Máquinas de Medição por Coordenadas (CMM): Propósito, Funcionalidade e Aplicações Industriais

Projetos de produtos eram bastante simples no início do século XX, e projetistas de produtos eram flexíveis com requisitos de precisão e tolerância dimensional. Como resultado, oficinas de máquinas não tinham problema em fabricar peças usando fresadoras convencionais e garantir controle de qualidade usando ferramentas manuais como paquímetros, micrômetros e comparadores.

Mas à medida que os projetos de produtos se tornaram mais complexos e as tecnologias de fabricação se tornaram mais avançadas, surgiu a necessidade de dispositivos de controle de qualidade mais avançados que eliminem erro humano. Isso levou ao desenvolvimento da primeira Máquina de Medição por Coordenadas (CMM) pela Ferranti em 1959.

Uma Máquina de Medição por Coordenadas (CMM) é um dispositivo essencial de controle de qualidade usado por oficinas de máquinas de alto nível hoje, e neste artigo, abordaremos os fundamentos das CMMs. Explicaremos como uma CMM funciona, suas aplicações e os diferentes tipos de máquinas de medição por coordenadas disponíveis hoje.

O que é uma Máquina de Medição por Coordenadas?

Uma máquina de medição por coordenadas (CMM) é um dispositivo de controle de qualidade que mede a altura, largura e profundidade de uma peça para determinar se ela satisfaz os requisitos de design.

Uma máquina de medição por coordenadas típica (CMM) apresenta uma sonda que detecta a posição de um ponto no espaço e a mede a partir de uma posição de referência tridimensional. Então, quando você move a ponta da sonda sobre uma peça, o sistema de sondagem coleta pontos, formando uma "nuvem de pontos" que delineia a forma da peça.

O processo pelo qual os pontos da sonda são medidos e convertidos em um contorno de forma é tratado por software especial de processamento de coordenadas.

Para Que Serve uma Máquina de Medição por Coordenadas?

Exemplo de "nuvem de pontos" por Lucas Vieira, Domínio público, via Wikimedia Commons

A "nuvem de pontos" formada pela máquina de medição por coordenadas permite confirmar a conformidade de uma peça com a intenção de design e requisitos de tolerância. Oficinas de máquinas de alto nível tipicamente integram estas máquinas em seu departamento de controle de qualidade (QC) para testar a precisão e exatidão de peças fabricadas contra as especificações de seus clientes.

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Através de engenharia reversa, oficinas de máquinas também usam CMMs para criar réplicas de designs personalizados (ou amostras físicas). Durante este processo, um usinador move a sonda sensível sobre a amostra física, e a CMM realiza uma série de operações para converter esta amostra em um desenho CAD 3D.

O usinador então usa estes modelos CAD para criar réplicas das amostras físicas usando tecnologias de fabricação como máquinas CNC e impressoras 3D. Esta aplicação de engenharia reversa das CMMs é útil ao fazer peças obsoletas, como motores de carros antigos ou peças de turbinas a gás.

Tipos de Máquinas de Medição por Coordenadas

Máquinas de medição por coordenadas tipicamente vêm em quatro tipos distintos:

1. CMMs Tipo Ponte (Bridge)
2. CMMs Tipo Gantry
3. CMMs Tipo Console (Cantilever)
4. CMMs de Braço Horizontal

#1 Máquinas de Medição por Coordenadas Tipo Ponte

CMMs tipo ponte são o tipo mais comum de máquinas de medição por coordenadas. Elas tipicamente apresentam uma âncora muito estável para o aparelho de medição e são as melhores para medir peças usinadas com a mais alta precisão e requisitos de tolerâncias mais apertadas.

No entanto, CMMs estilo ponte são geralmente limitadas a medir peças usinadas pequenas a médias que você pode facilmente levantar para a mesa. Com CMMs ponte, você também pode experimentar desafios ao tentar acessar algumas peças a serem medidas. Isso é por causa da âncora vertical da ponte segurando o eixo x.

#2 Máquinas de Medição por Coordenadas Tipo Gantry

CMMs gantry são bastante semelhantes às CMMs ponte, mas diferem ligeiramente em design e capacidade.

Diferentemente da CMM estilo ponte, uma máquina de medição por coordenadas gantry é montada diretamente no chão com sua ponte elevada em pilares. Isso permite que a CMM gantry acomode e acesse peças usinadas com volumes maiores e geometrias mais complexas do que as CMMs ponte são projetadas para lidar.

A faixa de medição para CMMs gantry tipicamente varia de (1 x 2 x 1 m) a (5 x 9 x 3 m) em um sistema de coordenadas 3D.

#3 Máquinas de Medição por Coordenadas Tipo Console

CMMs console são suportadas em apenas um ponto, tornando-as menos rígidas que máquinas de medição por coordenadas gantry e estilo ponte. Quando usadas para medir peças usinadas de baixo peso, seu suporte de ponto único permite que se movam mais rapidamente e atinjam maior precisão que outras CMMs.

CMMs console são geralmente limitadas a medir peças usinadas pequenas, medidores e peças mestre.

#4 Máquina de Medição por Coordenadas de Braço Horizontal

CMMs de braço horizontal montam sondas de varredura (ou sondas de toque) horizontalmente em vez de verticalmente, como nos outros tipos de CMM. Este design único permite que elas meçam superfícies grandes ou peças usinadas com características difíceis de alcançar.

Tenha em mente que CMMs de braço horizontal são menos precisas que outros tipos de CMM. No entanto, elas são o tipo ideal de CMM para medir peças de chapa metálica de parede fina e grandes.

Garantindo Qualidade com uma CMM: A Gensun Pode Ajudar

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