Máy đo tọa độ 3 chiều – Máy đo CMM là gì?
Máy đo CMM 3 chiều hiện nay là một trong những công cụ đo sử dụng phổ biến trong ngành sản xuất nói chung và ngành cơ khí nói riêng. Máy đo tọa độ CMM chuyên dùng để kiểm tra chất lượng sản phẩm trong nhiều lĩnh vực khác nhau như máy CNC, khuôn mẫu,…Tham khảo ngay bài viết này cùng COMIT để hiểu rõ hơn về loại máy này cũng như những lợi ích và ứng dụng mà nó mang lại nhé!
Máy đo CMM là gì?
Máy đo CMM, viết tắt của Coordinate Measuring Machine, là một công cụ phổ biến trong lĩnh vực đo lường trong phòng thí nghiệm. Nó còn được gọi là máy đo tọa độ 3 chiều, máy đo 3 chiều hoặc máy đo 3D.
Nguyên lý hoạt động của máy CMM dựa trên việc di chuyển đầu dò chạm vào bề mặt của sản phẩm cần đo để xác định các tọa độ X, Y, Z của các điểm trên chi tiết. Bằng cách này, máy đo tọa độ 3 chiều giúp người dùng đo lường kích thước của sản phẩm một cách chính xác hơn.
Trong ngành cơ khí, máy đo tọa độ 3 chiều CMM thường được sử dụng để kiểm tra độ chính xác của các sản phẩm được gia công từ máy CNC. Điều này giúp đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng được các yêu cầu chất lượng và kích thước được đặt ra, đặc biệt là đối với những chi tiết phức tạp mà máy CNC có thể sản xuất.
Việc sử dụng máy đo tọa độ 3 chiều không chỉ giúp tăng cường chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu sai số đo lường, đồng thời nó cũng nhanh chóng và hiệu quả. Do đó, máy CMM đóng vai trò quan trọng trong quá trình kiểm soát chất lượng và đảm bảo tính chính xác của sản phẩm trong ngành công nghiệp chế tạo.
Cấu tạo cơ bản của máy đo toạ độ 3 chiều CMM
Máy đo tọa độ 3 chiều CMM là một thiết bị chính xác và quan trọng trong quá trình kiểm tra và đo lường các sản phẩm công nghiệp. Cấu tạo cơ bản của máy này bao gồm bốn phần chính, đó là thân máy, đầu đo, hệ thống điều khiển và phần mềm đo lường.
- Thân máy là phần khung chính của CMM, giữ và chịu trách nhiệm về sự ổn định của thiết bị. Nó được thiết kế để chịu được các yếu tố ảnh hưởng từ môi trường và đảm bảo rằng máy có khả năng chính xác cao trong quá trình đo lường.
- Đầu đo là bộ phận chịu trách nhiệm trực tiếp đo lường kích thước và hình dạng của sản phẩm. Có nhiều loại đầu đo khác nhau, như cảm biến quang học, cảm biến chạm, hoặc cảm biến laser, phù hợp với các yêu cầu cụ thể của ứng dụng đo lường.
- Hệ thống điều khiển là bộ não của máy, điều khiển và quản lý toàn bộ quá trình đo lường. Nó có trách nhiệm đảm bảo rằng đầu đo di chuyển theo đúng đường dẫn và thực hiện các phép đo chính xác theo đúng quy trình.
- Phần mềm đo lường là yếu tố quan trọng giúp người sử dụng tận dụng hết khả năng của máy CMM. Phần mềm này cung cấp giao diện người dùng, thiết lập thông số đo lường, và hiển thị kết quả một cách dễ hiểu. Nó cũng có khả năng tương tác với các hệ thống CAD (Computer-Aided Design) để so sánh kết quả đo lường với mô hình thiết kế.
Sự tích hợp chặt chẽ giữa thân máy, đầu đo, hệ thống điều khiển và phần mềm đo lường tạo nên một hệ thống máy đo tọa độ 3 chiều hiệu quả, chính xác và linh hoạt. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và độ chính xác của các sản phẩm công nghiệp, từ đó nâng cao sự đáng tin cậy và hiệu suất trong quá trình sản xuất.
Có nhiều loại đầu đo được sử dụng trong máy đo tọa độ CMM. Bao gồm:
- Đầu dò cơ khí (mechanical)
- Đầu dò quang (optical)
- Đầu dò laser (laser)
- Đầu dò ánh sáng trắng (white light).
Đầu dò quang là gì? Đầu dò quang là một thành phần của các hệ thống đo lường và kiểm tra, được sử dụng để đo lường các đặc tính của vật thể sử dụng ánh sáng hoặc tia laser. Cụ thể, đầu dò quang thường sử dụng nguyên lý làm việc của ánh sáng và cảm biến để thu thập thông tin về hình dạng, kích thước và các thông số khác của đối tượng được đo.
Máy đo 3 chiều CMM thường dùng để xác định vị trí của đầu dò về mặt chuyển vị từ một vị trí tham chiếu trong một hệ trục tọa độ đề các (X, Y, Z). Ngoài việc dịch chuyển đầu dò theo các trục X, Y, Z thì nhiều dòng máy cũng cho phép đầu dò có thể bẻ góc để chạm tới các bề mặt khó tiếp cận.
Lợi ích của máy đo CMM
Máy đo tọa độ CMM đem lại nhiều ưu điểm quan trọng cho người sử dụng, bắt đầu từ khả năng vận hành và lập trình linh hoạt thông qua hệ thống CNC (điều khiển số máy tính). Điều này giúp tối ưu hóa quá trình đo lường và kiểm tra các chi tiết trong sản xuất.
Một trong những ưu điểm nổi bật của máy CMM là khả năng tạo ra độ chính xác cao khi thực hiện quá trình đo kiểm. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ chính xác chặt chẽ, như chế tạo máy, công nghiệp hàng không, và y tế.
Máy CMM cũng có khả năng tự động hóa quá trình đo lường khi kiểm tra các bộ phận có cấu trúc giống nhau. Điều này giúp đảm bảo chất lượng đồng đều trên toàn bộ dây chuyền sản xuất. Các bộ phận được kiểm tra đều được so sánh với các tọa độ chuẩn, đảm bảo rằng mọi sản phẩm đều đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng. Để đảm bảo sự đồng nhất trong quá trình đo, máy CMM thực hiện việc đo tọa độ giống nhau trên từng mảnh sản phẩm theo một quy trình xác định. Điều này giúp loại bỏ sai số và đảm bảo kết quả đo lường chính xác.
Máy CMM cũng nổi bật với khả năng đo vị trí một điểm với độ chính xác xuất sắc, chỉ khoảng 0,00001 inch. Điều này giúp đảm bảo rằng mọi chi tiết đều được đo lường một cách chính xác nhất, đáp ứng yêu cầu chất lượng cao của sản xuất hiện đại.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng độ chính xác của máy CMM có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như ánh sáng và nhiệt độ xung quanh. Điều này đặt ra yêu cầu về môi trường làm việc ổn định để đảm bảo máy có thể hoạt động ổn định và cung cấp kết quả đo lường chính xác.
Phân loại máy đo toạ độ CMM
Phân loại máy CMC theo kết cấu
Máy đo kiểu tay gấp
Máy đo kiểu tay gập thường là một thiết bị nhỏ có thể cầm tay dễ dàng. Nó có khả năng đo lường đầu do xoay theo nhiều hướng khác nhau, mang lại tính linh hoạt trong việc sử dụng. Với thiết kế nhỏ gọn và tính di động, máy đo này trở thành một công cụ thuận tiện cho việc đo lường trong các tình huống đa dạng. Việc có thể điều chỉnh đầu do xoay theo nhiều hướng giúp người sử dụng dễ dàng đạt được độ chính xác cao trong quá trình đo lường.
Đồng thời, tính năng cầm tay giúp người sử dụng linh hoạt và thuận tiện khi thực hiện các công việc đo lường cần thiết. Máy đo kiểu tay gập đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp đến các ứng dụng cá nhân, giúp nâng cao hiệu suất và chính xác trong quá trình đo lường kích thước và khoảng cách.
Máy đo kiểu cầu
Máy đo kiểu cầu là một thiết bị chuyên dụng được thiết kế với trục đo có khả năng lắp đặt thẳng đứng và được kết nối với một dầm ngang đặt trên hai ụ đỡ. Đặc tính này giúp máy mở rộng khả năng đo lường cho sản phẩm cần kiểm tra, chủ yếu tập trung vào hướng đo theo trục X.
Máy đo kiểu cầu theo trục X có thiết kế linh hoạt, cho phép đo lường chính xác và đồng nhất trên toàn bộ phạm vi sản phẩm. Việc lắp đặt trục đo thẳng đứng cùng với dầm ngang và ụ đỡ giúp đảm bảo sự ổn định trong quá trình đo lường, từ đó cung cấp kết quả chính xác và đáng tin cậy.
Sự linh hoạt của máy đo này không chỉ giúp nâng cao chất lượng kiểm tra mà còn tối ưu hóa thời gian và công suất lao động. Với khả năng mở rộng phạm vi đo, máy đo kiểu cầu theo trục X trở thành một công cụ quan trọng trong quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng, đặc biệt là khi cần đảm bảo sự chính xác và đồng đều của các kích thước và đặc tính kỹ thuật của sản phẩm. Nhờ vào tính năng đặc biệt này, máy đo kiểu cầu giúp nâng cao hiệu suất và độ chính xác của quy trình đo lường trong các ngành công nghiệp đòi hỏi sự chính xác cao, như chế tạo máy, điện tử, hay các lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác cao trong sản xuất và lắp ráp sản phẩm.
Máy đo kiểu chìa đỡ
Máy đo kiểu chìa đỡ là một thiết bị đo lường có trục đo được hỗ trợ bởi một cấu trúc chìa đỡ trục. Được thiết kế để đo lường và ghi nhận các giá trị về một trục cụ thể, máy đo này sử dụng một kết cấu chìa đỡ để giữ và đỡ trục đo, đảm bảo tính chính xác của dữ liệu đo được. Việc có một kết cấu đỡ trục giúp máy đo duy trì ổn định và chính xác trong quá trình đo lường.
Trục đo, là thành phần chính của máy đo, được đặt trong cấu trúc chìa đỡ trục một cách đảm bảo, giảm thiểu sự dao động không mong muốn và nâng cao độ chính xác của kết quả đo lường. Cấu trúc chìa đỡ trục thường được thiết kế sao cho có khả năng chịu tải trọng và duy trì tính chính xác ổn định dưới điều kiện làm việc khác nhau.
Máy đo kiểu chìa đỡ có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp đến nghiên cứu khoa học, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Đối với các ứng dụng đo lường đòi hỏi độ chính xác cao và ổn định, máy đo kiểu chìa đỡ với trục đo được đỡ bởi cấu trúc đỡ trục là một lựa chọn phổ biến.
Nhờ vào cấu trúc chìa đỡ trục, máy đo này không chỉ cung cấp kết quả đo lường chính xác mà còn giảm thiểu sai số do dao động và yếu tố ngoại vi khác. Điều này làm cho máy đo kiểu chìa đỡ trở thành một công cụ hiệu quả và đáng tin cậy trong việc thực hiện các nhiệm vụ đo lường yêu cầu độ chính xác và ổn định cao.
Máy đo kiểu dàn
Máy đo kiểu dàn là một thiết bị được thiết kế với cấu trúc khung treo trên các ụ đỡ, giúp nó có khả năng mở rộng phạm vi đo lường trên các vật thể. Điều này mang lại ưu điểm lớn trong việc đo lường các đối tượng có kích thước và hình dạng đa dạng. Cấu trúc của máy đo kiểu dàn tương đối giống với máy đo kiểu cầu, với một hệ thống khung treo linh hoạt để đảm bảo tính chính xác và độ ổn định trong quá trình đo lường.
Khung treo được đặt trên các ụ đỡ, tạo ra một không gian đo linh hoạt và thuận tiện. Điều này cho phép máy đo dễ dàng thích ứng với các vật thể có kích thước và hình dạng đặc biệt, mở rộng khả năng ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Máy đo kiểu dàn thường được ưa chuộng trong các ứng dụng đo lường chính xác, nơi yêu cầu độ chính xác cao và đồng thời cần sự linh hoạt trong việc thích ứng với các điều kiện đo đạc đặc biệt.
Với việc sử dụng khung treo, máy đo kiểu dàn có thể dễ dàng điều chỉnh độ cao và góc đo để đáp ứng yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng. Điều này giúp nó trở thành một công cụ đo lường linh hoạt và hiệu quả. Sự kết hợp giữa khả năng mở rộng phạm vi và khả năng thích ứng linh hoạt giúp máy đo kiểu dàn trở thành một lựa chọn phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất đến nghiên cứu và phát triển.
Máy đo kiểu trục ngang
Máy đo kiểu trục ngang là một thiết bị đo lường được thiết kế với trục lắp đầu dò được đặt ngang và nhô ra. Trong thiết kế này, một đầu dò được gắn vào một giá đỡ thẳng đứng có khả năng di chuyển. Điều này tạo điều kiện cho việc đo lường độ chính xác và linh hoạt trong quá trình thực hiện các phép đo.
Với trục ngang, máy đo có khả năng thích ứng với nhiều kích thước và hình dạng của các vật phẩm đang được đo. Đầu dò được thiết kế để có thể di chuyển dọc theo trục ngang, giúp nắm bắt được mọi chi tiết cần thiết trong quá trình đo lường. Khả năng di chuyển của giá đỡ thẳng đứng giúp tối ưu hóa vị trí của đầu dò, đảm bảo rằng việc đo lường được thực hiện với độ chính xác cao và đồng đều trên bề mặt của vật phẩm.
Đối với các ứng dụng đo lường chính xác, máy đo kiểu trục ngang trở thành một công cụ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Việc lắp đầu dò ngang mang lại sự thuận tiện trong việc đo lường các thông số kỹ thuật của các sản phẩm, từ đó đảm bảo chất lượng và độ chính xác của chúng.
Phân loại theo hệ thống điều khiển
Phân loại theo hệ thống điều khiển thì có 4 loại máy. Bao gồm:
- Dòng máy đo manual: được dẫn động bằng tay.
- Dòng máy đo được dẫn động bằng động cơ với quá trình dò tự động.
- Dòng máy đo được điều khiển trực tiếp bằng máy tính.
- Dòng máy đo được liên kết với CAD, CAM, FMS…
Ứng dụng của máy đo 3 chiều CMM
Máy đo 3 chiều CMM được sử dụng rất phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô. Trong các phòng nghiên cứu phát triển sản phẩm, ngành cơ khí, máy CNC. Trong các nhà máy sản xuất các chi tiết cơ khí, làm khuôn mẫu, điện tử, lược đồ góc, hướng hoặc chiều sâu, đo chép mẫu, tạo hình,.
Kiểm tra chất lượng sản phẩm
Kiểm tra chất lượng sản phẩm ngày càng trở nên quan trọng trong quá trình sản xuất, và máy CMM (Coordinate Measuring Machine) đang nổi lên như một thiết bị chính để đảm bảo độ chính xác và chất lượng cao trong gia công sản phẩm. Sự phức tạp ngày càng tăng của hình dạng chế biến sản phẩm đòi hỏi sự đảm bảo về kích thước và chính xác, điều mà máy CMM có thể thực hiện một cách hiệu quả.
Máy CMM được ứng dụng chủ yếu để kiểm tra kích thước gia công của sản phẩm, đặt ra với mục tiêu đảm bảo rằng mỗi sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng được đặt ra cho quy trình sản xuất. Trong mỗi giai đoạn của quy trình làm việc, bất kỳ thay đổi nào về trạng thái, như thay thế công cụ, thời gian gia công, hoặc chương trình, đều được gửi đến máy đo 3 chiều CMM để kiểm tra và đánh giá.
Với các bộ phận cơ khí ngày càng phức tạp, các thiết bị đo truyền thống không còn đủ sức đáp ứng yêu cầu kiểm soát chất lượng. Đồng thời, quá trình chế tạo và thiết kế thiết bị đo trở nên khó khăn do sự phức tạp của quá trình sản xuất. Do đó, máy đo tọa độ CMM đã trở thành lựa chọn hàng đầu để kiểm tra chất lượng trong ngành công nghiệp.
Đối với máy CNC hiện đại, việc sử dụng máy CMM để kiểm tra độ chính xác gia công là không thể phủ nhận. Điều này giúp đảm bảo rằng mọi sản phẩm được gia công bằng máy CNC đều đáp ứng được yêu cầu chính xác và chất lượng, từ đó tăng cường độ tin cậy và hiệu suất của quy trình sản xuất.
Hiểu được tình trạng của thiết bị
Hiểu được trạng thái điều chỉnh của thiết bị là quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất. Khi máy đo CMM ghi nhận kết quả đo lường và chỉ ra sự chênh lệch kích thước của các bộ phận trong vùng khoan dung, điều này có thể chỉ ra rằng việc xử lý kích thước đang không đồng đều theo một hướng cụ thể. Điều này có thể là dấu hiệu của sự không hiệu quả trong việc chuyển giao thiết bị và có thể ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
Trong trường hợp phát hiện sai lệch, người vận hành có thể can thiệp và điều chỉnh thiết bị để đảm bảo rằng mọi phần tử đều tuân theo yêu cầu chính xác. Điều này có thể bao gồm việc điều chỉnh các tham số, sửa đổi cấu hình hoặc thậm chí là thay đổi công cụ gia công. Việc thực hiện điều chỉnh này một cách chính xác và kịp thời có thể giúp duy trì chất lượng sản phẩm và ngăn chặn sự lệch lạc trong quy trình sản xuất.
Ứng dụng của máy đo tọa độ CMM là quan trọng trong việc tối ưu hóa quá trình sản xuất. Bằng cách sử dụng máy đo CMM, doanh nghiệp có thể tiết kiệm chi phí gia công do tránh được các sai lệch kích thước có thể xuất hiện trong sản phẩm. Đồng thời, việc đo lường chính xác giúp đảm bảo rằng các chi tiết được gia công đúng theo yêu cầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắp ráp và tương tác chính xác với các chi tiết khác để tạo ra sản phẩm hoàn thiện.
Máy đo CMM 3 chiều không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn đóng vai trò quan trọng trong quản lý chất lượng toàn diện của doanh nghiệp. Việc đảm bảo rằng các thiết bị đang hoạt động chính xác và hiệu quả có thể giúp giảm thiểu rủi ro lỗi sản phẩm và đồng thời cung cấp cơ sở dữ liệu cho việc theo dõi và cải thiện quy trình sản xuất trong tương lai. Do đó, máy đo CMM 3 chiều không chỉ là một công cụ đo lường mà còn là một phần quan trọng của chiến lược chất lượng tổng thể của doanh nghiệp.
