Что такое координатно-измерительная машина?
Координатно-измерительная машина - это специализированное промышленное устройство, измеряющее геометрические характеристики объекта. Ее основное применение - изготовление деталей машин, где она проверяет соответствие готового изделия проектной схеме. Поэтому она полезна при контроле изделий, измерениях GD&T и анализе размеров.
Координатно-измерительные машины анализируют объекты, помещая их в трехмерную систему координат. Щуп прикасается к объекту в определенных точках, которые необходимо измерить, точно определяя расстояние между ними. КИМ играют важную роль в отраслях, где требуются точные трехмерные измерения, поскольку традиционные инструменты, такие как штангенциркули и оптические компараторы, не могут выполнять такие задачи. Они отвечают за критически важные автомобильные, аэрокосмические, медицинские и оборонные приложения.
Преимущества координатно-измерительных машин
Основное преимущество КИМ по сравнению с традиционными измерительными машинами - это трехмерные измерения. Благодаря точному определению таких трехмерных параметров, как расстояние, угол, окружность и параллельность, КИМ являются бесценным инструментом контроля. Еще одно их отличие от традиционных измерительных инструментов - использование виртуальных линий и виртуальных точек. Эти методы необходимы для измерения трехмерных объектов, таких как детали машин. КИМ также могут выполнять контроль поверхности и геометрических допусков.
Каковы различные типы КИМ?
КИМ различаются по размеру деталей, которые они анализируют, и по принципу работы. Все КИМ состоят из четырех основных частей: моста, измерительных щупов, столика и контроллера. В этом разделе мы подробно рассмотрим различные типы КИМ.
Мост КИМ
КИМ мостового типа - наиболее распространенный вариант. Он состоит из стоящей рамы, которая скользит по плоской площадке. Рама имеет две вертикальные балки по бокам стола и горизонтальную балку, протянутую через него. Контактный зонд подвешен вертикально над горизонтальной балкой. Зонд может перемещаться по вертикали, измеряя координату z. Зонд также может перемещаться по балке, измеряя координату y. Наконец, движение самой рамы обозначает координату x.
Мостовая КИМ обладает высокой точностью и идеально подходит для измерения деталей машин малого и среднего размера. С ее помощью можно измерять детали двигателя и кузова в автомобильных мастерских, медицинское оборудование и производственные компоненты.
Портальная КИМ
Корпус портальной КИМ состоит из двух прямоугольных рам, расположенных по обе стороны от площадки. Горизонтальная балка протянута через эти рамы и перемещается вперед-назад с помощью серводвигателя. Датчик выдвигается вниз на кронштейне, прикрепленном к горизонтальной балке. Движение балки, рычага и датчика обеспечивает измерение трех измерений.
Портальные КИМ имеют самый большой корпус среди всех типов. В больших моделях рабочая зона может располагаться на земле. Портальные КИМ обеспечивают большой объем рабочей зоны. С их помощью проверяют крупные механизмы, такие как автомобильные детали, компьютерные томографы и пропеллеры самолетов. Они также используются в обрабатывающей промышленности и производстве потребительских товаров для анализа крупных деталей машин.
Консольная КИМ
Консольная КИМ имеет прямоугольную раму с одной стороны стола, в верхней части которой находится направляющая. Горизонтальная поперечная балка перемещается по этой направляющей, измеряя координату x. Опорный рычаг с датчиком перемещается по поперечной балке, измеряя координату y. Наконец, стойка зонда простирается вертикально, определяя координату z. Свое название она получила от поперечной балки, протянутой над сценической площадкой.
Благодаря трехсторонней открытой конструкции консольная КИМ очень доступна. Она подходит для обработки деталей малого и среднего размера и обеспечивает превосходную точность. Она также идеально подходит для автоматизированной работы, обеспечивая легкую загрузку и выгрузку. Благодаря своей компактности она обычно применяется для контроля небольших и сложных деталей, датчиков и эталонных деталей.
Портативная измерительная рука КИМ
Портативные измерительные руки (КИМ), также называемые шарнирными руками, - это мобильные КИМ, которые могут измерять от мелких до крупных деталей. В отличие от традиционных КИМ, портативные КИМ моделируют человеческую руку с плечом, локтем, предплечьем и запястьем. Их можно перемещать по цеху и подносить к детали, требующей контроля.
Благодаря своей портативности КИМ с переносной рукой очень удобны. Они способны охватить широкий спектр областей применения в любой мастерской. Они обеспечивают простые и точные измерения и поддерживают множество конфигураций осей. Размеры КИМ с переносной рукой варьируются от менее метра до более четырех метров. Они применяются для контроля изделий в авиационной, аэрокосмической и военной промышленности.
Оптическая КИМ
В оптических КИМ используются оптический объектив, камера и компьютерное программное обеспечение для получения и обработки изображения заготовки. Таким образом, измерения выполняются в основном программным, а не аппаратным обеспечением. Поэтому оптические КИМ также известны как бесконтактные измерительные приборы. Оптическая КИМ может состоять из дополнительных компонентов, таких как КМОП-сенсор, телецентрическая линза и модуль освещения. Это высокоэффективные машины с высокой скоростью измерений.
Благодаря бесконтактному методу измерения оптические КИМ идеально подходят для анализа деликатных или деформируемых деталей, таких как восковые формы. Они также хорошо подходят для автоматизированных рабочих мест и заводов с высокими требованиями к производительности. Оптические КИМ могут выполнять анализ поверхности, например, измерение плоскостности, температурного профиля и контуров. Они измеряют характеристики небольших и деформируемых деталей в электронной, медицинской и пластиковой промышленности.
Аксессуары для координатно-измерительных машин
Помимо основных компонентов, КИМ имеют несколько настраиваемых дополнительных устройств, которые дополняют их характеристики. Эти аксессуары позволяют расширить возможности КИМ и помогают мастерским соответствовать специальным требованиям.
Наконечник для стилуса/зонда
Датчик является общим компонентом всех координатно-измерительных машин. Для регистрации измерений в датчике КИМ может использоваться прямой контакт, лазер или оптические линзы. Чаще всего наконечник датчика состоит из твердого сферического конца, изготовленного из стали или рубина. В основе датчиков КИМ лежит сенсорный триггерный механизм, позволяющий определять координаты при контакте с поверхностью объекта. Современные измерительные системы КИМ используют до 5 осей. Щупы могут быть простыми триггерами, расположенными сверху вниз, или моторизованными для поддержки различных углов. Тактильные датчики могут перемещаться по поверхности объекта и непрерывно записывать наблюдения. Они очень полезны при контроле поверхностей.
Гранитный стол
Гранитный стол, используемый в сценической зоне КИМ, служит основанием для измерений. Его назначение - обеспечить плоскую и ровную поверхность для зажима заготовок. Столы из гранитного камня долговечны и прочны, что необходимо для выдерживания веса тяжелых деталей станка и заготовок.
Крепления
Приспособления необходимы в КИМ для того, чтобы исключить смещение заготовки во время измерений. В высокоточных операциях малейшее движение может привести к огромным ошибкам наблюдения. Распространенными типами приспособлений для КИМ являются зажимы, крепежные пластины и удерживающие магниты.
Воздушные компрессоры и осушители
Подача сжатого воздуха обеспечивает работу КИМ. Система подачи воздуха состоит из компрессора, фильтра, осушителя, напорного бака/резервуара и элементов управления. Необходимо постоянно контролировать уровень сжатого воздуха, так как неправильная подача может повредить КИМ.
Программное обеспечение
Современные КИМ используют программное обеспечение для проведения измерений. Программные инструменты значительно упростили процесс контроля продукции. Большинство программ для КИМ не требуют знания какого-либо языка программирования. Расчет расстояния и геометрический анализ выполняются с помощью удобного интерфейса на модели CAD. Станция управления, на которой установлено программное обеспечение КИМ, требует наличия современного компьютера с актуальной операционной системой и необходимых аппаратных компонентов.
Как использовать координатно-измерительную машину
В этом разделе мы рассмотрим некоторые основные подготовительные действия, которые необходимо предпринять для успешной эксплуатации КИМ.
Калибровка щупа (калибровка датчика)
При постоянном использовании щуп или наконечник датчика КИМ может потерять свою точность. Своевременное техническое обслуживание и регулярная калибровка обеспечивают оптимальную работу КИМ. Калибровка щупа заключается в измерении расстояния до заранее определенного объекта, называемого артефактом. Размеры артефакта известны, и расстояние, зарегистрированное КИМ во время калибровки, сравнивается с фактическими значениями. Для большинства КИМ артефакт представляет собой сферический объект. Если зарегистрированные расстояния не точны, различные части КИМ могут быть подвергнуты техническому обслуживанию и регулировке до тех пор, пока калиброванные значения не станут приемлемыми.
Меры предосторожности при обращении
Перед использованием КИМ всегда убедитесь, что рабочая зона и датчики свободны от посторонних предметов и мусора (FOD). Кроме того, необходимо убедиться, что рычаги КИМ плавно перемещаются по направляющим. Некоторые объекты имеют тенденцию расширяться или сжиматься при изменении температуры, поэтому рекомендуется дать время заготовке адаптироваться к комнатной температуре. Также необходимо обеспечить постоянную скорость контакта датчика с объектом для проведения тактильных измерений.
Обслуживание и калибровка
При длительном использовании КИМ теряют свою точность. Для того чтобы ваша машина работала на уровне 100%, ей требуется техническое обслуживание и калибровка. Техническое обслуживание КИМ включает в себя проверку и ремонт всех подвижных и неподвижных деталей, соединений, винтов, двигателей и контроллеров. Калибровка КИМ - это общая проверка точности путем измерения артефакта известных размеров. По результатам калибровки КИМ может быть подвергнута очередному техническому обслуживанию или допущена к эксплуатации.
Обучение операторов координатно-измерительных машин (КИМ)
КИМ - сложные устройства, требующие квалифицированных операторов. Операторы КИМ - это обученные технические специалисты по метрологии, владеющие навыками программирования, отладки и управления производством. Операторы должны быть знакомы со всеми рабочими узлами КИМ. Они должны уметь эффективно выполнять задания на КИМ и знать все рабочие протоколы. Подготовка операторов также требует знания контроллера и программных средств, используемых для геометрического анализа.
Заключение
Инвестирование в координатно-измерительную машину включает в себя множество шагов, но мы здесь, чтобы сделать это путешествие комфортным. Если вы знаете свои требования, небольшое профессиональное руководство поможет вам достичь поставленных целей. Основными факторами, влияющими на выбор КИМ, являются требования к производительности, размер детали, точность и повторяемость. Поддержка и сервисное обслуживание также являются важными факторами при выборе КИМ. Регулярное обслуживание и калибровка не только продлевают срок службы КИМ, но и необходимы для ее оптимальной работы. Свяжитесь с нами, чтобы получить профессиональную консультацию по КИМ. Мы будем рады помочь вам!