Máy đo tọa độ CMM là gì? Cấu tạo, nguyên lý và phân loại
Máy đo tọa độ CMM là gì? Cấu tạo, nguyên lý và phân loại
Tìm hiểu máy đo tọa độ 3 chiều (CMM) từ A đến Z: định nghĩa, nguyên lý hoạt động, cấu tạo, đầu dò, các loại máy, độ chính xác và cách chọn mua.
1.CMM là gì?
CMM là viết tắt của Coordinate Measuring Machine, trong tiếng Việt gọi là máy đo tọa độ 3 chiều hoặc máy đo 3D. Đây là thiết bị dùng để đo và kiểm tra kích thước hình học của chi tiết cơ khí với độ chính xác cao, thường ở mức micromet.
Thay vì đo thủ công từng kích thước bằng thước cặp hay panme, CMM dùng một đầu dò di chuyển theo ba trục vuông góc để "chạm" vào bề mặt chi tiết. Mỗi điểm chạm được ghi lại dưới dạng tọa độ (x, y, z). Khi gom nhiều điểm lại, phần mềm sẽ dựng được biên dạng và tính ra toàn bộ kích thước, dung sai, dung sai hình học của chi tiết.
2.Nguyên lý hoạt động của máy đo tọa độ 3 chiều
Nguyên lý cốt lõi của CMM là đo theo tọa độ. Máy có ba trục chuyển động X, Y, Z gắn thước quang (encoder) độ phân giải cao. Khi đầu dò chạm vào một điểm trên chi tiết, hệ thống đọc vị trí của cả ba trục tại thời điểm đó và lưu lại thành một điểm tọa độ.
Quy trình đo cơ bản gồm các bước:
- Gá đặt chi tiết lên bàn đo và thiết lập hệ tọa độ chuẩn của chi tiết.
- Đầu dò lấy các điểm trên bề mặt (mặt phẳng, lỗ, trụ, rãnh...).
- Phần mềm dựng các yếu tố hình học (point, line, plane, circle, cylinder) từ các điểm đã lấy.
- Phần mềm tính kích thước, khoảng cách, góc và đánh giá dung sai hình học so với bản vẽ.
- Xuất báo cáo kết quả đo.
3.Cấu tạo máy CMM
Một máy đo tọa độ CMM tiêu chuẩn gồm các bộ phận chính:
- Thân máy và ba trục X, Y, Z: khung chuyển động chính, thường làm từ đá granite và hợp kim ổn định nhiệt, gắn thước đo quang độ phân giải cao.
- Đầu đo (probe head): bộ phận mang đầu dò, có loại cố định và loại xoay được nhiều góc để tiếp cận các bề mặt khó.
- Đầu dò và kim đo (stylus): phần trực tiếp tiếp xúc chi tiết. Kim đo thường có đầu bi ruby với nhiều đường kính khác nhau.
- Hệ điều khiển: bộ điều khiển chuyển động và xử lý tín hiệu từ đầu dò.
- Phần mềm đo: dựng hình, tính toán và xuất báo cáo (ví dụ phần mềm MCOSMOS của Mitutoyo).
4.Đầu dò CMM và kim đo
Đầu dò CMM quyết định phần lớn độ chính xác và khả năng của máy. Có hai nhóm cính:
- Đầu dò chạm điểm (touch-trigger): phát tín hiệu mỗi khi kim đo chạm bề mặt, lấy từng điểm rời rạc. Phù hợp đo kích thước, lỗ, vị trí.
- Đầu dò quét (scanning): rê liên tục trên bề mặt, lấy hàng nghìn điểm. Phù hợp đo biên dạng, mặt cong, dung sai hình dạng.
Kim đo (stylus) được chọn theo chiều dài, đường kính bi và vật liệu sao cho tiếp cận được vị trí cần đo mà vẫn giữ độ cứng vững. Kim càng dài và bi càng nhỏ thì càng tiếp cận được vị trí hẹp nhưng sai số có xu hướng tăng.
5.Phân loại máy CMM
Theo kết cấu, máy đo tọa độ được chia thành các loại phổ biến sau:
| Loại máy CMM | Đặc điểm | Phù hợp |
|---|---|---|
| Kiểu cầu (Bridge) | Phổ biến nhất, độ chính xác cao, kết cấu cầu di chuyển trên bàn đá | Chi tiết vừa và nhỏ, phòng QC |
| Kiểu tay gà (Cantilever) | Một đầu đỡ, thao tác gá đặt thuận tiện | Chi tiết nhỏ, năng suất cao |
| Kiểu dàn (Gantry) | Kết cấu lớn, cứng vững, tải trọng cao | Chi tiết lớn, nặng |
| Cánh tay đo (Arm) | Cầm tay, linh hoạt, đo tại hiện trường | Đo nhanh, chi tiết khó di chuyển |
| CMM quang học | Dùng ánh sáng, không tiếp xúc | Chi tiết mềm, nhỏ, dễ biến dạng |
6.Độ chính xác và điều kiện đo
CMM là thiết bị có độ chính xác cao nên kết quả đo rất nhạy với điều kiện môi trường. Hai yếu tố quan trọng nhất:
- Nhiệt độ: phép đo chuẩn được quy về nhiệt độ 20 độ C. Chênh lệch nhiệt độ làm chi tiết và máy giãn nở, gây sai số. Xem thêm bài Vì sao đo lường chuẩn ở 20 độ C.
- Truy xuất nguồn gốc đo lường: máy cần được hiệu chuẩn định kỳ, liên kết với chuẩn quốc gia để đảm bảo kết quả tin cậy. Xem bài Truy xuất nguồn gốc đo lường là gì.
7.Ứng dụng của máy đo CMM
Máy đo tọa độ được dùng rộng rãi trong kiểm tra chất lượng và gia công cơ khí chính xác:
- Đo kích thước, khoảng cách, đường kính lỗ và vị trí lỗ.
- Kiểm tra dung sai hình học (GD&T): độ phẳng, độ tròn, độ song song, độ đồng tâm, vị trí.
- Đánh giá chi tiết so với dung sai trên bản vẽ.
- Dựng ngược (reverse engineering) biên dạng chi tiết.
- Kiểm tra khuôn mẫu, chi tiết ô tô, hàng không, điện tử.
8.Các dòng máy CMM Mitutoyo tại MEB
MEB phân phối máy đo tọa độ 3 chiều Mitutoyo với nhiều dòng cho các nhu cầu khác nhau:
- CRYSTA-Apex: dòng CMM cầu phổ thông, độ chính xác cao, phổ biến trong phòng QC. Xem CRYSTA-Apex EX.
- STRATO-Apex: dòng độ chính xác cao hơn cho đo lường yêu cầu khắt khe. Xem STRATO-Apex.
- CARBstrato: dòng hành trình lớn cho chi tiết kích thước lớn. Xem CARBstrato.
Xem toàn bộ sản phẩm tại danh mục Máy đo tọa độ 3 chiều.
9.Tiêu chí chọn máy CMM
- Hành trình đo (X, Y, Z): phải lớn hơn kích thước chi tiết lớn nhất cần đo.
- Độ chính xác (MPE): chọn theo dung sai chặt nhất của chi tiết, thường máy chính xác gấp nhiều lần dung sai.
- Loại đầu dò: touch-trigger cho đo kích thước, scanning cho đo biên dạng.
- Phần mềm: khả năng đo GD&T, dựng báo cáo, kết nối dữ liệu.
- Điều kiện phòng đo: kiểm soát nhiệt độ, chống rung.
10.Câu hỏi thường gặp
CMM là gì?
CMM là máy đo tọa độ 3 chiều, dùng đầu dò xác định tọa độ các điểm trên chi tiết theo ba trục X, Y, Z để tính kích thước và dung sai hình học.
Đầu dò CMM là gì?
Đầu dò CMM là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với chi tiết để lấy điểm đo, gồm loại chạm điểm (touch-trigger) và loại quét (scanning).
Máy CMM đo được những gì?
CMM đo kích thước, đường kính, khoảng cách, góc, vị trí lỗ và các dung sai hình học như độ phẳng, độ tròn, độ đồng tâm, độ song song.
Giá máy đo tọa độ CMM bao nhiêu?
Giá máy CMM phụ thuộc hành trình đo, độ chính xác, loại đầu dò và phần mềm. Vui lòng liên hệ MEB để được tư vấn cấu hình và báo giá phù hợp.
.webp)
