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¿Qué es la máquina CMM: componentes, usos y beneficios?

Explore los conceptos básicos de las máquinas de medición por coordenadas (CMM), sus componentes, aplicaciones en todas las industrias, beneficios y consideraciones para una precisión y eficiencia de fabricación óptimas.
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Lo más importante en la fabricación es medir con precisión las piezas y componentes. Un fabricante experto sabe que las mediciones precisas son importantes para que un dispositivo pueda funcionar correctamente.

Pero en ocasiones, por descuidos o defectos de fabricación, las dimensiones de la pieza fabricada salen mal. Conduce a un funcionamiento inadecuado de los productos y provoca pérdidas en el negocio.

Aunque los métodos tradicionales incluían el uso de máquinas portátiles como calibradores y medidores, el proceso era lento y los errores humanos eran bastante comunes. Entonces, ahí es donde el Máquina de medir coordinada llegó a ser una solución para tal problema. Conozcamos más al respecto en detalle.

Entendiendo la MMC

A grandes rasgos, es un instrumento de metrología que mide en 3 dimensiones (ejes X, Y y Z). Este dispositivo inspecciona la geometría avanzada y compleja de cualquier objeto y proporciona mediciones, asegurando que las piezas fabricadas cumplan con los requisitos de diseño. Al utilizar tecnologías como el escaneo láser, se garantiza precisión, exactitud y productividad a un nivel superior.

¿Cuáles son sus principales componentes?

La CMM está compuesta por algunos módulos complejos que ayudan en su movimiento, estabilidad y eficiencia general.

¿Cuáles son sus principales componentes?

Incluye un elemento simple como un dispositivo o incluso una parte de software. Para que sea más fácil de entender, todos los componentes se pueden dividir en 4 partes.

Entonces, echemos un vistazo a cada uno de los componentes de este dispositivo.

Estructura

Es difícil obtener una lectura precisa de una pieza en caso de que la CMM tiemble o sea térmicamente inestable.

Es por eso que la estructura de la máquina proporciona estabilidad a todo el dispositivo de medición, especialmente cuando una pieza está en la cinta de observación o en un dispositivo.

Una estructura consta de varios otros módulos, como puentes, columnas, pórtico, guías y bases.

Base

Es una unidad nivelada con precisión que proporciona estabilidad a la máquina, protegiéndola de fuerzas externas que puedan afectar la lectura. Está hecho de aleaciones estructurales como el hierro fundido para una mayor resistencia.

columnas

Se erigen columnas sobre la base debajo de los puentes con el objetivo de proporcionar soporte vertical. Están diseñados para soportar cargas pesadas cuando un componente está en la máquina.

Puentes

Para proporcionar a una sonda la flexibilidad de moverse en 3 dimensiones, se colocan puentes entre las columnas. En una MMC tipo pórtico, se utiliza un brazo horizontal en lugar de puentes.   

Guías

Estas son las superficies sobre las que se mueve un puente. Se utiliza una capa de material antifricción para proporcionar un movimiento suave. Los tipos de guías más comunes en la industria son los perfiles en forma de V y en cola de milano.

Sondas

Las sondas recopilan los datos de un objeto colocado en el dispositivo. Estos están unidos a la estructura de la máquina. Generalmente, existe una variedad de sondas para diferentes propósitos. Algunas de las sondas más utilizadas son las de disparo por contacto y las sin contacto.

El disparador táctil funciona evaluando los datos de los puntos de contacto. Se activa una medición cada vez que el lápiz llega al punto y luego lo registra como datos valiosos.

En el caso de materiales delicados, se utilizan sondas sin contacto, ya que utilizan láseres sin tocar físicamente la superficie. También proporcionan lecturas precisas.

Según los distintos requisitos, algunas CMM utilizan un par de otros sensores, como sensores de luz blanca e infrarrojos.

Los sensores de luz blanca son capaces de analizar diferentes patrones de luz sobre el objeto, mientras que los infrarrojos dependen de la luz infrarroja. Por tanto, se utilizan habitualmente en piezas de trabajo delicadas.

Sistema de control

Las sondas se mueven por una ruta específica para obtener las coordenadas y el sistema de control garantiza la planificación de la ruta y un movimiento suave para las mediciones. Básicamente, activa las mediciones del objeto. Además, se comunica con software de metrología, sensores y CNC para proporcionar retroalimentación. Además, también proporciona señales de emergencia en caso de mal funcionamiento o fallas y apaga la máquina si es necesario.

Software

El software tiene múltiples funciones, desde generar informes hasta garantizar la coordinación entre las diferentes partes de la máquina. Principalmente, importa modelos CAD para la pieza de trabajo y se comunica con un sistema de control para recuperar datos de puntos de datos. Realiza cálculos complejos para generar informes e incluso crear representaciones visuales para una mejor comprensión.

¿Como funciona?

En lugar de complicarlo con jerga técnica, entendámoslo con la ayuda de un ejemplo. Consideremos una empresa espacial que quiere medir un motor.

cómo funciona la máquina CMM

Dado el tamaño y la estructura de un motor, la complejidad de medir una pieza como esta puede variar mucho desde una pequeña parte del cohete. Por lo tanto, comienza con la programación CAD en la que los usuarios definen las rutas de sondeo y los elementos específicos que se medirán. Piense en ello como una copia de instrucciones para la máquina.

Una vez que el motor se coloca sobre el accesorio, la máquina llega a una posición inicial (como un marco de referencia). Luego, las sondas se mueven a lo largo de los puntos de contacto. Dependiendo de la configuración previa, se utilizarán láseres o sondas para marcar las coordenadas X, Y y Z en función de las áreas mencionadas.

Luego, los datos se compilan y envían al software para su posterior análisis. La máquina compara estos datos con tolerancias preespecificadas y genera el informe general de la pieza de trabajo. Para comprobarlo, también viene con una función de calibración.

Usos de las máquinas CMM en diferentes industrias.

Se puede utilizar en diversas industrias donde las mediciones 3D precisas son importantes, desde la aeroespacial hasta la farmacéutica y la atención médica. Echemos un vistazo a cómo podemos usarlos para realizar diferentes tareas.

Industria aeroespacial

Industrias de máquinas CMM

Cada mínimo detalle importa en el sector aeroespacial. Con la ayuda de software y sistemas de control de primer nivel, las CMM pueden verificar las dimensiones de cualquier objeto con geometría compleja, como chasis, palas de turbina y piezas del fuselaje. Así es como los ingenieros aeronáuticos se aseguran de que los componentes cumplan con los estándares de diseño.

Sector energético

Para garantizar la seguridad y confiabilidad de los equipos de energía, las máquinas CMM verifican los equipos necesarios para lograr la eficiencia de conversión. Tener una herramienta tan confiable ayuda a las empresas de energía a cumplir con las regulaciones.

Industria médica

Sus aplicaciones no se limitan sólo a objetos complejos sino a productos simples con tolerancias estrictas. Por ejemplo, se utiliza para medir la precisión del diseño de prótesis, implantes e instrumentos de precisión.

Industria del automóvil

Al igual que cualquier otra industria, la industria del automóvil también necesita una alta precisión en los diseños. Las CMM se emplean para inspeccionar los componentes, como ejes y otros elementos estructurales. Además, también se utiliza para medir moldes para garantizar la consistencia de los componentes. Las micro CMM pueden medir incluso los pequeños componentes de los vehículos. Lo mejor es que sus niveles de precisión son satisfactorios; todo lo que necesita es la sonda correcta.

Ventajas

Desde una perspectiva empresarial, incorporar una máquina de alta precisión en el proceso de fabricación tiene muchas ventajas. Echemos un vistazo a algunos de ellos:

Ciclo de vida del producto más rápido

Las máquinas CMM realizan cálculos complejos y dan resultados en menos tiempo que un método de inspección manual, lo que hace que el proceso sea más rápido. Además, necesita muy poco tiempo para la configuración e incluso menos comandos del operador para tareas como inspecciones de lotes. Gracias a esto, las empresas pueden gestionar las limitaciones de tiempo y calidad, lo que lleva a una mejor presencia en el mercado.

Productos de mayor calidad

Las MMC no solo miden parámetros básicos como la longitud o el área de superficie, sino que también pueden tener en cuenta la cilindricidad y la angularidad, lo que garantiza una mejor calidad. Especialmente cuando un CNC crea un prototipo, la CMM verifica minuciosamente sus dimensiones para garantizar que cumpla con los requisitos de diseño. Incluso mantiene un contacto ligero o, a veces, nulo, manteniendo la mayor calidad e integridad de un producto.

Flexibilidad

Estas máquinas son flexibles en más de un aspecto. Puede manejar múltiples sensores que le permiten medir diferentes productos de diferentes tamaños y formas. Es compatible con diferentes tipos de sondas según las especificaciones del usuario.

Productividad mejorada

Gracias a sus capacidades de automatización, puede ayudar a los fabricantes en la producción de gran volumen y en la repetición de tareas de medición repetidamente. Esto ayuda a reducir la carga de trabajo de la mano de obra, lo que conduce a una mayor productividad.

Desafíos y consideraciones

Sin duda, una máquina CMM puede aumentar la eficiencia operativa y la calidad de cualquier producto, pero conlleva un par de desafíos.

Alta inversión de capital

Como cualquier otra máquina compleja, la CMM requiere una gran inversión de capital. El desarrollo de componentes de alta calidad, como sensores, escáneres, sondas y software, tiene costos muy elevados. Aparte de esto, los costos de licencia y capacitación contribuyen al precio total.

Entrenamiento extensivo

Industrias de máquinas CMM: formación exhaustiva

Para operar y solucionar problemas de CMM, se requiere personal capacitado, lo que significa que las empresas deben incurrir en costos adicionales de capacitación.

Alto mantenimiento

Los sistemas grandes necesitan espacio adicional y salas con temperatura controlada para mantener un rendimiento óptimo. Además, en algunos casos, una actualización de software periódica requiere modificaciones en los programas existentes.

Cumplimiento

Cada industria tiene sus propias regulaciones y estándares de calidad específicos en el análisis de dimensiones. Por lo tanto, decidir cuál es la mejor máquina CMM requiere investigación.

La importancia de la CMM en el moldeo por inyección y la fabricación de moldes

La fabricación de piezas con geometría compleja requiere más precisión y, por ese motivo, muchas empresas confían en fabricación de moldes y moldeo por inyección. Así es como las CMM agregan valor a este proceso:

Toma de decisiones

Las CMM proporcionan información importante sobre el proceso de moldeo por inyección, como la rugosidad de la superficie y el análisis de defectos (como huecos o deformaciones). Además, proporciona datos sobre áreas de mejora. Estos insumos ayudan a las empresas manufactureras a tomar la decisión correcta y desarrollar un producto final perfecto.

Medidas precisas

Dada la compatibilidad de las CMM con diferentes sensores y sondas, pueden medir con precisión un molde en un espacio reducido de tan solo un nanómetro. Esto también se suma a la calidad del producto,  

Control de calidad

Incluso un pequeño error en las medidas de un molde puede provocar retrabajos y una pérdida de tiempo. Las sondas de CMM miden las piezas complejas con precisión para comprobar si el molde cumple o no con el diseño especificado. Debido a esto, ayuda a realizar controles de calidad.

Eficiencia de producción

Las CMM se utilizan en diferentes etapas del moldeo por inyección, desde FAI (Inspección del Primer Artículo) a la inspección posterior. Mide las piezas e informa cualquier discrepancia a tiempo, lo que permite a los equipos realizar mejoras iterativas.

Minimizar el desperdicio

Debido a la mayor precisión en la medición del molde, la cantidad de piezas rechazadas disminuye significativamente.

Documentación y cumplimiento

Los informes bien documentados de CMM permiten a los fabricantes realizar un seguimiento el proceso de moldeo por inyección con el tiempo. Esto no sólo les ayuda a tomar decisiones informadas sobre los productos, sino que también les ayuda a protegerlos legalmente.

Documentación y cumplimiento-Máquina CMM

Los actores del mercado como Hitop utilizan maquinaria confiable como CNC y máquinas de chispa de espejo en la fabricación de moldes e incluso obtienen una ventaja competitiva en moldeo por inyección. Esta infraestructura les ayuda a lograr un mayor nivel de precisión incluso en un margen de 0,002 mm.

Comentarios de despedida

CMM puede ser una gran inversión si busca llevar su negocio de fabricación al siguiente nivel en términos de productividad y eficiencia. Incluso si inicialmente requiere una gran inversión, podría ser un activo prometedor para impulsar retorno de la inversión A través de los años. Al elegir la CMM que mejor se adapte a las necesidades de su negocio, asegúrese de equilibrar su presupuesto con sus objetivos a largo plazo.

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