Na fabricação, a inspeção CMM é um processo importante para manter a qualidade e a precisão. Se implementados corretamente, esses conceitos podem levar a uma redução substancial nos custos do produto e a melhorias na confiabilidade do produto.
Nesta postagem do blog, abordaremos os componentes da inspeção CMM, seu processo, tipos e aplicações em diferentes setores.
O que é inspeção CMM?
Em termos simples, a inspeção CMM é a medição e verificação da geometria da peça por uma máquina de medição por coordenadas. Consiste em tomar pontos precisos de dados para confirmar tolerâncias posicionais, precisão dimensional e forma. A técnica também fornece validação de processo, conformidade com padrões de engenharia e controle de qualidade.
Componentes do CMM
Estrutura
A estrutura CMM fornece a estrutura para configuração completa. Ela torna a máquina rígida e estável para medição, de modo que qualquer movimento ou vibração não possa afetar sua precisão.
Sistema de Sondagem
O sistema de sondagem inclui sensores de gatilho de toque ou de varredura que têm pontas de rubi fixadas em hastes de cerâmica rígida ou carboneto de tungstênio. E esses sensores sensíveis detectam o contato da superfície e então transmitem dados de coordenadas para o controlador CMM para análise dimensional precisa.
Configuração de coleta de dados
O sistema de coleta de dados integra sensores com software sofisticado para coletar, analisar e manter registro de dados de medição. Usando algoritmos avançados, ele processa pontos de coordenadas para produzir análises estatísticas e relatórios dimensionais em tempo real para controle de qualidade.
Tipos de CMMs
Ponte CMMs
As CMMs de ponte têm uma estrutura de ponte rígida que se move ao longo dos eixos X, Y e Z com alta estabilidade. Devido ao seu design de ponte fechada, elas são capazes de fazer medições de alta precisão em velocidades de varredura rápidas. E suas peças de alumínio e cerâmica diminuem a massa móvel, o que melhora a precisão. Além disso, essas máquinas têm bom desempenho em aplicações relacionadas à produção com isolamento avançado de temperatura e vibração.
CMMs de braço horizontal
Um braço de medição horizontal montado em uma coluna vertical é geralmente usado em CMMs de braço horizontal. Eles têm uma estrutura aberta que permite acesso direto à peça de trabalho para fácil carregamento e descarregamento. Devido ao alcance horizontal, essas CMMs são boas para medir componentes de paredes finas e peças pesadas e grandes.
CMMs portáteis
CMMs portáteis são máquinas leves que são usadas para medição no local de peças grandes ou imóveis. E incluem configurações ópticas ou braços articulados para captura precisa de dados 3D. Sua portabilidade diminui o tempo de inatividade, permite engenharia reversa e melhora o controle de qualidade do chão de fábrica sem a necessidade de ambientes controlados.
CMMs de pórtico
Uma estrutura robusta tipo ponte é usada em Gantry CMMs para medir componentes de grande escala. Elas normalmente fornecem precisão e estabilidade excelentes para grandes volumes com mais de 10 metros de comprimento. Em máquinas pesadas e indústrias aeroespaciais, essas máquinas são perfeitas para atingir precisão submicrométrica de peças críticas, como motores de navios e fuselagens de aeronaves.
CMMs cantilever
As CMMs cantilever apresentam um braço de medição flexível com uma única coluna de suporte que fornece acesso de três lados. E essas máquinas são muito boas para medir componentes de precisão pequena a média. Em alguns casos, seu design reduz o peso para melhorar a velocidade. Mas a inclinação do feixe na extensão máxima pode limitar ligeiramente sua precisão.
Conceitos-chave na inspeção CMM
I. Sistemas de Coordenadas
A inspeção CMM depende de dois sistemas básicos de coordenadas — o sistema de coordenadas da máquina (MCS) e o sistema de coordenadas da peça (PCS). Esses sistemas criam uma estrutura de referência para posicionar e medir peças com precisão. O MCS representa os eixos X, Y e Z do movimento da máquina e o PCS se alinha com os dados da peça por meio de transformações matemáticas. Usando essa abordagem de sistema duplo, as CMMs podem medir com precisão sem alinhar fisicamente a peça.
II. Técnicas de Sondagem
Sondagem de contato
Na sondagem de contato, mecanismos de escaneamento e gatilhos de toque são usados para interação física com superfícies de peças. Essas sondas convertem contato de superfície em sinais digitais exatos usando tecnologia de strain gauge e sensores baseados em piezo.
Sondagem sem contato
Sondas sem contato usam métodos de varredura de luz branca e triangulação a laser que podem adquirir milhares de pontos de dados sem contato com a superfície. Isso é particularmente adequado para componentes que podem ser danificados por contato, como componentes sensíveis ou delicados.
III. Integração de software
O software CMM moderno funciona perfeitamente com modelos CAD e sistemas empresariais, e essa integração permite um controle de qualidade abrangente. O software fornece planejamento de caminho automatizado, interfaces de programação unificadas e recursos de verificação em tempo real. Além disso, os usuários podem programar caminhos livres de colisão, comparar diretamente dados medidos com projetos digitais e gerar relatórios automatizados em diferentes marcas de CMM.
IV. Precisão e exatidão da medição
Os CMMs dependem de ISO 10360 conformidade e configurações avançadas de sondagem para atingir precisão excepcional. A precisão garante que as dimensões registradas correspondam de perto aos valores reais. A precisão, por outro lado, garante resultados consistentes em medições repetidas. Essa confiabilidade é importante para a fabricação de geometrias complicadas em indústrias que exigem tolerâncias de nível de mícron.
Processo de inspeção CMM
1. Preparação
Compreendendo as especificações das peças
O processo de inspeção CMM começa com a análise detalhada de modelos CAD, requisitos para GD&T e desenhos de engenharia. Eles representam referências de dados, dimensões críticas e tolerâncias para o desenvolvimento de protocolos de validação de qualidade e estratégias de medição.
Seleção da sonda
E então a sonda certa, seja a sonda a laser ou a sonda de toque, é escolhida dependendo do material e das características da peça. Alguns outros fatores que também afetam a seleção incluem a precisão necessária, se a peça pode suportar fisicamente o contato e o tamanho da peça.
calibragem
Depois disso, a CMM e a sonda são calibradas para que possam medir com precisão. Consiste em verificar o alinhamento da sonda por meio de artefatos como interferômetros a laser ou esferas de calibração e comparar "medições CMM'' com padrões rastreáveis.
Fixação de peças
Uma vez feita a calibração, grampos, sistemas de vácuo ou fixações modulares são usados para fixar a peça com segurança. Para que ela não se mova durante a inspeção e forneça medições precisas.
2. Realização da Inspeção
Programação CMM
Quando a peça é fixada, a CMM é então programada para seguir um certo caminho de medição. E essa programação garante que a sonda meça todas as características importantes da peça.
Executando a inspeção
Em seguida, a inspeção é feita executando o programa. A sonda viaja ao longo do caminho programado para fazer medições em cada ponto pré-definido. Assim, ela pode determinar a geometria e as dimensões da peça.
3. Atividades pós-inspeção
Análise de Dados
Após a inspeção, o próximo estágio é a análise dos dados coletados. Inclui análise de tendências, validação GD&T e SPC. Então, as medições são comparadas com as especificações da peça para ver se a peça atende às tolerâncias necessárias.
Relatórios
Finalmente, os resultados desta inspeção são apresentados em um relatório. E este relatório descreve quaisquer desvios encontrados, mapas cromáticos, ações corretivas recomendadas, bem como a conformidade com as especificações.
Benefícios da inspeção CMM
- CMMs fornecem medições de precisão em escala de micron sem erro humano. Diferentemente dos métodos tradicionais, eles fornecem resultados consistentes para geometrias complicadas usando operação controlada por computador.
- A inspeção CMM automatizada usa análise de múltiplos recursos e caminhos de inspeção predefinidos para otimizar o controle de qualidade. Isso não apenas diminui o tempo de inspeção, mas também permite medições de peças complexas durante uma única configuração.
- A versatilidade do CMM beneficia muitas indústrias na medição de uma variedade de componentes, desde pequenos componentes médicos até grandes estruturas aeroespaciais. Assim, ele elimina completamente a necessidade de acessórios especiais e medidores dedicados.
- As configurações modernas de CMM são facilmente integradas ao software CAM e CAD para comparação com projetos CAD digitais. E essa integração permite relatórios automatizados e análise de tendências estatísticas, o que, por sua vez, leva à melhoria constante dos procedimentos de fabricação.
Aplicações da Inspeção CMM
Garantia de qualidade
Usos de inspeção CMM controle estatístico de processos e análise dimensional precisa para criar um forte controle de qualidade. Além disso, esses sistemas com dados de medição detalhados dão suporte a etapas de melhoria contínua e verificam componentes importantes em relação às especificações CAD.
Engenharia reversa
CMMs capturam a geometria de superfície completa para criar modelos virtuais 3D precisos por meio da aquisição de dados de nuvem de pontos. Essa capacidade permite a análise de componentes obsoletos, bem como a reconstrução de peças antigas por meio de análise geométrica detalhada.
Inspeção do primeiro artigo
A inspeção CMM é usada para medir a primeira parte da linha de produção e então compará-la com as especificações do projeto. Dessa forma, ela garante que o processo de fabricação seja bom antes de começar a produção em massa.
Fabricação de ferramentas e matrizes
A inspeção CMM desempenha uma parte importante na validação de componentes de ferramentas. Ela verifica a tolerância geométrica e a precisão dimensional de matrizes, ferramentas de corte CNC e moldes. Essa verificação minimiza defeitos no produto final e, portanto, garante o melhor desempenho da ferramenta antes da implantação da fabricação.
Indústria aeroespacial e automotiva
A inspeção CMM em componentes aeroespaciais assegura padrões de segurança críticos para peças como fuselagens e lâminas de turbina. Enquanto na fabricação automotiva, é usada para validar peças complexas, de painéis de carroceria a componentes de motor, para atender a rigorosas necessidades de qualidade.
Dificuldades e Considerações
- Às vezes, peças com formatos irregulares ou complicados, como rebaixos e cavidades profundas, são difíceis de medir para CMMs. Portanto, técnicas ou sondas especializadas são necessárias para obter medições precisas.
- As medições de CMM também são afetadas por características variáveis do material. Diferentes materiais, por exemplo, aço, plástico e alumínio, têm propriedades diferentes — dureza e expansão térmica. Portanto, essa variabilidade pode causar erros na inspeção de CMM.
Resumindo
Em resumo, a inspeção CMM melhora muito o controle de qualidade devido à sua proficiência e precisão excepcionais. E é usada em uma ampla gama de indústrias para melhorar a fabricação e garantir a conformidade com os padrões da indústria. A CMM ajuda as indústrias integrando as últimas técnicas de medição para obter precisão e diminuir o desperdício.
Perguntas relacionadas
Como a inspeção CMM é diferente dos métodos de medição tradicionais?
Comparado aos métodos tradicionais, a inspeção CMM fornece integração de dados, precisão e proficiência excepcionais. Além disso, possui capacidades completas de medição 3D e análise estatística.
Que tipos de sondas são usadas na inspeção CMM e como elas diferem?
Sondas de gatilho de toque, varredura e ópticas são todos tipos de sondas. Mas cada tipo tem velocidade de coleta de dados diferente, métodos de contato e é adequado para diferentes materiais e geometrias.
Como uma CMM é calibrada e por que a calibração regular é importante?
O processo de calibração CMM mede artefatos verificados em diferentes orientações e compara a medição com a dimensão conhecida. Inclui mapeamento de erros, qualificação de sonda, bem como testes de repetibilidade. E a calibração regular ajuda a evitar erros.
Como a inspeção CMM atinge a conformidade com os padrões da indústria?
Os CMMs verificam as dimensões em relação às especificações GD&T para atender aos padrões ISO, AS9100 e outros padrões do setor.
Qual é a diferença entre os métodos de inspeção CMM com e sem contato?
Os métodos sem contato usam sistemas ópticos ou a laser para uma digitalização rápida e não invasiva da peça, enquanto os métodos de contato tocam fisicamente a peça para medição.
Como a inspeção CMM facilita os processos de engenharia reversa?
A inspeção CMM fornece dados de pontos 3D altamente precisos de objetos existentes para criar o modelo digital preciso. E facilita as melhorias de design e a replicação de peças obsoletas.
