La aplicación de CMM en talleres de fabricación modernos

Última actualización el 24 de diciembre de 2021 | Por WayKen

La Industria Moderna se caracteriza por la precisión de los elementos fabricados. Ya se evalúa en décimas de micras y sigue creciendo sin cesar. De hecho, la precisión de las máquinas-herramienta declaradas por el fabricante ha crecido tanto que cada vez es más difícil medir la desviación real de la pieza fabricada. Por lo tanto, se desarrollan y mejoran constantemente nuevas formas de equipos de control y metrología. Una de las unidades de equipos flexibles, rápidas y precisas para estimar la precisión de las piezas es la máquina de medición por coordenadas.

¿Cómo funciona la máquina de medición por coordenadas (CMM)?

Una máquina utiliza una sonda electrónica extremadamente sensible para analizar una secuencia de puntos discretos de la geometría de una pieza de producción. Esta prueba se utiliza para calcular la conformidad de la pieza con los requisitos específicos.

La CMM se utiliza con frecuencia para evaluar una parte de su ensamblaje para determinar si respeta o no el diseño original de la muestra. Estos se integran en los flujos de trabajo de control de calidad o pruebas de calidad para analizar las dimensiones de las piezas fabricadas y evitar posibles problemas de calidad.

El procedimiento de trabajo de las máquinas de medición por coordenadas (CMM) incluye dos cosas. Mide por la geometría manual de un objeto y las magnitudes del objeto tocando la sonda ascendida en el eje móvil de la máquina. También asegura las piezas para asegurarse de que es el mismo que el diseño corregido. Funciona a través de los siguientes pasos.

La pieza a analizar se coloca sobre la base de la MMC. La base está hecha de material rígido y estable y es básicamente el sitio de medición. Esta estabilidad de la base asegura que la medición sea precisa independientemente de las fuerzas externas que puedan cambiar la operación. Todos los montados sobre la placa CMM pueden moverse y están equipados con una sonda de contacto. La máquina de medición por coordenadas (CMM) controla el pórtico en el siguiente paso para mover la sonda a lo largo del eje tridimensional. Al realizar este paso, cada faceta de la pieza se replica para poder medirla.

Cuando la sonda toca la parte a medir, envía un impulso eléctrico que luego es mapeado por la computadora. Al repetir este paso, con muchas partes perfilará la estructura de la parte.

Después del paso de medición, el siguiente paso es el procedimiento de análisis, después de que la sonda haya detectado las coordenadas X, Y y Z de la pieza. Los datos obtenidos se analizan para la construcción de características. El mecanismo de acción es el mismo para todas las máquinas de medición por coordenadas (CMM) que utilizan el sistema de cámara.

Componentes de una máquina de medición por coordenadas (MMC)

Una máquina de medición por coordenadas (MMC) se compone de varias partes. Las porciones a analizar se ascienden sobre una losa maciza, generalmente traída de granito, que se coloca sobre una superficie plana. La sonda electrónica, que a menudo viene en varios tamaños y categorías, se sube a un lápiz óptico con resorte. Además, este lápiz óptico es un pórtico adjunto que se mueve en una coordenada plana tridimensional X-Y-Z.

El palpador y la sonda pueden desviarse sin ayuda para obtener varias características de la pieza. Mediante el uso de un joystick, podemos controlar todas las acciones del pórtico y la investigación respectivamente. Los componentes de la máquina de medición por coordenadas (CMM) incluyen:

• Sonda
• Mesa de granito
• Accesorios
• Secadores y compresores de aire
• Software

¿Cuál es la función de una sonda?

Un estudio es una de las partes más importantes de una máquina de medición por coordenadas (CMM), ya que hace contacto biológico, en lugar de utilizar destellos ópticos o láseres. Una de sus mejores características es que no se basa en trozos circulares hechos de rubí o cualquier otra sustancia formal y estable que no altere su tamaño esperado al cambio de temperatura.

La investigación y el lápiz están diseñados para funcionar juntos al mismo tiempo. Están relacionados con electrónica exquisitamente susceptible que es capaz de detectar la más mínima desviación en la fricción eléctrica que proviene de la investigación.

Cuando la punta globular toca el objeto sólido, se le pide que se desvíe y produce una indicación eléctrica que se capta en la computadora. Estas cantidades de puntos pueden ser analizadas dependiendo de las regulaciones de la parte sustancial.

¿Cómo se utilizará?

El objetivo principal de esta colección de puntos es un proceso doble. Se utilizan puntos particulares para analizar las medidas de las piezas reales en comparación con los datos de la lista de un cliente CAD con el objetivo de realizar pruebas de calidad.

O bien, estos grados colectivos se pueden utilizar para delinear la silueta de la porción creando una "nube de puntos". Esta técnica es beneficiosa cuando solo se utiliza una pieza de muestra como base de un programa CAD para delinear más piezas, como se hace con el mecanizado CNC.

La máquina de medición de coordenadas (CMM) es extremadamente útil cuando se calculan puntos dentro de agujeros. Estas áreas no son fáciles de evaluar con otros sistemas ópticos porque el destello tiende a indicar y rebotar para estar alrededor, lo que provoca imprecisión en la medición debido al fenómeno de la interferencia.

Mesa de Granito

Este es un componente esencial de la máquina CMM porque es muy rígido y, por lo tanto, estable. No se ve afectado por la temperatura en comparación con otros elementos. Su índice de desgaste es comparativamente bajo. El granito es perfecto para mediciones de alta precisión porque no se ve afectado con el tiempo.

Accesorios

Los accesorios también son herramientas muy importantes que se utilizan como agentes de estabilidad y apoyo en la mayoría de las funciones de fabricación. Son herramientas de máquinas de medición por coordenadas (CMM) y funcionan para fijar las piezas en su lugar respectivo. La fijación de la pieza es necesaria ya que una pieza móvil puede dar lugar a errores de cálculo. Otros componentes de fijación disponibles para su uso son los imanes, las abrazaderas y las placas de fijación.

Secadores y Compresores de Aire

Los compresores de aire y los secadores son componentes de uso común de las máquinas de medición por coordenadas (CMM), incluidas las CMM de tipo pórtico o los puentes estándar.

Software

Se necesita software para analizar la sonda y la sensibilidad de los demás componentes.

Diferentes tipos de CMM

Puente MMC

Este tipo de máquina de medición por coordenadas tiene un sistema de palpado que se mueve a lo largo de los ejes tridimensionales. En el plano de coordenadas, estos ejes se mantienen ortogonales entre sí respectivamente.

Cada uno de los ejes está equipado con sensores que monitorean la posición de la sonda en micrómetros mientras se mueve y detecta los puntos en la superficie del objeto. Estos puntos se conocen colectivamente como nube de puntos. Estos puntos ilustran el área de la superficie del objeto que los usuarios deben investigar.

CMM de pórtico

Las CMM de pórtico son como las CMM de puente; sin embargo, por lo general son mucho más grandes en tamaño. Porque estos están diseñados para eliminar la necesidad de levantarlos sobre una mesa y ofrecen niveles de precisión similares. Las CMM de pórtico se utilizan para piezas muy pesadas o grandes. Estas MMC de pórtico deben montarse sobre una base sólida, directamente en la planta baja.

MMC en voladizo

Una CMM en voladizo es diferente a una CMM de puente, ya que el cabezal de medición solo está conectado a un lado de una base rígida de la CMM y, por lo tanto, es diferente. Las MMC en voladizo brindan acceso abierto a los técnicos de inspección en los tres lados para facilitar el funcionamiento.

La aplicación multipropósito de CMM en la fabricación contemporánea

CMM es el medio moderno más avanzado de medición automática y manual, ha encontrado una multitud de posibles usos en la industria. Muchos tipos diferentes de CMM hacen posible que la herramienta se utilice tanto en las grandes (CMM tipo pórtico) como en las más pequeñas (máquinas CMM tipo cantilever). Una variedad de tipos de sonda (mecánica, óptica, láser o de luz blanca) garantiza que pueda medir incluso las superficies que no deben ser tocadas por una sonda o cualquier otro objeto. Un alto grado de automatización de CMM hace posible que un maquinista lo use manualmente y reducir la mano de obra al automatizarlo para operaciones repetidas cuando se trata de grandes volúmenes de producción.

El uso de una máquina CMM dependerá de los objetivos que desee lograr. El nivel de su flexibilidad y precisión brinda a los fabricantes muchas oportunidades. Puede usar CMM después del mecanizado o medir las piezas existentes para rediseñarlas, o puede usarlo como parte de una cadena de fabricación automatizada. Aquí hay muchas opciones y algunas de ellas se enumeran en los siguientes párrafos.

Qué debe hacer antes de usar CMM

Las máquinas CMM son los instrumentos más precisos para tomar medidas. Pueden estimar fallas en las partes que son más pequeñas que micras. Sin embargo, para que sean tan precisos como se han diseñado, el maquinista debe preparar minuciosamente el equipo para realizar las mediciones. El nivel de preparación depende de la precisión de la pieza medida. Si hablamos de las piezas de mayor precisión (las que tienen una tolerancia IT6 o incluso menor) tendrás que preparar tanto la MMC como la zona donde vas a realizar las medidas. Debe tener un determinado porcentaje de humedad y una temperatura dentro de lo óptimo y debe ser extremadamente limpio ya que, con esa precisión, hasta las más mínimas motas de polvo afectan el resultado de la operación.

La CMM en sí misma generalmente se calibra utilizando una esfera de metal extremadamente precisa. Su tamaño y desviación de forma son conocidos al más alto grado. También se conoce la posición de la esfera en la mesa de trabajo de granito (por lo general, hay un accesorio especial justo en el centro de la mesa). La sonda debe tocar la esfera en varios puntos y determinar el diámetro y la desviación de forma de la misma. Luego, las medidas se ajustan según su desviación y la esfera se mide nuevamente para garantizar que se hayan guardado las configuraciones correctas.

CMM para medición de superficies lineales

Las medidas más simples incluyen las tolerancias de superficies lineales o cilíndricas. En la mayoría de los casos, los mide el maquinista con un micrómetro simple o un calibre inmediatamente después de haber terminado el mecanizado. Entonces, ¿cuál es el punto de usar CM si una herramienta más simple se puede usar con éxito para este tipo de trabajo?

La respuesta a esa pregunta es la automatización de todos los procesos. Todos los conceptos de la industria moderna, incluida la Industria 4.0 futurista, incluyen un alto grado de automatización de los procesos de fabricación, donde incluso los movimientos y tareas adicionales se realizan sin el maquinista. Un buen ejemplo de tal tarea es el control de calidad. Puede programar la CMM para realizar acciones idénticas en cualquier cantidad de piezas en un lote. Sin embargo, necesitará un accesorio automatizado y un robot adicional para cargar y descargar las piezas antes y después del control.

CMM para mediciones de superficies complejas

El objetivo principal de las máquinas de medición por coordenadas es medir superficies complejas. Es por eso que cuando se utilizan para piezas como palas de turbinas, alas de aviones, impulsores de bombas y otros componentes con superficies inusuales, la CMM funciona con todo su potencial. La automatización de dichos trabajos también es posible si está fabricando un gran lote de piezas idénticas y son tan precisas que debe verificar todas y cada una de ellas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el maquinista mide estas piezas manualmente.

Para medir una superficie compleja, el maquinista moverá la sonda a lo largo de los tres ejes manualmente con un control remoto hasta que la sonda toque la parte donde el maquinista lo necesita. Luego, después de tomar muchas medidas, se analizan los puntos y los perfiles de la pieza se conectan como splines. Luego, las medidas se comparan con un modelo 3D de la pieza (incluidas las desviaciones aceptables) o con otros datos donde se muestran los tamaños requeridos.

CMM para relaciones y desviaciones de forma

La mayoría de las piezas de alta calidad no solo se caracterizan por el error de sus dimensiones sino por la precisión de sus formas superficiales y su posición entre sí. Esas desviaciones son especialmente importantes para que las piezas giratorias disminuyan la vibración y garanticen la suavidad del movimiento. La medición CMM para tales desviaciones no es muy diferente de la medición de superficies complejas. Todas las desviaciones de forma y relación tienen una superficie base con la que se comparan. Por lo tanto, para lograr los requisitos de precisión, deberá sujetar la pieza en la superficie de la base y medir la requerida. Si estamos hablando de la relación entre dos superficies, simplemente diseñe el accesorio para sujetar la primera superficie y medir la segunda.

Medición CMM del acabado superficial

El perfilador es el instrumento más difundido para medir el acabado superficial. Sin embargo, las máquinas CMM también pueden medir los acabados superficiales de la pieza debido a su extraordinaria precisión. Sin embargo, tendría que cambiar la sonda a una aguja especial. Luego, la aguja se moverá a lo largo de una superficie y determinará cualquier tipo de irregularidad microscópica a partir de la cual se forma el acabado de la superficie.

Cómo puede ayudarte WayKen

En WayKen, operamos un sistema de calidad que ha sido certificado por las normas ISO 9001:2015. Si desea obtener piezas mecanizadas con tamaños y formas más precisos, no dude en contactarnos con anticipación para analizar los requisitos de medición de sus piezas. Para obtener más información, puede cargar archivos CAD y solicitar un presupuesto aquí.