Noticias: una máquina completa de CMM y una guía de medición

¿Qué es una máquina CMM?

Imagine una máquina de estilo CNC capaz de hacer mediciones extremadamente precisas de una manera altamente automatizada. ¡Eso es lo que hacen las máquinas CMM!

CMM significa "máquina de medición de coordenadas". Quizás son los mejores dispositivos de medición en 3D en términos de su combinación de flexibilidad general, precisión y velocidad.

Aplicaciones de máquinas de medición de coordenadas

Las máquinas de medición de coordenadas son valiosas en cualquier momento que se deben realizar mediciones precisas. Y cuanto más complejas o numerosas son las medidas, más ventajoso será usar un CMM.

Por lo general, los CMM se utilizan para la inspección y el control de calidad. Es decir, se utilizan para verificar que la parte cumpla con los requisitos y especificaciones del diseñador.

También pueden usarse paraingeniería inversaPiezas existentes haciendo mediciones precisas de sus características.

¿Quién inventó las máquinas CMM?

Las primeras máquinas CMM fueron desarrolladas por Ferranti Company of Scotland en la década de 1950. Eran necesarios para la medición de precisión de piezas en las industrias aeroespaciales y de defensa. Las primeras máquinas solo tenían 2 ejes de movimiento. 3 máquinas de eje fueron introducidas en la década de 1960 por la DEA de Italia. El control de la computadora se produjo a principios de la década de 1970, y fue introducido por Sheffield de EE. UU.

Tipos de máquinas CMM

Hay cinco tipos de máquina de medición de coordenadas:

Tipo de puente CMM: En este diseño, el más común, la cabeza CMM se monta en un puente. Un lado del puente se monta en un riel en la cama, y el otro está soportado en un cojín de aire u otro método en la cama sin un riel guía.
Cmetilever CMM: el voladizo admite el puente en un solo lado.
Gantry CMM: El pórtico utiliza un riel de guía en ambos lados, como un enrutador CNC. Estos son típicamente los CMM más grandes, por lo que necesitan el soporte adicional.
Brazo horizontal CMM: Imagine un voladizo, pero con todo el puente se mueve hacia arriba y hacia abajo del brazo único en lugar de en su propio eje. Estos son los CMM menos precisos, pero pueden medir los componentes delgados grandes como los cuerpos automáticos.
Tipo de brazo portátil CMM: estas máquinas usan brazos articulados y generalmente se colocan manualmente. En lugar de medir XYZ directamente, calculan las coordenadas de la posición rotativa de cada junta y la longitud conocida entre las juntas.

Cada uno tiene ventajas y desventajas dependiendo de los tipos de mediciones a realizar. Estos tipos se refieren a la estructura de la máquina que se utiliza para posicionar susondaen relación con la parte que se mide.

Aquí hay una mesa útil para ayudar a comprender los pros y los contras:

Tipo CMM	Exactitud	Flexibilidad	Mejor utilizado para medir
Puente	Alto	Medio	Componentes de tamaño mediano que requieren alta precisión
Viga voladiza	El 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 de brazo portátil	El más bajo	El más alto	Cuando la portabilidad es absolutamente el criterio más grande.

Las sondas normalmente se colocan en 3 dimensiones - X, Y y Z. Sin embargo, las máquinas más sofisticadas también pueden permitir que el ángulo de las sondas se cambie permitiendo la medición en lugares que la sonda no podría alcanzar. Las tablas rotativas también se pueden usar para mejorar la capacidad de enfoque de varias características.

Los CMM a menudo están hechos de granito y aluminio, y usan cojinetes de aire

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

Los tipos de sonda incluyen:

Mecánico
Óptico
Láser
Luz blanca

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

Departamentos de control de calidad: aquí son generalmente en habitaciones limpias controladas por clima para maximizar su precisión.
Tablero: Aquí los CMM están entre las máquinas CNC para facilitar la realización de inspecciones como parte de una celda de fabricación con un viaje mínimo entre el CMM y la máquina donde se mecanizan las piezas. Esto permite que las mediciones se realicen antes y potencialmente con mayor frecuencia, lo que conduce a ahorros, ya que los errores se identifican antes.
Portable: los CMM portátiles son fáciles de mover. Se pueden usar en una tienda de taller o incluso llevar a un sitio remoto desde la instalación de fabricación para medir piezas en el campo.

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

La precisión de las máquinas de medición de coordenadas varía. En general, están apuntando a la precisión del micrómetro o mejor. Pero no es tan fácil. Por un lado, el error puede ser una función del tamaño, por lo que el error de medición de un CMM puede especificarse como una fórmula corta que incluye la longitud de la medición como una variable.

Por ejemplo, el CMM clásico global de Hexagon se enumera como un CMM de uso múltiple asequible y especifica su precisión como:

1.0 + l/300um

Esas mediciones están en micras y L se especifica en mm. Entonces, digamos que estamos tratando de medir la longitud de una función de 10 mm. La fórmula sería 1.0 + 10/300 = 1.0 + 1/30 o 1.03 micras.

Un micrón es milésimo de mm, que es de aproximadamente 0.00003937 pulgadas. Entonces, el error al medir nuestra longitud de 10 mm es 0.00103 mm o 0.00004055 pulgadas. Eso es menos de media media décima, ¡un pequeño error pequeño!

Por otro lado, uno debe tener precisión 10 veces lo que estamos tratando de medir. Eso significa que si solo podríamos confiar en esta medición a 10 veces ese valor, o 0.00005 pulgadas. Sigue siendo un error bastante pequeño.

Las cosas se vuelven aún más seguras para las medidas de CMM en el taller. Si el CMM se encuentra en un laboratorio de inspección controlado por temperatura, ayuda mucho. Pero en el piso de la tienda, las temperaturas pueden variar bastante. Hay varias formas en que un CMM puede compensar la variación de la temperatura, pero ninguna es perfecta.

Los fabricantes de CMM a menudo especifican precisión para una banda de temperatura, y de acuerdo con el estándar ISO 10360-2 para la precisión CMM, una banda típica es 64-72F (18-22C). Eso es genial a menos que el piso de su tienda sea 86F en verano. Entonces no tienes una buena especificación para el error.

Algunos fabricantes le darán un conjunto de escaleras o bandas de temperatura con diferentes especificaciones de precisión. Pero, ¿qué sucede si está en más de un rango para la misma serie de piezas en diferentes momentos del día o días diferentes de la semana?

Uno comienza a tener que crear un presupuesto de incertidumbre que permita los peores casos. Si esos peores casos resultan en tolerancias inaceptables para sus piezas, se necesitan más cambios en el proceso:

Puede limitar el uso de CMM a ciertos momentos del día cuando las temperaturas caen en rangos más favorables.
Puede optar por solo mecanizar piezas o características de tolerancia más bajas en momentos particulares del día.
Mejores CMM pueden tener mejores especificaciones para sus rangos de temperatura. Pueden valer la pena a pesar de que pueden ser mucho más caros.

Por supuesto, estas medidas causarán estragos en su capacidad para programar con precisión sus trabajos. De repente, estás pensando que un mejor control climático en el taller podría ser una inversión que valga la pena.

Puedes ver cómo todo este asunto de la medición se vuelve bastante quisquilloso.

El otro ingrediente que va de la mano es cómo se especifican las tolerancias para ser verificadas por CMM. El estándar de oro es el dimensionamiento geométrico y el tolerancia (GD&T). Echa un vistazo a nuestro curso introductorio sobre GD&T para obtener más información.

Software CMM

CMM ejecuta varios 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 para cada fabricante de CMM, la mayoría de ellos al menos la admiten.

Los fabricantes han creado sus propios sabores únicos para agregar tareas de medición no respaldadas por DMIS.

DMIS

Como se mencionó DMIS, es el estándar, pero al igual que el código G de CNC, hay muchos dialectos que incluyen:

PC-DMIS: versión de Hexagon
Opendmis
Touchdmis: Perceptron

McOSMOS

Mcostmos es el software CMM de Nikon.

Calipso

Calypso es el software CMM de Zeiss.

Software CMM y CAD/CAM

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

Hay muchos formatos de archivo CAD diferentes, así que verifique con qué su software CMM es compatible. La integración final se llama definición basada en el modelo (MBD). Con MBD, el modelo en sí se puede usar para extraer dimensiones para el CMM.

MDB es bastante ventaja, por lo que aún no se está utilizando en la mayoría de los casos.

Sondas, accesorios y accesorios CMM

Sondas CMM

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

Accesorios CMM

Todos los accesorios están ahorrando tiempo al cargar y descargar piezas en un CMM, al igual que en una máquina CNC. Incluso puede obtener CMM que tengan cargadores de paletas automáticos para maximizar el rendimiento.