Neuigkeiten – Vollständiger Leitfaden für KMG-Maschinen und -Messungen

Was ist eine KMG-Maschine?

Stellen Sie sich eine Maschine im CNC-Stil vor, die äußerst präzise Messungen hochautomatisiert durchführen kann.Das ist es, was CMM-Maschinen tun!

CMM steht für „Koordinatenmessgerät“.Aufgrund ihrer Kombination aus allgemeiner Flexibilität, Genauigkeit und Geschwindigkeit sind sie möglicherweise die ultimativen 3D-Messgeräte.

Anwendungen von Koordinatenmessgeräten

Koordinatenmessgeräte sind immer dann wertvoll, wenn genaue Messungen durchgeführt werden müssen.Und je komplexer oder zahlreicher die Messungen sind, desto vorteilhafter ist der Einsatz eines KMG.

Typischerweise werden KMGs zur Inspektion und Qualitätskontrolle eingesetzt.Das heißt, sie werden verwendet, um zu überprüfen, ob das Teil den Anforderungen und Spezifikationen des Designers entspricht.

Sie können auch daran gewöhnt seinReverse Engineervorhandene Teile durch genaue Messungen ihrer Merkmale.

Wer hat KMG-Maschinen erfunden?

Die ersten KMG-Maschinen wurden in den 1950er Jahren von der Ferranti Company of Scotland entwickelt.Sie wurden für die Präzisionsmessung von Teilen in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie benötigt.Die allerersten Maschinen hatten nur zwei Bewegungsachsen.3-Achsen-Maschinen wurden in den 1960er Jahren von der italienischen DEA eingeführt.Die Computersteuerung kam in den frühen 1970er Jahren auf und wurde von Sheffield in den USA eingeführt.

Arten von KMG-Maschinen

Es gibt fünf Arten von Koordinatenmessgeräten:

KMG vom Brückentyp: Bei dieser Konstruktion, die am häufigsten vorkommt, läuft der KMG-Kopf auf einer Brücke.Eine Seite der Brücke läuft auf einer Schiene am Bett, die andere wird ohne Führungsschiene auf einem Luftkissen oder einer anderen Methode auf dem Bett gestützt.
Ausleger-KMG: Der Ausleger stützt die Brücke nur auf einer Seite.
Portal-KMG: Das Portal verwendet auf beiden Seiten eine Führungsschiene, wie ein CNC-Fräser.Dies sind in der Regel die größten KMGs und benötigen daher zusätzliche Unterstützung.
Horizontalarm-KMG: Stellen Sie sich einen Ausleger vor, aber die gesamte Brücke bewegt sich auf dem einzelnen Arm auf und ab und nicht auf ihrer eigenen Achse.Dies sind die am wenigsten genauen KMGs, aber sie können große, dünne Bauteile wie Autokarosserien messen.
KMG mit tragbarem Arm: Diese Maschinen verwenden Gelenkarme und werden normalerweise manuell positioniert.Anstatt XYZ direkt zu messen, berechnen sie die Koordinaten aus der Drehposition jedes Gelenks und der bekannten Länge zwischen den Gelenken.

Je nach Art der durchzuführenden Messungen hat jedes Verfahren Vor- und Nachteile.Diese Typen beziehen sich auf die Struktur der Maschine, die zur Positionierung verwendet wirdSonderelativ zum zu messenden Teil.

Hier ist eine praktische Tabelle, die Ihnen hilft, die Vor- und Nachteile zu verstehen:

CMM-Typ	Genauigkeit	Flexibilität	Am besten zum Messen geeignet
Brücke	Hoch	Mittel	Mittelgroße Komponenten, die eine hohe Genauigkeit erfordern
Ausleger	Höchste	Niedrig	Kleinere Komponenten erfordern eine sehr hohe Genauigkeit
Horizontaler Arm	Niedrig	Hoch	Große Komponenten, die eine geringe Genauigkeit erfordern
Portal	Hoch	Mittel	Große Bauteile, die eine hohe Genauigkeit erfordern
Tragbarer Armtyp	Am niedrigsten	Höchste	Wenn Portabilität absolut das größte Kriterium ist.

Sonden werden normalerweise in drei Dimensionen positioniert – X, Y und Z. Bei anspruchsvolleren Maschinen kann der Sondenwinkel jedoch auch geändert werden, sodass Messungen an Stellen möglich sind, die die Sonde sonst nicht erreichen könnte.Drehtische können auch verwendet werden, um die Zugänglichkeit verschiedener Merkmale zu verbessern.

KMGs bestehen oft aus Granit und Aluminium und verwenden Luftlager

Die Sonde ist der Sensor, der bei einer Messung bestimmt, wo sich die Oberfläche des Teils befindet.

Zu den Sondentypen gehören:

Mechanisch
Optisch
Laser
Weißes Licht

Koordinatenmessgeräte werden im Allgemeinen auf drei Arten verwendet:

Qualitätskontrollabteilungen: Hier werden sie normalerweise in klimatisierten Reinräumen aufbewahrt, um ihre Präzision zu maximieren.
Werkstatt: Hier gehören KMGs zu den CNC-Maschinen, um die Durchführung von Inspektionen als Teil einer Fertigungszelle mit minimalem Verfahrweg zwischen dem KMG und der Maschine, an der Teile bearbeitet werden, zu vereinfachen.Dadurch können Messungen früher und möglicherweise häufiger durchgeführt werden, was zu Einsparungen führt, da Fehler früher erkannt werden.
Tragbar: Tragbare KMGs lassen sich leicht bewegen.Sie können in einer Werkstatt oder sogar an einem von der Produktionsstätte entfernten Standort eingesetzt werden, um Teile vor Ort zu messen.

Wie genau sind KMG-Maschinen (CMM-Genauigkeit)?

Die Genauigkeit von Koordinatenmessgeräten variiert.Im Allgemeinen streben sie eine Präzision im Mikrometerbereich oder besser an.Aber so einfach ist das nicht.Einerseits kann der Fehler eine Funktion der Größe sein, sodass der Messfehler eines KMG als Kurzformel angegeben werden kann, die die Länge der Messung als Variable enthält.

Beispielsweise wird das Global Classic KMG von Hexagon als erschwingliches Allzweck-KMG aufgeführt und seine Genauigkeit wird wie folgt angegeben:

1,0 + L/300 um

Diese Maße werden in Mikrometern angegeben und L wird in mm angegeben.Nehmen wir also an, wir versuchen, die Länge eines 10-mm-Features zu messen.Die Formel wäre 1,0 + 10/300 = 1,0 + 1/30 oder 1,03 Mikrometer.

Ein Mikrometer ist ein Tausendstel mm, also etwa 0,00003937 Zoll.Der Fehler bei der Messung unserer 10-mm-Länge beträgt also 0,00103 mm oder 0,00004055 Zoll.Das ist weniger als ein halbes Zehntel – ein ziemlich kleiner Fehler!

Andererseits sollte die Genauigkeit zehnmal so hoch sein wie die, die wir messen möchten.Das heißt also, wenn wir dieser Messung nur das Zehnfache dieses Werts oder 0,00005 Zoll zutrauen könnten.Immer noch ein ziemlich kleiner Fehler.

Noch düsterer wird es bei KMG-Messungen in der Werkstatt.Wenn das KMG in einem temperaturkontrollierten Prüflabor untergebracht ist, ist das sehr hilfreich.Doch in der Werkstatt können die Temperaturen stark schwanken.Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie ein KMG Temperaturschwankungen ausgleichen kann, aber keine ist perfekt.

KMG-Hersteller geben häufig die Genauigkeit für ein Temperaturband an, und gemäß der Norm ISO 10360-2 für KMG-Genauigkeit beträgt ein typisches Band 18–22 °C (64–72 °F).Das ist großartig, es sei denn, Ihre Werkstatt hat im Sommer eine Temperatur von 30 °C.Dann haben Sie keine gute Spezifikation für den Fehler.

Einige Hersteller bieten Ihnen eine Reihe von Stufen oder Temperaturbändern mit unterschiedlichen Genauigkeitsspezifikationen an.Aber was passiert, wenn Sie zu unterschiedlichen Tageszeiten oder an verschiedenen Wochentagen in mehr als einem Bereich für die gleiche Teileserie unterwegs sind?

Man muss ein Unsicherheitsbudget erstellen, das die schlimmsten Fälle berücksichtigt.Wenn diese schlimmsten Fälle zu inakzeptablen Toleranzen für Ihre Teile führen, sind weitere Prozessänderungen erforderlich:

Sie können die Nutzung von CMM auf bestimmte Tageszeiten beschränken, wenn die Temperaturen in günstigere Bereiche fallen.
Sie können sich dafür entscheiden, Teile oder Merkmale mit geringeren Toleranzen nur zu bestimmten Tageszeiten zu bearbeiten.
Bessere KMGs verfügen möglicherweise über bessere Spezifikationen für Ihre Temperaturbereiche.Sie können sich lohnen, auch wenn sie viel teurer sein können.

Natürlich beeinträchtigen diese Maßnahmen Ihre Fähigkeit, Ihre Aufgaben genau zu planen.Plötzlich denken Sie, dass eine bessere Klimatisierung der Werkstatt eine lohnende Investition sein könnte.

Sie können sehen, wie verdammt pingelig diese ganze Messsache wird.

Hinzu kommt die Festlegung der von CMM zu prüfenden Toleranzen.Der Goldstandard ist die geometrische Bemaßung und Tolerierung (GD&T).Schauen Sie sich unseren Einführungskurs zu GD&T an, um mehr zu erfahren.

CMM-Software

Auf KMGs werden verschiedene Arten von Software ausgeführt.Der Standard heißt DMIS und steht für Dimensional Measurement Interface Standard.Obwohl es nicht die wichtigste Softwareschnittstelle für jeden KMG-Hersteller ist, wird es von den meisten zumindest unterstützt.

Hersteller haben ihre eigenen, einzigartigen Varianten entwickelt, um Messaufgaben hinzuzufügen, die von DMIS nicht unterstützt werden.

DMIS

Wie bereits erwähnt, ist DMIS der Standard, aber wie beim G-Code von CNC gibt es viele Dialekte, darunter:

PC-DMIS: Hexagons Version
OpenDMIS
TouchDMIS: Perceptron

MCOSMOS

MCOSTMOS ist die CMM-Software von Nikon.

Calypso

Calypso ist eine KMG-Software von Zeiss.

CMM- und CAD/CAM-Software

In welcher Beziehung stehen CMM-Software und -Programmierung zu CAD/CAM-Software?

Es gibt viele verschiedene CAD-Dateiformate. Überprüfen Sie daher, mit welchen Formaten Ihre CMM-Software kompatibel ist.Die ultimative Integration heißt Model Based Definition (MBD).Mit MBD kann das Modell selbst verwendet werden, um Abmessungen für das KMG zu extrahieren.

MDB ist ziemlich auf dem neuesten Stand und wird daher in den meisten Fällen noch nicht verwendet.

KMG-Messtaster, Vorrichtungen und Zubehör

CMM-Sonden

Es stehen verschiedene Sondentypen und -formen zur Verfügung, um viele verschiedene Anwendungen zu ermöglichen.

CMM-Vorrichtungen

Alle Vorrichtungen sparen beim Be- und Entladen von Teilen auf einer KMG Zeit, genau wie auf einer CNC-Maschine.Sie können sogar KMGs erwerben, die über automatische Palettenlader verfügen, um den Durchsatz zu maximieren.