Guide complet de la machine et de la mesure CMM

Qu'est-ce qu'une machine CMM?

Imaginez une machine de style CNC capable de faire des mesures extrêmement précises de manière hautement automatisée. C'est ce que font les machines CMM!

CMM signifie «coordonnée de la machine de mesure». Ce sont peut-être les dispositifs de mesure 3D ultimes en termes de combinaison de flexibilité globale, de précision et de vitesse.

Applications des machines de mesure des coordonnées

Les machines de mesure des coordonnées sont précieuses chaque fois que des mesures précises doivent être faites. Et plus les mesures sont complexes ou nombreuses, plus il est avantageux d'utiliser un CMM.

En règle générale, les CMM sont utilisés pour l'inspection et le contrôle de la qualité. Autrement dit, ils sont utilisés pour vérifier que la pièce répond aux exigences et spécifications du concepteur.

Ils peuvent également être utilisés pouringénieurpièces existantes en effectuant des mesures précises de leurs fonctionnalités.

Qui a inventé les machines CMM?

Les premières machines CMM ont été développées par Ferranti Company of Scotland dans les années 1950. Ils étaient nécessaires pour la mesure de précision des pièces dans les industries aérospatiales et de la défense. Les tout premières machines n'avaient que 2 axes de mouvement. Les machines à 3 axes ont été introduites dans les années 1960 par Dea of ​​Italie. Le contrôle informatique est arrivé au début des années 1970 et a été présenté par Sheffield des États-Unis.

Types de machines CMM

Il existe cinq types de machine de mesure des coordonnées:

• Type de pont CMM: Dans cette conception, la plus courante, la tête CMM roule sur un pont. Un côté du pont roule sur un rail sur le lit, et l'autre est soutenu sur un coussin d'air ou une autre méthode sur le lit sans rail de guidage.
• Cantilever CMM: Le cantilever supporte le pont d'un seul côté.
• GANTRY CMM: Le portique utilise un rail de guidage des deux côtés, comme un routeur CNC. Ce sont généralement les plus grands CMM, ils ont donc besoin du soutien supplémentaire.
• ARM HORIZONTAL CMM: Imaginez un cantilever, mais avec tout le pont se déplaçant de haut en bas du bras unique plutôt que sur son propre axe. Ce sont les CMM les moins précis, mais ils peuvent mesurer les composants minces de minces tels que les corps automobiles.
• Type de bras portable CMM: ces machines utilisent des bras conjoints et sont généralement positionnés manuellement. Plutôt que de mesurer directement XYZ, ils calculent les coordonnées à partir de la position rotative de chaque joint et de la longueur connue entre les articulations.

Chacun présente des avantages et des inconvénients en fonction des types de mesures à effectuer. Ces types se réfèrent à la structure de la machine utilisée pour positionner sonsondepar rapport à la partie mesurée.

Voici une table pratique pour aider à comprendre les avantages et les inconvénients:

Les sondes sont normalement positionnées en 3 dimensions - X, Y et Z. Cependant, les machines plus sophistiquées peuvent également permettre à l'angle des sondes d'être modifiée permettant de mesurer à des endroits où la sonde ne pourrait pas autrement atteindre. Les tables rotatives peuvent également être utilisées pour améliorer la capacité d'approche de diverses fonctionnalités.

Les CMM sont souvent en granit et en aluminium, et ils utilisent des roulements d'air

La sonde est le capteur qui détermine où la surface de la pièce est lorsqu'une mesure est effectuée.

Les types de sonde comprennent:

• Mécanique
• Optique
• Laser
• Lumière blanche

Les machines de mesure des coordonnées sont utilisées de trois manières générales:

• Départements de contrôle de la qualité: voici qu'ils sont généralement conservés dans les salles blanches contrôlées par le climat pour maximiser leur précision.
• Esprit d'atelier: Ici, les CMM sont en panne parmi les machines CNC pour faciliter les inspections dans le cadre d'une cellule de fabrication avec un voyage minimum entre le CMM et la machine où les pièces sont usinées. Cela permet de faire des mesures plus souvent et potentiellement plus souvent, ce qui entraîne des économies à mesure que les erreurs sont identifiées plus tôt.
• Portable: les CMM portables sont faciles à déplacer. Ils peuvent être utilisés dans un atelier ou même prendre sur un site éloigné de l'installation de fabrication pour mesurer les pièces sur le terrain.

Quelle est la précision des machines CMM (précision CMM)?

La précision des machines de mesure des coordonnées varie. Généralement, ils visent une précision micrométrique ou mieux. Mais ce n'est pas si simple. D'une part, une erreur peut être une fonction de taille, donc l'erreur de mesure d'un CMM peut être spécifiée comme une formule courte qui comprend la longueur de la mesure en tant que variable.

Par exemple, le CMM classique mondial d'Hexagon est répertorié comme un CMM polyvalent abordable et spécifie sa précision comme suit:

1.0 + L / 300UM

Ces mesures sont dans les microns et L est spécifié en MM. Disons donc que nous essayons de mesurer la longueur d'une fonctionnalité de 10 mm. La formule serait de 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 ou 1,03 microns.

Un micron est un millième de mm, qui est d'environ 0,00003937 pouces. Ainsi, l'erreur lors de la mesure de notre longueur de 10 mm est de 0,00103 mm ou 0,00004055 pouces. C'est moins d'une demi-erreur de dixième et petite erreur!

D'un autre côté, il faut avoir une précision 10x ce que nous essayons de mesurer. Cela signifie donc que si nous ne pouvons faire confiance que cette mesure à 10x cette valeur, ou 0,00005 pouces. Toujours une assez petite erreur.

Les choses deviennent encore plus troubles pour les mesures de l'atelier CMM. Si le CMM est logé dans un laboratoire d'inspection à température contrôlée, cela aide beaucoup. Mais dans l'atelier, les températures peuvent varier beaucoup. Il existe différentes façons dont un CMM peut compenser la variation de la température, mais aucun n'est parfait.

Les fabricants de CMM spécifient souvent la précision pour une bande de température, et selon la norme ISO 10360-2 pour la précision CMM, une bande typique est de 64-72F (18-22C). C'est super à moins que votre atelier soit de 86F en été. Ensuite, vous n'avez pas de bonnes spécifications pour l'erreur.

Certains fabricants vous offriront un ensemble d'écarts ou de bandes de température avec différentes spécifications de précision. Mais que se passe-t-il si vous êtes dans plus d'une gamme pour la même série de pièces à différents moments de la journée ou différents jours de la semaine?

On commence à devoir créer un budget d'incertitude qui permet les pires cas. Si ces pires cas entraînent des tolérances inacceptables pour vos pièces, d'autres modifications de processus sont nécessaires:

• Vous pouvez limiter l'utilisation du CMM à certaines périodes de la journée où les températures tombent dans des gammes plus favorables.
• Vous pouvez choisir de faire la machine des pièces ou des caractéristiques de tolérance inférieure à des moments particuliers de la journée.
• De meilleurs CMM peuvent avoir de meilleures spécifications pour vos gammes de températures. Ils en valent peut-être la peine même s'ils peuvent être beaucoup plus chers.

Bien sûr, ces mesures feront des ravages sur votre capacité à planifier avec précision votre travail. Soudain, vous pensez qu'un meilleur contrôle du climat dans l'atelier pourrait être un investissement valable.

Vous pouvez voir comment tout ce truc de mesure devient assez difficile.

L'autre ingrédient qui va de pair est de savoir comment les tolérances à vérifier par CMM sont spécifiées. L'étalon-or est le dimension et la tolérance géométrique (GD&T). Consultez notre cours d'introduction sur GD&T pour en savoir plus.

Logiciel CMM

CMM exécute différents types de logiciels. La norme est appelée DMIS, qui représente la norme d'interface de mesure dimensionnelle. Bien que ce ne soit pas la principale interface logicielle pour chaque fabricant CMM, la plupart d'entre elles la prennent au moins.

Les fabricants ont créé leurs propres saveurs uniques afin d'ajouter des tâches de mesure non prises en charge par DMIS.

DMIS

Comme mentionné DMIS, est la norme, mais comme le code G de CNC, il existe de nombreux dialectes, notamment:

• PC-DMIS: la version de Hexagon
• Opendmis
• Touchdmis: perceptron

MCOSMOS

Mcostmos est le logiciel CMM de Nikon.

Calypso

Calypso est un logiciel CMM de Zeiss.

Logiciel CMM et CAD / CAM

Comment le logiciel CMM et la programmation sont-ils liés au logiciel CAD / CAM?

Il existe de nombreux formats de fichiers CAO différents, alors vérifiez lesquels avec lesquels votre logiciel CMM est compatible. L'intégration ultime est appelée définition basée sur le modèle (MBD). Avec MBD, le modèle lui-même peut être utilisé pour extraire les dimensions du CMM.

MDB est un avantage assez avant, il n'est donc pas encore utilisé dans la majorité des cas.

Sondes, accessoires et accessoires CMM

Sondes CMM

Une variété de types de sondes et de formes sont disponibles pour faciliter de nombreuses applications différentes.

Assaleurs CMM

Les luminaires gagnent tous du temps lors du chargement et du déchargement des pièces sur un CMM, tout comme sur une machine CNC. Vous pouvez même obtenir des CMM qui ont des chargeurs de palettes automatiques pour maximiser le débit.

Prix ​​de la machine cmm

De nouvelles machines de mesure des coordonnées commencent dans la fourchette de 20 000 $ à 30 000 $ et augmentent à plus d'un million de dollars.

Jobs liés à la CMM dans un atelier d'usinage

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