CMM CNC: Referência em medição dimensional e geométrica na indústria

A Máquina de Medição por Coordenadas (CMM CNC) é amplamente reconhecida como o padrão de confiabilidade na indústria para medição dimensional e geométrica.

A sua função é medir a geometria de objetos físicos, dimensionando com precisão o tamanho e a posição de peças das mais simples as mais complexas com precisão e exatidão.

Sua aplicação na indústria de manufatura é vasta, abrangendo áreas como controle de qualidade, inspeção de peças, desenvolvimento de produtos e pesquisa e desenvolvimento que abrangem setores da indústria:

Indústria automotiva: Para medição de componentes automotivos, motores, transmissões, peças de carroceria, acabamentos.

Indústria energia: Para medição de lâminas, condutores elétricos, parte de motores.

Indústria médica: Para medição de próteses, implantes e outros dispositivos médicos.

Indústria de moldes e ferramentas: Para medição de moldes e ferramentas para injeção de plástico, fundição e outros processos.

Indústria aeroespacial: Para medição de componentes como turbinas, asas e fuselagens.

Indústria em geral: dispositivos, calibradores, cilindros hidráulicos.

Este artigo discorre sobre os recursos essenciais de uma máquina CMM CNC, equipada com o software PC-DMIS Cad++. Exploraremos um pouco do funcionamento desta avançada máquina de medição e demonstraremos como, por meio do contato com a superfície das peças, ela alcança uma confiabilidade excepcional no processo de medição. Convidamos você a prosseguir com a leitura para compreender os motivos da eficácia deste equipamento.

Software PC-DMIS Cad ++

O PC-DMIS® é reconhecido globalmente como um dos softwares de metrologia mais relevantes. Empresas de diversos portes ao redor do mundo o empregam para a medição de componentes com variadas formas, dimensões e tolerâncias. O PC-DMIS simplifica tanto a configuração quanto a verificação de elementos, desde peças prismáticas simples até superfícies e contornos de maior complexidade, convertendo os pontos medidos pela máquina em relatórios dimensionais detalhados que subsidiam uma tomada de decisão rápida e eficaz.

Sistema de coordenadas

Utilizamos um sistema de coordenadas para detalhar os movimentos de uma máquina de medição. Esse sistema nos possibilita identificar características de uma peça em relação a outras. Analogamente a um mapa topográfico, onde a intersecção de uma letra e um número nas margens, juntamente com as cotas de elevação, define cada ponto no mapa, o sistema de coordenadas emprega uma combinação similar para localizar pontos específicos.

Cada ponto medido na peça é singular dentro do sistema de coordenadas da máquina. A CMM CNC sintetiza esses pontos para formar características que, por sua vez, são correlacionadas com todas as demais características da peça.

Sistema de Coordenadas da Máquina

O sistema de coordenadas da máquina, denominado X, Y e Z, corresponde aos movimentos da mesma. Observando-se a máquina de frente, o eixo X estende-se da esquerda para a direita, o eixo Y de frente para trás e o eixo Z move-se verticalmente, de cima para baixo, perpendicular aos eixos X e Y.

Alinhamento

Utilizando um software avançado como o PC-DMIS CAD++, a CMM CNC realiza a medição dos datums da peça de trabalho, estabelece o Sistema de Coordenadas da Peça e o associa matematicamente ao sistema de coordenadas da máquina.

Este processo de associação é conhecido como alinhamento. Analogamente ao ajuste de um mapa de ruas para corresponder à orientação real das vias ou à direção cardinal, o alinhamento sincroniza o sistema de coordenadas da peça com o “sistema de coordenadas do mundo” da máquina.

Datum

Um datum é um ponto de referência utilizado para fornecer instruções de localização ou navegação. Em um mapa, elementos como ruas, estações ferroviárias, escolas e restaurantes são considerados datums. Utilizando uma origem, pontos de referência, direções e distâncias, é possível obter as informações necessárias para se deslocar de um ponto a outro.

Na metrologia, um datum refere-se a uma característica específica de uma peça, tal como um furo, superfície ou encaixe. A medição de uma peça de trabalho envolve determinar as distâncias entre suas características distintas.

Rotação

Nem todos os datums estão orientados em ângulos retos entre si. Por exemplo, em um mapa de ruas, uma escola pode estar situada em uma via que não é paralela ou perpendicular às ruas próximas à sua residência. Para calcular a distância da casa até a escola, é necessário primeiro redefinir o ponto de origem para a residência e, em seguida, rotacionar esse ponto de origem para que fique paralelo à rua onde a escola se localiza. Com isso, a medição da distância entre a casa e a escola torna-se simplificada.

Esse mesmo princípio é aplicado na metrologia de peças de trabalho. Observe a figura 2, a distância entre dois furos em uma peça pode ser determinada ao ajustar o ponto de origem para o furo menor e, em seguida, rotacionar matematicamente o sistema de coordenadas da peça em 45°. Com ambos os furos alinhados ao novo eixo Y, a distância entre eles pode ser calculada de forma automática.

Características medidas e construídas

As características medidas são aquelas que podem ser quantificadas diretamente por uma máquina CMM CNC ao entrar em contato com as superfícies da peça através de uma sonda. Estas incluem elementos geométricos fundamentais como bordas, cilindros, esferas e cones. Por outro lado, características construídas, como distância, simetria, interseção, ângulo e projeção, não são mensuráveis diretamente. Elas são derivadas matematicamente a partir das características medidas para determinar seus valores. Essa distinção é crucial para a precisão e integridade do processo de medição tridimensional.

Na Figura 3, o círculo central é construído a partir dos pontos centrais dos quatro círculos medidos.

Medição por contato

A CMM CNC adquire dados ao entrar em contato com a peça por meio de um apalpador conectado ao seu eixo de medição. A precisão da ponta do apalpador é notável; no entanto, para que a CMM CNC funcione corretamente, é necessário estabelecer a localização exata da ponta dentro do sistema de coordenadas da máquina antes de iniciar a medição. O centro e o raio do apalpador são definidos com precisão ao medir uma esfera padrão (esfera de requalificação), garantindo a acurácia do processo de medição.

Dimensionamento Geométrico e Tolerâncias

O Dimensionamento Geométrico e Tolerâncias (GD&T) constitui uma linguagem simbólica universal, análoga ao sistema de sinalização viária internacional que direciona os condutores nas estradas. Os símbolos de GD&T possibilitam que engenheiros, projetistas e designers descrevam com exatidão e lógica as características das peças, de modo que estas possam ser fabricadas e verificadas com precisão. A expressão desses símbolos ocorre no quadro de controle da característica, que se assemelha a uma sentença e é interpretada da esquerda para a direita.

As características definidas pelo GD&T são fundamentais para os processos de medição em máquinas de medição por coordenadas (CMM). Durante a medição de peças, essas máquinas avaliam parâmetros como retilineidade, planicidade, circularidade, posição e perfil, assegurando a aderência às tolerâncias estabelecidas. A CMM facilita a avaliação precisa de geometrias complexas, contribuindo significativamente para a qualidade e exatidão no processo de fabricação.

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