현대 제조 공장에서 CMM의 적용

2021년 12월 24일 최종 업데이트 | By WayKen

현대 산업은 제조된 요소의 정밀도가 특징입니다. 이미 1/10미크론 단위로 평가되고 있으며 계속해서 성장하고 있습니다. 사실 제조사에서 말하는 공작기계의 정밀도가 너무 높아져서 제작된 부품의 실제 편차를 측정하기가 점점 어려워지고 있습니다. 따라서 제어 및 계측 장비의 새로운 방식이 지속적으로 개발 및 개선되고 있습니다. 부품 정밀도를 추정하기 위한 유연하고 빠르며 정밀한 장비 중 하나는 3차원 측정기입니다.

좌표 측정기(CMM)의 작동 원리

기계는 매우 민감한 전자 프로브를 사용하여 생산 부품의 형상에서 연속적인 개별 점을 분석합니다. 이 테스트는 특정 요구 사항에 대한 부품의 적합성을 계산하는 데 사용됩니다.

CMM은 원래 시편 설계를 존중하는지 여부를 결정하기 위해 어셈블리의 일부를 평가하는 데 자주 사용됩니다. 이는 품질 테스트 또는 품질 관리 워크플로에 통합되어 가능한 품질 문제를 방지하기 위해 제조된 부품의 치수를 분석합니다.

좌표 측정기(CMM)의 작업 절차에는 두 가지가 포함됩니다. 그것은 물체의 수동 기하학으로 측정하고 기계의 이동 축에서 상승한 프로브를 터치하여 물체의 크기를 측정합니다. 또한 부품이 수정된 디자인과 동일한지 확인하도록 합니다. 다음과 같은 단계를 거쳐 운영됩니다.

분석할 부품을 CMM 베이스에 놓습니다. 베이스는 단단하고 안정적인 재질로 되어 있으며 기본적으로 측정 부위입니다. 베이스의 이러한 안정성은 작동을 변경할 수 있는 외력에 관계없이 정확한 측정을 보장합니다. CMM 플레이트 위에 장착된 모든 것은 움직일 수 있으며 접촉 프로브가 장착되어 있습니다. 좌표 측정기(CMM)는 3차원 축을 따라 프로브를 이동하기 위해 다음 단계에서 갠트리를 제어합니다. 이 단계를 수행하면 측정을 위해 부품의 모든 면이 복제됩니다.

프로브가 측정할 부품에 닿으면 전기 충격을 보내고 컴퓨터에서 이를 매핑합니다. 이 단계를 반복하면 많은 부품으로 부품의 구조를 대략적으로 알 수 있습니다.

측정 단계 후 프로브가 부품의 X, Y 및 Z 좌표를 감지한 후 다음 단계는 분석 절차입니다. 얻은 데이터는 기능 구성을 위해 분석됩니다. 동작 메커니즘은 카메라 시스템을 사용하는 모든 좌표 측정기(CMM)에서 동일합니다.

좌표 측정기(CMM)의 구성요소

좌표 측정기(CMM)는 다양한 부품으로 구성됩니다. 분석할 부분은 평평한 지표면에 놓인 일반적으로 화강암으로 만든 단단한 슬래브 위로 올라갑니다. 다양한 크기와 범주로 제공되는 전자 프로브는 스프링이 장착된 스타일러스에 장착됩니다. 또한 이 스타일러스는 3차원 X-Y-Z 평면 좌표에서 휘젓는 부착된 갠트리입니다.

스타일러스와 프로브는 여러 부품 특성을 얻기 위해 도움 없이 전환할 수 있습니다. 조이스틱을 사용하여 갠트리와 조사의 모든 동작을 각각 제어할 수 있습니다. 좌표 측정기(CMM)의 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 프로브
• 화강암 테이블
• 비품
• 건조기 및 공기 압축기
• 소프트웨어

프로브의 기능은 무엇입니까?

조사는 광학 광이나 레이저를 사용하는 것보다 상대적으로 생물학적 접촉을 만들기 때문에 좌표 측정기(CMM)의 매우 필수적인 부분 중 하나입니다. 가장 큰 특징 중 하나는 루비나 온도 변화에 따라 크기가 변하지 않는 형식적이고 안정적인 물질로 만든 원형 스텁에 의존하지 않는다는 것입니다.

조사와 스타일러스는 동시에 작동하도록 구성됩니다. 그들은 조사에서 비롯된 전기 마찰의 가장 작은 편차를 감지할 수 있는 매우 민감한 전자 장치와 관련이 있습니다.

구형 팁이 단단한 물체에 닿으면 피하도록 촉구되고 컴퓨터에서 파악되는 전기 표시를 생성합니다. 이 점수는 상당 부분의 규정에 따라 분석될 수 있습니다.

활용 방법은?

이 포인트 수집의 주요 목적은 이중 프로세스입니다. 특정 포인트는 품질 테스트의 목표를 위해 CAD 고객의 목록 데이터에 대해 실제 부품의 측정을 분석하는 데 활용됩니다.

또는 이러한 집합적 정도를 사용하여 "포인트 클라우드"를 만들어 부분의 실루엣을 윤곽을 그릴 수 있습니다. 이 기술은 CNC 가공에서와 같이 더 많은 부품의 윤곽을 그리기 위해 하나의 시편 부품만 CAD 프로그램의 기반으로 사용할 때 유용합니다.

좌표 측정기(CMM)는 구멍 내부의 점을 계산할 때 매우 유용합니다. 이러한 영역은 Glint가 주변을 가리키고 반사되는 경향이 있어 간섭 현상으로 인해 측정이 부정확해지는 경향이 있기 때문에 다른 광학 시스템으로 평가하기가 쉽지 않습니다.

화강암 테이블

이것은 매우 단단하고 안정적이기 때문에 CMM 기계의 필수 구성 요소입니다. 다른 요소에 비해 온도의 영향을 받지 않습니다. 마모율이 비교적 낮습니다. 화강암은 시간이 지나도 영향을 받지 않기 때문에 매우 정확한 측정에 적합합니다.

비품

고정 장치는 또한 대부분의 제조 기능에서 안정성과 지원 역할을 하는 매우 중요한 도구입니다. 그들은 좌표 측정기(CMM)의 도구이며 부품을 해당 위치에 고정하는 기능을 합니다. 움직이는 부분으로 인해 계산 오류가 발생할 수 있으므로 부분 고정이 필요합니다. 사용할 수 있는 다른 고정 부품은 자석, 클램프 및 고정판입니다.

건조기 및 공기 압축기

공기 압축기 및 건조기는 갠트리 유형 CMM 또는 표준 브리지를 포함하여 좌표 측정기(CMM)의 일반적으로 사용되는 구성 요소입니다.

소프트웨어

다른 구성 요소의 프로브 및 감도를 분석하려면 소프트웨어가 필요합니다.

다양한 유형의 CMM

브리지 CMM

이 유형의 좌표 측정기는 3차원 축을 따라 움직이는 프로빙 시스템을 갖추고 있습니다. 좌표 평면에서 이러한 축은 각각 서로 직교합니다.

각 축에는 프로브가 움직이는 동안 프로브의 위치를 ​​마이크로미터 단위로 모니터링하고 물체 표면의 점을 감지하는 센서가 장착되어 있습니다. 이러한 점을 총칭하여 점 구름이라고 합니다. 이러한 점은 사용자가 조사해야 하는 개체의 표면적을 나타냅니다.

갠트리 CMM

갠트리 CMM은 브리지 CMM과 같습니다. 그러나 일반적으로 크기가 훨씬 큽니다. 테이블 위로 들어 올릴 필요가 없고 유사한 정확도 수준을 제공하기 위해 제작되었기 때문입니다. 갠트리 CMM은 매우 무겁거나 거대한 부품에 사용됩니다. 이러한 갠트리 CMM은 1층의 견고한 기초 위에 직접 장착해야 합니다.

캔틸레버 CMM

캔틸레버 CMM은 측정 헤드가 CMM의 단단한 베이스의 한쪽에만 부착되어 있으므로 브리지 CMM과 다릅니다. 캔틸레버 CMM은 기능의 용이성을 위해 3면 모두에서 검사 기술자에게 개방된 액세스를 제공합니다.

현대 제조에서 CMM의 다목적 적용

CMM은 자동화 및 수동 측정의 가장 진보된 최신 수단이며 업계에서 다양한 용도로 사용됩니다. 다양한 유형의 CMM은 공구를 대형(갠트리 유형 CMM)과 가장 작은(캔틸레버 유형 CMM 기계) 모두에서 사용할 수 있도록 합니다. 다양한 프로브 유형(기계, 광학, 레이저 또는 백색광)을 통해 프로브 또는 기타 물체가 만지면 안 되는 표면도 측정할 수 있습니다. 고도의 CMM 자동화를 통해 기계 기술자가 수동으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산이 필요한 반복 작업을 위해 자동화하여 노동력을 절감할 수 있습니다.

CMM 기계를 사용하는 방법은 달성하려는 목표에 따라 다릅니다. 유연성과 정확성의 수준은 제조업체에게 많은 기회를 제공합니다. 가공 후 CMM을 사용하거나 기존 부품을 측정하여 재설계하거나 자동화된 제조 체인의 일부로 사용할 수 있습니다. 여기에는 많은 옵션이 있으며 그 중 많은 옵션이 다음 단락에 나열되어 있습니다.

CMM을 사용하기 전에 해야 할 일

CMM 기계는 측정을 수행하는 가장 정밀한 기기입니다. 마이크론보다 작은 부품의 결함을 추정할 수 있습니다. 그러나 그들이 만들어진 만큼 정밀하기 위해서는 기계공이 측정을 수행할 장비를 철저히 준비해야 합니다. 준비 수준은 측정된 부품의 정밀도에 따라 다릅니다. 정밀도가 가장 높은 부품(공차가 IT6 이하인 부품)에 대해 이야기하는 경우 CMM과 측정을 수행할 영역을 모두 준비해야 합니다. 특정 비율의 습도와 최적의 온도가 있어야 하며, 그 정밀도에서는 아주 작은 먼지도 작업 결과에 영향을 미치기 때문에 극도로 깨끗해야 합니다.

CMM 자체는 일반적으로 매우 정밀한 금속 구를 사용하여 보정됩니다. 그 크기와 형태 편차가 가장 잘 알려져 있습니다. 화강암 작업 테이블에서 구체의 위치도 알려져 있습니다(일반적으로 테이블 중앙에 특수 고정 장치가 있습니다). 프로브는 여러 지점에서 구를 터치하고 직경과 형태 편차를 결정해야 합니다. 그런 다음 측정값은 편차에 따라 조정되고 구는 올바른 설정이 저장되었는지 확인하기 위해 다시 측정됩니다.

선형 표면 측정을 위한 CMM

가장 간단한 측정에는 선형 또는 원통형 표면의 공차가 포함됩니다. 대부분의 경우 기계공이 가공을 마친 직후 간단한 마이크로미터나 게이지를 사용하여 측정합니다. 그렇다면 이런 종류의 작업에 더 간단한 도구를 성공적으로 사용할 수 있다면 CM을 사용하는 의미가 무엇입니까?

그 질문에 대한 답은 모든 프로세스의 자동화입니다. 미래형 인더스트리 4.0을 포함한 모든 현대 산업 개념에는 기계공 없이도 추가적인 움직임과 작업이 수행되는 고도의 제조 프로세스 자동화가 포함됩니다. 그러한 작업의 좋은 예는 품질 관리입니다. 배치의 부품 수에 관계없이 동일한 작업을 수행하도록 CMM을 프로그래밍할 수 있습니다. 그러나 제어 전후에 부품을 로드 및 언로드하려면 자동화된 고정 장치와 추가 로봇이 필요합니다.

복잡한 표면 측정을 위한 CMM

3차원 측정기의 주요 목적은 복잡한 표면을 측정하는 것입니다. 이것이 터빈 블레이드, 비행기 날개, 펌프 임펠러 및 기타 표면이 특이한 구성 요소와 같은 부품에 사용될 때 CMM이 최대한으로 작동하는 이유입니다. 이러한 작업의 자동화는 동일한 부품을 대량으로 생산하는 경우에도 가능하며 부품이 매우 정확하여 부품 하나하나를 모두 확인해야 합니다. 그러나 대부분의 경우 이러한 부품은 기계공이 수동으로 측정합니다.

복잡한 표면을 측정하기 위해 기계공은 프로브가 기계공이 필요로 하는 부분에 닿을 때까지 리모콘으로 3개의 축을 따라 프로브를 수동으로 이동합니다. 그런 다음 많은 측정을 수행한 후 점을 분석하고 부품의 프로파일을 스플라인으로 연결합니다. 그런 다음 측정값을 부품의 3D 모델(허용 가능한 편차 포함) 또는 필요한 크기가 표시된 다른 데이터와 비교합니다.

관계 및 형태 편차에 대한 CMM

대부분의 고품질 부품은 치수의 오류뿐만 아니라 표면 형태의 정밀도와 서로에 대한 위치가 특징입니다. 이러한 편차는 회전 부품이 진동을 줄이고 부드러운 움직임을 보장하는 데 특히 중요합니다. 이러한 편차에 대한 CMM 측정은 복잡한 표면의 측정과 크게 다르지 않습니다. 모든 형식 및 관계 편차에는 비교되는 기본 표면이 있습니다. 따라서 정밀 요구 사항을 달성하려면 베이스 표면에 부품을 고정하고 필요한 부품을 측정해야 합니다. 두 표면 간의 관계에 대해 이야기하는 경우 첫 번째 표면을 고정하고 두 번째 표면을 측정하도록 고정구를 설계하면 됩니다.

표면 마감의 CMM 측정

프로파일러는 표면 마감 측정에 가장 널리 사용되는 장비입니다. 그러나 CMM 기계는 뛰어난 정밀도로 인해 부품의 표면 마감도 측정할 수 있습니다. 그러나 프로브를 특수 바늘로 변경해야 합니다. 그러면 바늘이 표면을 따라 이동하여 표면 마감이 형성되는 미세한 불균일성을 결정합니다.

WayKen의 도움

WayKen에서는 ISO 9001:2015 표준에 의해 인증된 품질 시스템을 운영합니다. 보다 정확한 크기와 모양의 가공 부품을 얻으려면 사전에 당사에 연락하여 부품 측정 요구 사항을 논의하십시오. 자세히 알아보려면 여기에서 CAD 파일을 업로드하고 견적을 요청할 수 있습니다.