راهنمای تعیین دقت پراب CMM

یک رویه سه مرحله ای برای تشخیص مشکلات اندازه گیری با CMM

منبع: مجله Quality Digest

ترجمه: اصغر ناصری

چگونه می توانید از صحت کار ابزار خود مطمئن شوید؟ با ابزاری مانند یک چکش، کار آسان است. اگر میخ با ضربات چکش فرو رود، چکش سالم است. اما در مورد ابزار پیشرفته ای مانند CMM چه؟ پراب ابزار پیشرفته‌ای است که دارای بسیاری قطعات داخلی غیر قابل دیدن است که خرابی آنها را نمی‌توان تشخیص داد. پس از کجا باید شروع کرد؟ خوب، با مشابه سازی آن با یک چکش کار را کمی ساده تر می‌کنیم.

درست مانند چکش، یک پراب CMM نتایج مورد انتظار خود را بر اساس مشخصات محصول ارائه می‌کند، یعنی بر اساس یک خط مبنا[1]. یک چکش نو مستحکم و متوازن است و سری تخت و دسته ای دارد که سفت به سر آهنی چسبیده، همچنین عاری از نقص بودن آن توسط سازنده تایید شده است. یک CMM نو و پراب آن یک سیستم اندازه گیری تشکیل می دهند که مستحکم و متوازن است و صحت و تکرارپذیری آن توسط سازنده صحه گذاری شده که به شکل گواهی کالیبراسیون در اختیار مشتری قرار می‌گیرد. این گواهی کالیبراسیون خط مبنای مشتری را تعریف می کند، یعنی مجموعه ساده ای از اعداد که تعیین می کند در صورت اندازه‌گیری جسمی با ابعاد معلوم (مانند یک کره مرجع یا فرامین رینگی) به چه اندازه هایی باید برسیم. بیشتر CMM ها برطبق یکی از دو استاندارد فنی متداول کالیبره می شوند: ASME B89 از انجمن مهندسین مکانیک آمریکا یا ISO10360-2 از انجمن بین المللی استانداردسازی (ISO).

شکل 1. گزارش تست کالیبراسیون مطابق ASME B89

برای مثال، اگر یک CMM بر اساس مشخصات فنی B89 کالیبره شود، یک عدد برای تکرارپذیری خواهیم داشت (شکل 1). فرض کنیم عدد مزبور 0.004 mm یا 4 میکرون باشد. معنایش این است که وقتی یک کره کالیبره را اندازه‌گیری می‌کنیم، اندازه بدست آمده در آزمون های متوالی باید در محدوده 0.004 mm باشد. از طرف دیگر اگر CMM شما بر طبق ISO 10360-2، تعدادی آزمون پراب خواهیم داشت مانند مقدار 0.0025 mm که در شکل 2 نشان داده شده است. این مقدار، عدم قطعیت پراب کردن نقاط، معادل 0.0025 mm یا 2.5 میکرون است و بیان می کند که با پراب کردن 25 نقطه بر روی کره مرجع، خطای اندازه‌گیری نباید از این مقدار تجاوز کند. این مقدار شبیه تلرانس کروی بودن و انحراف اندازه از قطر کالیبره شده است. بنابراین در این مثال اگر CMM مورد نظر مطابق ISO 10360-2 گواهی گرفته باشد، هنگام اندازه‌گیری یک کره انحراف از قطر و گردی (یا کروی بودن) آن باید زیر 2.5 میکرون باشد.

شکل 2. گواهی کالیبراسیون مطابق ISO 10360-2

حالا که هدف را معلوم کردیم ببینیم کجای کار قرار داریم.

یک آزمون ساده بر روی هر ماشین CMM در اصل کنترل تنظیمات پراب است. در حالی که هر دو محور A و B پراب روی زاویه صفر هستند (پراب کاملا عمودی) کره مرجع را با 25 نقطه در چهار ردیف در مود خودکار اندازه گیری کنید. این اندازه گیری را سه بار یا بیشتر تکرار کنید. اندازه های بدست آمده باید در گستره مبنایی که پیش از این ذکر شد باشند (حداکثر اختلاف آنها 0.0025 میلی متر باشد). اگر چنین نبود، ماشین باید معاینه شود.

عیب یابی را از کره مرجع شروع کنید. ابتدا باید تایید شود که قطر مشخص شده در نرم افزار CMM با مقدار مشخص شده در گواهی کالیبراسیون کره مرجع (که هنگام خرید CMM به مشتری تحویل داده می شود) همخوانی دارد. در غیر اینصورت مقدار قطر کره مرجع باید مطابق گواهی کالیبراسیون در نرم افزار تصحیح شود. سپس کره را با یک پارچه بدون پرز نو و الکل تمیز کنید. دوباره استایلوس را چک کنید. استایلوس باید سفت، تمیز و مطابق قطر و ابعاد تعیین شده در صفحه نرم افزار باشد. اقدامات فوق از اساسی ترین و ارزانترین کارهایی است که برای رفع عیب سیستم پراب و تصحیح مشکل دقت و تکرارپذیری CMM می‌توان انجام داد. از اینکه در ساعات گذشته از یک استایلوس شل یا ناسالم استفاده کرده اید نگران نباشید. این مشکل حتی برای باتجربه‌ترین اپراتورها نیز اتفاق می افتد. پس از رفع مشکلات فوق، یکبار دیگر کره مرجع را اندازه گیری کنید و ببینید آیا مشکل مرتفع شده است یا نه.

اگر با اقدامات فوق مشکل برطرف نشد، احتمالا کارهای هزینه برتری باید انجام دهید. پرابهایی که ماژولهای مغناطیسی قابل تعویض دارند (مانند TP-20 و TP-200)، از دو بخش تشکیل شده اند: ماژول که بخشی است که استایلوس به آن پیچ می شود و شامل مکانیسم تریگر (ارسال سیگنال در صورت تماس پراب با جسم) است و بدنه که به سرپراب پیج می شود. بدنه صرفا یک سوئیچ دوحالته است، یا کار می کند یا نه و اثری بر دقت ندارد. اگر ماژول سالم باشد ولی عمل تریگر و نقطه برداری انجام نشود، بدنه پراب ایراد دارد.

شکل 3. قسمت های مختلف یک پراب

اگر بدنه ایراد نداشته باشد، باید ماژول را تست کنید. مجددا با تمیز کردن محل های تماس شروع کرده و مطمئن شوید که ماژول درست در جای خود قرار گرفته است. اگر با اجرای فرایند فوق باز هم تکرارپذیری و صحت اندازه گیری تامین نشود، احتمالا ماژول شما دچار ساییدگی و خرابی شده است و باید تعویض شود. تنها راه ممکن استفاده از یک ماژول سالم و تست دوباره ماشین است.

منبع:

http://www.qualitydigest.com/inside/twitter-ed/operator-s-guide-cmm-probe-accuracy.html

---

[1] . baseline