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Cos'è la macchina CMM: componenti, usi e vantaggi

Esplora gli elementi essenziali delle macchine di misura a coordinate (CMM), i loro componenti, le applicazioni in tutti i settori, i vantaggi e le considerazioni per una precisione e un'efficienza di produzione ottimali.
HITOP / Blog / <a href="https://hitopindustrial.com/it/cose-la-macchina-cmm/" title="Cos'è la macchina CMM: componenti, usi e vantaggi">Cos'è la macchina CMM: componenti, usi e vantaggi

La cosa più importante nella produzione è misurare con precisione le parti e i componenti. Un produttore esperto sa che misurazioni accurate sono importanti affinché un dispositivo possa funzionare correttamente.

Ma a volte, a causa di negligenza o imperfezioni nella fabbricazione, le dimensioni del pezzo prodotto risultano errate. Porta al funzionamento improprio dei prodotti e provoca perdite nell'attività.

Anche se i metodi tradizionali prevedevano l’uso di macchine portatili come calibri e calibri, il processo era lento e gli errori umani erano piuttosto comuni. Quindi, è lì che Macchina di misura a coordinate è diventata una soluzione per un problema del genere. Andiamo a conoscerlo più nel dettaglio.

Comprendere la CMM

In generale, è uno strumento metrologico che misura in 3 dimensioni (assi X, Y e Z). Questo dispositivo ispeziona la geometria avanzata e complessa di qualsiasi oggetto e fornisce misurazioni, garantendo che le parti prodotte soddisfino i requisiti di progettazione. Utilizzando tecnologie come la scansione laser, garantisce precisione, accuratezza e produttività a un livello superiore.

Quali sono i suoi componenti principali?

La CMM è composta da alcuni moduli complessi che ne favoriscono il movimento, la stabilità e l'efficienza complessiva.

Quali sono i suoi componenti principali

Include un elemento semplice come un dispositivo o anche una parte software. Per facilitarne la comprensione tutti i componenti possono essere divisi in 4 parti.

Quindi, diamo un'occhiata a ciascuno dei componenti di questo dispositivo.

Struttura

Ottenere una lettura accurata di una parte nel caso in cui la CMM sia traballante o termicamente instabile è difficile.

Ecco perché la struttura della macchina fornisce stabilità all'intero dispositivo di misurazione, soprattutto quando una parte si trova sul nastro di osservazione o su un dispositivo.

Una struttura è composta da vari altri moduli, come ponti, colonne, portale, guide e basi.

Base

Si tratta di un'unità livellata con precisione che fornisce stabilità alla macchina, proteggendola da forze esterne che potrebbero influenzare la lettura. È realizzato con leghe strutturali come la ghisa per una migliore resistenza.

Colonne

Sulla base sotto i ponti vengono erette colonne con lo scopo di fornire supporto verticale. Sono progettati per supportare carichi pesanti quando un componente si trova sulla macchina.

Ponti

Per fornire alla sonda la flessibilità necessaria per spostarsi nelle 3 dimensioni, vengono posizionati dei ponti tra le colonne. In una CMM di tipo a portale, viene utilizzato un braccio orizzontale al posto dei ponti.   

Guide

Queste sono le superfici su cui si muove un ponte. Un rivestimento di materiale antiattrito viene utilizzato per garantire un movimento fluido. I tipi più comuni di guide nel settore sono i profili a V e a coda di rondine.

Sonde

Le sonde raccolgono i dati da un oggetto posizionato sull'apparecchio. Questi sono fissati alla struttura della macchina. In generale, esistono diverse sonde per scopi diversi. Alcune delle sonde più comunemente utilizzate sono a contatto e senza contatto.

Il trigger touch funziona valutando i dati dai punti di contatto. Una misurazione viene attivata ogni volta che lo stilo colpisce il punto e quindi lo rileva come dato prezioso.

Nel caso di materiali delicati vengono utilizzate sonde non touch poiché sfruttano i laser senza toccare fisicamente la superficie. Forniscono anche letture accurate.

In base ai diversi requisiti, alcune CMM utilizzano un paio di altri sensori, come i sensori a luce bianca e a infrarossi.

I sensori di luce bianca sono in grado di analizzare diversi modelli di luce sull'oggetto, mentre quelli a infrarossi si affidano alla luce infrarossa. Pertanto, questi sono comunemente usati in pezzi delicati.

Sistema di controllo

Le sonde si muovono lungo un percorso specifico per ottenere le coordinate e il sistema di controllo garantisce la pianificazione del percorso e un movimento fluido per le misurazioni. Fondamentalmente, attiva le misurazioni per l'oggetto. Insieme a questo, comunica con software metrologico, sensori e CNC per fornire un feedback. Inoltre fornisce anche segnali di emergenza in caso di malfunzionamenti o guasti e spegne la macchina se necessario.

Software

Il software ha molteplici funzioni, dalla generazione di report al coordinamento tra le diverse parti della macchina. Principalmente, importa modelli CAD per il pezzo in lavorazione e comunica con un sistema di controllo per recuperare i dati dai punti dati. Esegue calcoli complessi per generare report e persino creare rappresentazioni visive per una migliore comprensione.

Come funziona?

Invece di complicarlo con termini tecnici, comprendiamolo con l'aiuto di un esempio. Consideriamo un'azienda spaziale che vuole misurare un motore.

come funziona la macchina CMM

Date le dimensioni e la struttura di un motore, la complessità della misurazione di un pezzo come questo può variare notevolmente da una piccola parte del razzo. Si inizia quindi con la programmazione CAD in cui gli utenti definiscono i percorsi di tastatura e gli oggetti specifici da misurare. Consideralo come una copia delle istruzioni per la macchina.

Una volta posizionato il motore sopra l'attrezzatura, la macchina raggiunge la posizione iniziale (come un quadro di riferimento). Quindi, le sonde si muovono lungo i punti di contatto. A seconda della preconfigurazione, verranno utilizzati laser o sonde per contrassegnare le coordinate X, Y e Z in base alle aree menzionate.

I dati vengono quindi compilati e inviati al software per ulteriori analisi. La macchina confronta questi dati con tolleranze preimpostate e genera il rapporto complessivo per il pezzo. Per ricontrollare, viene fornito anche con una funzione di calibrazione.

Usi delle macchine CMM in diversi settori

Può essere utilizzato in vari settori in cui sono importanti misurazioni 3D accurate, dal settore aerospaziale a quello farmaceutico e sanitario. Diamo un'occhiata a come possiamo usarli per eseguire diversi compiti.

Industria aerospaziale

Industrie di macchine CMM

Ogni minimo dettaglio conta nel settore aerospaziale. Con l'aiuto di sistemi di controllo e software di prim'ordine, le macchine di misura possono controllare le dimensioni di qualsiasi oggetto con geometria complessa, come telaio, pale di turbine e parti di fusoliera. In questo modo gli ingegneri aeronautici si assicurano che i componenti soddisfino gli standard di progettazione.

Settore energetico

Per garantire la sicurezza e l'affidabilità delle apparecchiature energetiche, le macchine CMM effettuano un controllo incrociato delle apparecchiature necessarie per raggiungere l'efficienza di conversione. Disporre di uno strumento così affidabile aiuta le aziende energetiche a rispettare le normative di conformità.

Industria medica

Le sue applicazioni non si limitano solo a oggetti complessi ma a prodotti semplici con tolleranze strette. Ad esempio, viene utilizzato per misurare l'accuratezza della progettazione di arti protesici, impianti e strumenti di precisione.

Industria automobilistica

Proprio come ogni altro settore, anche quello automobilistico necessita di elevata precisione nella progettazione. Le CMM vengono impiegate per ispezionare componenti come assali e altri elementi strutturali. Inoltre, viene utilizzato anche per la misurazione degli stampi per garantire la coerenza dei componenti. Le micro CMM possono misurare anche i più piccoli componenti dei veicoli. La parte migliore è che i suoi livelli di precisione sono soddisfacenti; tutto ciò di cui hai bisogno è la sonda giusta.

Vantaggi

Dal punto di vista aziendale, ci sono molti vantaggi nell’incorporare una macchina ad alta precisione nel processo di produzione. Diamo un'occhiata ad alcuni di essi:

Ciclo di vita del prodotto più rapido

Le macchine CMM eseguono calcoli complessi e forniscono risultati in meno tempo rispetto a un metodo di ispezione manuale, rendendo il processo più veloce. Inoltre, richiede pochissimo tempo per la configurazione e ancora meno comandi da parte dell'operatore per attività come le ispezioni dei lotti. Per questo motivo, le aziende possono gestire sia i vincoli di tempo che quelli di qualità, portando ad una migliore presenza sul mercato.

Prodotti di qualità superiore

Le CMM non solo misurano parametri fondamentali come la lunghezza o la superficie, ma possono anche prendere in considerazione la cilindricità e l'angolarità, garantendo una migliore qualità. Soprattutto quando un CNC crea un file prototipo, la CMM controlla attentamente le sue dimensioni per garantire che soddisfi i requisiti di progettazione. Mantiene anche un contatto leggero o talvolta nessun contatto, mantenendo la qualità e l'integrità più elevate di un prodotto.

Flessibilità

Queste macchine sono flessibili sotto più di un aspetto. Può gestire più sensori che gli consentono di misurare diversi prodotti di varie dimensioni e forme. È compatibile con diversi tipi di sonde secondo le specifiche dell'utente.

Maggiore produttività

Grazie alle sue capacità di automazione, può assistere i produttori nella produzione di volumi elevati e nella ripetizione ripetuta di attività di misurazione. Ciò aiuta a ridurre il carico di lavoro sul lavoro, portando a una migliore produttività.

Sfide e considerazioni

Indubbiamente, una macchina CMM può aumentare l’efficienza operativa e la qualità di qualsiasi prodotto, ma comporta un paio di sfide.

Elevato investimento di capitale

Come ogni altra macchina complessa, la CMM richiede investimenti di capitale elevati. Lo sviluppo di componenti di alta qualità, come sensori, scanner, sonde e software, comporta costi molto elevati. Oltre a questo, i costi di licenza e formazione contribuiscono al prezzo complessivo.

Formazione approfondita

Industrie meccaniche CMM: formazione approfondita

Per utilizzare e risolvere i problemi della CMM è necessario personale addestrato, il che significa che le aziende devono sostenere costi aggiuntivi per la formazione.

Alta manutenzione

I sistemi di grandi dimensioni necessitano di spazio aggiuntivo e di ambienti a temperatura controllata per mantenere prestazioni ottimali. Inoltre, in alcuni casi, un regolare aggiornamento del software richiede la modifica dei programmi esistenti.

Conformità

Ogni settore ha le proprie normative specifiche e standard di qualità nell'analisi dimensionale. Pertanto, decidere sulla migliore macchina CMM richiede ricerca.

L'importanza della CMM nello stampaggio a iniezione e nella costruzione di stampi

La produzione di parti con geometria complessa richiede maggiore precisione e, per questo motivo, molte aziende vi fanno affidamento realizzazione di stampi E stampaggio a iniezione. Ecco come le CMM aggiungono valore a questo processo:

Il processo decisionale

Le CMM forniscono informazioni importanti sul processo di stampaggio a iniezione, come la rugosità superficiale e l'analisi dei difetti (come vuoti o deformazioni). Inoltre, fornisce dati sulle aree di miglioramento. Questi input aiutano le aziende manifatturiere a prendere la decisione giusta e a sviluppare un prodotto finale perfetto.

Misurazioni accurate

Data la compatibilità delle CMM con diversi sensori e sonde, possono misurare con precisione uno stampo in uno spazio ristretto di appena un nanometro. Anche questo va a vantaggio della qualità del prodotto,  

Controllo di qualità

Anche un piccolo errore nelle misurazioni di uno stampo può comportare rilavorazioni e una perdita di tempo. Le sonde CMM misurano accuratamente le parti complesse per verificare se lo stampo soddisfa o meno il progetto specificato. Per questo motivo, aiuta nell'esecuzione dei controlli di qualità.

Efficienza di produzione

Le CMM vengono utilizzate in diverse fasi dello stampaggio ad iniezione, da FAI (Ispezione Primo Articolo) al post-ispezione. Misura le parti e segnala eventuali discrepanze nel tempo, consentendo ai team di apportare miglioramenti iterativi.

Ridurre al minimo gli sprechi

Grazie alla maggiore precisione nella misurazione dello stampo, il numero di pezzi scartati diminuisce in modo significativo.

Documentazione e conformità

I rapporti ben documentati di CMM consentono ai produttori di tenere traccia il processo di stampaggio ad iniezione col tempo. Ciò non solo li aiuta a prendere decisioni informate sui prodotti, ma aiuta anche a proteggerli legalmente.

Documentazione e conformità-Macchina CMM

Gli operatori del mercato come Hitop utilizzano macchinari affidabili come CNC e macchine a scintilla a specchio nella produzione di stampi e ottengono persino un vantaggio competitivo stampaggio a iniezione. Tale infrastruttura li aiuta a raggiungere un livello di precisione più elevato anche con un margine di 0,002 mm.

Commenti di addio

CMM può essere un ottimo investimento se stai cercando di portare la tua attività manifatturiera a un livello superiore in termini di produttività ed efficienza. Anche se inizialmente richiede investimenti elevati, potrebbe essere una risorsa promettente da rilanciare ROI negli anni. Mentre scegli la CMM più adatta alle tue esigenze aziendali, assicurati di bilanciare il tuo budget con i tuoi obiettivi a lungo termine.

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