Noticias - Guía completa de máquinas CMM y medición

¿Qué es una máquina CMM?

Imagina una máquina tipo CNC capaz de realizar mediciones extremadamente precisas de forma altamente automatizada. ¡Eso es lo que hacen las máquinas CMM!

CMM significa “Máquina de Medición por Coordenadas”. Son quizás los dispositivos de medición 3D definitivos en términos de su combinación de flexibilidad general, precisión y velocidad.

Aplicaciones de las máquinas de medición por coordenadas

Las máquinas de medición por coordenadas son valiosas siempre que se necesiten mediciones precisas. Cuanto más complejas o numerosas sean las mediciones, más ventajoso será utilizar una MMC.

Las máquinas de medición por coordenadas (MMC) se utilizan normalmente para la inspección y el control de calidad. Es decir, se utilizan para verificar que la pieza cumple con los requisitos y especificaciones del diseñador.

También pueden utilizarse paraingeniería inversapiezas existentes mediante la realización de mediciones precisas de sus características.

¿Quién inventó las máquinas CMM?

Las primeras máquinas de medición por coordenadas (MMC) fueron desarrolladas por la empresa escocesa Ferranti en la década de 1950. Eran necesarias para la medición de precisión de piezas en las industrias aeroespacial y de defensa. Las primeras máquinas solo tenían dos ejes de movimiento. Las máquinas de tres ejes fueron introducidas en la década de 1960 por la empresa italiana DEA. El control por computadora llegó a principios de la década de 1970, introducido por la empresa estadounidense Sheffield.

Tipos de máquinas CMM

Existen cinco tipos de máquinas de medición por coordenadas:

CMM tipo puente: En este diseño, el más común, el cabezal de la CMM se desplaza sobre un puente. Un lado del puente se desliza sobre un riel en la bancada, y el otro se apoya sobre un colchón de aire u otro método en la bancada, sin riel guía.
CMM en voladizo: El voladizo soporta el puente solo por un lado.
Máquina de medición por coordenadas de pórtico: La máquina de medición por coordenadas de pórtico utiliza guías laterales, al igual que una fresadora CNC. Estas suelen ser las máquinas de medición por coordenadas de mayor tamaño, por lo que requieren soporte adicional.
Máquina de medición por coordenadas (MMC) de brazo horizontal: Imagine una viga en voladizo, pero con todo el puente moviéndose hacia arriba y hacia abajo a lo largo de un solo brazo, en lugar de sobre su propio eje. Estas son las MMC menos precisas, pero pueden medir componentes grandes y delgados, como carrocerías de automóviles.
Máquina de medición por coordenadas (MMC) portátil de brazo articulado: Estas máquinas utilizan brazos articulados y generalmente se posicionan manualmente. En lugar de medir directamente los ejes XYZ, calculan las coordenadas a partir de la posición de rotación de cada articulación y la longitud conocida entre ellas.

Cada una tiene ventajas y desventajas según el tipo de mediciones que se realicen. Estos tipos se refieren a la estructura de la máquina que se utiliza para posicionarla.sondaen relación con la parte que se está midiendo.

Aquí tienes una tabla útil para ayudarte a comprender las ventajas y desventajas:

Tipo de CMM	Exactitud	Flexibilidad	Ideal para medir
Puente	Alto	Medio	Componentes de tamaño mediano que requieren alta precisión
Viga voladiza	Más alto	Bajo	Componentes más pequeños que requieren una precisión muy alta
Brazo horizontal	Bajo	Alto	Componentes grandes que requieren baja precisión
Portal	Alto	Medio	Componentes grandes que requieren alta precisión
Brazo portátil	más bajo	Más alto	Cuando la portabilidad es, sin duda, el criterio más importante.

Las sondas se suelen posicionar en tres dimensiones: X, Y y Z. Sin embargo, las máquinas más sofisticadas permiten modificar el ángulo de las sondas, lo que posibilita realizar mediciones en lugares inaccesibles de otro modo. También se pueden utilizar mesas giratorias para facilitar el acceso a diversas características.

Las máquinas de medición por coordenadas (MMC) suelen estar hechas de granito y aluminio, y utilizan cojinetes de aire.

La sonda es el sensor que determina dónde se encuentra la superficie de la pieza cuando se realiza una medición.

Los tipos de sondas incluyen:

Mecánico
Óptico
Láser
Luz blanca

Las máquinas de medición por coordenadas se utilizan, a grandes rasgos, de tres maneras generales:

Departamentos de Control de Calidad: Aquí, por lo general, se mantienen en salas blancas con clima controlado para maximizar su precisión.
En planta: Las máquinas de medición por coordenadas (MMC) se ubican junto a las máquinas CNC para facilitar las inspecciones dentro de la célula de producción, minimizando el desplazamiento entre la MMC y la máquina de mecanizado. Esto permite realizar mediciones con mayor antelación y, potencialmente, con mayor frecuencia, lo que se traduce en ahorros al detectar errores antes.
Portátiles: Las CMM portátiles son fáciles de transportar. Se pueden usar en una planta de producción o incluso llevarlas a un sitio remoto para medir piezas en campo.

¿Qué precisión tienen las máquinas CMM (Precisión CMM)?

La precisión de las máquinas de medición por coordenadas (MMC) varía. Generalmente, buscan una precisión micrométrica o superior. Sin embargo, no es tan sencillo. Por un lado, el error puede depender del tamaño, por lo que el error de medición de una MMC puede especificarse mediante una fórmula breve que incluye la longitud de la medición como variable.

Por ejemplo, la CMM Global Classic de Hexagon figura como una CMM multiusos asequible y especifica su precisión de la siguiente manera:

1.0 + L/300 µm

Estas medidas están en micras y L se especifica en mm. Digamos que queremos medir la longitud de una característica de 10 mm. La fórmula sería 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30, o 1,03 micras.

Un micrón es la milésima parte de un milímetro, lo que equivale aproximadamente a 0,00003937 pulgadas. Por lo tanto, el error al medir nuestra longitud de 10 mm es de 0,00103 mm o 0,00004055 pulgadas. Eso es menos de la mitad de una décima parte, ¡un error bastante pequeño!

Por otro lado, se requiere una precisión diez veces mayor que la de la medición. Esto significa que podríamos confiar en esta medición con un margen de error de tan solo diez veces dicho valor, es decir, 0,00005 pulgadas. Un error aún bastante pequeño.

La situación se complica aún más para las mediciones con CMM en planta. Si la CMM se encuentra en un laboratorio de inspección con temperatura controlada, la mejora es considerable. Sin embargo, en planta, las temperaturas pueden variar mucho. Existen diversos métodos para que una CMM compense la variación de temperatura, pero ninguno es perfecto.

Los fabricantes de máquinas de medición por coordenadas (MMC) suelen especificar la precisión para un rango de temperatura, y según la norma ISO 10360-2 para la precisión de las MMC, un rango típico es de 64-72 °F (18-22 °C). Esto es excelente, a menos que la temperatura de su taller alcance los 86 °F en verano. En ese caso, no tendrá una especificación adecuada para el margen de error.

Algunos fabricantes te proporcionarán una serie de rangos de temperatura con diferentes especificaciones de precisión. Pero, ¿qué ocurre si te encuentras en más de un rango para la misma tanda de piezas en diferentes momentos del día o en diferentes días de la semana?

Es necesario empezar por crear un presupuesto de incertidumbre que contemple los peores escenarios. Si estos escenarios dan lugar a tolerancias inaceptables para las piezas, se requieren cambios adicionales en el proceso.

Puede limitar el uso de la CMM a ciertos momentos del día en que las temperaturas se encuentren en rangos más favorables.
Puede optar por mecanizar únicamente piezas o características con tolerancias más bajas en determinados momentos del día.
Las máquinas de medición por coordenadas (MMC) de mejor calidad pueden tener mejores especificaciones para sus rangos de temperatura. Puede que merezcan la pena, aunque sean mucho más caras.

Por supuesto, estas medidas trastornarán por completo su capacidad para planificar sus tareas con precisión. De repente, se plantea que una mejor climatización de la planta de producción podría ser una inversión rentable.

Como puedes ver, todo este asunto de las mediciones se vuelve bastante complicado.

Otro aspecto fundamental es cómo se especifican las tolerancias que debe verificar la máquina de medición por coordenadas (MMC). El método de referencia es el dimensionamiento y tolerancia geométrica (GD&T). Consulta nuestro curso introductorio sobre GD&T para obtener más información.

Software CMM

Las máquinas de medición por coordenadas (MMC) utilizan diversos tipos de software. El estándar se denomina DMIS, siglas de Dimensional Measurement Interface Standard (Estándar de Interfaz de Medición Dimensional). Si bien no es la interfaz de software principal para todos los fabricantes de MMC, la mayoría la admite.

Los fabricantes han creado sus propios sabores únicos para añadir tareas de medición no compatibles con DMIS.

DMIS

Como se mencionó, DMIS es el estándar, pero al igual que el código G de CNC, existen muchos dialectos, entre ellos:

PC-DMIS: Versión de Hexagon
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptrón

MCOSMOS

MCOSTMOS es el software CMM de Nikon.

Calipso

Calypso es el software CMM de Zeiss.

Software CMM y CAD/CAM

¿Qué relación existe entre el software y la programación de CMM y el software CAD/CAM?

Existen muchos formatos de archivo CAD diferentes, así que compruebe con cuáles es compatible su software CMM. La integración definitiva se denomina Definición Basada en Modelos (MBD). Con MBD, el propio modelo se puede utilizar para extraer las dimensiones para la CMM.

MDB es una tecnología bastante vanguardista, por lo que todavía no se utiliza en la mayoría de los casos.

Sondas, accesorios y dispositivos para CMM

Sondas CMM

Existe una gran variedad de tipos y formas de sondas para facilitar numerosas aplicaciones diferentes.

Accesorios CMM

Los dispositivos de sujeción ahorran tiempo al cargar y descargar piezas en una máquina de medición por coordenadas (MMC), al igual que en una máquina CNC. Incluso existen MMC con cargadores automáticos de palets para maximizar la productividad.