CMM (Coordinate Measuring Machine) دستگاه اندازه گیری مختصات است و هندسه اشیاء فیزیکی را اندازه می گیرد. این دستگاه مجهز به یک سیستم کاوشگر است که نقاط روی سطوح اشیاء را تشخیص می دهد. این دستگاه داده های اندازه گیری شده را ثبت می کند و ا
ندازه گیری های GD&T را به دست می آورد.
در اوایل دهه 60 اولین CMM رونمایی شد. این CMM دو محوره بود و شرکت Ferranti در اوایل دهه 50 شروع به ساخت آن کرد و توسط یه دستگاه ردیابی سه بعدی موقعیت های XYZ نمایش داده می شد. از این دستگاه بیشتر برای اندازه گیری قطعات و محصولات نظامی استفاده می شد.
به طور کلی
CMMها برای
آزمایش یک قطعه، مونتاژ یا تضمین و
کنترل کیفیت یک محصول استفاده می شوند تا مشخص شود آن قطعه تا چه اندازه به هدف اصلی طراحی نزدیک است. از این دستگاه زمانی استفاده می شود که گرفتن اندازه با سایر دستگاه ها مشکل باشد. به عنوان مثال اندازه گیری مختصات سه بعدی یک سوراخ با کولیس یا میکرومتر دشوار است، در این شرایط از
CMM استفاده می شود.
CMM ها بر اساس ساختارشان دسته بندی می شوند. CMM یک مدل تماسی که از پروب های لمسی استفاده می کند و یک مدل غیر تماسی از از روش های دیگری مانند نور یا لیزر برای اندازه گیر استفاده می کند، دارد. هر کدام از آنها مزایا و معایبی دارند که در ادامه بررسی می کنیم:
انواع مختلف CMM
Bridge CMM
Bridge CMM دارای یک سیستم کاوشگر می باشد که در امتداد سه محور X، Y و Z حرکت می کند و این محورها در یک سیستم مختصات دکارتی با یکدیگر کار می کنند. هر کدام از این محورها سنسوری دارند که موقعیت کاوشگر در حین حرکت در امتداد یک جسم را تشخیص می دهد. این نوع CMM به دو نوع میز متحرک و پل متحرک تقسیم می شوند.
این نوع CMM از قویترین انواع CMM است و برای قطعات ماشین کاری شده با تلرانس بالا ایده آل است.
اما این نوع CMM گران است و تقریبا حجم اندازه گیری ثابتی دارد. از معایب آن این است که قابل حمل نیست و نسبت به ارتعاشات نیز حساس است.
Gantry CMM
این نوع CMM تا حدودی شبیه Bridge CMM می باشد، اما کمی بزرگتر است و برای قطعات بسیار سنگین یا بزرگ استفاده می شود. Gantry CMM باید روی یک پایه محکم و به طور مستقیم روی زمین نصب شوند.
Gantry CMM بسیار دقیق است و اندازه گیری قطعات بزرگ بسیار آسان است. در عوض قیمت بالایی دارد و مانندBridge CMM قابل حمل نیست و باید قطعه را نزد دستگاه بیاورید و به ارتعاش نیز حساس است.
Horizontal CMM
همان گونه که از نام این CMM مشخص است دارای پروب هایی هستند که به صورت افقی نصب شده اند و برخلاف سایر CMMها هستند که به صورت عمودی نصب شده اند. از این نوع CMM برای اندازه گیری اجسام بلند و نازک مانند ورقه های فلز که با سایر CMMها قابل اندازه گیری نیستند استفاده می شود. دو نوع Horizontal CMM وجود دارد: صفحه ای و باندی.
ابن CMM نسبت به سایر CMMها دقت کمتری دارد و قابل حمل نیز نمی باشد. به ارتعاشات حساس است و باید درون آزمایشگاه با آن کار کرد.
Portable Measuring Arm CMM
این نوع CMM دستگاه های اندازه گیری مختصاتی هستند که می توانند قطعات را در هر جایی که هستند اندازه گیری کنند، مختصات آن ها را به دست آوردند و نتایج را تجزیه و تحلیل کنند.
در این نوع CMM از یک بازوی مفصلی با یک سیستم شش یا هفت محوری برای اندازه گیری قطعات در هر جایی که باشند، استفاده می شود.
این CMM نسبتا ارزان و سبک است و کار کردن با آن نیز بسیار آسان است، اما به ارتعاشات محیطی نیز حساس است.
Optical CMM
CMMهای نوری جزء دستگاه های اندازه گیری غیر تماسی هستند و هیچ گونه بازویی برای اندازه گیری ندارند. این نوع CMMها از روش های مثلث سازی نوری برای اسکن و به دست آوردن اندازه ها استفاده می کنند.
لوازم جانبی دستگاه های CMM
قلم یا پروب
پروب در CMMهای تماسی استفاده می شود و به صورت کروی است و گاهی اوقات نیز ممکن است از نوع سوزنی باشد.
میز گرانیت
برای اندازه گیری دقیق، سطح CMM اغلب از سنگ است. صفحه سنگی در طول زمان تغییر شکل بسیار کمی دارد و به راحتی خراشیده نمی شود و برای مدت زمان طولانی می توان از آن استفاده کرد.
وسیله برای ثابت کردن قطعه
یکی از ابزارهای مهم برای CMM، وسایلی برای ثابت کردن قطعه در هنگام اندازه گیری است. این ثابت کردن باعث می شود تا قطعه حرکت نکند و درصد بروز خطا را کاهش می دهد. این ابزارها معمولا شامل صفحات ثابت، گیره ها، آهنربا و ... می شود.
چگونه ازCMM استفاده کنیم؟
برای جلوگیری از بروز خطا بهتر است قطعه را چند ساعت قبل از اندازه گیری در آزمایشگاه اندازه گیری قرار دهید تا با دمای آزمایشگاه هم دما شود. دمای آزمایشگاه هم باید چیزی حدود 20 درجه سانتی گراد باشد. با این کار از خطاهایی که ممکن است به دلیل انبساط حرارتی رخ دهد جلوگیری می شود.
اگر CMM لمسی است، اندازه گیری ها را با هدایت پروب به محل مورد نظر به صورت دستی انجام دهید و در غیر این صورت با کامپیوتر کنترل کنید. CMM مختصات X، Y و Z را ثبت می کند و می تواند مشخصاتی مانند قطر، زاویه، طول و ... را نیز محاسبه و ثبت کند.
در صورتی که از CMM لمسی استفاده می کنید باید کالیبراسیون بر روی پروب که با جسم در تماس است انجام شود تا بتوانید به صورت دقیق اندازه گیری کنید. با این کار، دستگاه مختصات دقیق مرکز پروب و قطر پروب را به دست می آورد. برای انجام کالیبراسیون از یک کره شناخته شده و مرجع، استفاده می شود.
استفاده دقیق از دستگاه های اندازه گیری مختصات به اپراتورهای مسلط و آموزش دیده ای نیاز دارد که معمولا متخصصان مترولوژی هستند. اگر دستگاه آسیب ببیند، در صورت عدم استفاده صحیح ممکن است هزینه تعمیرات زیادی در بر داشته باشد
به همین دلیل به اپراتور متخصص که تمام وقت از دستگاه بازرسی کند ضروری است.
تنظیم مختصات دستگاه
بسته به جهت جسمی که می خواهیم اندازه بگیریم، ممکن است صفحه مرجع یا خط مرجع متفاوت باشد. برای تنظیم مختصات سه اطلاعات لازم است:
اول صفحه ای که به عنوان صفحه مرجع است و جهت عمود بر این صفحه، محور Z می باشد.
خط بعدی محور X و جهت عمودی آن محور Y است. خط مستقیم ممکن است به طور مستقیم از جسم اندازه گیری شود یا از دو نقطه مختلف مثلا دو تا سوراخ که با یک خط مجازی به هم وصل شده اند، اندازه گیری شود.
سوم مبدا است. این نقطه، نقطه صفر هر کدام از مقادیر X ، Y و Z است و یا ممکن است یک نقطه خاص مثل یک سوراخ یا حتی یک نقطه مجازی مثل جایی که دو خط مستقیم یکدیگر را قطع می کنند، باشد.
به طور کلی می توان گفت CMM مانند ISO است و یک سری استانداردهای بین المللی دارد و چارچوبی برای بهبود اندازه گیری فراهم می کند.
می توان گفت درصد زیادی از خطاها در بحث اندازه گیری، خطاهای انسانی است. خطاهایی که توسط پرسنل بر اثر استفاده نادرست از CMM ایجاد می شود. اما خود دستگاه های اندازه گیری به طور چشمگیری اشتباهات و خطاها را کاهش می دهند و دقت اندازه گیری را بالا می برند.
