在制造业中，坐标测量机 (CMM) 检测是保持质量和准确性的重要过程。如果正确实施，这些概念可以大幅降低产品成本并提高产品可靠性。
在这篇博文中，我们将介绍 CMM 检测的组成部分、流程、类型以及在不同行业中的应用。
什么是CMM检测？
简单来说，CMM 检测就是通过坐标测量机对零件几何形状进行测量和验证。它包括获取精确的数据点以确认位置公差、尺寸精度和形状。该技术还提供流程验证、工程标准合规性和质量控制。
CMM的组件
结构
CMM 结构为完整设置提供了框架。它使机器坚固且稳定，以便进行测量，因此任何运动或振动都不会影响其精度。
探测系统
探测系统包括触发式或扫描式传感器，这些传感器的红宝石尖头触针固定在刚性陶瓷杆或碳化钨杆上。这些灵敏的传感器检测表面接触，然后将坐标数据传输到坐标测量机控制器，以进行精确的尺寸分析。
数据收集设置
数据收集系统将传感器与先进的软件相结合，用于收集、分析和记录测量数据。它使用先进的算法处理坐标点，以生成统计分析和实时尺寸报告，用于质量控制。
坐标测量机 (CMM) 的类型
桥式坐标测量机
桥式坐标测量机具有刚性桥式结构，可沿 X、Y 和 Z 轴移动，稳定性高。由于采用封闭桥式设计，它们能够以快速扫描速度进行高精度测量。而且它们的铝和陶瓷部件减少了移动质量，从而提高了精度。除此之外，这些机器在生产相关应用中表现良好，具有先进的温度和振动隔离功能。
水平臂坐标测量机
水平臂坐标测量机通常使用安装在垂直柱上的水平测量臂。它们具有开放式结构，允许直接接触工件，便于装卸。由于具有水平延伸，这些坐标测量机非常适合测量薄壁部件和重型大型部件。
便携式坐标测量机
便携式坐标测量机是一种轻型机器，用于现场测量不可移动或大型部件。它们包括光学装置或铰接臂，用于精确的 3D 数据采集。它们的便携性减少了停机时间，实现了逆向工程，并改善了车间质量控制，而无需受控环境。
龙门式三坐标测量机
龙门式坐标测量机采用坚固的桥式结构来测量大型部件。它们通常为长度超过 10 米的大体积部件提供出色的精度和稳定性。在重型机械和航空航天工业中，这些机器非常适合达到船舶发动机和飞机机身等关键部件的亚微米精度。
悬臂坐标测量机
悬臂式坐标测量机具有灵活的测量臂，带有一个支撑柱，可提供三侧通道。这些机器非常适合测量小型到中型精度的部件。在某些情况下，它们的设计减轻了重量以提高速度。但最大伸展时的梁倾斜会稍微限制其精度。
CMM 检测中的关键概念
一、坐标系统
CMM 检测依赖于两个基本坐标系——机器坐标系 (MCS) 和零件坐标系 (PCS)。这些系统创建了一个参考框架，用于准确定位和测量零件。MCS 代表机器运动的 X、Y 和 Z 轴，PCS 通过数学变换与零件基准对齐。使用这种双系统方法，CMM 无需物理对齐零件即可进行准确测量。
II. 探测技术
接触探测
在接触式探测中，扫描机制和接触触发器用于与零件表面进行物理交互。这些探头使用应变计技术和压电传感器将表面接触转换为精确的数字信号。
非接触式探测
非接触式探头使用白光扫描方法和激光三角测量法，无需接触表面即可获取数千个数据点。这特别适用于敏感或精密部件等可能因接触而损坏的部件。
三、软件集成
现代 CMM 软件可与 CAD 模型和企业系统无缝协作，这种集成可实现全面的质量控制。该软件提供自动路径规划、统一编程接口和实时验证功能。此外，用户还可以编程无碰撞路径，直接将测量数据与数字设计进行比较，并生成跨不同 CMM 品牌的自动报告。
四、测量准确度和精度
CMM 依赖 ISO 10360
合规性和先进的探测设置可实现出色的精度。精度可确保记录的尺寸与实际值紧密匹配。另一方面，精密度可确保重复测量的结果一致。这种可靠性对于在需要微米级公差的行业中制造复杂的几何形状非常重要。
CMM检查流程
1。 制备
了解零件规格
CMM 检测流程始于对 CAD 模型、GD&T 要求和工程图的详细分析。它们代表 基准参照、用于制定质量验证协议和测量策略的关键尺寸和公差。
探头选择
然后根据零件的材料和特性选择合适的探头，无论是激光探头还是接触式探头。影响选择的其他一些因素包括所需的精度、零件是否能承受物理接触以及零件的尺寸。
校准
之后，校准 CMM 和探头，以便它们能够准确测量。校准包括通过激光干涉仪或校准球等工具检查探头对准情况，并将“CMM 测量结果”与可追溯标准进行比较。
零件固定
校准完成后，使用夹具、真空系统或模块化夹具将部件牢固固定。这样，部件在检查过程中不会移动，并能提供精确的测量结果。
2. 进行检查
CMM 编程
当零件固定后，坐标测量机就会被编程为遵循特定的测量路径。这种编程保证探针可以测量零件的所有重要特性。
运行检查
接下来通过运行程序进行检查。探头沿着编程路径移动，在每个预定义点进行测量。因此它可以确定零件的几何形状和尺寸。
3. 检查后活动
数据分析
检查后，下一阶段是对收集的数据进行分析。它包括趋势分析、GD&T 验证和 SPC。然后将测量结果与零件规格进行比较，以查看零件是否满足必要的公差。
报告仪表板
最后，检查结果将以报告形式呈现。报告描述了发现的任何偏差、色度图、建议的纠正措施以及是否符合规格。
CMM 检测的好处
CMM 提供微米级的精确测量，不会出现人为错误。与传统方法不同，它们使用计算机控制操作为复杂的几何形状提供一致的结果。
自动化 CMM 检测使用多特征分析和预定义检测路径来简化质量控制。这不仅减少了检测时间，而且还允许在单一设置期间测量复杂部件。
CMM 的多功能性使许多行业受益，可以测量从小型医疗部件到大型航空航天结构等各种部件。因此，它完全消除了对特殊夹具和专用仪表的需求。
现代 CMM 设置可轻松集成到 CAM 和 CAD 软件中，以便与数字 CAD 设计进行比较。这种集成允许自动报告和统计趋势分析，从而不断改进制造流程。
CMM检测的应用
品质保证
CMM 检测用途 统计过程控制 以及精确的尺寸分析，以建立强大的质量控制。此外，这些系统具有详细的测量数据，支持持续改进步骤并根据 CAD 规范验证重要组件。
磁逆向工程
CMM 通过点云数据采集捕捉整个表面几何形状，从而创建精确的 3D 虚拟模型。此功能允许分析过时的组件，并通过详细的几何分析重建旧部件。
首件检验
CMM 检测用于测量生产线下线的第一个零件，然后将其与设计规格进行比较。这样，在开始批量生产之前，可以确保制造过程良好。
工具和模具制造
CMM 检测在工具组件验证中发挥着重要作用。它可验证模具、CNC 切削工具和模具的几何公差和尺寸精度。此验证可最大限度地减少最终产品中的缺陷，从而确保在制造部署之前实现最佳工具性能。
航空航天和汽车工业
航空航天部件中的 CMM 检测可确保机身和涡轮叶片等部件符合关键安全标准。而在汽车制造中，它用于验证从车身面板到发动机部件的复杂部件，以满足严格的质量要求。
困难与思考
有时，形状不规则或复杂的零件（如倒凹和深腔）很难用坐标测量机进行测量。因此，需要使用专门的技术或探头来获得准确的测量结果。
不同材料的特性也会影响 CMM 测量。不同的材料（例如钢、塑料和铝）具有不同的特性（硬度和热膨胀）。因此，这种变化可能会导致 CMM 检查出现错误。
总结一下
简而言之，CMM 检测因其出色的熟练度和准确性而极大地提高了质量控制。它被广泛应用于各行各业，以改进制造工艺并确保符合行业标准。CMM 通过集成最新的测量技术来帮助行业获得准确性并减少浪费。
相关问题
CMM 检测与传统测量方法有何不同？
相较于传统方法，CMM检测具有出色的数据集成性、准确性和熟练度，并具有完整的三维测量和统计分析能力。
CMM检测中使用哪些类型的探头以及它们有何不同？
触发式、扫描式和光学式探头都是探头类型。但每种探头的数据采集速度、接触方式不同，适用于不同的材料和几何形状。
如何校准坐标测量机？为什么定期校准很重要？
CMM 校准过程从不同方向测量已验证的工件，并将测量结果与已知尺寸进行比较。它包括误差映射、探头鉴定以及重复性测试。定期校准有助于避免错误。
CMM检测如何达到符合行业标准？
CMM 根据 GD&T 规范验证尺寸，以满足 ISO、AS9100 和其他行业类型的标准。
接触式和非接触式 CMM 检测方法有何区别？
非接触式方法使用光学或激光系统对零件进行快速、非侵入式扫描，而接触式方法则通过物理接触零件进行测量。
CMM检测如何促进逆向工程进程？
CMM 检测可提供现有物体的高精度 3D 点数据，从而创建精确的数字模型。它使设计改进和过时部件的复制变得容易。