Was ist ein Koordinatenmessgerät (CMM) und wofür wird es verwendet?

Produktdesigns waren im frühen 20. Jahrhundert ziemlich einfach, und Produktdesigner waren flexibel in Bezug auf Genauigkeits- und Maßtoleranzanforderungen. Infolgedessen hatten Maschinenwerkstätten kein Problem damit, Teile mit herkömmlichen Fräsmaschinen herzustellen und die Qualitätskontrolle mit Handwerkzeugen wie Messschiebern, Mikrometern und Komparatoren sicherzustellen.

Aber als die Produktdesigns komplexer und die Fertigungstechnologien fortschrittlicher wurden, entstand der Bedarf an fortschrittlicheren Qualitätskontrollgeräten, die menschliche Fehler eliminieren. Dies führte 1959 zur Entwicklung der ersten Koordinatenmessmaschine (CMM) von Ferranti.

Eine Koordinatenmessmaschine (CMM) ist ein unverzichtbares Qualitätskontrollgerät, das heute von erstklassigen Maschinenwerkstätten verwendet wird, und in diesem Artikel werden wir die Grundlagen von CMMs behandeln. Wir erklären, wie ein KMG funktioniert, seine Anwendungen und die verschiedenen heute erhältlichen Arten von Koordinatenmessgeräten.

Was ist ein Koordinatenmessgerät?

Eine Koordinatenmessmaschine (CMM) ist ein Qualitätskontrollgerät, das die Höhe, Breite und Tiefe eines Teils misst, um festzustellen, ob es die Designanforderungen erfüllt.

Eine typische Koordinatenmessmaschine (CMM) weist eine Sonde auf, die die Position eines Punktes im Raum erfasst und sie von einer dreidimensionalen Referenzposition aus misst. Wenn Sie also die Tastspitze über ein Werkstück bewegen, sammelt das Messsystem Punkte und bildet eine „Punktwolke“, die die Form des Werkstücks umreißt.

Der Prozess, bei dem die Sondenpunkte gemessen und in einen Formumriss umgewandelt werden, wird von einer speziellen Koordinatenverarbeitungssoftware gehandhabt.

Wofür wird ein Koordinatenmessgerät verwendet?

Beispiel einer „Punktwolke“ von Lucas Vieira, Public domain, via Wikimedia Commons

Die vom Koordinatenmessgerät gebildete „Punktwolke“ ermöglicht es Ihnen, die Konformität eines Teils mit der Konstruktionsabsicht und den Toleranzanforderungen zu bestätigen. Erstklassige Maschinenwerkstätten integrieren diese Maschinen in der Regel in ihre Qualitätskontrollabteilung (QC), um die Genauigkeit und Präzision der hergestellten Teile anhand der Spezifikationen ihrer Kunden zu testen.

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Durch Reverse Engineering verwenden Maschinenwerkstätten auch CMMs, um Repliken von kundenspezifischen Designs (oder physischen Mustern) zu erstellen. Während dieses Vorgangs bewegt ein Maschinist die empfindliche Sonde über die physische Probe, und das KMG führt eine Reihe von Vorgängen durch, um diese Probe in eine 3D-CAD-Zeichnung umzuwandeln.

Der Maschinist verwendet diese CAD-Modelle dann, um mithilfe von Fertigungstechnologien wie CNC-Maschinen und 3D-Druckern Nachbildungen der physischen Muster zu erstellen. Diese Reverse-Engineering-Anwendung von CMMs ist praktisch, wenn veraltete Teile wie Oldtimer-Motoren oder Gasturbinenteile hergestellt werden.

Arten von Koordinatenmessgeräten

Koordinatenmessgeräte gibt es typischerweise in vier verschiedenen Typen:

1. Brücken-CMMs
2. Portal-KMG
3. Cantilever-KMGs
4. Horizontalarm-KMGs

#1 Brücken-Koordinatenmessgeräte

Brücken-KMGs sind die gebräuchlichste Art von Koordinatenmessgeräten. Sie verfügen in der Regel über eine sehr stabile Verankerung für die Messvorrichtung und eignen sich am besten zum Messen von bearbeiteten Teilen mit höchsten Genauigkeits- und engsten Toleranzanforderungen.

Brücken-KMGs sind jedoch im Allgemeinen darauf beschränkt, kleine bis mittelgroße bearbeitete Teile zu messen, die Sie leicht auf den Tisch heben können. Bei Brücken-KMGs können Sie auch auf Herausforderungen stoßen, wenn Sie versuchen, auf einige zu messende Teile zuzugreifen. Dies liegt an der aufrechten Verankerung der Brücke, die die x-Achse hält.

#2 Portal-Koordinatenmessgeräte

Portal-KMGs sind Brücken-KMGs ziemlich ähnlich, unterscheiden sich jedoch geringfügig in Design und Leistungsfähigkeit.

Im Gegensatz zum Brücken-KMG wird ein Portal-Koordinatenmessgerät direkt auf dem Boden montiert, wobei die Brücke auf Säulen angehoben wird. Dadurch kann das Portal-KMG bearbeitete Teile aufnehmen und darauf zugreifen, die größere Volumina und komplexere Geometrien haben, als die, für die die Brücken-KMG ausgelegt sind.

Der Messbereich für Portal-KMGs variiert typischerweise von (1 x 2 x 1 m) bis (5 x 9 x 3 m) in einem 3D-Koordinatensystem.

#3 Cantilever-Koordinatenmessgeräte

Cantilever-KMGs werden nur an einem Punkt unterstützt, wodurch sie weniger steif sind als Portal- und Brücken-Koordinatenmessgeräte. Wenn sie zum Messen von bearbeiteten Teilen mit geringem Gewicht verwendet werden, ermöglicht ihre Einzelpunkthalterung eine schnellere Bewegung und eine höhere Genauigkeit als andere KMGs.

Cantilever-KMGs sind im Allgemeinen auf die Messung kleiner bearbeiteter Teile, Messlehren und Meisterteile beschränkt.

#4 Horizontalarm-Koordinatenmessmaschine

Horizontalarm-KMGs montieren Abtastsonden (oder Messtaster) horizontal und nicht vertikal, wie bei den anderen KMG-Typen. Dieses einzigartige Design ermöglicht es ihnen, große Oberflächen oder bearbeitete Teile mit schwer zugänglichen Merkmalen zu messen.

Denken Sie daran, dass Horizontalarm-KMG weniger genau sind als andere KMG-Typen. Dennoch sind sie der ideale KMG-Typ zum Messen großer dünnwandiger Blechteile.

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