الأخبار - آلة CMM ودليل القياس الكامل

ما هي آلة CMM؟

تخيل آلة من طراز CNC قادرة على إجراء قياسات دقيقة للغاية بطريقة آلية للغاية.هذا ما تفعله آلات CMM!

يعنيCMM "آلة قياس الإحداثيات".ربما تكون هذه الأجهزة هي أفضل أجهزة القياس ثلاثية الأبعاد من حيث مزيجها من المرونة الشاملة والدقة والسرعة.

تطبيقات آلات قياس الإحداثيات

تعتبر آلات قياس الإحداثيات ذات قيمة في أي وقت يلزم إجراء قياسات دقيقة.وكلما كانت القياسات أكثر تعقيدًا أو تعددًا، كلما كان استخدام CMM أكثر فائدة.

عادةً ما يتم استخدام CMM للفحص ومراقبة الجودة.أي أنها تستخدم للتحقق من أن الجزء يلبي متطلبات ومواصفات المصمم.

ويمكن أيضا أن تستخدم لمهندس عكسيالأجزاء الموجودة عن طريق إجراء قياسات دقيقة لميزاتها.

من اخترع آلات CMM؟

تم تطوير أول آلات CMM بواسطة شركة Ferranti في اسكتلندا في الخمسينيات من القرن الماضي.كانت هناك حاجة إليها لقياس الدقة للأجزاء في صناعات الطيران والدفاع.كانت الآلات الأولى تمتلك محورين فقط للحركة.تم تقديم آلات المحاور الثلاثة في الستينيات من قبل شركة DEA الإيطالية.ظهرت أنظمة التحكم بالكمبيوتر في أوائل السبعينيات، وتم تقديمها بواسطة شركة شيفيلد بالولايات المتحدة الأمريكية.

أنواع آلات CMM

هناك خمسة أنواع من آلات قياس الإحداثيات:

نوع الجسر CMM: في هذا التصميم، الأكثر شيوعًا، يركب رأس CMM على الجسر.يتم تثبيت أحد جانبي الجسر على حاجز على السرير، بينما يتم دعم الجانب الآخر على وسادة هوائية أو أي طريقة أخرى على السرير بدون حاجز توجيه.
الكابولي CMM: الكابولي يدعم الجسر من جانب واحد فقط.
جسر CMM: يستخدم جسر الرافعة حاجز توجيه على كلا الجانبين، مثل جهاز التوجيه CNC.عادةً ما تكون هذه أكبر وحدات CMM، لذا فهي تحتاج إلى دعم إضافي.
الذراع الأفقي CMM: تصور ناتئًا، ولكن مع تحريك الجسر بأكمله لأعلى ولأسفل الذراع المفردة بدلاً من التحرك على محوره الخاص.هذه هي أجهزة CMM الأقل دقة، لكنها يمكنها قياس المكونات الرفيعة الكبيرة مثل هياكل السيارات.
نوع الذراع المحمول CMM: تستخدم هذه الآلات أذرعًا مفصلية ويتم وضعها يدويًا عادةً.بدلًا من قياس XYZ مباشرةً، قاموا بحساب الإحداثيات من الموضع الدوار لكل مفصل والطول المعروف بين المفاصل.

ولكل منها مزايا وعيوب اعتمادًا على أنواع القياسات التي سيتم إجراؤها.تشير هذه الأنواع إلى بنية الآلة المستخدمة لوضعهامسبارنسبة إلى الجزء الذي يتم قياسه.

فيما يلي جدول مفيد للمساعدة في فهم الإيجابيات والسلبيات:

نوع سي إم إم	دقة	المرونة	أفضل استخدام للقياس
كوبري	عالي	واسطة	مكونات متوسطة الحجم تتطلب دقة عالية
ناتئ	الأعلى	قليل	تتطلب المكونات الأصغر دقة عالية جدًا
الذراع الأفقية	قليل	عالي	تتطلب المكونات الكبيرة دقة منخفضة
جسرية	عالي	واسطة	مكونات كبيرة تتطلب دقة عالية
نوع الذراع المحمول	أدنى	الأعلى	عندما تكون قابلية النقل هي أكبر المعايير على الإطلاق.

يتم وضع المجسات عادةً في ثلاثة أبعاد – X وY وZ. ومع ذلك، يمكن للآلات الأكثر تطورًا أن تسمح أيضًا بتغيير زاوية المسبار مما يسمح بالقياس في الأماكن التي لن يتمكن المسبار من الوصول إليها.يمكن أيضًا استخدام الطاولات الدوارة لتحسين القدرة على التعامل مع الميزات المختلفة.

غالبًا ما تكون أجهزة CMM مصنوعة من الجرانيت والألمنيوم، وتستخدم محامل الهواء

المسبار هو المستشعر الذي يحدد مكان سطح الجزء عند إجراء القياس.

تشمل أنواع المجسات ما يلي:

ميكانيكي
بصري
الليزر
الضوء الابيض

تُستخدم آلات قياس الإحداثيات بثلاث طرق عامة تقريبًا:

أقسام مراقبة الجودة: يتم الاحتفاظ بها عادةً في غرف نظيفة يتم التحكم في مناخها لتحقيق أقصى قدر من الدقة.
أرضية المتجر: توجد أجهزة CMM هنا بين ماكينات CNC لتسهيل إجراء عمليات الفحص كجزء من خلية التصنيع مع الحد الأدنى من السفر بين CMM والجهاز حيث يتم تشكيل الأجزاء.وهذا يسمح بإجراء القياسات في وقت مبكر وربما في كثير من الأحيان مما يؤدي إلى التوفير حيث يتم تحديد الأخطاء في وقت أقرب.
محمول: من السهل تحريك أجهزة CMM المحمولة.يمكن استخدامها في أحد المتاجر أو حتى الانتقال إلى موقع بعيد عن منشأة التصنيع لقياس الأجزاء في الميدان.

ما مدى دقة آلات CMM (دقة CMM)؟

تختلف دقة آلات قياس الإحداثيات.بشكل عام، يهدفون إلى الحصول على دقة ميكرومتر أو أفضل.لكن الأمر ليس بهذه السهولة.لسبب واحد، يمكن أن يكون هناك خطأ في دالة الحجم، لذلك يمكن تحديد خطأ قياس CMM كصيغة قصيرة تتضمن طول القياس كمتغير.

على سبيل المثال، تم إدراج CMM العالمية الكلاسيكية من Hexagon باعتبارها CMM ميسورة التكلفة لجميع الأغراض، وتحدد دقتها على النحو التالي:

1.0 + لتر/300 ميكرومتر

هذه القياسات بالميكرونات ويتم تحديد L بالملليمتر.لنفترض أننا نحاول قياس طول ميزة مقاس 10 مم.ستكون الصيغة 1.0 + 10/300 = 1.0 + 1/30 أو 1.03 ميكرون.

الميكرون هو جزء من الألف من المليمتر، ويساوي حوالي 0.00003937 بوصة.لذا فإن الخطأ عند قياس طولنا 10 مم هو 0.00103 مم أو 0.00004055 بوصة.وهذا أقل من نصف عُشر - وهو خطأ صغير جدًا!

من ناحية أخرى، يجب أن تكون الدقة 10 أضعاف ما نحاول قياسه.وهذا يعني أنه إذا كان من الممكن أن نثق في هذا القياس بمقدار 10 أضعاف تلك القيمة فقط، أو 0.00005 بوصة.لا يزال خطأ صغير جدا.

تصبح الأمور أكثر غموضًا بالنسبة لقياسات CMM لأرضية المتجر.إذا تم وضع CMM في معمل فحص يتم التحكم في درجة حرارته، فهذا يساعد كثيرًا.ولكن في أرضية المتجر، يمكن أن تختلف درجات الحرارة كثيرًا.هناك طرق مختلفة يمكن لـ CMM من خلالها تعويض التغير في درجات الحرارة، لكن لا شيء منها مثالي.

غالبًا ما يحدد صانعو CMM الدقة لنطاق درجة الحرارة، ووفقًا لمعيار ISO 10360-2 لدقة CMM، فإن النطاق النموذجي هو 64-72 فهرنهايت (18-22 درجة مئوية).يعد هذا أمرًا رائعًا ما لم تكن أرضية متجرك 86 فهرنهايت في الصيف.إذن ليس لديك مواصفات جيدة للخطأ.

ستمنحك بعض الشركات المصنعة مجموعة من السلالم أو نطاقات درجة الحرارة بمواصفات دقة مختلفة.ولكن ماذا يحدث إذا كنت في أكثر من نطاق لنفس مجموعة الأجزاء في أوقات مختلفة من اليوم أو في أيام مختلفة من الأسبوع؟

يبدأ المرء في الاضطرار إلى إنشاء ميزانية غير مؤكدة تسمح بأسوأ الحالات.إذا أدت أسوأ الحالات إلى تفاوتات غير مقبولة للأجزاء الخاصة بك، فستكون هناك حاجة إلى مزيد من التغييرات في العملية:

يمكنك قصر استخدام CMM على أوقات معينة من اليوم عندما تقع درجات الحرارة في نطاقات أكثر ملاءمة.
يمكنك اختيار تشغيل الأجزاء أو الميزات ذات التسامح المنخفض فقط في أوقات معينة من اليوم.
قد تحتوي أجهزة CMM الأفضل على مواصفات أفضل لنطاقات درجات الحرارة الخاصة بك.قد تكون تستحق العناء على الرغم من أنها قد تكون أكثر تكلفة بكثير.

بالطبع ستؤدي هذه الإجراءات إلى تدمير قدرتك على جدولة وظائفك بدقة.وفجأة، تفكر في أن التحكم الأفضل في المناخ في المتجر قد يكون استثمارًا مفيدًا.

يمكنك أن ترى كيف أصبح أمر القياس برمته أمرًا صعبًا للغاية.

العنصر الآخر الذي يسير جنبًا إلى جنب هو كيفية تحديد التفاوتات التي سيتم فحصها بواسطة CMM.المعيار الذهبي هو الأبعاد الهندسية والتسامح (GD&T).تحقق من دورتنا التمهيدية حول GD&T لمعرفة المزيد.

برامج سي إم إم

تقوم CMM بتشغيل أنواع مختلفة من البرامج.يُطلق على المعيار اسم DMIS، وهو اختصار لمعيار واجهة قياس الأبعاد.على الرغم من أنها ليست واجهة البرنامج الرئيسية لكل مصنعي CMM، إلا أن معظمهم على الأقل يدعمونها.

قام المصنعون بإنشاء نكهاتهم الفريدة من أجل إضافة مهام قياس غير مدعومة بواسطة DMIS.

دميس

كما ذكرنا، DMIS هو المعيار، ولكن مثل كود g الخاص بـ CNC، هناك العديد من اللهجات بما في ذلك:

PC-DMIS: إصدار Hexagon
أوبندميس
TouchDMIS: بيرسبترون

مكوسموس

MCOSTMOS هو برنامج CMM من نيكون.

كاليبسو

كاليبسو هو برنامج CMM من شركة زايس.

برامج CMM وCAD/CAM

كيف ترتبط برامج وبرمجة CMM ببرامج CAD/CAM؟

هناك العديد من تنسيقات ملفات CAD المختلفة، لذا تحقق من التنسيقات التي يتوافق معها برنامج CMM الخاص بك.يُطلق على التكامل النهائي اسم التعريف المستند إلى النموذج (MBD).باستخدام MBD، يمكن استخدام النموذج نفسه لاستخراج أبعاد CMM.

تعد MDB رائدة جدًا، لذا لم يتم استخدامها بعد في معظم الحالات.

مجسات CMM، والتركيبات، والملحقات

مجسات CMM

تتوفر مجموعة متنوعة من أنواع وأشكال المسبار لتسهيل العديد من التطبيقات المختلفة.

تركيبات CMM

توفر جميع التركيبات الوقت عند تحميل وتفريغ الأجزاء على CMM، تمامًا كما هو الحال في ماكينة CNC.يمكنك أيضًا الحصول على CMM التي تحتوي على لوادر نقالة أوتوماتيكية لزيادة الإنتاجية إلى أقصى حد.