CMM-COORDİNATE MEASURİNG MACHİNES (KOORDİNAT ÖLÇÜM MAKİNALARI)

Transkript

1 CMM-COORDİNATE MEASURİNG MACHİNES (KOORDİNAT ÖLÇÜM MAKİNALARI)

2 Koordinat Ölçme Makinaları, üretilen parçaların ölçüm kontrolünü yapan, programlanabilir ölçüm makinalarıdır. İş parçası üzerinde kontrolü yapılmak istenen her türlü boyutsal ölçüm ve paralellik, diklik, ovallik gibi konum toleransları kolaylıkla sorgulanabilir. Üretimde kullanılan CNC işleme tezgâhları gibi bir kere programlandıktan sonra, tüm parçaların otomatik olarak ölçülmesi, raporlanması mümkündür. Daha önceden çizimi mevcut olan parçaların CAD resmine göre kontrolünün ve kıyaslanmasının yanında, tersine mühendislik amaçlı CAD resminin elde edilmesine yönelik işlemler de yapılabilir. Genellikle otomotiv ve havacılık endüstrisinde kullanılan bu cihazlar, seri üretimin olduğu her işletmede kullanılabilmektedir. Koordinat Ölçüm Makinaları (CMM ler) bir çalışma yüzeyi üzerindeki noktaların koordinatlarını belirlemek için hareketli bir ölçüm probunu takip etmek üzere tasarlanan mekanik sistemler

3 olup 3 boyutlu ölçümlerin alınabilmesi için tasarlanmış donanım ve yazılım bileşenlerinden oluşan çözümlerdir. CMM ler özellikle tersine mühendislik uygulamalarında kullanılan katı model, yüzey model ve tel kafes model ölçmelerinde başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. CMM ler ile unsurlar, detaylar ve model özellikleri tanımlanabilmektedir. Referans yüzeyi, kenarı veya noktası esas alınarak derinlikler, girinti ve çıkıntıların konum ölçüleri, delikler arasındaki eksen uzaklıkları, kenar ve delik ekseni arasındaki mesafe, çap ölçüleri, delik eksenlerinin paralelliği, eş merkezlilik ve koniklikler gibi sayısız geometrik model ölçülebilir. CMM ler makina gövdesi, ölçüm probu, kontrol veya hesaplama sistemi ve ölçüm yazılımı olmak üzere dört temel bileşenden meydana gelir. CMM uygulamalarında verimlilik açısından, model veya ürünü oluşturan, üretime giren ve çıkan malzemenin boyutlarına uygun bir cihaz alınabilmesi, parçanın her yüzeyinden ölçüm alınabilmesi, değişken sıcaklık gibi değerlerin ölçüm sonuçlarına etki etmemesini sağlayacak mekanizmaya sahip olunması, ürünün her yere taşınabilmesi, üretim tezgâhı üzerinde de ölçüm alınabilmesi, yazılımın Türkçe olması gibi hususlar son derece önemlidir (ST. Makina Dergisi Haziran 2010 sayısı). CMM Kullanım Alanları ve Çalışma prensipleri Otomotiv sektörü, medikal, savunma sanayi, beyaz eşya, havacılık ve uzay, mikro uygulamalar, kalıpçılık sektörü CMM lerin vazgeçilmez uygulama alanlarıdır. CMM ler, Reverse engineering-tersine mühendislik (numuneden CAD modelin çıkarılmasına) uygulamalarında vazgeçilmez bir işlevselliğe sahiptir.

4 Birçok üretici, CMM teknolojisini ürün geliştirme aşamasında CAD kullanımının yaygın olmasından dolayı tercih etmektedir. CAD yazılımı, tasarım sürecini kolaylaştırır ve üreticilere 3 boyutlu sanal tasarım modelleri sağlar. Üreticiler bazen ellerine geçen parçanın tersine mühendislik diye tabir edilen parçadan CAD modele gidilmesinde de 3 boyutlu ölçümlere ihtiyaç duyarlar. Klasik (sabit) CMM ler İlk CMM, makinenin XYZ konumunu görüntüleyen, bir dijital değerin okunduğu basit bir cihaz olarak 1960 lı yılların başında üretilmiştir. Klasik CMM tipleri köprü, destek ve rampa bileşenleri içerir. Sabit CMM ler çok yüksek hassasiyet düzeylerine sahiptir ve CAD modeline bir bağlantı sağlar. Ancak ölçülecek parçanın (tipik olarak sıcaklığı kontrol edilen bir odada duran) CMM e

5 getirilmesini ve parçanın CMM ölçüm ızgarasına sığmasını gerektirmektedir. Üretilen alt tertibatlar boyut olarak büyüdüğünden ve daha büyük tertibatlara entegre edildiğinden, taşınabilirlikleri azalmış ve bu nedenle klasik bir CMM nin kullanım alanlarını sınırlamıştır. Bu teknolojide ayrıca üreticilerin büyük veya karmaşık şekilli parçaları ölçmek için manuel ölçüm cihazlarını veya pahalı özel test tertibatlarını kullanmaya devam etmesi gerekmektedir. Sabit CMM nin kullanımı oldukça karmaşıktır; bu da potansiyel operatör ve kullanıcı sayısını kısıtlamaktadır. Taşınabilir CMM ler İlk üretiminden bu yana, taşınabilir CMM lerin geliştirilmesi de dahil, CMM teknolojisinde birçok gelişme yaşanmıştır. Taşınabilir CMM ler, klasik CMM lerin tüm avantajları ile birlikte daha yüksek bir esnekliğe sahiptir. Ağırlıkları düşüktür ve bu nedenle ölçüm yapılması gereken her yerde kullanılabilir (makine parçaya gider). Kontrollü bir ortam oluşturulmasına gerek yoktur ve ayrıca kullanımı oldukça basittir. Oldukça yüksek doğrulukta sonuçlar sağlar ve birçok ortamda çalıştırılabilecek kadar sağlamdır. Taşınabilir CMM ler ayrıca klasik bir CMM den çok daha ucuzdur.

6 Parçaların ve ürünlerin ölçülmesi ve kontrolü için piyasada birkaç farklı cihaz bulunmaktadır. Her cihazın kendine özel avantajları ve dezavantajları bulunduğundan genellikle en doğru tercih, uygulamaya bağlı olarak değişmektedir. Yıllar içerisinde bu cihazlar artan kalite standartlarının sağlanabilmesi için daha gelişmiş bir hale gelmiştir. Her geçen gün daha fazla sayıda üretici, ürünlerini ve süreçlerini sürekli olarak geliştirmek amacıyla Altı Sigma ve ISO 9000 gibi kalite standartlarını uygulamaya başlamaktadır. Bu programlar, ürün hatalarının azaltılmasına veya giderilmesine ek olarak üretim süreci sırasında ortaya çıkan problemlerin tespit edilmesinde de oldukça yararlıdır. Bu da şirketlerin hatalı ürünlerin süreç sırasında daha fazla işlem görmesini engellemesine imkân sağlamaktadır. Üreticilerin bu yaklaşımda başarılı olabilmesi için, ürün montajından önce hiç ölçüm

7 yapılmayan çeşitli aşamaları dahil olmak üzere, süreçleri her adımda ölçmeleri gerekmektedir. Klasik ölçüm yöntemleri ve taşınabilir ölçüm cihazları Kumpaslar ve mikrometreler gibi manuel ölçüm cihazları genellikle delik çapları veya dikdörtgen şeklindeki bir bileşenin uzunluğu ve genişliği gibi basit geometrik ölçümlerin gerçekleştirilmesi için yararlıdır. Ancak karmaşık parça ölçümlerinde kullanımları oldukça sınırlıdır. Ayrıca ölçümlerin doğrudan parçanın CAD modelleri ile karşılaştırılmasına izin vermez, insan hatalarına oldukça açıktır ve farklı veriler sağlayan sonuçlar üretmez.

8 Örneğin, bir delik çapının iki noktadan ölçülerek hızlı bir şekilde belirlenmesini sağlayabilen bir kumpas, deliğin ne kadar yuvarlak olduğu (deliğin şekli olarak adlandırılır) hakkında bir bilgi vermez veya kullanıcıya deliğin diğer noktalarında çapın önemli ölçüde değişip değişmediğini göstermez. Bu bilgilerin kumpas kullanılarak elde edilmesi oldukça zaman isteyen bir işlemdir ve kullanıcının bunun için mutlaka birçok farklı noktadan ölçümler alması ve bu ölçümleri birbiriyle karşılaştırması gerekir. CMM LER ARTIK DOKUNMADAN DA NOKTA TOPLAYABİLME KAPASİTESİNE SAHİPLER Koordinat ölçme makinalarında en yeni teknolojik gelişmeler hangileri? Koordinat ölçüm makinalarındaki son teknoloji, özellikle cihazların dokunarak topladığı noktalara dokunmadan da nokta toplayabilme kapasitesinin eklenmesidir. Özellikle lazer tarama dediğimiz yöntemle, parçaların üç boyutlu taranarak ölçüm analizlerinin yapılabilmesi, elde CAD datası varsa, ölçüm sonuçlarınızla CAD datanın karşılaştırma yapılabilmesi, CAD

9 datası yoksa, bu taramanızdan CAD data üretilebilmesi mümkün hale gelmiştir. Optik karşılaştırıcılar ve makine izleme sistemleri 35 sene önce markalama aletleri ile başlayan CMM kullanımı, günümüzde yerini analog ve dijital dokunmatik propla ölçüme bırakmıştır. Hatta günümüzde temassız optik, laser ya da kameralı sistemlerle hızlı analizler yapılmaya çalışılıyor. Parçanın görünen bölümlerini ölçebilen ancak iç tarafında kalan boşlukların geometrisini analiz edemeyen bu teknolojiye en büyük destek Tahribatsız Muayene sahasında sıklıkla tercih edilen tomografi cihazları sayesinde aşılmaktadır. Yaklaşık 15 seneden bu yana Bilgisayarlı Tomografi sistemi ile parçayı kesmeden komple 3D görüntü ve ölçü kontrolü yapmak artık mümkün hale gelmiştir (SES3000). Optik karşılaştırıcılar, arkadan aydınlatılan parçaların büyütülmüş profillerinin ekrandaki bir ölçekle karşılaştırılmasına dayanan eski bir teknolojidir. Bu şekilde iki boyutlu şekiller hızlı bir şekilde ölçülebilir, ancak doğruluk sınırlıdır ve işlem manueldir. Makine izleme sistemleri de optik karşılaştırıcılara benzerdir, ancak farklı olarak kontrol analizlerinin gerçekleştirilmesi için kameralar ve görüntüleme yazılımları kullanılır. Makine izleme sistemleri çok hızlıdır, ancak pahalıdır, belirli uygulamalarla sınırlıdır ve yalnızca küçük parçaların iki boyutlu kontrolleri için kullanılmaktadır. CMM lerde Verimlilik Özellikle alınacak cihazın, açık mimariye sahip olup olmadığı yani yazılım olarak bağımlı veya bağımsız olunabilmesi, cihazın çok çeşitli prob ile kullanabilme yeteneği olup olmadığı önemli noktalardır. Yatırım yapılacak cihazın servis şartları uzun dönemli olarak mutlaka incelenmelidir.

10 Çevresel şartlar, ısı, basınç ve nem direk olarak ölçme sonuçlarını etkiler. Cihaz mutlaka sağlam zeminde olmalıdır. Ölçülecek parça sabitlenmiş olmalıdır. CMM lerin avantajları CMM ler günümüzde önemli teknolojik gelişmeler kaydetmiştir ve ölçüm cihazları ile kam, dişli, krank mili gibi kompleks yüzeyli parçalar dahil her türlü boyutsal özelliğe sahip parçalar ölçülebilmektedir. CMM ler ile parçayı kesmeden komple 3D görüntü ve ölçü kontrolü yapmak mümkündür (SES3000). CMM lerle mikro ölçekli parçalardan büyük tonajlı gemi iskeletlerine kadar her boyutta parçanın ölçülebilmesi mümkündür. Cihazların taşınabilir ve oldukça hafif olmaları dolayısıyla parçanın cihaza taşınması gerekmez, parça neredeyse ölçüm orada yapılabilir. Bu durum bilhassa parçanın taşınmasının doğuracağı işçilik, zaman ve nakliye gibi ek maliyetleri ortadan kaldırır. Zaman maliyetini düşürür ve üretim esnasındaki boyut kontrollerinin çok kısa sürede ve üretimin hızını etkilemeden yapabilmesini sağlar. CMM'lerin taşınabilir olması, esneklik, daha az organizasyon zamanı, gelişmiş hassasiyet, daha az kullanıcı etkisi, daha yüksek ölçüm verimi, sağlanan avantajlar arasındadır. Cihazın tezgâha taşınabilmesiyle, tezgâhın üretmeden geçireceği süre azalır, kapasite kullanımı artar. Sabit bir makinada ölçülecek parçanın tezgâhtan sökülmesi o parçanın tekrar takılmasını imkânsız kılar. Bu yüzden çöpe atacağınız bir parçayı üretmek için, enerji zaman ve iş gücü harcanmaktadır. Bunun yerine tezgâh üzerinde ölçümün alınabilmesiyle tüm bu

11 olumsuzlukları artıya çevirebilmek mümkün olup, taşınabilir CMM ile çalışmak işletmenin lehine sonuçlanabilir. Taşınabilir CMM lerin kullanılabilmesi için özel havalandırmalı odalara ihtiyaç olmayabilmektedir. Böylece süreklilik arz eden bir maliyetten tasarruf edilir. Patentli teknolojilerle, ölçüm sonuçlarına etki eden sıcaklık, basınç ve nem gibi faktörleri gerçek-zamanlı takip edebiliyor ve çalışma ortamında bu değerler kompanze edilebiliyor. Sabit makinalardaki gibi parçanın sadece görünen yüzeyini değil, içinden, hatta altından da nokta alınabilmektedir. Kullanıcı dostu, öğrenmesi kolay, Türkçe yazılımlar sayesinde ürünler kısa bir eğitim sonrasında operatör seviyesinde kolaylıkla kullanılabiliyor. Eleman sirkülasyonu olan yerlerde, yeni operatörün adaptasyonu çok kısa süreli olabiliyor. CMM Sektörünün en önemli sorunları nelerdir? Sektörün en önemli iki problemi vardır. Bunlardan birisi yetişmiş eleman teminidir. 90 günlük bir süreçte takip edilen bir prosedürle CMM lerin ve yazılımın mutlak verimli bir şekilde kullanılmasını ve müşterilerin zaman kaybetmeden CMM ekipmanının kullanımından doğan katma değere ulaşılması CMM firmaları tarafından garanti edilmektedir. Sektörün ikinci problemi ise işletmelerde halen kalite yatırımı başlığında bu yatırımın hayata geçmesi sürecidir. İşletmelerin bu tarz yatırımlardan kaçınmaya çalışması, orta vadede ceplerinden belki daha fazla maliyetin çıkmasına sebep olmaktadır. Bilinçlenme seviyesini arttırmak için yoğun olarak, müşterilerle buluşularak, onlar için work-shop lar organize edilmektedir. Koordinat ölçme makinalarının üretimdeki önemi (kalite artımına katkısı, üretimdeki hataların ve/veya hatalı süreçlerin tespiti ve

12 hurda parçaların azaltılmasına etkisi) yurdumuzda henüz yeterince iyi değerlendirilmediği için bunun etkisiyle yetişmiş eleman eksikliği yaşanmaktadır. Bu konuda kurslar ve eğitimler gerçekleştirilerek bu ihtiyacı karşılamak gerekmektedir (MEGA Danışmanlık). CMM Yatırımı Gereklimi? Koordinat ölçme makineleri (CMM) yatırımında dikkat edilmesi gereken noktaların başında; yapılan yatırımın kısa, orta ve uzun vadede işletmelerin ihtiyacı olup olmamasına bağlıdır. Yapılan yatırımın özellikle tam bir paket içerip içermemesi, zaman içinde değişen ihtiyaçlara ekonomik çözümlerinin olup olmaması, nerede ve ne zaman olursa olsun, cihazın kullanılabilirliği yani verimliliği, yaptıkları yatırımın sürekli bir maliyet üretip üretmemesi temel yatırım maliyetlerini oluşturacaktır. CMM lerin hitap ettiği sektörler? CMM koordinat ölçüm sistemleri parçaların ve kompleks sistemlerin montaj ve üretim süreçlerinde doğrudan 3 boyutlu karşılaştırmalarına ve yüksek hassasiyetli 3B ölçümlerine imkan verir. CMM ölçüm sistemleri yüksek doğruluk oranlarına ihtiyaç duyulan her alanda kullanılır. Örnek vermek gerekirse; bileşenler ve parçaların kontrolü, montajların kontrolü, üretim planlama ve envanter belgelemeden, tarihi mekan ve objelerin dijital olarak taranmasından, suç ve kaza mahallinin araştırılmasına kadar geniş bir yelpazede yer almaktadır. CMM lerin hizmet ettiği başlıca endüstriler arasında havacılık, otomotiv, gemi inşa ve yan sanayileri, enerji, kimya, kalıp, makina ve imalat sanayileri bulunmaktadır. Üniversiteler, araştırma kurumları ve inşaat / mimarlık alanları da potansiyel CMM müşterileridir.

13 CMM lerin kullanıldıkları yerler laboratuvar ortamları olduğundan; uzun yıllar, yüksek verimle kullanılabilirler. Tüm ölçü aletlerinde olduğu gibi belirli periyotlarda kalibrasyonları ve bakımları yetkili firmalar tarafından yapıldığı sürece sorunsuz olarak çalışmaktadırlar. Ancak makinanın ihtiyacı olan elektrik, hava ve ortam şartlarının uygun olarak sağlanmaması makinadan alınabilecek verimi olumsuz olarak etkileyebilir. EN YÜKSEK VERİMİ ALMAK İÇİN DİKKAT EDİLMESİ GEREKENLER Endüstriyel ölçme ve kontrol uygulamalarının en büyük problemlerinden olan; titreşim ve sıcaklık problemlerine CMM uygulamalarında dikkat edilmesi gerekir. CMM lerin kurulmasında, zemin ve oda hazırlığına çok dikkat edilmelidir, zira sıcaklık değişimleri ve titreşim ölçüm hatasını en aza indirgemek için şarttır. Öte yandan cihazı kullanacak kişinin bilgi birikimi verimli çalışmayı hızlandırır. Sistemin çalışmasını sağlayan 3D ölçme yazılımlarının fonksiyonel, kolay kullanılabilir ve Türkçe menülere sahip olması müşterilere sunulan avantajlardandır. Hızlı ve kaliteli servis anlayışı ile lazer kalibrasyonlu bakım anlaşmaları yapılabilmektedir. CMM lerin yüksek verim için belirli periyotlarda kalibrasyonları ve bakımları kesinlikle yapılmalıdır (MEGA Danışmanlık). YATIRIMDA DİKKAT EDİLECEK NOKTALAR Koordinat ölçme makinası alınmadan önce mevcut parça boyutları ve kontrolü yapılacak geometriler ile hassasiyet

14 değerleri belirlenmelidir. Bu bilgiler kabaca belirlendikten sonra makinaların satışını yapan firmalar ile görüşülerek parçaların üzerinde çalışmalar yapılabilir ve tam olarak ihtiyaca cevap verecek makinanın, ölçüm zamanına varıncaya kadar tüm özellikleri belirlenmiş olacaktır. YENİ TEKNOLOJİK GELİŞMELER Her sektörde olduğu gibi koordinat ölçme makinalarında da sürekli yenilikler ve iyileştirmeler yapılmaktadır. Sonsuz dönüşlü pnömatik temaslı ölçme uçları ile temassız lazer ve optik ölçme kafaları, koordinat ölçme makinalarında yeni teknolojilerdendir. Sonuç olarak 3 boyutlu ölçüm sistemlerinde; Ölçüm hassasiyeti, Ölçüm hızı, Ölçülen parçanın karmaşıklığı, Ölçülen parçanın yüzey sertliği vb. kıstaslar göz önüne alınarak seçilir ve üç boyutlu nesne bilgisayar modeline aktarılır.