tarkista hinnat etukäteen verkosta. Koska CMM-laitteet ovat kehittyneitä mittaustyökaluja, niiden käsittelyyn tarvitaan koulutettuja käyttäjiä. Siitä voi aiheutua lisäkustannuksia, mukaan lukien koulutus ja palkat. Laadukas ja hyvin huollettu CMM-mittalaite tuottaa kuitenkin taatusti erinomaisen tuoton ajan mittaan.
Päätelmä
Ferranti keksi CMM:n 1950-luvulla, mikä oli todella käännekohta maailmanlaajuiselle valmistusteollisuudelle. Vuosien mittaan CMM-laitteet ovat vakiinnuttaneet asemansa keskeisinä teollisuuden mittauslaitteina. Teollisuus 4.0:n ja automaation myötä CMM-laitteiden käyttö ja innovointi lisääntyvät. Yritykset pyrkivät saavuttamaan optimaalisen tasapainon tuotantonopeuden ja laadun välillä. CMM-laitteet ovat kriittinen osa tätä yhtälöä. Ne lisäävät tuotannon tehokkuutta ja tarkkuutta ja säästävät samalla aikaa ja ihmisten työpanosta.