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O que é máquina CMM: componentes, usos e benefícios

Explore os fundamentos das máquinas de medição por coordenadas (CMMs), seus componentes, aplicações em todos os setores, benefícios e considerações para obter precisão e eficiência de fabricação ideais.
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O mais importante na fabricação é medir com precisão as peças e componentes. Um fabricante experiente sabe que medições precisas são importantes para que um dispositivo possa funcionar corretamente.

Mas às vezes, por descuido ou deficiência de fabricação, as dimensões da peça fabricada saem erradas. Isso leva ao mau funcionamento dos produtos e causa prejuízos aos negócios.

Embora os métodos tradicionais incluíssem o uso de máquinas manuais, como paquímetros e medidores, o processo era lento e erros humanos eram bastante comuns. Então, é aí que Máquina de medição por coordenadas veio a ser uma solução para tal problema. Vamos saber mais sobre isso em detalhes.

Compreendendo o CMM

Em termos gerais, é um instrumento de metrologia que mede em 3 dimensões (eixos X, Y e Z). Este dispositivo inspeciona a geometria avançada e complexa de qualquer objeto e fornece medições, garantindo que as peças fabricadas atendam aos requisitos do projeto. Ao usar tecnologias como digitalização a laser, garante precisão, exatidão e produtividade em um nível mais alto.

Quais são seus principais componentes?

O CMM é composto por alguns módulos complexos que auxiliam em sua movimentação, estabilidade e eficiência geral.

Quais são seus principais componentes

Inclui um elemento simples como um acessório ou até mesmo uma peça de software. Para facilitar a compreensão, todos os componentes podem ser divididos em 4 partes.

Então, vamos dar uma olhada em cada um dos componentes deste dispositivo.

Estrutura

É difícil obter uma leitura precisa de uma peça caso a CMM esteja instável ou termicamente instável.

É por isso que a estrutura da máquina proporciona estabilidade a todo o dispositivo de medição, principalmente quando uma peça está na esteira de observação ou em um acessório.

Uma estrutura consiste em vários outros módulos, como pontes, colunas, pórticos, guias e bases.

Base

É uma unidade precisamente nivelada que proporciona estabilidade à máquina, protegendo-a de forças externas que possam afetar a leitura. É feito de ligas estruturais como ferro fundido para melhor resistência.

Colunas

As colunas são erguidas na base sob as pontes com um motivo para fornecer suporte vertical. Eles são projetados para suportar cargas pesadas quando um componente está na máquina.

Pontes

Para fornecer à sonda flexibilidade para se mover em três dimensões, pontes são colocadas entre colunas. Em uma CMM tipo pórtico, um braço horizontal é usado em vez de pontes.   

Guias

Estas são as superfícies sobre as quais uma ponte se move. Um revestimento de material antifricção é usado para proporcionar um movimento suave. Os tipos mais comuns de guias na indústria são perfis em forma de V e em cauda de andorinha.

Sondas

As sondas coletam os dados de um objeto colocado no aparelho. Estes estão ligados à estrutura da máquina. Geralmente, há uma variedade de sondas para finalidades diferentes. Algumas das sondas mais comumente usadas são de acionamento por toque e sem contato.

O gatilho de toque funciona avaliando os dados dos pontos de toque. Uma medição é acionada sempre que a caneta atinge o ponto e, em seguida, ela o anota como um dado valioso.

No caso de materiais delicados, são utilizadas sondas sem toque, pois utilizam lasers sem tocar fisicamente a superfície. Eles também fornecem leituras precisas.

De acordo com os diversos requisitos, alguns CMMs usam alguns outros sensores, como luz branca e sensores infravermelhos.

Os sensores de luz branca são capazes de analisar vários padrões de luz no objeto, enquanto os infravermelhos dependem da luz infravermelha. Assim, estes são comumente usados em peças delicadas.

Sistema de controle

As sondas se movem em um caminho específico para obter as coordenadas, e o sistema de controle garante o planejamento do caminho e um movimento suave para medições. Basicamente, ele aciona as medições do objeto. Junto com isso, ele se comunica com software de metrologia, sensores e CNC para fornecer feedback. Além disso, também fornece sinais de emergência em caso de mau funcionamento ou falhas e desliga a máquina, se necessário.

Programas

O software possui múltiplas funções, desde gerar relatórios até garantir a coordenação entre as diferentes partes da máquina. Principalmente, ele importa modelos CAD para a peça e se comunica com um sistema de controle para buscar dados de pontos de dados. Realiza cálculos complexos para gerar relatórios e até criar representações visuais para melhor entendimento.

Como funciona?

Em vez de complicar com jargões técnicos, vamos entender com a ajuda de um exemplo. Considere uma empresa espacial que deseja medir um motor.

como funciona a máquina CMM

Dado o tamanho e a estrutura de um motor, a complexidade de medir uma peça como esta pode variar muito em relação a uma pequena parte do foguete. Portanto, começa com a programação CAD na qual os usuários definem os caminhos de sondagem e os itens específicos a serem medidos. Pense nisso como uma cópia de instruções para a máquina.

Depois que o motor é colocado sobre o acessório, a máquina chega à posição inicial (como um quadro de referência). Em seguida, os probes se movem ao longo dos pontos de contato. Dependendo da pré-configuração, serão utilizados lasers ou sondas para marcar as coordenadas X, Y e Z com base nas áreas mencionadas.

Os dados são então compilados e enviados ao software para análise posterior. A máquina compara esses dados com tolerâncias pré-especificadas e gera o relatório geral da peça. Para verificar novamente, ele também vem com um recurso de calibração.

Usos de máquinas CMM em diferentes indústrias

Ele pode ser usado em vários setores onde medições 3D precisas são importantes, desde aeroespacial até farmacêutico e de saúde. Vamos dar uma olhada em como podemos usá-los para realizar diferentes tarefas.

Indústria aeroespacial

Indústrias de máquinas CMM

Cada detalhe minucioso é importante na indústria aeroespacial. Com a ajuda de sistemas de controle e software de primeira linha, os CMMs podem verificar as dimensões de qualquer objeto com geometria complexa, como chassis, pás de turbina e peças de fuselagem. É assim que os engenheiros aeronáuticos garantem que os componentes atendam aos padrões de projeto.

Setor energético

Para garantir a segurança e a confiabilidade dos equipamentos de energia, as máquinas CMM verificam os equipamentos necessários para alcançar a eficiência de conversão. Ter uma ferramenta tão confiável ajuda as empresas de energia a cumprir os regulamentos de conformidade.

Indústria médica

Suas aplicações não se limitam apenas a objetos complexos, mas também a produtos simples com tolerâncias restritas. Por exemplo, é usado para medir a precisão do projeto de membros protéticos, implantes e instrumentos de precisão.

Indústria automobilística

Assim como qualquer outra indústria, a indústria automobilística também precisa de alta precisão nos projetos. CMMs são empregados para inspecionar os componentes, como eixos e outros elementos estruturais. Além disso, também é utilizado para medição de moldes para garantir consistência nos componentes. Os micro CMMs podem até medir pequenos componentes de veículos. O melhor é que seus níveis de precisão são satisfatórios; tudo que você precisa é da sonda certa.

Vantagens

Do ponto de vista comercial, há muitas vantagens em incorporar uma máquina de alta precisão no processo de fabricação. Vamos dar uma olhada em alguns deles:

Ciclo de vida do produto mais rápido

As máquinas CMM realizam cálculos complexos e fornecem resultados em menos tempo do que um método de inspeção manual, tornando o processo mais rápido. Além disso, ele precisa de muito pouco tempo para configurar e ainda menos comandos do operador para tarefas como inspeções de lote. Por causa disso, as empresas podem gerenciar restrições de tempo e qualidade, levando a uma melhor presença no mercado.

Produtos de maior qualidade

Os CMMs não apenas medem os parâmetros básicos, como comprimento ou área de superfície, mas também podem levar em consideração a cilindricidade e a angularidade, garantindo melhor qualidade. Especialmente quando um CNC cria um protótipo, o CMM verifica minuciosamente suas dimensões para garantir que atenda aos requisitos do projeto. Ele ainda mantém um contato leve ou às vezes nenhum contato, mantendo a maior qualidade e integridade de um produto.

Flexibilidade

Essas máquinas são flexíveis em mais de um aspecto. Ele pode lidar com vários sensores que permitem medir diferentes produtos de diversos tamanhos e formas. É compatível com diversos tipos de sondas conforme especificações do usuário.

Produtividade aprimorada

Graças às suas capacidades de automação, ele pode ajudar os fabricantes na produção de grandes volumes e na repetição repetida de tarefas de medição. Isso ajuda a reduzir a carga de trabalho, levando a uma maior produtividade.

Desafios e considerações

Sem dúvida, uma máquina CMM pode aumentar a eficiência operacional e a qualidade de qualquer produto, mas apresenta alguns desafios.

Alto investimento de capital

Como qualquer outra máquina complexa, a CMM requer um elevado investimento de capital. O desenvolvimento de componentes de alta qualidade, como sensores, scanners, sondas e software, tem custos muito elevados. Além disso, os custos de licenciamento e formação contribuem para o preço global.

Treinamento extensivo

Indústrias de máquinas CMM - treinamento extensivo

Para operar e solucionar problemas do CMM, é necessário pessoal treinado, o que significa que as empresas precisam incorrer em custos adicionais com treinamento.

Alta manutenção

Os grandes sistemas necessitam de espaço extra e salas com temperatura controlada para manter o desempenho ideal. Além disso, em alguns casos, uma atualização regular de software requer modificação em programas existentes.

Conformidade

Cada indústria tem seus próprios regulamentos e padrões de qualidade específicos na análise dimensional. Conseqüentemente, decidir sobre a melhor máquina CMM requer pesquisa.

A importância do CMM na moldagem por injeção e fabricação de moldes

Fabricar peças com geometria complexa exige maior precisão e por isso muitas empresas contam com fabricação de moldes e moldagem por injeção. Veja como os CMMs agregam valor a esse processo:

Tomando uma decisão

As CMMs fornecem informações importantes sobre o processo de moldagem por injeção, como rugosidade superficial e análise de defeitos (como vazios ou empenamentos). Além disso, fornece dados sobre áreas de melhoria. Esses insumos ajudam as empresas de manufatura a tomar a decisão certa e a desenvolver um produto final perfeito.

Medições precisas

Dada a compatibilidade das CMMs com diferentes sensores e sondas, elas podem medir com precisão um molde dentro de um espaço apertado de apenas um nanômetro. Isso também contribui para a qualidade do produto,  

Controle de qualidade

Mesmo um pequeno erro nas medidas de um molde pode levar a retrabalho e perda de tempo. As sondas da CMM medem as peças complexas com precisão para verificar se o molde atende ou não ao projeto especificado. Por isso, auxilia na realização de verificações de qualidade.

Eficiência de produção

As CMMs são utilizadas em diferentes etapas da moldagem por injeção, desde FAI (Inspeção do Primeiro Artigo) para pós-inspeção. Ele mede as peças e relata quaisquer discrepâncias no tempo, permitindo que as equipes façam melhorias iterativas.

Minimizando desperdícios

Devido à maior precisão na medição do molde, o número de peças rejeitadas diminui significativamente.

Documentação e conformidade

Os relatórios bem documentados do CMM permitem que os fabricantes rastreiem o processo de moldagem por injeção ao longo do tempo. Isto não só os ajuda a tomar decisões informadas sobre os produtos, mas também ajuda a protegê-los legalmente.

Documentação e conformidade - Máquina CMM

Participantes do mercado como a Hitop usam máquinas confiáveis, como CNC e máquinas de faísca espelhada, na fabricação de moldes e até ganham uma vantagem competitiva em moldagem por injeção. Essa infraestrutura os ajuda a alcançar um nível mais alto de precisão, mesmo com uma margem de 0,002 mm.

Comentários de despedida

CMMs pode ser um ótimo investimento se você deseja levar seu negócio de manufatura para o próximo nível em termos de produtividade e eficiência. Mesmo que inicialmente exija um elevado investimento, poderá ser um activo promissor para impulsionar ROI ao longo dos anos. Ao escolher o CMM que melhor atende às suas necessidades de negócios, certifique-se de equilibrar seu orçamento com suas metas de longo prazo.

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