เผยแพร่โดย UNIMETRO | โซลูชันการวัดความแม่นยำ

บทนำ

เมื่อผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ การบินและอวกาศ และการผลิตเครื่องจักรที่มีความแม่นยำ ความแม่นยำของ CMM มีบทบาทสำคัญในการรับรองผลการตรวจสอบที่เชื่อถือได้และคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมอ สำหรับวิศวกรที่ประเมินระบบ CMM การเปรียบเทียบค่าความแม่นยำตามที่ระบุในเอกสารข้อมูลเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ — การทำความเข้าใจว่าอะไรส่งผลต่อความแม่นยำของเครื่องวัดพิกัดและปัจจัยแต่ละอย่างมีผลต่อประสิทธิภาพการวัดในโลกแห่งความเป็นจริงอย่างไร คือกุญแจสำคัญในการเลือกโซลูชัน CMM ที่เชื่อถือได้ในระยะยาว

ความแม่นยำของเครื่องวัดพิกัดไม่ได้ถูกกำหนดโดยข้อกำหนดเดียว แต่เป็นผลลัพธ์ที่ครอบคลุมของโครงสร้างเครื่องจักร ระบบหัววัด การควบคุมสภาพแวดล้อม มาตรฐานการสอบเทียบ ซอฟต์แวร์การวัด และข้อกำหนดการปฏิบัติงาน คู่มือนี้จะอธิบายคำจำกัดความของความแม่นยำของ CMM ปัจจัยที่มีอิทธิพลทั้งหมด มาตรฐานการตรวจสอบประสิทธิภาพ ISO 10360 และกลยุทธ์ที่นำไปปฏิบัติได้เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดให้สูงสุด ช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญด้านการผลิตตัดสินใจซื้อและการควบคุมคุณภาพโดยอาศัยข้อมูล

ความแม่นยำของ CMM คืออะไร?

ความแม่นยำของ CMM หมายถึงระดับความสอดคล้องระหว่างข้อมูลการวัดของเครื่องวัดพิกัดกับค่ามิติที่แท้จริงของชิ้นงาน ซึ่งสะท้อนถึงความสามารถของเครื่องจักรในการจับพิกัดทางเรขาคณิตที่แม่นยำ ค่าความคลาดเคลื่อนของมิติ และข้อผิดพลาดของรูปทรง/ตำแหน่งของชิ้นส่วน

พูดง่ายๆ ก็คือ ยิ่งข้อผิดพลาดในการวัดน้อยลงเท่าใด ความแม่นยำของ CMM ก็จะยิ่งสูงขึ้น และผลการตรวจสอบเพื่อการควบคุมคุณภาพและการตรวจสอบการผลิตก็จะยิ่งน่าเชื่อถือมากขึ้นเท่านั้น

ตัวอย่างการวัดความแม่นยำของ CMM ในทางปฏิบัติ

• เส้นผ่านศูนย์กลางชิ้นงานจริง: 25.000 มม.

• เส้นผ่านศูนย์กลางที่วัดได้ด้วย CMM: 25.001 มม.

• ข้อผิดพลาดในการวัดสุดท้าย: 0.001 มม. (1 μm)

CMM ที่มีความแม่นยำสูงช่วยลดข้อผิดพลาดในการวัดและเพิ่มความมั่นใจในผลการตรวจสอบ ทำให้มั่นใจได้ว่าสอดคล้องกับข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนทางอุตสาหกรรมที่เข้มงวด และหลีกเลี่ยงการสูญเสียเศษจากการตรวจจับที่ไม่ถูกต้อง

ความแม่นยำของ CMM ระบุไว้อย่างไร? (มาตรฐาน ISO 10360)

ผู้ผลิต CMM ที่มีความแม่นยำสูงทุกรายปฏิบัติตามมาตรฐานสากล ISO 10360 สำหรับการระบุความแม่นยำของ CMM และการตรวจสอบประสิทธิภาพ — เกณฑ์มาตรฐานอุตสาหกรรมสากลสำหรับการประเมินความแม่นยำของเครื่องวัดพิกัดทั่วโลก

ความแม่นยำของ CMM ถูกกำหนดอย่างสม่ำเสมอโดยข้อผิดพลาดสูงสุดที่อนุญาตในการวัดความยาว (MPEE) สูตร:

MPEE = (A + L/K) μm

คำจำกัดความของพารามิเตอร์:

• A: ข้อผิดพลาดโครงสร้างคงที่ของ CMM (คงที่สำหรับรุ่นเครื่องจักรเดียวกัน)

• L: ความยาวที่วัดได้จริงของชิ้นงาน (หน่วย: มม.)

• K: ตัวประกอบมาตราส่วนที่กำหนดโดยการกำหนดค่าเครื่องจักร

ตัวอย่างการคำนวณความแม่นยำ

สำหรับ CMM แบบสะพานที่มีความแม่นยำสูงพร้อมข้อกำหนดMPEE = (1.5 + L/350) μm:

เมื่อวัดชิ้นงานขนาด 350 มม.: ความแม่นยำ = 1.5 + 350/350 = 2.5 μm

สูตรนี้แสดงให้เห็นกฎหลักของอุตสาหกรรมอย่างชัดเจน: ข้อผิดพลาดในการวัดของ CMM จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อความยาวที่วัดได้เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความแม่นยำของ CMM แบบสะพานและการจับคู่ขนาดจึงมีความสำคัญต่อการเลือกซื้อ

นอกเหนือจาก MPEE (ข้อผิดพลาดสูงสุดที่อนุญาตในการวัดความยาว) การตรวจสอบประสิทธิภาพของ CMM ยังรวมถึงการประเมินข้อผิดพลาดของหัววัด (MPEP) ซึ่งวัดความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำของระบบหัววัด โดยทั่วไปผู้ผลิตจะระบุความแม่นยำของ CMM โดยใช้ค่า MPEE ในเอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ ในขณะที่ MPEP ให้ข้อมูลทางเทคนิคเพิ่มเติมเกี่ยวกับเสถียรภาพและความแม่นยำของระบบหัววัด ทั้งสองตัวชี้วัดเป็นเกณฑ์ ISO 10360 ที่จำเป็นสำหรับการประเมินประสิทธิภาพโดยรวมของ CMM

ความแม่นยำของ CMM กับความสามารถในการทำซ้ำ: ความแตกต่างคืออะไร?

ผู้ซื้อในภาคการผลิตและวิศวกรคุณภาพหลายรายสับสนระหว่างความแม่นยำของ CMM และความสามารถในการทำซ้ำ แม้ว่าตัวชี้วัดทั้งสองจะแสดงถึงความสามารถในการวัดที่แตกต่างกัน

ความแม่นยำของ CMM อธิบายว่าผลการวัดครั้งเดียวใกล้เคียงกับค่ามิติที่แท้จริงของชิ้นงานมากเพียงใด ซึ่งสะท้อนถึงความแม่นยำสัมบูรณ์ของเครื่องจักร

ความสามารถในการทำซ้ำของ CMM อธิบายว่า CMM สามารถให้ผลการวัดที่เหมือนกันได้อย่างสม่ำเสมอเพียงใดเมื่อตรวจสอบชิ้นส่วนเดียวกันภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ซึ่งสะท้อนถึงเสถียรภาพในการปฏิบัติงานของเครื่องจักร

CMM ที่มีความสามารถในการทำซ้ำสูงอาจยังคงให้ข้อมูลที่ไม่ถูกต้องหากมีการสอบเทียบไม่ถูกต้อง การตรวจสอบความแม่นยำที่เชื่อถือได้ต้องอาศัยทั้งความแม่นยำสูงและความสามารถในการทำซ้ำที่เสถียรทำงานร่วมกัน

7 ปัจจัยหลักที่กำหนดความแม่นยำของเครื่องวัดพิกัด

ผู้ซื้อหลายรายค้นหาว่าอะไรส่งผลต่อความแม่นยำของ CMM ในระหว่างการจัดซื้ออุปกรณ์ ด้านล่างนี้คือปัจจัยตัดสินเจ็ดประการที่ครอบคลุมฮาร์ดแวร์ สภาพแวดล้อม ซอฟต์แวร์ และการปฏิบัติงาน ซึ่งกำหนดเสถียรภาพการวัดระยะยาวของเครื่องวัดพิกัดใดๆ

1. โครงสร้างเครื่องจักรและการออกแบบ

โครงสร้างเครื่องจักรเป็นรากฐานของความแม่นยำโดยธรรมชาติของ CMM ซึ่งกำหนดความแข็งแกร่ง เสถียรภาพ และความสามารถในการป้องกันการรบกวนของเครื่องจักรโดยตรง

ฐานหินแกรนิตความแม่นยำสูง

หินแกรนิตธรรมชาติเกรดพรีเมียมให้เสถียรภาพทางความร้อนและความแข็งแกร่งของโครงสร้างที่ดีเยี่ยม ควบคู่ไปกับการหน่วงการสั่นสะเทือนที่เชื่อถือได้และเสถียรภาพของมิติในระยะยาว วัสดุนี้ช่วยลดการเสียรูปของโครงสร้างและลดข้อผิดพลาดในการวัดที่อาจเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความเค้นทางกล

ระบบแบริ่งลมไร้แรงเสียดทาน

CMM แบบสะพานที่มีความแม่นยำสูงนิยมใช้แบริ่งลมแทนแบริ่งเชิงกลแบบดั้งเดิม ทำให้แกนเคลื่อนที่ได้เกือบไร้แรงเสียดทาน สิ่งนี้ช่วยให้การเคลื่อนที่ของแกนทั้งหมดราบรื่นและสม่ำเสมอ ลดการสึกหรอทางกล และรักษาความสามารถในการทำซ้ำและความเสถียรของการวัดในระยะยาว

โครงสร้างสะพานที่แข็งแกร่ง

โครงสร้างแบบสะพานเป็นการกำหนดค่าอุตสาหกรรมที่สมบูรณ์ที่สุด ให้ความแข็งแกร่งของโครงสร้างและเสถียรภาพแบบไดนามิกที่เสถียร รองรับการวัดที่มีความแม่นยำสูงในช่วงกว้าง และรักษาความแม่นยำที่สม่ำเสมอสำหรับงานตรวจสอบระยะยาวที่มีความถี่สูง CMM คุณภาพสูง เช่น ที่นำเสนอโดย UNIMETRO ผสานหลักการออกแบบที่ได้รับการพิสูจน์แล้วเหล่านี้เพื่อรักษาประสิทธิภาพภาคสนามที่เชื่อถือได้

2. ประสิทธิภาพของระบบหัววัด

หัววัดทำหน้าที่เป็นส่วนต่อประสานระหว่าง CMM และชิ้นงาน รับผิดชอบในการรวบรวมจุดวัดที่แม่นยำระหว่างการตรวจสอบ แม้แต่โครงสร้างเครื่องจักรที่แม่นยำที่สุดก็ไม่สามารถให้ข้อมูลที่เชื่อถือได้หากไม่มีระบบหัววัดที่มีคุณสมบัติเหมาะสม

ระบบหัววัดควบคุมความแม่นยำในการรวบรวมจุด ความสม่ำเสมอของแรงสัมผัส ความสามารถในการทำซ้ำในการวัด และประสิทธิภาพการตรวจสอบ CMM ที่มีความแม่นยำสูงในปัจจุบันรองรับการกำหนดค่าหัววัดหลายประเภทเพื่อปรับให้เข้ากับสถานการณ์อุตสาหกรรมที่หลากหลาย:

• หัววัดแบบสัมผัส: เหมาะสำหรับการตรวจสอบความคลาดเคลื่อนของมิติและรูปทรงทั่วไป ด้วยการวางตำแหน่งจุดที่เสถียรและแม่นยำ

• หัววัดแบบสแกนแบบอนาล็อก: รวบรวมข้อมูลพื้นผิวอิสระที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะสำหรับการตรวจจับความแม่นยำของชิ้นส่วนอากาศยานและแม่พิมพ์

• หัววัดแบบสแกนด้วยแสงและเลเซอร์: เปิดใช้งานการวัดแบบไม่สัมผัสสำหรับชิ้นงานที่เปราะบาง นุ่ม หรือเสียรูปง่าย

3. สภาพแวดล้อมของห้องปฏิบัติงาน

สภาพแวดล้อมเป็นปัจจัยที่มักถูกมองข้ามมากที่สุดซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำของเครื่องวัดพิกัด CMM เป็นอุปกรณ์ทดสอบที่มีความแม่นยำซึ่งมีข้อกำหนดการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เข้มงวด

เสถียรภาพของอุณหภูมิ

การสอบเทียบและการวัด CMM มาตรฐานจะอิงตาม 20°C (68°F) ความผันผวนของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยจะทำให้เกิดการขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อนของชิ้นงาน โครงสร้างเครื่องจักร และส่วนประกอบหัววัด ซึ่งนำไปสู่การเบี่ยงเบนการวัดที่เป็นระบบ CMM สมัยใหม่ส่วนใหญ่มีฟังก์ชันการชดเชยอุณหภูมิในตัวเพื่อชดเชยข้อผิดพลาดด้านสิ่งแวดล้อมบางส่วน แต่การรักษาห้องตรวจสอบที่มีอุณหภูมิคงที่ยังคงเป็นการรับประกันหลักสำหรับความแม่นยำสูงสุด

การควบคุมความชื้นและการสั่นสะเทือน

ความชื้นที่มากเกินไปจะทำให้ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์สึกกร่อนและส่งผลต่อเสถียรภาพของเครื่องจักรในระยะยาว การสั่นสะเทือนจากเครื่องมือเครื่องจักร CNC คอมเพรสเซอร์ และอุปกรณ์ขนย้ายที่อยู่ใกล้เคียงจะรบกวนเสถียรภาพของแกนและลดความสามารถในการทำซ้ำในการวัด การควบคุมสภาพแวดล้อมที่เสถียรเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับประสิทธิภาพของ CMM ที่สม่ำเสมอในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม

4. การสอบเทียบและการบำรุงรักษาเชิงป้องกันอย่างสม่ำเสมอ

ประสิทธิภาพฮาร์ดแวร์ที่ยอดเยี่ยมต้องการการสอบเทียบและการบำรุงรักษาที่เป็นมาตรฐานเพื่อรักษาความแม่นยำในระยะยาว การบำรุงรักษาที่ละเลยจะทำให้ความแม่นยำของ CMM ลดลงอย่างต่อเนื่อง แม้แต่รุ่นระดับไฮเอนด์

การสอบเทียบอย่างสม่ำเสมอที่ปฏิบัติตามมาตรฐานISO 10360 อย่างเคร่งครัด สามารถตรวจสอบความแม่นยำของมาตราส่วน ข้อผิดพลาดทางเรขาคณิต สถานะการรับรองหัววัด และประสิทธิภาพปริมาตร การบำรุงรักษาเชิงป้องกันรายวันรวมถึงการทำความสะอาดรางนำ การตรวจสอบคุณภาพอากาศ การตรวจจับการสึกหรอของหัววัด และการอัปเดตซอฟต์แวร์ ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงการเบี่ยงเบนการวัดที่ไม่คาดคิดและยืดอายุการใช้งานของเครื่องจักร เรียนรู้เพิ่มเติมในคู่มือของเรา: CMM สอบเทียบอย่างไร? คู่มือ ISO 10360 ฉบับสมบูรณ์

5. ความสามารถของซอฟต์แวร์การวัด

ฮาร์ดแวร์เครื่องจักรสร้างรากฐานของความแม่นยำ ในขณะที่ซอฟต์แวร์กำหนดประสิทธิภาพและความสม่ำเสมอในการวัด ซอฟต์แวร์การวัดขั้นสูงเป็นปัจจัยสำคัญในการรักษาเสถียรภาพและปรับปรุงความแม่นยำโดยรวมของ CMM

แพลตฟอร์ม CMM ระดับมืออาชีพ รวมถึง Rational DMIS CAD นำเสนอคุณสมบัติหลัก เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางการวัดอัจฉริยะ การจดจำคุณสมบัติอัตโนมัติ การเปรียบเทียบ CAD ด้วยคลิกเดียว การประเมิน GD&T มาตรฐาน การชดเชยข้อผิดพลาดแบบเรียลไทม์ การตรวจจับการชน และการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติ เครื่องมือเหล่านี้ช่วยลดข้อผิดพลาดในการปฏิบัติงานด้วยตนเอง สร้างมาตรฐานการตรวจสอบที่เป็นหนึ่งเดียว และปรับปรุงความสม่ำเสมอในการวัดในการผลิตแบบกลุ่ม