Já alguma vez se perguntou como é que a precisão no fabrico é alcançada até ao micrómetro? A máquina de medição por coordenadas (CMM) tem a resposta. Este dispositivo avançado, equipado com sistemas de aquisição de dados de alto desempenho e interruptores de travão de ar, garante uma precisão de medição excecional em todas as indústrias - desde a automóvel à aeroespacial. Neste artigo, descubra como funcionam as MMCs, os seus vários tipos e a incrível precisão que proporcionam à conceção de produtos e ao controlo de qualidade. Ao continuar a ler, ficará a conhecer melhor a mecânica das MMCs e o seu papel fundamental no fabrico moderno.
A máquina de medição por coordenadas (CMM) é um instrumento de medição de precisão utilizado em vários sectores industriais. Está equipada com interruptores de travão de ar e dispositivos de micro-movimento nos seus três eixos, permitindo uma transmissão precisa de cada eixo. Além disso, a CMM está equipada com um sistema de aquisição de dados de alto desempenho para garantir a exatidão das medições.
A CMM é normalmente utilizada para a conceção de produtos, equipamento de moldes, medições de engrenagens e lâminas, fabrico de maquinaria, acessórios de ferramentas, peças de moldes a vapor, equipamento eletrónico e elétrico e outras medições de precisão.
A máquina de medição de três coordenadas (CMM), também conhecida como instrumento de medição de três coordenadas, é um dispositivo de metrologia de precisão utilizado para medir dimensões geométricas, formas e relações espaciais num sistema de coordenadas tridimensional. Funciona utilizando uma sonda que se pode mover ao longo de três eixos ortogonais (X, Y e Z) com elevada precisão.
A sonda pode entrar em contacto físico com a peça (sondas tácteis ou de varrimento) ou efetuar medições sem contacto (sistemas laser ou de visão). O sistema de medição das deslocações de cada eixo, que utiliza normalmente codificadores lineares de alta precisão ou balanças ópticas, fornece dados a um sistema informático sofisticado. Este sistema processa os pontos recolhidos (x, y, z) para calcular várias caraterísticas geométricas, dimensões e caraterísticas de forma da peça de trabalho.
As máquinas de medição por coordenadas são capazes de medir vários aspectos da qualidade das peças, incluindo:
Este instrumento versátil é crucial para garantir a precisão e a exatidão em várias indústrias, incluindo a automóvel, a aeroespacial e o fabrico avançado.
Especificações do modelo:
Estrutura: Construção em granito de três eixos com um design de ponte móvel de estilo alemão, com uma estrutura de quatro lados para maior estabilidade.
Sistema de acionamento: Servomotores DC acoplados a rolamentos de ar de alta precisão pré-carregados para um movimento suave e sem fricção.
Sistema de medição: Encoders lineares abertos RENISHAW com uma resolução de 0,1 μm (100 nm).
Sistema de apalpador: Controlador e cabeça de apalpador Renishaw, assegurando compatibilidade e capacidades de medição de alto desempenho.
Base: Placa de superfície de granito de alta precisão (Grau 00), proporcionando uma superfície de referência estável.
Requisitos ambientais:
Requisitos pneumáticos:
Especificações de desempenho:
Características principais:
A máquina utiliza calhas de guia em granito natural para os três eixos, assegurando uma estabilidade termodinâmica superior em toda a estrutura. Esta escolha de design elimina erros de precisão que poderiam surgir da expansão térmica diferencial entre materiais, como poderia ocorrer em máquinas que utilizam materiais mistos para diferentes eixos. As caraterísticas térmicas uniformes do granito contribuem para um desempenho consistente em diferentes condições ambientais e durações de medição.
Comparação entre o granito e a liga de alumínio para aviação
Os materiais de liga de alumínio apresentam um coeficiente de expansão térmica significativamente mais elevado em comparação com o granito. Esta propriedade inerente pode levar à instabilidade dimensional em equipamentos de precisão.
Nas máquinas de medição por coordenadas (CMMs), componentes como vigas e estruturas do eixo z fabricadas em ligas de alumínio de qualidade aeronáutica são susceptíveis a alterações dimensionais e a desvios de precisão ao longo do tempo, particularmente com utilização prolongada e ciclos térmicos.
Em contraste, as CMMs topo de gama utilizam frequentemente granito para componentes estruturais críticos. A plataforma do sistema de três coordenadas e o eixo principal são tipicamente construídos a partir de blocos de granito rectificados com precisão. Esta escolha de material proporciona uma estabilidade térmica superior e caraterísticas de amortecimento de vibrações.
O eixo principal é fabricado em granito, enquanto a viga e o eixo z podem incorporar um design híbrido utilizando ligas de alumínio e outros materiais para otimizar o peso e a rigidez. No entanto, esta combinação de materiais com diferentes coeficientes de expansão térmica pode potencialmente introduzir erros de medição e problemas de estabilidade quando sujeitos a flutuações de temperatura.
Para mitigar estes desafios, as CMMs avançadas utilizam uma estrutura retangular totalmente em granito para o sistema de guia de três eixos. Esta conceção é complementada por rolamentos de ar pré-esforçado de alta precisão e auto-limpeza. A estrutura monolítica de granito garante estabilidade dimensional e precisão de medição a longo prazo.
As chumaceiras de ar proporcionam uma distribuição estável e equilibrada da força ao longo da direção axial, reduzindo significativamente o desgaste e contribuindo para a longevidade dos componentes críticos da máquina. Esta conceção também minimiza os efeitos de fricção e de deslizamento, melhorando a repetibilidade da medição.
É implementada uma tecnologia patenteada de saída de ar de pequenos orifícios, com uma taxa de consumo de ar optimizada de 30L/min. Esta inovação cria um efeito de condensação localizado no interior da folga da chumaceira, contrariando eficazmente o calor gerado pela fricção residual do movimento da chumaceira e melhorando a estabilidade térmica global do equipamento.
O princípio físico subjacente aproveita o comportamento do gás que passa através de um orifício circular sob pressão. Embora a sabedoria convencional sugira que este processo gera calor por fricção, o que pode ser prejudicial para medições de alta precisão, a conceção de orifícios pequenos induz um fenómeno único. Quando o diâmetro do orifício de saída é reduzido abaixo de um limiar crítico, ocorre um efeito de condensação na vizinhança imediata do orifício. Este arrefecimento localizado compensa eficazmente o calor mínimo gerado pela fricção do ar durante as operações de medição.
Ao aproveitar este princípio físico através da implementação da tecnologia de saída de gás de pequeno orifício, a MMC pode manter uma estabilidade de temperatura excecional durante períodos prolongados. Esta estratégia de gestão térmica é crucial para garantir uma precisão de medição consistente e fiabilidade em aplicações de metrologia de precisão.
Comparação de rolamentos de MMC dos principais fornecedores
Os três eixos incorporam as escalas ópticas banhadas a ouro premium da Renishaw, oferecendo uma resolução excecional de 0,1μm (micrómetros). Este sistema de codificação linear de alta precisão assegura um feedback exato da posição e capacidades de medição.
O design de montagem da balança emprega uma configuração livre de fixação, com uma extremidade firmemente ancorada e a outra deixada a flutuar. Esta disposição compensa eficazmente a expansão e contração térmicas, minimizando os erros de medição devidos a flutuações da temperatura ambiente.
O sistema de movimento utiliza um design cinemático de última geração que separa as forças de acionamento das superfícies dos rolamentos. Esta abordagem avançada elimina as tensões induzidas nas guias, maximizando a precisão da medição e a estabilidade mecânica a longo prazo.
Para o acionamento do eixo, é utilizado um sistema de transmissão por correia síncrona reforçada com aço. Esta conceção oferece caraterísticas superiores de amortecimento de vibrações durante deslocações rápidas, proporcionando simultaneamente uma elevada resistência à tração, uma excelente velocidade de posicionamento e uma vida útil prolongada.
A CMM funciona com o software Rational-DMIS, um pacote de metrologia líder no sector, certificado pelo Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Esta poderosa e intuitiva plataforma de software permite que os utilizadores se concentrem em tarefas de medição em vez de programação complexa, simplificando o processo de inspeção.
Feixe de X:
Incorpora tecnologia avançada de feixe inclinado de precisão, melhorando a rigidez estrutural e minimizando a deformação térmica para uma maior precisão de medição.
Calha de guia na direção Y:
Apresenta uma estrutura de posicionamento patenteada com ranhuras de cauda de andorinha inferiores integradas diretamente maquinadas na bancada de trabalho, garantindo um alinhamento superior e reduzindo os erros de montagem.
Sistema de carris de guia:
Utiliza rolamentos de ar de alta precisão, autolimpantes e pré-carregados, compreendendo calhas de guia flutuantes de ar com pressão estática de quatro vias. Esta conceção minimiza a fricção, melhora a suavidade do movimento e mantém uma precisão consistente ao longo do tempo.
Sistema de acionamento:
Implementa servomotores CC de elevado desempenho associados a mecanismos flexíveis de acionamento por correia dentada síncrona. Cada eixo é controlado eletronicamente e limitado mecanicamente, o que resulta numa transmissão rápida, num melhor desempenho do movimento e numa maior precisão de posicionamento.
Fuso do eixo Z:
Integra um dispositivo de equilíbrio pneumático ajustável, que melhora significativamente a precisão do posicionamento e a repetibilidade das medições do eixo z. Esta caraterística compensa as variações de peso da sonda e assegura uma força de contacto consistente.
Sistema de controlo:
Utiliza um avançado sistema de controlo especializado de três coordenadas importado de dois computadores, permitindo o processamento paralelo e a redundância para uma maior fiabilidade e desempenho.
Sistema de máquinas:
Incorpora a tecnologia de correção de erros 3D assistida por computador (CAA), assegurando a estabilidade a longo prazo e a elevada precisão do sistema. Esta tecnologia adaptativa compensa os erros geométricos e as variações térmicas em tempo real.
Software de medição:
Utiliza o abrangente pacote de software de medição 3D-DMIS, que oferece um espetro completo de funções de medição, capacidades avançadas de análise de dados e integração online perfeita com sistemas CAD/CAM para processos de inspeção eficientes.
Uma máquina de medição por coordenadas (CMM) é um instrumento de metrologia de precisão concebido para medir as caraterísticas geométricas de objectos com elevada precisão. É constituída por três componentes principais: um mecanismo de guia, elementos de medição de comprimento e dispositivos de visualização digital, todos alinhados ao longo de três eixos perpendiculares entre si (X, Y e Z). O sistema também inclui uma mesa de trabalho para suportar o objeto medido, embora o tamanho desta mesa possa variar dependendo das aplicações pretendidas pela MMC.
A cabeça de medição, frequentemente equipada com um apalpador ou sensor ótico, pode ser deslocada para pontos de medição específicos, manualmente ou através de motorização controlada por computador. Quando o apalpador entra em contacto com a peça (ou capta dados opticamente), gera um sinal de disparo. Simultaneamente, codificadores lineares de alta precisão (tipicamente escalas ópticas ou escalas de vidro) ao longo de cada eixo medem a posição exacta da ponta da sonda no espaço 3D.
A principal funcionalidade de uma MMC reside na sua capacidade de determinar e apresentar com exatidão as coordenadas espaciais de qualquer ponto dentro do seu volume de medição. Isto é conseguido através de uma sofisticada integração de precisão mecânica, tecnologia de sensores e processamento de dados:
As CMMs modernas incorporam frequentemente caraterísticas avançadas para além deste princípio básico, incluindo
Embora isto descreva o funcionamento fundamental de uma CMM, é importante notar que a tecnologia continua a evoluir, com desenvolvimentos em áreas como a medição sem contacto, sistemas multi-sensor e integração com conceitos da Indústria 4.0, expandindo ainda mais as capacidades e aplicações destas ferramentas de metrologia cruciais.
De acordo com a estrutura da CMM, esta pode ser dividida nas seguintes categorias
A máquina de medição por coordenadas (CMM) mais comummente utilizada é a do tipo ponte móvel.
O eixo, o eixo principal que se desloca na direção vertical, é guiado por uma estrutura em forma de caixa para se deslocar ao longo da viga horizontal.
A viga horizontal, que é perpendicular ao eixo, é suportada em ambas as extremidades por duas colunas, formando uma "ponte". A ponte desloca-se ao longo de duas ranhuras-guia perpendiculares ao eixo no plano horizontal.
Devido ao apoio fornecido por escoras em ambas as extremidades da viga, o tipo de ponte móvel tem uma deflexão mínima mais baixa e uma maior precisão em comparação com o tipo cantilever.
No tipo de cama de ponte, o eixo principal move-se na direção vertical e é guiado por uma estrutura em forma de caixa para se mover ao longo da viga do eixo vertical. A viga desloca-se ao longo de duas calhas de guia horizontais na direção axial, localizadas na superfície superior dos pilares que estão fixados no corpo da máquina.
Este tipo é semelhante ao tipo de ponte móvel, uma vez que ambas as extremidades da viga estão apoiadas, resultando numa deflexão mínima da viga e numa maior precisão em comparação com o tipo cantilever.
Além disso, apenas a viga se move na direção axial, o que reduz a inércia global e facilita a operação manual em comparação com o tipo de ponte móvel.
O tipo de pórtico de ponte, também conhecido como tipo de montagem no chão ou tipo de porta, é diferente do tipo de cama de ponte na medida em que é diretamente fixado ao chão.
Este tipo de estrutura oferece maior rigidez e estabilidade em comparação com a ponte do tipo leito e é normalmente utilizado em instrumentos de medição de três coordenadas de maiores dimensões.
Cada eixo é acionado por um motor, o que permite uma grande amplitude de medição. O operador pode também trabalhar dentro da estrutura da ponte.
O tipo de ponte fixa apresenta um eixo principal que se desloca na direção vertical e é guiado por uma estrutura em forma de caixa para se deslocar ao longo da viga horizontal do eixo vertical.
A ponte, ou pilar, é fixada no corpo da máquina, enquanto a mesa de medição se desloca ao longo da calha de guia do plano horizontal, que é perpendicular ao eixo, na direção axial.
Cada eixo é acionado por um motor para manter a precisão da posição. No entanto, este modelo não foi concebido para funcionamento manual.
A ponte em forma de L foi concebida para reduzir a inércia da ponte à medida que o veio se move.
Comparado com o tipo de ponte móvel, este modelo tem menos inércia nos seus componentes móveis, tornando-o mais fácil de operar. No entanto, tem um nível de rigidez inferior.
O tipo de cantilever móvel possui um eixo principal que se desloca na direção vertical e é guiado por uma estrutura em forma de caixa para se deslocar ao longo da viga em cantilever horizontal do eixo vertical na direção axial. A viga em consola desloca-se ao longo de uma ranhura de guia no plano horizontal, que é perpendicular ao eixo.
Este tipo de estrutura é aberta em três lados e é conveniente para a montagem e desmontagem de peças de trabalho, uma vez que estas podem estender-se para além da mesa. No entanto, a precisão é menor devido ao design em cantilever.
O tipo móvel de pilar único possui um eixo principal que se move na direção vertical e todo o pilar se move ao longo da ranhura de guia do plano horizontal, que é perpendicular ao eixo, ligado ao eixo.
A mesa de medição desloca-se na direção axial ao longo da ranhura de guia do plano horizontal, que é perpendicular ao eixo.
Este tipo de estrutura apresenta uma boa rigidez tanto na mesa de medição como no pilar, o que permite uma deformação mínima. Para além disso, a escala linear de cada eixo está posicionada perto do eixo de medição, garantindo o cumprimento do teorema de Abbe.
A mesa de medição de um pilar é do tipo móvel, com um eixo principal que se desloca na direção vertical.
O pilar está equipado com uma ranhura de guia do veio e é fixado ao corpo do instrumento de medição.
Durante a medição, a mesa de medição desloca-se ao longo do eixo na direção do plano horizontal.
A mesa de medição de braço horizontal é do tipo móvel, com uma estrutura em caixa que suporta o braço horizontal para se mover na direção vertical (eixo) ao longo do pilar vertical. A sonda é fixada ao cantilever na direção horizontal.
O pilar move-se na direção axial ao longo da ranhura-guia no plano horizontal, que é perpendicular ao eixo. A mesa de medição também se move na direção axial ao longo da ranhura de guia no plano horizontal, que é perpendicular ao eixo e ao eixo.
Esta conceção é uma melhoria em relação ao tipo cantilever horizontal, uma vez que elimina a deformação causada pela extensão ou retração do braço horizontal na direção axial.
A plataforma de medição de braço horizontal é do tipo fixo e tem uma estrutura semelhante à do tipo móvel.
A mesa de medição é fixa, e os eixos X, Y e Z movem-se ao longo da ranhura de guia. Durante a medição, o pilar move-se na ranhura guia do eixo, enquanto a mesa deslizante ligada ao eixo se move na direção do eixo vertical.
O tipo de movimento de braço horizontal apresenta um eixo em cantilever que se move na direção horizontal e uma estrutura em caixa que suporta o braço horizontal e se move ao longo da coluna na direção axial. A coluna é perpendicular ao eixo.
O pilar desloca-se na direção axial ao longo da ranhura de guia do plano horizontal, que é perpendicular ao eixo, o que o torna inadequado para medições de alta precisão, a menos que o braço horizontal seja estendido ou retraído para compensar os erros causados pelo peso.
Este tipo de estrutura é utilizado principalmente para a inspeção de veículos.
O tipo de ponte de circuito fechado é conhecido pela sua estabilidade, uma vez que o mecanismo de acionamento está localizado no centro da bancada de trabalho. Este design ajuda a reduzir o impacto causado pelo movimento da ponte, tornando-a a mais estável entre todos os instrumentos de medição de três coordenadas.
O tipo de ponte de circuito fechado é amplamente utilizado numa variedade de indústrias, incluindo automóveis, eletrónica, maquinaria, aviação e militar, para a medição de vários objectos, tais como caixas, armações, engrenagens, cames, rodas de sem-fim, sem-fins, lâminas, curvas, superfícies curvas, hardware, plásticos e muito mais. Também é comummente utilizado na indústria de moldes.
As máquinas de medição de três coordenadas (MMC) são normalmente classificadas em três categorias: medição com contacto, medição sem contacto e medição combinada com contacto e sem contacto.
A medição por contacto é um método comummente utilizado para medir produtos maquinados, produtos prensados e películas metálicas. A digitalização de pontos de dados na superfície do objeto medido com uma CMM é frequentemente necessária para analisar dados de processamento ou para fins de engenharia inversa.
Utilizando a CMM Foundation-Pro como exemplo, este artigo descreve os diferentes métodos de varrimento comuns e os passos de operação das CMMs.
A operação de digitalização de uma CMM envolve a recolha de pontos de dados numa área específica da superfície do objeto a ser medido, utilizando o programa DMIS do PC. Esta área pode ser uma linha, uma mancha, uma secção da peça, uma curva da peça ou uma circunferência a uma certa distância da borda.
O tipo de varrimento depende do modo de medição, do tipo de sonda e da disponibilidade de ficheiros CAD. A opção "digitalização" no ecrã de controlo é determinada pelo botão de estado (manual/DCC).
Se o método DCC for utilizado para medição e os ficheiros CAD estiverem disponíveis, os métodos de digitalização disponíveis são "linha aberta", "linha fechada", "patch", "secção" e "perímetro". Se apenas estiverem disponíveis ficheiros CAD wireframe, os métodos de leitura disponíveis são "linha aberta", "linha fechada" e "patch".
Se for utilizado o modo de medição manual, apenas está disponível o modo básico "varrimento manual de TTP". Se for utilizada a medição manual com uma sonda rígida, as opções disponíveis são delta fixo, delta variável, delta de tempo e varrimento do eixo do corpo.
Este artigo fornece uma explicação detalhada dos cinco modos de varrimento que podem ser seleccionados quando se entra no menu "utilitário" e se selecciona a opção "varrimento" no estado do DCC.
O varrimento em linha aberta é o modo de varrimento mais simples. A sonda começa no ponto inicial, percorre uma direção especificada com um tamanho de passo pré-determinado e termina no ponto final.
A digitalização em linha aberta pode ser dividida em dois casos com base na disponibilidade de um modelo CAD.
(1) Sem modelo CAD:
Se a peça de trabalho medida não tiver um modelo CAD, introduza primeiro os valores nominais dos pontos de contorno. Abra a opção "ponto limite" na caixa de diálogo, clique em "1" para introduzir os dados do ponto inicial. Depois, faça duplo clique em "d" para introduzir os novos valores de coordenadas X, Y e Z do ponto de direção (o ponto de coordenadas que indica a direção de varrimento). Finalmente, faça duplo clique em "2" para introduzir os dados do ponto final.
De seguida, introduza o tamanho do passo. Introduzir um novo valor de comprimento do passo na coluna "Max Inc" na coluna "Direction 1 Tech" na caixa de diálogo de digitalização. Finalmente, verifique se o vetor de direção definido está correto, o que define o vetor normal da superfície do primeiro ponto de medição após o início da digitalização, a secção transversal e o vetor normal da superfície do último ponto antes do fim da digitalização. Clicar em "criar" depois de todos os dados terem sido introduzidos.
(2) Com modelo CAD:
Se a peça a medir tiver um modelo CAD, clicar na superfície correspondente do modelo CAD com o botão esquerdo do rato no início do rastreio, e o programa PC DMIS gera um ponto no modelo CAD e marca-o como "1", o ponto de partida. Em seguida, clicar no ponto seguinte para definir a direção de varrimento. Finalmente, clique no ponto final (ou ponto limite) e marque-o como "2". Ligue a linha entre "1" e "2".
Para cada ponto selecionado, o programa PC DMIS introduzirá o valor das coordenadas e o vetor correspondente na caixa de diálogo. Depois de determinar o tamanho do passo e outras opções (como plano de segurança, ponto único, etc.), clique em "medir" e depois em "criar".
O modo de varrimento em linha fechada permite o varrimento da superfície interior ou exterior de uma peça. Requer apenas dois valores, o "ponto de partida" e o "ponto de direção" (o PC DMIS toma o ponto de partida como ponto de chegada).
(1) Operação de entrada de dados:
Faça duplo clique no ponto de limite "1" para introduzir a sua posição na caixa de diálogo de edição. Faça duplo clique no ponto de direção "d" para introduzir o seu valor de coordenadas. Seleccione o tipo de digitalização ("linear" ou "variável"), introduza o tamanho do passo e defina o tipo de toque ("vetor", "superfície" ou "aresta").
Faça duplo clique no "vetor inicial" e introduza o vetor no ponto "1". Verificar o vetor de secção. Depois de introduzir outras opções, clique em "criar".
Também é possível tocar o primeiro ponto de medição na superfície da peça de trabalho utilizando o painel de controlo da máquina de medição por coordenadas e, em seguida, tocar o ponto de direção. O programa PC DMIS introduzirá automaticamente o valor medido na caixa de diálogo e calculará o vetor inicial.
Depois de selecionar o modo de controlo de digitalização, o tipo de ponto de medição e outras opções, clique em "criar".
(2) Varrimento em linha fechada com modelo CAD:
Se a peça de trabalho medida tiver um modelo CAD, confirmar a "digitalização de linha fechada" antes da medição. Primeiro, clicar no ponto inicial da superfície para gerar o símbolo "1" no modelo CAD (ao clicar, a superfície e os pontos de contorno são realçados para ajudar a selecionar a superfície correcta). Em seguida, clique no ponto de direção da digitalização.
O PC DMIS fornecerá as coordenadas e vectores correspondentes dos pontos seleccionados na caixa de diálogo. Depois de selecionar o método de controlo de varrimento, o tamanho do passo e outras opções, clique em "criar".
O modo de digitalização de amostras permite-lhe digitalizar uma área, em vez de apenas uma única linha de digitalização.
Este método de digitalização requer pelo menos quatro informações de pontos de contorno, incluindo o ponto de partida, o ponto de direção, o comprimento e a largura da digitalização.
O PC DMIS pode calcular a mancha triangular com base nos pontos de limite 1, 2 e 3, que são definidos pela informação básica ou por defeito. A direção de varrimento é determinada pelo valor da coordenada do ponto D.
Se adicionar um quarto ou quinto ponto de limite, a mancha pode ter uma forma quadrada ou pentagonal.
Quando utilizar o método de digitalização de amostras, certifique-se de que selecciona "Closed Line Scanning" na caixa de verificação para digitalizar elementos fechados, tais como cilindros, cones, ranhuras, etc. Em seguida, introduza o ponto inicial, o ponto final e o ponto de direção.
A posição do ponto final representa a distância deslocada para cima ou para baixo durante o varrimento do elemento medido.
O vetor do plano de secção pode ser definido pelo ponto inicial, ponto de direção e vetor inicial (que é tipicamente paralelo ao elemento medido).
São introduzidos três métodos para definir a digitalização de retalhos, utilizando a criação de retalhos quadrilaterais como exemplo:
(1) Entrada do valor da coordenada:
(2) Modo de ensaio tátil:
(3) Modo de modelo de superfície CAD:
O modo de exploração de secções só é aplicável a peças de trabalho com um modelo de superfície CAD.
Permite a digitalização de uma secção específica da peça de trabalho.
A secção digitalizada pode estar ao longo da direção do eixo X, Y ou Z ou num ângulo específico com o eixo de coordenadas.
Podem ser realizadas varreduras de secções múltiplas definindo o tamanho do passo.
Pode definir o ponto limite da digitalização da secção na caixa de diálogo.
Ao premir o botão de conversão "Cortar CAD", pode localizar quaisquer orifícios no modelo de superfície CAD e definir a sua linha de limite da mesma forma que a digitalização de linha aberta.
O programa DMIS para PC ajusta automaticamente o trajeto de varrimento para evitar quaisquer buracos no modelo de superfície CAD.
Para cortar o modelo de superfície CAD por uma superfície definida pelo utilizador, siga estes passos:
Nesta altura, o programa PC DMIS corta a superfície selecionada para encontrar eventuais furos.
Se não existem furos definidos no modelo de superfície CAD, não é necessário selecionar a opção "Cut CAD". Neste caso, o PC DMIS efectua a digitalização de acordo com os pontos de início e fim dos limites definidos.
Para gráficos CAD complexos com várias superfícies, as diferentes superfícies podem ser seccionadas em grupos. O número de grupos é limitado aos modelos de superfície CAD locais.
O método de varrimento perimetral só é aplicável a peças com um modelo de superfície CAD.
Este modo de digitalização utiliza o modelo matemático CAD para calcular o percurso de digitalização, que é deslocado do limite ou contorno exterior por uma distância selecionada pelo utilizador.
Para criar um scan de limites, siga estes passos:
(1) Para melhorar a precisão da aquisição de dados e a eficiência da medição, é importante escolher o modo de medição por varrimento adequado com base nas características específicas e nos requisitos de modelação da peça a medir.
(2) O fixação A posição da peça de trabalho deve ser cuidadosamente planeada para facilitar o processo de medição e o movimento da sonda. Para garantir a precisão da modelação, tentar dispor a sonda de modo a que esta complete as medições de varrimento de todos os objectos de uma só vez quando fixar a peça de trabalho.
(3) A seleção dos pontos de medição de varrimento deve incluir pontos-chave da informação geométrica do contorno da peça de trabalho e os pontos de medição devem ser adicionados adequadamente em partes com alterações significativas de curvatura.
Tarefas e requisitos para a conversão de dados:
(1) Converter o formato dos dados de medição para o formato IGES reconhecido pelo software CAD e guardá-lo com um nome de produto ou um nome especificado pelo utilizador após a combinação.
(2) Os dados com diferentes produtos, diferentes atributos e diferentes posicionamentos, que são susceptíveis de confusão, devem ser armazenados em ficheiros separados e devem ser organizados e separados em ficheiros IGES.
A conversão de dados é efectuada pelo Sistema de Processamento de Dados de Medição por Coordenadas.
Para conhecer o método de funcionamento, consulte o manual do utilizador do software.
Antecedentes da aplicação
Durante o processo de levantamento e cartografia de produtos, muitas vezes não é possível medir os dados geométricos do produto no mesmo sistema de coordenadas por várias razões.
A primeira razão é que o tamanho do produto excede o curso da máquina de medição.
A segunda razão é o facto de a sonda de medição não conseguir alcançar o lado oposto do produto.
A terceira razão é a falta de dados após a remoção da peça de trabalho e a necessidade de voltar a medir.
Nesses casos, é necessário medir cada parte do produto em diferentes estados de posicionamento (ou seja, diferentes sistemas de coordenadas), o que é conhecido como Medição de Deslocação do Produto.
Na modelação, os dados de diferentes sistemas de coordenadas em diferentes estados de posicionamento devem ser transformados no mesmo sistema de coordenadas, o que se designa por Integração de Dados de Deslocalização.
Para modelos complexos ou de grandes dimensões, são frequentemente necessárias várias medições de posicionamento no processo de medição.
Os dados de medição finais têm de ser relocalizados e integrados várias vezes de acordo com um percurso de conversão específico, para converter os dados medidos em cada posicionamento em dados de medição sob uma referência de posicionamento comum.
Princípio da integração das deslocalizações
Existe uma discrepância entre os dados de medição depois de a peça ter sido deslocada (recolocada) e os dados de medição antes do movimento.
Para integrar os dados de medição recolocados nos dados antes do movimento, deve ser estabelecida uma forma que possa ser medida antes e depois da recolocação na peça de trabalho (referida como a Referência de recolocação). Desde que os resultados da medição da forma após a deslocação coincidam com os resultados da medição antes da deslocação através de uma série de transformações, os dados de medição deslocados podem ser integrados nos dados antes do movimento.
O indicador de referência da deslocalização serve de elo de ligação na integração dos dados deslocalizados.
Controlo PID significa Controlo Proporcional, Integral e Diferencial.
Parâmetro P:
O processo de resposta do sistema ao erro de posição pode ser determinado através da análise da relação entre a estabilidade, a rigidez e o erro de posicionamento do sistema.
Um valor mais baixo indica um sistema mais estável com uma oscilação reduzida, mas com uma rigidez mais fraca e um erro de posicionamento maior.
Por outro lado, um valor mais elevado resulta numa maior rigidez e num menor erro de posicionamento, mas o sistema pode registar oscilações.
I Parâmetro:
O controlo do erro de posicionamento estático causado pelo atrito e pela carga é determinado pela relação entre o valor de controlo e o tempo de chegada à posição teórica.
Um valor mais baixo resulta num tempo de chegada mais longo.
Um valor mais elevado aumenta a probabilidade de oscilação na posição teórica.
Parâmetro D:
O parâmetro proporciona estabilidade e amortecimento ao sistema, evitando uma alteração excessiva do erro.
Um valor mais baixo resulta numa resposta mais rápida do sistema ao erro de posição.
Um valor mais elevado resulta numa resposta mais lenta do sistema.
Para evitar a "síndrome de férias", é necessário alterar o modo de gestão da CMM.
A MMC é composta por componentes complexos, incluindo peças mecânicas, peças de controlo elétrico e sistemas informáticos.
É importante manter corretamente a CMM enquanto a utiliza para medir peças de trabalho, de modo a prolongar a sua vida útil.
A seguir, explica-se a manutenção básica da CMM a partir de três perspectivas.
Peças mecânicas
Existem vários tipos de componentes mecânicos numa máquina de medição por coordenadas (CMM). Para assegurar um funcionamento correto, é importante efetuar uma manutenção diária tanto no sistema de transmissão como nos componentes do sistema de circuito de ar.
A frequência da manutenção deve ser determinada com base no ambiente de funcionamento da MMC. Em salas de medição fina com condições ideais, recomenda-se a manutenção regular a cada três meses. No entanto, em ambientes com elevados níveis de poeira ou onde a temperatura e a humidade não cumprem os requisitos para um funcionamento adequado, a manutenção deve ser realizada mensalmente.
Para a manutenção regular das máquinas de medição, é necessário compreender os factores que as afectam:
Influência do ar comprimido na máquina de medição
Para escolher um compressor de ar adequado, é aconselhável incorporar um depósito de ar adicional. Isto irá aumentar a longevidade e a estabilidade da pressão do compressor de ar.
É importante que a pressão inicial do compressor de ar seja superior à pressão de funcionamento necessária.
Ao ligar o equipamento, recomenda-se que se active primeiro o compressor de ar e, em seguida, se ligue a fonte de alimentação.
Influência do óleo e da água na máquina de medição
O ar comprimido é crucial para o bom funcionamento de uma máquina de medição, pelo que é essencial manter corretamente o circuito de ar.
As seguintes tarefas devem ser efectuadas regularmente:
Para proteger a calha de guia da máquina de medição, devem ser criados bons hábitos de trabalho
Para garantir a segurança da calha de guia, colocar um pano ou uma almofada de borracha por baixo.
Após o trabalho ou a conclusão das peças, não se esqueça de limpar a calha de guia.
Durante a utilização da máquina de medição, procurar manter uma temperatura ambiente constante na sala de medição, tal como durante a calibração.
Ter em conta que o equipamento elétrico, os computadores e o pessoal geram calor. Durante a instalação, colocar o equipamento elétrico, os computadores, etc., a uma distância suficiente da máquina de medição.
Gerir rigorosamente a sala de medição e reduzir ao mínimo a presença de pessoal suplementar.
A gestão do ambiente de funcionamento das máquinas de medição de alta precisão deve ser particularmente rigorosa.
Influência da direção do vento do ar condicionado na temperatura da máquina de medição
Para o ar condicionado na sala de medição, é melhor escolher um aparelho de ar condicionado de frequência variável.
O ar condicionado de frequência variável tem excelentes capacidades de poupança de energia e, mais importante ainda, uma forte capacidade de controlo da temperatura. Na capacidade normal, pode regular a temperatura com uma precisão de ±1 ℃.
Note-se que o ar do aparelho de ar condicionado pode não estar a 20 ℃ e não deve ser dirigido diretamente para a máquina de medição. Para evitar isto, a direção do vento pode ser redireccionada para uma parede ou para um dos lados, o que conduz a uma grande diferença de temperatura na sala.
O ar condicionado deve ser instalado de forma planeada, soprando o ar para a área principal da divisão. A direção do vento deve ser ascendente para criar um grande ciclo (não na direção da máquina de medição) e equilibrar a temperatura interior tanto quanto possível.
Se for viável, pode ser instalada uma conduta de ar para fornecer ar à parte superior da sala através de placas de orifício de dupla camada, com a saída de ar de retorno na parte inferior da sala. Isto criará um fluxo de ar irregular e tornará o controlo da temperatura na sala de medição mais eficiente.
Influência do tempo de comutação do ar condicionado na temperatura da sala de máquinas
É obrigado a ativar o sistema de ar condicionado no seu local de trabalho todas as manhãs e a desligá-lo no final do dia.
Quando a temperatura na sala de espera tiver estabilizado durante aproximadamente quatro horas, a precisão da máquina de medição também ficará estável.
No entanto, este procedimento operacional prejudica significativamente a eficiência da máquina de medição, tornando difícil garantir a precisão tanto no inverno como no verão.
Este facto terá também um efeito substancial na estabilidade normal da máquina de medição.
Influência da estrutura da sala de máquinas na temperatura da sala de máquinas
Para manter uma temperatura constante na sala das máquinas de medição, devem ser implementadas medidas de isolamento térmico.
No caso de existirem janelas, devem ser instaladas janelas com vidros duplos e deve evitar-se a exposição direta ao sol.
A utilização de uma sala de transição ajudará a reduzir a perda de temperatura.
O sistema de ar condicionado da casa das máquinas deve ter uma capacidade comparável à da casa circundante.
Se a sala de máquinas for demasiado grande ou demasiado pequena, apresentará dificuldades no controlo da temperatura.
Em áreas com elevada humidade no Sul ou durante o verão ou a estação das chuvas no Norte, a paragem súbita do ar condicionado de refrigeração pode causar uma rápida condensação do vapor de água no ar nas peças de baixa temperatura e nas calhas de guia da máquina de medição, levando a uma corrosão grave dos flutuadores de ar e de algumas peças da máquina, afectando a sua vida útil.
A humidade excessiva pode também causar corrosão ou curto-circuitos nas placas de circuitos dos computadores e sistemas de controlo.
A baixa humidade pode afetar gravemente a absorção de água do granito e causar deformações.
A poeira e a eletricidade estática podem danificar o sistema de controlo.
Por conseguinte, a humidade na sala de máquinas deve ser controlada entre 60% ± 5%.
A má vedação e a elevada humidade do ar na sala das máquinas de medição são as principais causas da humidade elevada.
Em zonas com elevada humidade, a sala das máquinas deve ser mais bem vedada e, se necessário, devem ser adicionados desumidificadores.
Para resolver este problema, o modo de gestão deve ser alterado de "limpeza antes das férias" para "limpeza durante o trabalho", e o ar condicionado e o desumidificador devem ser ligados para remover a humidade.
A limpeza regular do pó no computador e no sistema de controlo reduzirá ou evitará potenciais problemas.
A utilização de peças normalizadas para a inspeção de máquinas é eficaz, mas relativamente complicada e só pode ser realizada periodicamente.
Um método mais conveniente é utilizar uma peça representativa, compilar um programa de medição automática e efetuar várias medições depois de verificar a precisão da máquina.
Os resultados podem ser calculados de acordo com as leis estatísticas e podem ser registados um valor razoável e um intervalo de tolerância.
O operador pode verificar frequentemente esta parte para determinar a precisão da máquina.
Ajuste do equilíbrio do eixo Z
O equilíbrio do eixo Z da máquina de medição é dividido em peso e equilíbrio pneumático, o que ajuda a equilibrar o peso do eixo Z e garante o seu funcionamento estável.
Se o interrutor de equilíbrio da pressão de ar for acidentalmente acionado, o eixo Z ficará desequilibrado.
Para resolver este problema, siga estes passos:
Duas pessoas podem trabalhar em conjunto para ajustar o equilíbrio do eixo Z até este ficar equilibrado quando se move para cima e para baixo.
O interrutor de fim de curso serve para proteger a máquina e estabelecer a sua posição inicial.
Normalmente, o interrutor de fim de curso é um interrutor de contacto ou um interrutor fotoelétrico.
O interrutor de contacto tem tendência a mudar de posição quando se empurra manualmente o eixo, o que provoca um mau contacto.
Para garantir um bom contacto, a posição do interrutor pode ser devidamente ajustada.
Ao utilizar um interrutor fotoelétrico, é importante verificar se a posição da inserção é normal e remover regularmente qualquer poeira para manter o seu bom funcionamento.
Apenas os indivíduos que receberam formação e obtiveram certificação operacional estão autorizados a operar a MMC.
Antes de ligar a máquina todos os dias, o armário de controlo só pode ser aberto quando a pressão de alimentação de ar cumprir os requisitos: a pressão de alimentação de ar deve ser ≥ 0,65 MPa e a pressão de ar da máquina deve ser ≥ 0,4 MPa.
Se a altura da mistura de óleo e água no copo de armazenamento de água do triplete exceder 5 mm, a água deve ser drenada manualmente.
Se a pressão de alimentação de ar da máquina for normal, mas a pressão no triplete não puder ser ajustada para o valor normal, o elemento filtrante tem de ser substituído.
O ambiente de funcionamento da MMC deve ter uma temperatura de 20 ± 2°C e uma humidade relativa de 40-75%.
A fonte de alimentação regulada deve ter uma tensão de saída de 220 ± 10V.
Não devem ser colocados objectos sobre a calha de guia da máquina.
Não tocar com as mãos na superfície de trabalho da calha de guia.
Antes de colocar a máquina em funcionamento todos os dias, limpar a superfície da calha-guia de três eixos com um pano de algodão puro de alta densidade embebido em álcool anidro, e a máquina só pode ser utilizada quando a superfície da calha-guia estiver seca.
Não se deve utilizar álcool para limpar a superfície pintada ou a régua de grelha.
A sequência de arranque é a seguinte:
A máquina deve ser colocada no ponto zero após cada arranque.
Antes de regressar ao ponto zero, deslocar a sonda para uma posição segura, de modo a garantir que não existem obstáculos durante a reposição e o movimento ascendente da sonda no eixo Z.
Para substituir a sonda, utilizar as ferramentas especiais fornecidas com a máquina e calibrar a nova sonda:
Se aparecer uma caixa de diálogo de mensagem de erro da sonda, feche-a (ou introduza 100.0.0.1 na coluna de introdução do endereço Web para ver o histórico e a mensagem de erro). Esta mensagem será automaticamente apagada durante o arranque seguinte.
Durante o funcionamento manual, premir a tecla lenta ao aproximar-se do ponto de amostragem.
Quando rodar a sonda, calibrar a sonda, mudar automaticamente a sonda ou efetuar quaisquer outras operações, certifique-se de que não existem obstáculos no percurso de deslocação da sonda.
Quando o programa não estiver a ser utilizado ou não estiver programado, coloque a velocidade na caixa de operações em 0.
Durante a primeira operação do programa, reduzir a velocidade para 10-30% e monitorizar se a pista de operação cumpre os requisitos.
Ao manusear e colocar peças de trabalho, coloque primeiro a sonda numa posição segura e certifique-se de que as peças de trabalho não colidem com a mesa de trabalho, especialmente com a superfície da calha de guia da máquina.
A sequência de encerramento é a seguinte:
As esferas padrão de aço que não são utilizadas durante um longo período de tempo devem ser seladas com óleo para evitar a ferrugem.
Ao fixar uma peça de trabalho com uma incrustação na superfície de trabalho de granito, o binário não deve exceder 20 Nm.
Se forem detectadas quaisquer condições anormais (excluindo mensagens de erro relacionadas com a substituição da sonda), registe as informações de erro apresentadas pelo software, contacte o departamento de assistência técnica da Hexcon por fax ou telefone e não efectue a inspeção ou manutenção sem orientação e autorização.
Não instalar no computador qualquer software que não esteja relacionado com as três coordenadas, para garantir o funcionamento fiável do sistema.
O ar condicionado deve ser deixado a funcionar 24 horas por dia e a sua manutenção deve ser efectuada no outono para garantir o funcionamento normal das três coordenadas.
A máquina de medição de três coordenadas é normalmente designada como um sistema de medição que determina as coordenadas tridimensionais dos pontos da superfície de uma peça de trabalho através do movimento relativo do sistema de sonda e da peça de trabalho.
É também conhecida como máquina de medição por coordenadas (CMM) ou instrumento de medição de três coordenadas.
A CMM é um sistema de medição complexo que combina luz, maquinaria, eletricidade, computador e tecnologia de controlo, o que significa que existem muitos factores que podem afetar a incerteza dos resultados da medição.
No entanto, para sistemas de coordenadas médios e pequenos, o principal fator que afecta a incerteza dos resultados da medição é o desvio da temperatura de medição padrão (20°C) da temperatura ambiente. Para obter resultados precisos de medição de coordenadas, a temperatura ambiente deve ser rigorosamente controlada dentro do intervalo especificado pelas instruções da máquina de coordenadas.
A norma de calibração atual para três coordenadas é a especificação de calibração JJF1064-2000 para máquinas de medição por coordenadas, que especifica que os itens de calibração são o erro de indicação da medição do comprimento e o erro de deteção.
Recomenda-se que a calibração seja efectuada uma vez por ano.
O erro de 21 pontos é a base da precisão da MMC, e a sua calibração é complexa.
Apesar de não estar especificado na norma, a calibração do erro de 21 pontos é necessária nas seguintes circunstâncias: aquando da aceitação de uma nova máquina, quando o resultado da calibração do erro de medição do comprimento se situa fora do intervalo de tolerância, após a máquina de coordenadas ter sido recolocada e após a máquina de coordenadas ter sido reparada.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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