Máy đo 3D CMM là gì? Hướng dẫn sử dụng cơ bản

Máy đo 3D CMM là một công cụ quan trọng trong nhiều quy trình sản xuất hiện nay do sự hữu dụng của nó trong việc duy trì quy trình làm việc, ở bối cảnh mà cơ khí chính xác ngày càng phát triển mạnh mẽ như ngày nay.

Trong bài viết này hãy cùng Kỹ Thuật Đo tìm hiểu những thông tin về máy CMM để giúp bạn giải đáp thắc mắt những câu hỏi như: máy CMM hoạt động như thế nào, máy đo 3D được sử dụng để làm gì, các bộ phận cấu tạo nên máy đo CMM, những ưu điểm và nhược điểm của thiết bị.

Nếu bạn cần biết thêm các thông tin hữu ích về dòng máy đo kích thước cao cấp này, hãy cùng Kỹ Thuật Đo tìm hiểu trong bài viết dưới đây

Máy đo 3D CMM là gì?

CMM là viết tắt của Coordinate Measuring Machine, thiết bị này được sử dụng để đo kích thước của các bộ phận máy/chi tiết cơ khí bằng công nghệ tọa độ. Các kích thước mà thiết bị có thể đo bao gồm chiều cao, chiều rộng và chiều sâu theo các trục X, Y và Z tạo nên một hình vẽ 3D của vật cần đo. Nên thiết bị này còn được gọi là máy đo tọa độ 3 chiều, máy đo 3D

máy cmm zeiss có kích thước rất đa dạng tùy theo nhu cầu sử dụng của người dùng. Thông thường, các máy đo này được sử dụng để đo và mô phỏng hình dạng 3D của các vật thể có kích thước nhỏ hơn một mét. Trong một số ứng dụng đặc biệt, các máy đo này có thể đo được kích thước vật thể lên đến 10m như trong ngành công nghiệp ô tô

Công dụng của máy đo 3 chiều

Thông thường, CMM được coi là sản phẩm chiếm rất nhiều chi phí trong sản xuất vì CMM không phải là một thiết bị sản xuất tạo ra sản phẩm. Nhưng trên thực tế, máy đo tọa độ 3D là “trung tâm lợi nhuận” nếu chúng được áp dụng đúng và hiệu quả .

Với máy đo 3 chiều, bạn có thể đo các hình dạng khác nhau của một chi tiết hoặc các bộ phận để kiểm tra chất lượng của các bộ phận và tiến hành các biện pháp xử lý để duy trì chất lượng. Bằng cách sản xuất các sản phẩm chất lượng cao, máy đo 3D có thể giúp công ty có thể cạnh tranh trên thị trường và bán được nhiều sản phẩm với mức độ hài lòng cao của khách hàng (chi phí dịch vụ sau bán hàng cũng được giảm thiểu).

Ngoài ra, CMM có thể được sử dụng để đo lường các bộ phận sau quy trình sản xuất để điều tra và cải thiện quy trình sản xuất. Bằng cách cải tiến, các quy trình sản xuất có thể sản xuất các bộ phận với chi phí thấp hơn, tốc độ cao và chất lượng cũng cao hơn, giúp chi phí sản xuất thấp và tỷ suất lợi nhuận lớn trên mỗi sản phẩm bán ra.

CMM có thể được sử dụng từ phép đo rất đơn giản, chẳng hạn như phép đo đường kính và chiều dài, đến phép đo rất phức tạp, chẳng hạn như phép đo bộ phận dạng tự do, phép đo động cơ ô tô, tâm lỗ làm mát trên cánh máy bay phản lực, phép đo bánh răng , phép đo khuôn đúc kim loại, phép đo tuabin lớn ở tỷ lệ > 10 m và phép đo tuabin của động cơ phản lực.

Ngoài ra, các CMM xúc giác có độ chính xác cao, chẳng hạn như CMM cầu di chuyển và cầu cố định rất phổ biến được sử dụng để hiệu chỉnh một vật phẩm dùng để tham khảo cho các dụng cụ đo khác.

Phân loại máy đo CMM

Dựa vào cách di chuyển của cầu đo và tay đo

Các hệ thống đo tọa độ 3D có thể được xác định bằng cấu tạo và phương thức di chuyển của cầu đo, để dễ dàng hình dung hơn xin mời bạn đọc phần tiếp theo đây của bài viết

CMM Descartes

Đây là tên gọi chung của các dòng máy đo 3D hoạt động dựa trên hệ tọa độ Đề-Các (tọa độ phẳng). Thông thường là các hệ thống 2 trục, 3 trục, 4 trục, 5 trục hoặc tối đa sẽ là 6 trục

Loại CMM này có tham chiếu bằng không tuyệt đối . Hình 1 bên dưới hiển thị các loại cấu hình CMM Descartes khác nhau.
(hình 1)

Từ hình 1, các CMM Đề-Các sẽ được chia thành năm nhóm phụ: cầu chuyển động, cầu cố định, công xôn, giàn và CMM hình chữ L

Các loại khác nhau của Cartesian CMM như trong hình 1 được giải thích như sau:

Cầu di chuyển CMM

Là loại máy được sử dụng phổ biến nhất, có thể được tìm thấy trong nhiều ngành công nghiệp và phòng thí nghiệm. Sự phổ biến của loại máy đo 3D này là do nó có sự cân bằng giữa một số khía cạnh, đó là độ chính xác đo cao, tốc độ đo tương đối cao (so với các loại CMM Descartes khác) và khả năng đo các bộ phận với hình dạng và kích thước khác nhau.

Loại CMM này có hai chân trụ di chuyển cùng nhau theo một hướng (hoặc một trục). Hai trục còn lại là từ chuyển động của cầu đo và trục thẳng đứng của chân (chuyển động theo hướng z).

Khi đo ở mức micromet hoặc nhỏ hơn, đôi khi máy sẽ gặp lỗi khá giống như bạn đang “đi bộ” có nghĩa là hai chân trục không di chuyển cùng lúc mà sẽ có một chân di chuyển trước, một di chuyển sau điều này làm gây ra việc đo sai ở các dòng máy CMM chất lượng thấp

CMM cầu cố định

CMM có cầu đo cố định loại có độ chính xác cao nhất trong các dòng máy đo CMM theo hệ Đề-Các, tuy nhiên tốc độ đo của nó là thấp nhất.

Đối với loại này, phép đo được thực hiện bằng cách di chuyển bàn đo. Do đó, CMM cầu cố định không có hiện tượng “đi bộ” như ở máy đo 3D cầu di động. Khía cạnh này là một trong những nguyên nhân khiến máy đo cố định này có độ chính xác cao hơn so với loại cầu chuyển động.

Tương tự như sửa máy cmm cầu chuyển động, hai trục còn lại để thực hiện phép đo là từ chuyển động của cầu và trục thẳng đứng của nó.

CMM dạng công xôn

Các máy đo ba chiều dạng công xôn (Cantilever CMM) có kích thước lớn hơn so với hai loại trên và thường được tìm thấy trong các ngành công nghiệp ô tô. Loại CMM này chủ yếu được sử dụng để đo thân xe ô tô để thuận tiện cho quá trình lắp ráp tự động

CMM công xôn với cầu ngang có một tay đo dài có thể tiếp cận hầu như mọi bề mặt của các bộ phận lớn có lỗ rỗng, giống như thân xe ô tô.

Tuy nhiên, loại CMM này có độ chính xác thấp so với CMM cầu chuyển động và cầu cố định. Bởi vì, cánh tay công xôn gây ra hiệu ứng uốn khi cánh tay ở vị trí xa nhất. Hiệu ứng uốn cong này góp phần gây ra lỗi đo lường và giảm độ chính xác của CMM.

CMM dạng giàn

CMM dạng giàn (Gantry) là thiết bị có khối lượng đo lớn nhất, loại này được chủ yếu để đo các chi tiết có kích thước >10 m.
Tuy nhiên, loại CMM này có độ chính xác đo thấp nhất so với các dòng máy đo hệ Đề-Các khác. Bởi vì, vì nó có thể tích đo rất lớn, nên sai số hình học (sai số thể tích) của cổng đo CMM sẽ làm cho độ chính xác của phép đo thấp.

CMM hình chữ L

CMM hình chữ L này là loại máy không phổ biến so với các dòng máy khác. Bởi vì, CMM hình chữ L được thiết kế thường để đo các bộ phận có hình dạng rất cụ thể, chuyên dụng nên chỉ dùng trong một số trường hợp nhất định
Chân có hình chữ L là để giảm hiệu ứng uốn cong của cánh tay công xôn

CMM phi Descartes

Nhóm này được phân loại dựa trục làm việc khác với làm việc trên mặt phẳng của hệ Descartes, ví dụ như hệ tọa độ hình trụ hoặc hình cầu.

Thông thường, các loại CMM thuộc nhóm này là CMM quang học (hay còn gọi là đo không tiếp xúc), chẳng hạn như hệ thống chụp ảnh, phép chiếu rìa và bộ theo dõi bằng tia laze.Tuy nhiên, bạn cũng có thể bắt gặp một dạng đo tiếp xúc khác đo là sử dụng một cánh tay đo có khớp nối để có thể đo vật thể từ nhiều hướng khác nhau