Inspeção Avançada com CMM para Manufatura CNC de Precisão

Máquinas de medição por coordenadas (CMM) existem há muito tempo, introduzidas no mercado pela DEA e Ferranti nos anos 1960. Estas primeiras máquinas de medição por coordenadas eram operadas manualmente por "detecção dura" e eventualmente migraram para unidades CNC controladas por computador com sondas de gatilho. A máquina de medição por coordenadas é uma tecnologia moderna de medição automática, e uma manifestação importante do desenvolvimento de tecnologia de medição automática de alta precisão e alta eficiência.

Hoje, CMM pode ser encontrada em quase todas as empresas de manufatura de precisão do mundo e é o núcleo da maioria dos processos de controle de qualidade.

Nas últimas décadas, máquinas de medição por coordenadas tornaram-se mais rápidas, mais precisas e mais baratas. O desenvolvimento de fabricantes de CMM inclui tornar a estrutura mais forte, mais leve e termicamente compensada para uso fora do laboratório de qualidade tradicional com controle de temperatura.

Tipos de CMM

A máquina de medição por coordenadas é uma ferramenta de medição que mede a peça combinando seu próprio sistema de coordenadas com uma sonda para medir pontos geométricos físicos da peça. Além de medições precisas, CMM também tem a vantagem de fornecer aos operadores de CMM informações em tempo real sobre o status do processo de manufatura. Todas as CMMs globais devem cumprir os padrões internacionais de medição ISO 10360 e podem ser controladas por operadores ou computadores. Existem cinco principais máquinas de medição por coordenadas usadas na metrologia atual:

Cantilever (Console):

principalmente usada para medir ferramentas de medição e peças principais.

Bridge (Ponte):

A mais popular em trabalho de digitalização e varredura nos mercados de moldes, usinagem e estamparia.

Gantry (Pórtico):

usada para medir peças grandes e pesadas, como grandes moldes.

Horizontal Arm (Braço Horizontal):

usada para medir grandes quantidades de peças em aeroespacial, defesa, eletrodomésticos e outras indústrias.

Portable (PCMM):

Medição 3D geométrica e dimensional e tolerância (GD&T) portátil, também pode passar certificação ISO 10360.

O princípio de medição da máquina de medição por coordenadas é medir com precisão os três valores de coordenadas da superfície da peça. Após um certo algoritmo, elementos de medição como linhas, superfícies, cilindros e esferas são ajustados, e dados de quantidades geométricas como forma e posição são obtidos através de cálculos matemáticos. Obviamente, medir com precisão as coordenadas dos pontos da superfície das peças é a base para avaliar erros geométricos como forma e posição.

Dicas Antes de Usar CMM

A máquina de medição por coordenadas é um equipamento de medição de alta precisão, que tem requisitos rigorosos no ambiente de trabalho. Por exemplo, a temperatura deve ser controlada a 20+/-2℃, a umidade deve ser controlada a 40%-60%, e boa garantia à prova de choque.

Analise os desenhos, determine a medição a ser medida de acordo com os requisitos dos desenhos, e planeje aproximadamente o processo de medição, como seleção de referências e layout de pontos de medição.

Antes de medir, selecione uma sonda adequada e realize verificação da sonda para obter o valor do raio da esfera da sonda. A calibração da sonda geralmente usa uma esfera padrão como referência, e o método de ponto de medição é pelo menos método de cinco pontos, ou seja, um ponto é tomado do topo da esfera padrão e quatro pontos são medidos no equador. Durante a calibração, a cabeça da sonda, sonda e esfera padrão devem ser bem fixadas e a superfície limpa. A calibração da sonda é o primeiro passo no início da medição, que tem maior impacto nos resultados de medição, então você deve prestar atenção suficiente.

Para evitar o erro de retorno ao zero causado pelo uso do sistema de coordenadas da máquina durante a medição, o sistema de coordenadas da peça precisa ser estabelecido antes de iniciar a medição. Estabelecer um sistema de coordenadas adequado é a base para a medição subsequente de uma máquina de medição por três coordenadas. Um sistema de coordenadas razoável ajudará a melhorar a precisão e eficiência da medição. Além disso, ao testar em lote, estabelecer um sistema de coordenadas adequado na programação pode reduzir a intensidade do trabalho e melhorar a taxa de medição.

Aplicação de CMM

CMM para Medição de Superfície Linear

As medições mais simples incluem tolerâncias em superfícies lineares ou cilíndricas. Na maioria dos casos, estas são medidas por um torneiro usando um micrômetro ou calibre simples imediatamente após o processamento.

Todos os conceitos industriais modernos, incluindo a futura Indústria 4.0, têm um alto grau de automação no processo de manufatura, mesmo sem um mecânico, eles podem completar movimentos e tarefas adicionais. Controle de qualidade é um bom exemplo. Você pode programar a CMM para realizar a mesma operação em qualquer número de peças no lote.

CMM para Medição de Superfície Complexa

O principal objetivo das máquinas de medição por coordenadas é medir superfícies complexas. Quando usadas em pás de turbina, asas de avião, rotores de bomba e outras peças com superfícies incomuns, a razão pela qual a CMM alcançará seu pleno potencial. Se você está fabricando um grande número de peças idênticas, e estas peças são tão precisas que você tem que verificar cada peça, então a automação destas operações também é possível. No entanto, na maioria dos casos, tais peças são medidas manualmente por mecânicos.

Para medir superfícies complexas, o mecânico usará o controle remoto para mover manualmente a sonda ao longo de três eixos até que a sonda toque a peça que o mecânico precisa. Então, após muitas medições, os pontos são analisados e os contornos das peças são conectados como splines. Então, compare os resultados de medição com o modelo 3D da peça (incluindo desvios aceitáveis), ou com outros dados mostrando o tamanho necessário.

CMM para Relacionamento e Desvio Formal

A maioria das peças de alta qualidade é caracterizada não apenas por seus erros dimensionais, mas também pela precisão de suas formas de superfície e suas posições relativas umas às outras. Estes desvios são especialmente importantes para reduzir a vibração de peças rotativas e garantir movimento suave. A medição de tais desvios pela CMM não é muito diferente da de superfícies complexas. Todos os desvios formais e relacionais têm uma base para comparar. Portanto, para atender aos requisitos de precisão, você deve fixar as peças na superfície inferior e medir as partes necessárias.

CMM para Medição de Acabamento Superficial

O perfilômetro é o instrumento mais amplamente usado para medição de acabamento superficial. No entanto, devido à sua excelente precisão, máquinas CMM também podem medir o acabamento superficial de peças. Substitua a sonda por uma agulha especial, e então a agulha se moverá ao longo da superfície e determinará quaisquer irregularidades microscópicas que formam o acabamento superficial.

Conclusão

CMM continuará a apoiar a produção de peças de alta precisão em pequenas lojas, e continuará a desempenhar um papel de auditoria, especialmente nas indústrias médicas e aeroespaciais-chave, para obter dados rápidos e precisos de tamanho e superfície de peças. Sua flexibilidade e precisão trouxeram muitas oportunidades para fabricantes. Você pode usar CMM após usinagem ou medir peças existentes para redesenhá-las, ou usá-la como parte de uma cadeia de produção automatizada.