완벽한 CMM 기계 및 측정 가이드

CMM 기계란 무엇인가요?

고도로 자동화된 방식으로 매우 정밀한 측정을 할 수 있는 CNC 방식의 기계를 상상해 보세요. 바로 CMM 기계가 그 역할을 합니다!

CMM은 "좌표 측정기"의 약자입니다. 유연성, 정확도, 속도의 조합 측면에서 볼 때, CMM은 아마도 최고의 3D 측정 장치일 것입니다.

좌표 측정기의 응용

좌표 측정기(CMM)는 정확한 측정이 필요할 때마다 매우 유용합니다. 측정이 복잡하거나 많을수록 CMM을 사용하는 것이 더욱 유리합니다.

일반적으로 CMM은 검사 및 품질 관리에 사용됩니다. 즉, 부품이 설계자의 요구 사항과 사양을 충족하는지 확인하는 데 사용됩니다.

또한 다음과 같은 용도로도 사용할 수 있습니다.리버스 엔지니어링기존 부품의 기능을 정확하게 측정하여 기존 부품을 개선합니다.

CMM 기계를 발명한 사람은 누구입니까?

최초의 CMM 기계는 1950년대 스코틀랜드의 페란티(Ferranti) 회사에서 개발했습니다. 항공우주 및 방위 산업에서 부품의 정밀 측정에 필요했습니다. 최초의 기계는 2축만 가능했습니다. 3축 기계는 1960년대 이탈리아 DEA에서 도입했습니다. 컴퓨터 제어는 1970년대 초 미국 셰필드(Sheffield)에서 도입했습니다.

CMM 기계의 유형

좌표 측정기에는 5가지 유형이 있습니다.

• 브리지형 CMM: 이 설계는 가장 일반적인데, CMM 헤드가 브리지 위에 놓입니다. 브리지의 한쪽은 베드의 레일 위에 놓이고, 다른 쪽은 가이드 레일 없이 에어 쿠션이나 다른 방식으로 베드 위에 지지됩니다.
• 캔틸레버 CMM: 캔틸레버는 다리를 한쪽에서만 지지합니다.
• 갠트리 CMM: 갠트리는 CNC 라우터처럼 양쪽에 가이드 레일을 사용합니다. 일반적으로 가장 큰 CMM이므로 추가 지지대가 필요합니다.
• 수평 암 CMM: 캔틸레버를 상상해 보세요. 하지만 다리 전체가 자체 축이 아닌 하나의 암을 따라 위아래로 움직입니다. 이 CMM은 정확도가 가장 낮지만, 자동차 차체와 같은 크고 얇은 부품을 측정할 수 있습니다.
• 휴대용 암형 CMM: 이 기계는 관절형 암을 사용하며 일반적으로 수동으로 위치를 조정합니다. XYZ 축을 직접 측정하는 대신, 각 관절의 회전 위치와 관절 사이의 알려진 길이를 기반으로 좌표를 계산합니다.

각 측정 유형에 따라 장단점이 있습니다. 이러한 유형은 기계의 위치를 결정하는 데 사용되는 구조를 나타냅니다.조사측정되는 부분을 기준으로 합니다.

장단점을 이해하는 데 도움이 되는 편리한 표는 다음과 같습니다.

프로브는 일반적으로 X, Y, Z의 3차원으로 배치됩니다. 그러나 더욱 정교한 기계를 사용하면 프로브 각도를 변경하여 프로브가 도달하기 어려운 곳까지 측정할 수도 있습니다. 회전 테이블을 사용하여 다양한 형상의 접근 가능성을 향상시킬 수도 있습니다.

CMM은 종종 화강암과 알루미늄으로 만들어지며 공기 베어링을 사용합니다.

프로브는 측정 시 부품 표면의 위치를 판별하는 센서입니다.

프로브 유형은 다음과 같습니다.

• 기계적인
• 광학
• 원자 램프
• 백색광

좌표 측정기는 대략 세 가지 일반적인 방법으로 사용됩니다.

• 품질 관리 부서: 정밀도를 극대화하기 위해 일반적으로 기후가 조절되는 청정실에 보관됩니다.
• 생산 현장: CMM은 CNC 기계 사이에 설치되어 생산 셀의 일부로 검사를 쉽게 수행할 수 있도록 하며, CMM과 부품 가공 기계 사이의 이동 거리를 최소화합니다. 이를 통해 측정을 더 일찍, 더 자주 수행할 수 있으며, 오류를 더 빨리 발견하여 비용을 절감할 수 있습니다.
• 휴대성: 휴대용 CMM은 이동이 간편합니다. 작업 현장에서 사용하거나 제조 시설에서 멀리 떨어진 현장으로 가져가서 현장에서 부품을 측정할 수도 있습니다.

CMM 장비의 정확도(CMM 정확도)는 어느 정도입니까?

좌표 측정기의 정확도는 다양합니다. 일반적으로 마이크로미터 이상의 정밀도를 목표로 합니다. 하지만 그렇게 간단한 문제는 아닙니다. 우선, 오차는 크기에 따라 달라질 수 있기 때문에 CMM의 측정 오차는 측정 길이를 변수로 포함하는 간단한 공식으로 나타낼 수 있습니다.

예를 들어, Hexagon의 Global Classic CMM은 저렴한 다목적 CMM으로 나열되어 있으며 정확도는 다음과 같습니다.

1.0 + L/300um

이 측정값은 미크론 단위이고 L은 mm 단위로 지정됩니다. 예를 들어 10mm 길이의 물체의 길이를 측정한다고 가정해 보겠습니다. 공식은 1.0 + 10/300 = 1.0 + 1/30 = 1.03 미크론입니다.

마이크론은 1mm의 1/1000으로, 약 0.00003937인치입니다. 따라서 10mm 길이를 측정할 때 오차는 0.00103mm 또는 0.00004055인치입니다. 0.05분의 1도 안 되는 아주 작은 오차죠!

반면에, 측정하려는 값의 10배의 정확도를 가져야 합니다. 즉, 이 측정값을 그 값의 10배, 즉 0.00005인치까지만 신뢰할 수 있다는 뜻입니다. 여전히 꽤 작은 오차입니다.

작업 현장 CMM 측정의 경우 상황은 더욱 복잡해집니다. CMM이 온도 조절 검사실에 설치되어 있다면 많은 도움이 됩니다. 하지만 작업 현장에서는 온도가 상당히 변동할 수 있습니다. CMM이 온도 변화를 보정하는 방법은 다양하지만, 완벽한 방법은 없습니다.

CMM 제조업체는 온도 대역에 대한 정확도를 명시하는 경우가 많으며, ISO 10360-2 CMM 정확도 표준에 따르면 일반적인 온도 대역은 64~72F(18~22C)입니다. 여름철 작업 현장 온도가 86F(86F)에 달하는 경우가 아니라면 이 정도면 괜찮습니다. 하지만 여름철 작업 현장 온도가 86F(86F)에 달한다면 오차에 대한 적절한 사양이 없는 것입니다.

일부 제조업체는 정확도 사양이 서로 다른 여러 단계 또는 온도 범위를 제공합니다. 하지만 하루 중 다른 시간대나 다른 요일에 동일한 부품에 대해 여러 범위에 걸쳐 측정한다면 어떻게 될까요?

최악의 상황을 고려한 불확실성 예산을 수립해야 합니다. 이러한 최악의 상황으로 인해 부품의 허용 오차가 허용 범위를 벗어나는 경우, 추가적인 공정 변경이 필요합니다.

• 온도가 더 유리한 범위로 떨어지는 특정 시간대에 CMM 사용을 제한할 수 있습니다.
• 하루 중 특정 시간에만 허용 오차가 낮은 부품이나 기능을 기계로 가공하도록 선택할 수 있습니다.
• 더 좋은 CMM은 해당 온도 범위에 더 적합한 사양을 제공할 수 있습니다. 가격이 훨씬 비싸더라도 그만한 가치가 있을 수 있습니다.

물론 이러한 조치는 작업 일정을 정확하게 계획하는 데 큰 차질을 빚을 것입니다. 갑자기 작업 현장의 기후 조절을 개선하는 것이 가치 있는 투자가 될 수 있다는 생각이 들게 됩니다.

이 측정 과정이 얼마나 까다로운지 알 수 있을 겁니다.

또 다른 중요한 요소는 CMM에서 검사할 공차를 어떻게 지정하는가입니다. 가장 중요한 기준은 기하학적 치수 및 공차(GD&T)입니다. 더 자세한 내용은 GD&T 입문 과정을 참조하세요.

CMM 소프트웨어

CMM은 다양한 종류의 소프트웨어를 실행합니다. 이 표준은 DMIS(Dimensional Measurement Interface Standard)라고 하며, 모든 CMM 제조업체의 주요 소프트웨어 인터페이스는 아니지만, 대부분의 제조업체는 최소한 DMIS를 지원합니다.

제조업체는 DMIS에서 지원하지 않는 측정 작업을 추가하기 위해 자체적인 고유한 기능을 만들어냈습니다.

디미스

앞서 언급했듯이 DMIS가 표준이지만 CNC의 G 코드와 마찬가지로 다음을 포함한 많은 방언이 있습니다.

• PC-DMIS: Hexagon 버전
• 오픈디미스
• TouchDMIS: 퍼셉트론

맥코스모스

MCOSTMOS는 니콘의 CMM 소프트웨어입니다.

칼립소

Calypso는 Zeiss의 CMM 소프트웨어입니다.

CMM 및 CAD/CAM 소프트웨어

CMM 소프트웨어와 프로그래밍은 CAD/CAM 소프트웨어와 어떤 관련이 있나요?

다양한 CAD 파일 형식이 있으므로 CMM 소프트웨어와 호환되는 형식을 확인하세요. 궁극적인 통합은 모델 기반 정의(MBD)입니다. MBD를 사용하면 모델 자체를 사용하여 CMM의 치수를 추출할 수 있습니다.

MDB는 매우 최첨단이어서 아직 대부분의 경우에 사용되지는 않습니다.

CMM 프로브, 고정구 및 액세서리

CMM 프로브

다양한 종류의 프로브와 모양이 제공되어 다양한 응용 분야에 활용할 수 있습니다.

CMM 고정구

고정 장치는 CNC 기계와 마찬가지로 CMM에서 부품을 로딩 및 언로딩할 때 시간을 절약해 줍니다. 처리량을 극대화하기 위해 자동 팔레트 로더가 장착된 CMM도 있습니다.

CMM 기계 가격

새로운 좌표측정기의 가격은 2만~3만 달러 범위에서 시작해 100만 달러 이상까지 올라갑니다.

기계 공장의 CMM 관련 작업

CMM 관리자

CMM 프로그래머

CMM 운영자