O que é uma máquina de medição por coordenadas?
Uma máquina de medição por coordenadas é um dispositivo industrial especializado que mede as propriedades geométricas de um objeto. Sua principal aplicação é na fabricação de peças de máquinas, onde verifica se o produto acabado corresponde ao plano de projeto. Portanto, ela é útil na inspeção de produtos, medições de GD&T e análise dimensional.
As máquinas de medição por coordenadas analisam objetos colocando-os em um sistema de coordenadas tridimensional. Uma sonda toca o objeto nos pontos específicos que precisam ser medidos, determinando com precisão a distância entre eles. As máquinas de medição por coordenadas são vitais nos setores que exigem medições 3D precisas, pois as ferramentas tradicionais, como paquímetros e comparadores ópticos, não conseguem realizar essas tarefas. Elas são responsáveis por aplicações críticas nos setores automotivo, aeroespacial, médico e de defesa.
Vantagens das máquinas de medição por coordenadas
A principal vantagem das CMMs em relação às máquinas de medição tradicionais é a medição em 3D. Ao determinar com precisão parâmetros tridimensionais como distância, angularidade, circularidade e paralelismo, as CMMs são ferramentas de inspeção inestimáveis. Outra maneira pela qual elas diferem das ferramentas de medição tradicionais é o uso de linhas virtuais e pontos virtuais. Essas técnicas são essenciais para medir objetos 3D, como peças de máquinas. As CMMs também podem realizar inspeções de superfície e tolerâncias geométricas.
Quais são os diferentes tipos de CMMs?
As CMMs diferem no tamanho das peças que analisam e em sua operação. Todas as CMMs têm quatro partes principais: uma ponte, apalpadores, um estágio e um controlador. Esta seção discutirá os detalhes dos diferentes tipos de CMMs.
Ponte CMM
A CMM do tipo ponte é a variante mais comum. Ela consiste em uma estrutura de pé que desliza sobre uma área de palco plana. A estrutura tem duas vigas verticais nas laterais da mesa e uma viga horizontal que se estende por ela. A sonda de contato é suspensa verticalmente sobre a viga horizontal. A sonda é capaz de se mover verticalmente para medir a coordenada z. A sonda também pode se mover ao longo da viga, representando a coordenada y. Por fim, o movimento da própria estrutura denota a coordenada x.
A CMM de ponte é altamente precisa e é ideal para medir peças de máquinas de pequeno e médio porte. Ela pode medir peças de motores e carrocerias em oficinas automotivas, equipamentos médicos e componentes de fabricação.
CMM de pórtico
O corpo da Gantry CMM contém duas estruturas retangulares em cada lado da área do palco. Uma viga horizontal se estende por essas estruturas e desliza para frente e para trás com a ajuda de um servomotor. A sonda se estende para baixo em um braço preso à viga horizontal. O movimento da viga, do braço e da sonda facilita a medição de três dimensões.
As CMMs de pórtico têm o maior corpo de todos os tipos. Nas versões maiores, a área do palco pode estar no chão. As CMMs de pórtico oferecem um grande volume na área de trabalho. Elas inspecionam máquinas grandes, como peças de automóveis, scanners de tomografia computadorizada e hélices de aeronaves. Também são usadas nos setores de manufatura e bens de consumo para analisar peças de máquinas grandes.
CMM cantilever
A CMM Cantilever tem uma estrutura retangular em um lado da mesa, contendo um trilho-guia na parte superior. A viga transversal horizontal se desloca sobre esse trilho-guia, representando a coordenada x. O braço de suporte que contém a sonda percorre a viga transversal, medindo a coordenada y. Por fim, o suporte da sonda se estende verticalmente, determinando a coordenada z. Seu nome vem da viga transversal que se estende sobre a área do palco.
Devido à sua estrutura aberta de três lados, a CMM Cantilever é altamente acessível. Ela é adequada para peças de trabalho de pequeno e médio porte e oferece excelente precisão. Também é ideal para o trabalho automatizado, proporcionando fácil acessibilidade de carregamento e descarregamento. Devido à sua natureza compacta, sua aplicação convencional é a inspeção de peças pequenas e complexas, medidores e peças principais.
Braço de medição portátil CMM
Os braços de medição portáteis (CMMs), também chamados de braços articulados, são CMMs móveis que podem medir peças pequenas e grandes. Diferentemente das CMMs tradicionais, as CMMs de braço portátil modelam o braço humano com ombro, cotovelo, antebraço e pulso. Elas podem ser movimentadas na oficina e levadas até a peça de trabalho que precisa de inspeção.
Devido à sua portabilidade, as CMMs de braço portátil são altamente convenientes. Elas podem abranger uma ampla gama de casos de uso em qualquer oficina. Elas fornecem medições fáceis e precisas e suportam várias configurações de eixo. As CMMs de braço portátil variam em tamanho de menos de um metro a mais de quatro metros. Elas implementam a inspeção de produtos nos setores de aviação, aeroespacial e militar.
CMM óptica
As CMMs ópticas empregam uma lente óptica, uma câmera e um software de computador para capturar e processar a imagem de uma peça de trabalho. Portanto, a medição é realizada principalmente por software, não por hardware. Por esse motivo, as MMCs ópticas também são conhecidas como dispositivos de medição sem contato. Uma CMM óptica também pode consistir em componentes adicionais, como um sensor CMOS, uma lente telecêntrica e um módulo de iluminação. São máquinas altamente eficientes com velocidades de medição rápidas.
Devido à sua técnica de medição sem contato, as CMMs ópticas são ideais para analisar peças de trabalho delicadas ou deformáveis, como moldes de cera. Elas também são adequadas para estações de trabalho automatizadas e fábricas com altos requisitos de produção. As CMMs ópticas podem realizar análises de superfície, como medição de planicidade, perfil de temperatura e trabalho de contorno. Elas medem as características de peças pequenas e deformáveis nos setores eletrônico, médico e plástico.
Acessórios para máquinas de medição por coordenadas
Além dos componentes fundamentais, as CMMs têm vários complementos personalizáveis que complementam seu desempenho. Esses acessórios permitem mais recursos na CMM e ajudam as oficinas a atender a requisitos especiais.
Ponta da caneta/sonda
O apalpador é um componente comum em todas as máquinas de medição por coordenadas. O apalpador da CMM pode usar contato direto, laser ou lentes ópticas para registrar as medições. A ponta de prova mais comumente encontrada consiste em uma extremidade esférica dura feita de aço ou rubi. Os apalpadores de MMCs dependem de um mecanismo de acionamento por toque que lhes permite detectar as coordenadas ao entrar em contato com a superfície do objeto. Os modernos sistemas de apalpadores de MMC utilizam até 5 eixos. Os apalpadores podem ser simples acionadores de cima para baixo ou motorizados para suportar diferentes ângulos. As sondas táteis podem ser arrastadas ao longo da superfície do objeto e registrar observações continuamente. Elas são muito úteis na inspeção de superfícies.
Mesa de granito
A mesa de granito usada na área do palco da CMM funciona como base para as medições. Sua finalidade é fornecer uma superfície plana e uniforme para fixar as peças de trabalho. As mesas de pedra de granito são duráveis e robustas, o que é necessário para suportar o peso de peças de máquinas e peças de trabalho pesadas.
Jogos
As fixações são necessárias nas CMMs para garantir que a peça de trabalho não se desloque durante a medição. Em operações de alta precisão, o menor movimento pode levar a enormes erros de observação. Os tipos comuns de acessórios de MMC são grampos, placas de fixação e ímãs de retenção.
Compressores e secadores de ar
Um suprimento de ar comprimido impulsiona a operação da CMM. O sistema de suprimento de ar é composto por um compressor, filtro, secador, tanque/reservatório de pressão e controles. Os níveis de ar comprimido devem ser monitorados de forma consistente, pois o fornecimento inadequado pode danificar a CMM.
Software
As CMMs modernas dependem de software para realizar medições. As ferramentas de software tornaram o processo de inspeção de produtos muito mais simples. A maioria dos softwares de MMC não exige o conhecimento de nenhuma linguagem de programação. O cálculo da distância e a análise geométrica são feitos por meio de uma interface amigável em um modelo CAD. A estação de controle, que abriga o software da CMM, requer um computador moderno com um sistema operacional atualizado e os componentes de hardware necessários.
Como usar uma máquina de medição por coordenadas
Nesta seção, abordaremos algumas ações preparatórias fundamentais que precisam ser tomadas para uma operação bem-sucedida da CMM.
Calibração da caneta (Calibração do apalpador)
Com o uso contínuo, a caneta - ou ponta do apalpador - de uma MMC pode perder sua precisão. A manutenção oportuna e a calibração regular garantem que a MMC funcione em um nível ideal. A calibração do apalpador envolve a medição de distâncias em um objeto predefinido conhecido como artefato. As dimensões do artefato são conhecidas, e a distância registrada pela MMC durante a calibração é comparada com os valores reais. Na maioria das CMMs, o artefato é um objeto esférico. Se as distâncias registradas não forem precisas, as várias partes da CMM podem ser submetidas a manutenção e ajustes até que os valores calibrados sejam aceitáveis.
Precauções de manuseio
Antes de usar a CMM, certifique-se sempre de que a área de trabalho e as sondas estejam livres de objetos estranhos e detritos (FOD). Da mesma forma, certifique-se de que os braços da CMM estejam se movendo suavemente nos trilhos de guia. Alguns objetos tendem a se expandir ou contrair em temperaturas diferentes; portanto, é recomendável dar tempo para que a peça de trabalho se ajuste à temperatura ambiente. Também é necessário garantir que a sonda entre em contato com o objeto a uma velocidade constante para medições táteis.
Manutenção e calibração
Com o uso contínuo por longos períodos, as CMMs tendem a perder sua precisão. Sua máquina precisará de manutenção e calibração para funcionar a 100%. A manutenção da CMM envolve a inspeção e o reparo de todas as peças móveis e fixas, juntas, parafusos, motores e controladores. A calibração da CMM realiza uma verificação geral da precisão medindo um artefato de dimensões conhecidas. De acordo com os resultados da calibração, a CMM pode ser submetida a outra rodada de manutenção ou aprovada para operação.
Treinamento de operadores de máquinas de medição por coordenadas (CMM)
As CMMs são dispositivos complexos que exigem operadores qualificados. Os operadores de MMC são técnicos de metrologia treinados e proficientes em programação, depuração e administração industrial. Os operadores precisam estar familiarizados com todas as partes funcionais da CMM. Eles devem ser capazes de concluir tarefas com eficiência com a MMC e estar cientes de todos os protocolos operacionais. O treinamento do operador também exige conhecimento do controlador e das ferramentas de software usadas para análise geométrica.
Conclusão
Investir em uma máquina de medição por coordenadas envolve muitas etapas, mas estamos aqui para tornar a jornada confortável. Desde que você conheça seus requisitos, um pouco de orientação profissional pode ajudá-lo a atingir suas metas. Os principais fatores que afetam a escolha da CMM são os requisitos de saída, o tamanho da peça, a precisão e a repetibilidade. As opções de suporte e serviço também são fatores importantes na escolha de CMMs. A manutenção e a calibração regulares não apenas prolongam a vida útil de uma MMC, mas também são necessárias para seu desempenho ideal. Entre em contato conosco para obter uma consulta profissional sobre as CMMs. Teremos o maior prazer em ajudá-lo!