CMMs reivindicam sua reivindicação

Com o crescimento de novos métodos de detecção para metrologia, de lasers a raios-X, pode-se pensar que a venerável CMM pode estar desaparecendo de vista. Nada poderia estar mais longe da verdade.

Uma verdade eterna é que a fabricação sempre ultrapassará os limites de custo, desempenho e, principalmente, qualidade. “As tolerâncias nunca ficam mais flexíveis, elas sempre ficam mais apertadas”, observou Gene Hancz, especialista em produtos, CMM da Mitutoyo America Corp. (Aurora, IL).

Essa é uma razão pela qual a máquina de medição por coordenadas de leito fixo, ou CMM, continua sendo uma ferramenta vital. Mesmo com a entrada de novas tecnologias de detecção no campo da metrologia, a CMM continua sendo uma das ferramentas mais precisas disponíveis. Eles são principalmente variantes da CMM estilo ponte básica, de acordo com Hancz, com uma ponte móvel que atravessa uma peça fixada em uma mesa e uma sonda que se move para cima e para baixo. As escalas em cada eixo determinam a posição X, Y, e Z do ponto. Apalpadores articulados que giram independentemente e mesas rotativas oferecem graus de liberdade adicionais.

Os fornecedores também criaram muitas variantes da ideia básica do CMM estilo ponte para atender às necessidades em evolução e reduzir custos. Tomemos, por exemplo, a CMM de braço horizontal com uma sonda em balanço conectada a um único suporte. Embora as máquinas automáticas e extremamente precisas que medem peças cada vez maiores chamem a atenção com facilidade, ainda há um lugar para a humilde CMM operada manualmente, equipada com um apalpador de toque ou até mesmo uma bola dura. Outra razão pela qual o CMM continua relevante é que a tecnologia está melhorando enquanto o valor aumenta. “Quando comecei no negócio, uma pequena CMM manual poderia custar o mesmo que você pode obter hoje em uma CMM controlada por computador, com o dobro da precisão e o dobro do volume de medição”, disse Hancz.

Ele relata que mesmo CMMs manuais simples continuam populares, especialmente com oficinas menores que precisam medir apenas algumas peças de cada vez. “É vital comprar o equipamento certo para a aplicação certa. Muitas vezes, as pessoas pedem a maior precisão possível, que seria em nossa série LEGEX, capaz de medir quase 0,25 mícron. Mas estes ficam muito caros, tanto na compra das máquinas quanto no alojamento em salas onde a temperatura e a umidade são rigidamente controladas”, explicou. Eles são necessários para algumas aplicações, mas não muitas.

Na verdade, ele acha que a maior tendência no campo são as medições de qualidade near-line ou in-line usando CMMs. Isso levou a Mitutoyo a desenvolver sua linha MACH de CMMs, projetada para medições de alta velocidade em linha ou quase em linha em conjunto com máquinas-ferramentas CNC. Por exemplo, a MACH-3A é uma CMM de braço horizontal otimizada para medição de alta velocidade de peças longas e cilíndricas, como virabrequins. A mais recente é a MACH Ko-ga-me, uma CMM em linha que pode ser configurada de forma independente ou integrada em uma célula de trabalho.

À medida que os CMMs entram em produção, o monitoramento de sua integridade torna-se vital. Essa tendência reflete a evolução da Smart Factory, e Hancz aponta para o padrão MTConnect que a Mitutoyo suporta. “Na minha opinião, é um padrão tecnológico fundamental para o futuro do monitoramento de máquinas in-line ou near-line”, disse ele.

Crescimento e Conjunto de Habilidades

"Ainda há muito crescimento no mercado de CMM", concordou Angus Taylor, presidente da Hexagon Manufacturing Intelligence (North Kingstown, RI). Ele concordou que as crescentes demandas de qualidade estão impulsionando o mercado de CMM. Ele também observou que muitas das CMMs que a Hexagon está vendendo são colocadas em ambientes de produção, embora a colocação em salas de qualidade ainda seja uma grande parte do mercado.

“Mas, além de seu uso em produção, a maior preocupação que temos é o conjunto de habilidades de [usuários]. Temos clientes que gostariam de adquirir mais equipamentos, mas não têm pessoas com habilidades para escrever programas para eles”, comentou. Como qualquer bom gerente, ele vê oportunidade em vez de crise nessa observação. “Isso significa mais automação e, francamente, oportunidade para ajudarmos os clientes escrevendo os programas de inspeção para eles”, disse ele.

A automação pode incluir carregamento robótico de peças dentro e fora de CMMs, mas ele também vincula isso a informações que podem alimentar o próprio processo. “Um dos elementos-chave aqui é o nosso software Q-DAS”, disse ele, referindo-se à empresa de software estatístico que a Hexagon adquiriu que analisa dados de dispositivos de metrologia para tomada de decisões. “Com isso, começamos a monitorar coisas como o desgaste da ferramenta e, mais especificamente, [dados] em um recurso, além de rastrear dados de recursos específicos”, disse ele.

Em resposta aos requisitos de produção e à necessidade de tornar as CMMs mais fáceis de usar, em maio a Hexagon anunciou sua nova plataforma Global S CMM, que estreou na feira Eastec. De acordo com a empresa, o Global S é a oferta inicial da Enhanced Productivity Series (EPS) da Hexagon. A nova plataforma apresenta tecnologias inteligentes, como melhorias na experiência do usuário (UX), software de medição e opções verdes avançadas. A plataforma EPS simplifica a criação, execução e análise de rotinas de medição, e o processo de inspeção é mais rápido, pois a plataforma Global S é totalmente integrada ao software iPC-DMIS CMM para coleta, avaliação, gerenciamento e apresentação de dados de fabricação, segundo a Hexagon Inteligência de Manufatura.

Outras tendências que Taylor vê são a crescente ênfase em metrologia sem contato e integração de equipamentos em fábricas inteligentes ou interconectadas. “Nosso novo sistema de sonda ótica para uso em CMMs está melhorando drasticamente o rendimento para, digamos, inspeções de lâminas de turbinas e blisks”, observou ele. “Em todas as áreas, com tecnologias sem contato, coletaremos dados mais rapidamente e obteremos uma melhor compreensão dos recursos e das peças individuais.”

Multitarefa e Específico de Aplicação

"Uma tendência que vejo em vários setores é que as pessoas querem ser mais produtivas com seu CMM", disse David Wick, gerente de produto da Carl Zeiss Industrial Metrology Technology LLC (Maple Grove, MN). Isso significa medir diversas peças em um mesmo equipamento, maximizando o investimento. Um elemento chave nesta estratégia é empregar o número máximo de sensores disponíveis nas CMMs. Hoje, além do venerável acionador de toque e sondas analógicas de varredura, as CMMs agora são frequentemente equipadas com scanners de linha a laser e até mesmo sensores de rugosidade de superfície. A Zeiss introduziu um novo sensor de luz branca confocal para sua classe Accura de CMMs em 2016.

Com as CMMs crescendo em flexibilidade, elas podem começar a suplantar os dispositivos criados especificamente para uma medição específica, como medição de formulários. “Em nossa versão mais recente da Prismo CMM, equipada com uma mesa rotativa e o mais recente software Calypso, agora você pode fazer medições de formas de muitas formas diferentes, como cilindros ou rolamentos de esferas”, disse Wick. Outra aplicação comum é a engenharia reversa, usando um scanner de linha a laser para medir uma peça cujo modelo CAD é inexistente e, em seguida, criar um modelo a partir da nuvem de pontos. Um sistema, muitas medições. Isso é especialmente útil para pequenas ou médias empresas que são frequentemente encarregadas de vários trabalhos ou peças de baixo volume.

Entre organizações maiores, ele vê as formas como os CMMs são usados ​​evoluindo de diferentes maneiras. Esses clientes desejam instalações mais específicas para aplicações que estejam interconectadas com a fábrica e o mundo ao seu redor. “Estamos recebendo mais pedidos de automação, carregamento de robôs e paletização”, explicou. “As pessoas querem medir 10 peças por vez em vez de uma, exigindo mais conhecimento de aplicações.” Um bom exemplo é usar o software Zeiss Gear Pro, uma opção para seu software Calypso, para criar uma instalação específica para equipamentos. O Gear Pro medirá engrenagens cilíndricas, cônicas e sem-fim, bem como rotores, e também medirá as placas que as cortam. Outros pacotes incluem lâminas de turbina ou eletrodos de erosão.

Ele também observou, como outros entrevistados, que os CMMs são mais aceitos no chão de fábrica. Para ambientes agressivos, ofertas como o DuraMax HTG com seu gabinete com classificação IP54 que mantém a precisão em uma ampla faixa de temperatura—15° a 40°C—aumenta sua utilidade. Para integração na automação, Wick também observou que o software Zeiss agora se comunica diretamente com carregadores de robôs no idioma nativo de qualquer fornecedor de robôs.

Isso traz à tona a questão da segurança dos dados. A empresa anunciou em maio que está em parceria com a Cisco para construir uma plataforma segura de transmissão de dados para conectar dispositivos Zeiss (por exemplo, máquinas de medição) em campo a sistemas de nível superior no ambiente da Indústria 4.0. O objetivo é a segurança integrada. Isso envolve o desenvolvimento conjunto de uma solução para monitoramento de máquinas de medição Zeiss. Ele permitirá o provisionamento rápido de serviços globais, como especialista remoto no assunto e suporte de help-desk.

Uma nova abordagem para CMM — Portabilidade

Embora as CMMs tipo ponte e suas variantes estejam indo bem no mercado, obrigado, sempre há espaço para variantes. A programabilidade de uma CMM a partir de um arquivo CAD sempre foi uma de suas características, mas mesmo as versões menores não são particularmente portáteis. Insira a CMM portátil zCat de 30 lb da Fowler High Precision (Auburndale, MA). Parecendo um caddy de café com um braço de extensão equipado com um apalpador de toque Renishaw TP20, o dispositivo é portátil e programável.

Uma diferença importante em comparação com outras CMMs é que é uma máquina de raio, com dois eixos em vez de três. Tem um volume de medição de 700 mm de raio (sobre o eixo central) por 250 mm de altura. Sua especificação de precisão é então em duas dimensões:[3,0 + D/100-mm (raio)] microns e [5,0 + L/100 mm (linear)] microns. “Ao contrário de outros dispositivos portáteis, este é um CMM portátil controlado por computador verdadeiramente direto”, disse Jeff Petersen, gerente de vendas internacionais da zCat LLC, o produtor recém-formado da máquina (parcialmente de propriedade da Fowler).

Por que uma CMM portátil e programável? Para Fowler, foi a próxima adição lógica ao seu catálogo de ferramentas manuais de metrologia, de acordo com Petersen. “Nossa ferramenta típica era um dispositivo do tipo escala linear ou de eixo único, muito bom para o que eles deveriam fazer, mas simplesmente não capaz de fazer as medições 3D detalhadas que uma CMM típica pode fazer”, explicou ele. “Um CMM, por outro lado, geralmente é relegado a uma sala especial e operado por uma pessoa altamente treinada.” O sonho deles era trazer uma CMM ao lado da máquina CNC fazendo as peças, operada por pessoal com muito menos treinamento em programação de CMMs.

Desde seu lançamento em 2014, o dispositivo está “indo bem”, de acordo com Petersen. “Alguns clientes estão comprando sua segunda e terceira máquina”, disse ele.

Processo além dos CMMs

A invenção da Renishaw do apalpador touch-trigger é frequentemente creditada com o início da revolução CMM no passado, permitindo o controle direto do computador enquanto aumenta a precisão e a repetibilidade sobre os apalpadores hard-ball. substituído. Como a Renishaw é um fornecedor de componentes (chave) para o mundo da metrologia que inclui – mas não se limita a – CMMs, Denis Zayia tem uma perspectiva única como vice-presidente de vendas e marketing e ex-gerente de negócios de CMM da Renishaw LLC (West Dundee, IL). “Há muito mais foco hoje em que a metrologia seja o condutor para entender os processos, fornecer feedback para controle de variáveis ​​e verificar o resultado final”, observou ele. Os apalpadores Renishaw evoluíram para um sistema de medição independente de cinco eixos, o REVO, que oferece varredura de alta velocidade, inspeção sem contato e análise de acabamento superficial em uma única CMM.

Ele acredita que há um lugar para aquisição e monitoramento de dados em toda a célula de fabricação, incluindo a máquina-ferramenta, o CMM na sala de qualidade e medidores flexíveis no chão de fábrica. Embora ganhando importância no chão de fábrica, os CMMs têm sido tradicionalmente vistos como um gargalo. “Com uma apreciação por todo o processo, você precisa evitar permitir que os CMMs sejam esse gargalo”, disse ele. “O sistema de cinco eixos foi projetado para superar isso. A sondagem na máquina pode ter seus desafios. Você quer principalmente que sua máquina-ferramenta corte metal ou crie peças de outra forma”, disse ele. No passado, normalmente não registrava dados, perdendo o histórico da medição. Mas o software de hoje superou isso.

Cada componente — a máquina-ferramenta, a CMM e o medidor flexível — tem seu respectivo papel a desempenhar, e a Renishaw fornece apalpadores e equipamentos para cada fase. Seu sistema de medição Equator foi construído com esse “processo inteiro” em mente. Uma CMM de sala de qualidade geralmente é melhor usada para dominar uma peça para uso no medidor Equator, que fica no chão de fábrica próximo à máquina-ferramenta e é imune a variações de temperatura em oposição à CMM.

"É necessária uma abordagem equilibrada e eficiente ao estabelecer a carga de trabalho para cada componente com base em critérios familiares", disse ele. “Peças caras e de baixo volume podem ser inspecionadas na própria máquina-ferramenta. Peças de alto volume são melhor inspecionadas e masterizadas na CMM e depois remasterizadas no medidor flexível. Cada peça adicional é então comparada com o mestre conhecido com os dados de correção sendo realimentados na máquina-ferramenta. O ato de equilíbrio resulta em maior eficiência, rendimento e economia de custos.”

Fabricação Inteligente

Com sua perspectiva única, como Zayia da Renishaw vê o futuro? “Uma fábrica com controle direto do processo e fabricação inteligente, com decisões tomadas no chão de fábrica com base nos dados coletados. Além disso, um aumento na manufatura aditiva juntamente com melhorias relacionadas no rendimento, metrologia e disponibilidade de materiais adicionais”, disse ele.