Các phụ tùng CMM (Coordinate Measuring Machine) là rất quan trọng. Quá trình cặp đôi các phụ tùng thông thường với CMM tốt có thể được ví như quá trình nạp nhiên liệu rẻ tiền vào chiếc xe Ferrari.
Đối với nhiều công ty, CMM hàng đầu là sự đầu tư lớn. Lợi ích của họ thường được thiết lập tài liệu đầy đủ và được hiểu một cách rõ ràng. Đối với phòng QC (kiểm soát chất lượng), các kết quả rõ rệt này thậm chí còn được coi là đem lại danh tiếng cho họ. Tuy CMM chắc chắn sẽ cải thiện chất lượng các sản phảm của công ty, nhưng các phụ tùng, chẳng hạn các thanh mở rộng, đầu bút ghi, cũng đóng vai trò quan trọng. Do đó, điều quan trọng là hướng đến biện pháp này để bảo đảm CMM thực thi tiềm năng thực sự của chính CMM.
“Phụ tùng của chúng tôi làm năng suất cho CMM của bạn”, Andreas Holowitz giám đốc phát triển kinh doanh toàn cầu của Zeiss, cho biết khi phát biểu tại cuộc gặp gỡ khách hàng của công ty ở Singapore.
Tập trung vào thanh mở rộng đầu bút ghi, ông nói, cần khảo sát kỹ vật liệu dùng để chế tạo các thanh này. Ông còn bổ sung, trên thi trường hiện có các thanh mở rộng khác nhau. Chúng được chế tạo bằng thép, nhôm, titan và sợi carbon. Điều đầu tiên cần ghi nhận, theo ông, là các thanh mở rộng phải nhẹ, chịu được uốn và bền nhiệt.
Vấn đề vật liệu “Thép tuy bền và ổn định nhưng rất nặng. Nếu bạn có sự mở rộng tương đối dài, thép không phải là lựa chọn lý tưởng. Cần tính đến trọng lượng, cũng không phải là lý tưởng đối với sự cân bằng toàn bộ trong hệ thống”, ông cho biết.
Các thanh mở rộng bằng nhôm,tuy được coi là “rất thông dụng”, nhưng có thể chứng minh là khó quản lý do chúng phản ứng với nhiệt. Nói chung, nhôm được coi là ổn định và có độ tin cậy cao, do đó hầu hết các kỹ sư QC (kiểm soát chất lượng) đều muốn sử dụng.
“Bạn không muốn vật liệu (trong hệ thống đo) có các khác biệt bất kỳ so với một giờ trước đó. Bạn muốn một quá trình ổn định”, ông nói. Sử dụng nhôm để minh họa, ông bổ sung: “nhôm có hệ số giãn nở nhiệt cao đến 23,8. Điều đó có nghĩa là 1 m nhôm giãn nở 23,8 µm khi nhiệt độ tăng 1oC. Nếu bạn có khoảng mở rộng 100 mm, khi nhiệt độ thay đổi 10C, chiều dài thanh sẽ thay đổi khoảng 2,5µm. Hầu hết các phòng đo lường mà tôi thấy đều có sự thay đổi nhiệt độ ít nhất là một độ và trong cả ngày có thể thay đổi đến hai, ba hoặc bốn độ C.”
Theo ông, với một thanh mở rộng, độ chính xác có thể bị mất đến 4µm. Sự tổn thất này có thể được nhân lên trong các hệ thống tinh vi do sử dụng nhiều thanh mở rộng. Tuy nhiên, ông thừa nhận rằng, nếu thời gian chu kỳ đo là ngắn, các thanh mở rộng bằng nhôm là đáng tin cậy, do nhiệt không đủ thời gian để tác động đến những thanh này.
Cuối cùng, titan tuy có ít vấn đề hơn với nhiệt độ, nhưng vách phần mở rộng được coi là “mỏng như tờ giấy”, do đó sẽ giảm tính ổn định khi chịu lực uốn lớn.
Tốc độ cao hơn tiết kiệm nhiều hơn Vấn đề vật liệu liên quan đến tốc độ quét và năng suất của toàn bộ quá trình đo đạc. Tại tốc độ quét rất thấp, 2mm/s, hầu như không cần lựa chọn giữa những thanh mở rộng được chế tạo từ các vật liệu khác nhau. Tuy nhiên, tại các tốc độ quét cao, thanh mở rộng bằng sợi carbon có độ sai lệch hình dạng thấp nhất. Nói cách khác, nếu người vận hành sử dụng vật liệu khác, người đó sẽ phải đo ở tốc độ thấp hơn để đạt được cùng mức độ chính xác và tính lặp lại.
Về quan hệ giữa tốc độ quét và chi phí vận hành, ông Holowitz nói: “Nếu chu kỳ và thời gian đo một chi tiết là 20 phút và có thể giảm khoảng 10% bằng cách sử dụng đúng vật liệu (thanh mở rộng), nghĩa là có thể tiết kiệm hai phút cho một chi tiết và sáu phút trong một giờ. Sau ba giờ, bạn có thể đo thêm một chi tiết, và sau mười giờ bạn được lợi thêm một giờ năng suất.”
Điều này đặc biệt thích đáng nếu giả thiết chi phí vận hành CMM trong một giờ khoảng 100 USD đến 200 USD. Một giờ tiết kiệm có thể quy ra lợi ích về năng suất khoảng 150 USD (trung bình).
Sử dụng chiếc xe đạp làm ví dụ để tóm tắt vấn đề vật liệu, ông nói, khung xe đạp bằng thép tương đối rẻ, nhưng khung nhôm là sự nâng cấp, do nhẹ hơn. Tuy nhiên, nếu cần xe đạp đua, phải sử dụng khung sườn xe bằng sợi carbon.
Các thủ thuật khác cho phép đo đạc tin cậy hơn – Kim cương – người bạn tốt nhất của đo lường Phần quan trọng kế tiếp của hệ thống bút ghi là điểm tiếp xúc với chi tiết đo. Khi quét các chi tiết mềm được chế tạo bằng hợp kim nhôm, có thể có khả năng vật liệu tích tụ ở đầu ruby. Theo ông Holowitz,đây là vấn đề do người vận hành phải tốn thời gian làm sạch đầu ruby và chuẩn hóa lại hệ thống. Ông nói, sử dụng đầu kim cương có thể giải quyết vấn đề này do kim cương hầu như không lấy vật liệu từ các chi tiết mềm, do đó là vật liệu rất cứng. Allaying e ngại rằng, kim cương, do rất cứng, có thể là trầy xước bề mặt chi tiết, ông nói, các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều kiểm tra trên đồng và hợp kim đồng, nhưng đầu kim cương không làm biến dạng chi tiết đồng.
– Cần lưu tâm đến các nguồn nhiệt xung quanh CMM ”Bạn đã mua các máy tuyệt vời và có vài việc bạn cần làm để giữ cho máy luôn luôn tuyệt vời”, Holowitz nói. Theo ông, một số phòng đo lường không nhạy với các điều kiện CMM yêu cầu để thực thi những điều CMM được thiết kế để thực hiện một cách hoàn hảo.
Ví dụ, ông nói, các bức vách mỏng và cửa sổ có thể là nguồn nhiệt tiềm năng và có thể tác động đến hiệu suất hoạt động của CMM. Ông còn cảnh báo, trong phòng đo lường có thể có người không phận sự, bố trí CMM quá gần cửa ra vào. Dường như, chỉ cần một phút cũng có thể xảy ra vấn đề. Các hoạt động có thể ảnh hưởng đến luồng không khí, làm dao động nhiệt độ. Ông khuyến nghị, nên thường xuyên theo dõi nhiệt độ trên cơ sở từng giờ hoặc đầu tư hệ thống theo dõi nhiệt độ có thể cung cấp sự giám sát nhiệt độ theo thời gian thực.
Giao diện – khi ít hơn lại tốt hơn Hệ thống bút ghi gồm các phụ tùng và bộ phận khác nhau, chẳng hạn các tấm nối, thanh mở rộng và các khớp nối. Tuy phương pháp hoặc hệ thống theo kiểu module này là rất linh hoạt, nhưng giao diện nơi hai bộ phận tiếp xúc với nhau là vùng tương đối yếu.
“Giao diện có thể bị lỏng dần theo thời gian, trở thành điểm yếu tiềm ẩn trong (hệ thống) bút ghi của bạn”, Holowitz nói. Dựa trên lập luận này của ông, giảm số giao diện, về lý thuyết, sẽ làm cho hệ thống có độ tin cậy cao hơn và chính xác hơn.
Điều này tạo thành cơ sở cho công nghệ ThermoFit (lắp khớp bằng nhiệt), theo tác giả nghiên cứu, sẽ giúp cho người vận hành tránh được các vấn đề liên quan với giao diện nối kết. Ngoài ra, hệ thống dựa trên công nghệ này sẽ nhẹ hơn khoảng 25% và hệ thống bút ghi có độ cứng vững tăng lên gần gấp đôi.
Vào cuối ngày, phương pháp đo hiện đại, toàn bộ chỉ là sao cho nhận được độ sai lệch nhỏ nhất. CMM công nghệ cao hứa hẹn độ chính xác gần như không có đối thủ, nhưng cần có quan niệm đúng và chú ý đến các chi tiết, chẳng hạn sử dụng các phụ tùng đúng để đảm bảo kết quả tin cậy và năng suất cao hơn.
(Nguồn: Cẩm nang Gia công Kim loại)
