Noticias - Guía completa de máquinas CMM y medición

¿Qué es una máquina CMM?

Imagine una máquina 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 más avanzados en cuanto a su combinación de flexibilidad, 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. Y cuanto más complejas o numerosas sean las mediciones, más ventajoso resulta utilizar una CMM.

Normalmente, las CMM se utilizan para inspección y control de calidad. Es decir, para verificar que la pieza cumpla con los requisitos y especificaciones del diseñador.

También se pueden utilizar paraingeniería inversapiezas existentes realizando mediciones precisas de sus características.

¿Quién inventó las máquinas CMM?

Las primeras máquinas CMM fueron desarrolladas por la empresa Ferranti de Escocia en la década de 1950. Eran necesarias para la medición precisa 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 DEA de Italia. El control por computadora se introdujo a principios de la década de 1970, y fue introducido por Sheffield de EE. UU.

Tipos de máquinas CMM

Hay cinco tipos de máquinas de medición de coordenadas:

CMM tipo puente: En este diseño, el más común, el cabezal de la CMM se apoya sobre un puente. Un lado del puente se apoya sobre un riel en la bancada, mientras que el otro se apoya sobre un colchón de aire u otro sistema en la bancada sin riel guía.
CMM voladizo: El voladizo soporta el puente solo en un lado.
CMM de pórtico: El pórtico utiliza un riel guía a ambos lados, como una fresadora CNC. Estas suelen ser las CMM más grandes, por lo que requieren soporte adicional.
CMM de brazo horizontal: Imagine una ménsula, pero con todo el puente moviéndose hacia arriba y hacia abajo sobre un único brazo, en lugar de sobre su propio eje. Estas son las CMM menos precisas, pero pueden medir componentes grandes y delgados, como carrocerías de automóviles.
CMM de brazo portátil: Estas máquinas utilizan brazos articulados y suelen posicionarse manualmente. En lugar de medir directamente XYZ, calculan las coordenadas a partir de la posición rotatoria de cada articulación y la longitud conocida entre ellas.

Cada uno tiene ventajas y desventajas según los tipos de mediciones a realizar. Estos tipos se refieren a la estructura de la máquina que se utiliza para posicionar su...sondarelativo a la parte que se está midiendo.

A continuación se muestra una tabla útil para ayudar a comprender los pros y los contras:

Tipo de CMM	Exactitud	Flexibilidad	Se utiliza mejor 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
Tipo brazo portátil	Más bajo	Más alto	Cuando la portabilidad es absolutamente el criterio más importante.

Las sondas se posicionan normalmente en tres dimensiones: X, Y y Z. Sin embargo, máquinas más sofisticadas también permiten modificar el ángulo de las sondas, lo que permite realizar mediciones en lugares a los que de otro modo no podrían acceder. También se pueden utilizar mesas giratorias para mejorar la accesibilidad a diversos elementos.

Las CMM 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 sonda incluyen:

Mecánico
Óptico
Láser
Luz blanca

Las máquinas de medición de coordenadas se utilizan de tres maneras generales:

Departamentos de control de calidad: normalmente se mantienen en salas limpias con clima controlado para maximizar su precisión.
Taller: Aquí, las CMM se ubican entre las máquinas CNC para facilitar las inspecciones en una celda de fabricación, minimizando los desplazamientos entre la CMM y la máquina donde se mecanizan las piezas. Esto permite realizar mediciones con mayor rapidez y, potencialmente, con mayor frecuencia, lo que genera ahorros, ya que los errores se identifican antes.
Portátiles: Las CMM portátiles son fáciles de transportar. Pueden usarse en el taller o incluso llevarse a un sitio alejado de la planta de fabricación para medir piezas en campo.

¿Qué tan precisas son las máquinas CMM (precisión CMM)?

La precisión de las máquinas de medición por coordenadas varía. Generalmente, buscan una precisión micrométrica o superior. Pero no es tan fácil. Por ejemplo, el error puede depender del tamaño, por lo que el error de medición de una MMC puede especificarse como una fórmula corta que incluye la longitud de la medición como variable.

Por ejemplo, la CMM Global Classic de Hexagon figura como una CMM asequible y de uso general, y especifica su precisión como:

1.0 + L/300um

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

Una micra es una milésima de mm, 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 media décima, ¡un error bastante pequeño!

Por otro lado, se debería tener una precisión diez veces mayor que la que intentamos medir. Esto significa que si solo pudiéramos confiar en esta medición hasta diez veces ese valor, o 0,00005 pulgadas, el error sigue siendo bastante pequeño.

La situación se complica aún más con las mediciones de CMM en el taller. Si la CMM se encuentra en un laboratorio de inspección con temperatura controlada, es de gran ayuda. Sin embargo, en el taller, las temperaturas pueden variar considerablemente. Hay varias maneras en que una CMM puede compensar las variaciones de temperatura, pero ninguna es perfecta.

Los fabricantes de CMM suelen especificar la precisión para una banda de temperatura, y según la norma ISO 10360-2 para precisión de CMM, una banda típica es de 18-22 °C (64-72 °F). Esto es excelente, a menos que la temperatura en su taller alcance los 30 °C en verano. En ese caso, no se cuenta con una buena especificación para el error.

Algunos fabricantes ofrecen un conjunto de escalones o bandas de temperatura con diferentes especificaciones de precisión. Pero ¿qué ocurre si se encuentra en más de un rango para la misma serie de piezas en diferentes momentos del día o días de la semana?

Es necesario empezar a crear un presupuesto de incertidumbre que permita considerar los peores casos. Si estos resultan en tolerancias inaceptables para las piezas, se requieren cambios adicionales en el proceso:

Puede limitar el uso del CMM a determinados momentos del día cuando las temperaturas se encuentran en rangos más favorables.
Puede optar por mecanizar únicamente piezas o características de menor tolerancia en determinados momentos del día.
Las mejores CMM pueden tener mejores especificaciones para sus rangos de temperatura. Podrían valer la pena, aunque pueden ser mucho más caras.

Por supuesto, estas medidas afectarán gravemente su capacidad para programar con precisión sus trabajos. De repente, piensa que una mejor climatización en el taller podría ser una inversión que valga la pena.

Se puede ver cómo todo este asunto de la medición se vuelve bastante complicado.

El otro factor clave es cómo se especifican las tolerancias que debe verificar la CMM. El método de referencia es el Dimensionamiento y Tolerancia Geométrica (GD&T). Para más información, consulte nuestro curso introductorio sobre GD&T.

Software CMM

Las CMM utilizan diversos tipos de software. El estándar se llama DMIS, que significa Estándar de Interfaz de Medición Dimensional. Si bien no es la interfaz de software principal de todos los fabricantes de CMM, la mayoría al menos la soporta.

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

Sistema de información de gestión de datos (DMIS)

Como se mencionó, DMIS es el estándar, pero al igual que el código g de CNC, existen muchos dialectos, incluidos:

PC-DMIS: Versión de Hexagon
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptrón

MCOSMOS

MCOSTMOS es el software CMM de Nikon.

Calipso

Calypso es un software CMM de Zeiss.

Software CMM y CAD/CAM

¿Cómo se relaciona el software y la programación CMM con el software CAD/CAM?

Existen muchos formatos de archivos CAD diferentes, así que verifique cuáles son compatibles con su software CMM. La integración definitiva se denomina Definición Basada en Modelos (MBD). Con MBD, el propio modelo puede utilizarse para extraer dimensiones para la CMM.

MDB es bastante avanzado, por lo que aún no se utiliza en la mayoría de los casos.

Sondas, accesorios y fijaciones para CMM

Sondas CMM

Hay una variedad de tipos y formas de sondas disponibles para facilitar muchas aplicaciones diferentes.

Accesorios CMM

Los accesorios ahorran tiempo al cargar y descargar piezas en una CMM, al igual que en una máquina CNC. Incluso puede conseguir CMM con cargadores automáticos de palés para maximizar el rendimiento.