Keluarkan Potensi CMM Anda
Selama lebih dari 50 tahun, mesin pengukur koordinat (CMM) telah meningkatkan produktivitas dan kualitas pengukuran. Kekuatan CMM telah membuat banyak tugas inspeksi yang rumit tampak hampir sepele. Dengan kemampuan pengukuran sebesar ini, mungkinkah operator menganggap remeh CMM mereka?
CMM seringkali mahal, dengan perangkat lunak canggih dan spesifikasi akurasi yang rumit, namun banyak CMM yang berhasil dan efisien digunakan setiap hari oleh operator, bahkan mereka yang memiliki pengetahuan terbatas tentang CMM. Seperti kebanyakan teknologi modern, penggunaan CMM sehari-hari menjadi lebih mudah, sementara tingkat pengetahuan yang dibutuhkan untuk mendukung teknologi dengan benar bisa menjadi cukup tinggi. Mari kita lihat lebih dekat beberapa masalah utama untuk membantu operator lebih memahami dan menggunakan CMM mereka.
Diperkenalkan pada 1950-an, CMM pertama adalah instrumen inspeksi manual yang dilengkapi dengan probe silinder tirus yang dapat digunakan untuk mengukur jarak antar lubang dalam dua dimensi dengan cepat. Tujuan dari CMM awal ini adalah untuk mengurangi jam waktu inspeksi tata letak menjadi hanya beberapa menit. Meskipun masih memiliki kesamaan dengan CMM asli, CMM modern saat ini hadir dalam begitu banyak gaya yang berbeda sehingga istilah sistem pengukuran koordinat, bukan mesin, digunakan dengan frekuensi yang lebih banyak. CMM tiga sumbu tradisional masih cukup populer, tetapi lengan artikulasi, pelacak laser, pemindai optik, sinar-X, sensor penyelidik canggih, serta sistem pengukuran in-line berkecepatan tinggi dan teknologi lainnya untuk pengukuran 3-D terus berkembang dan mengubah pasar CMM tradisional.
Kalibrasi CMM
Teknologi canggih pada CMM telah membuat pemahaman akurasi pengukuran CMM menjadi rumit. Ketika kita memikirkan dan mengelola kualitas dari setiap proses pengukuran, kita sering fokus pada dua masalah terpisah:satu adalah keakuratan peralatan pengukuran, dan yang kedua adalah keakuratan dan pengulangan proses pengukuran. Keakuratan peralatan pengukuran seringkali dikelola melalui kalibrasi dan verifikasi yang tepat terhadap spesifikasi pabrikan asli. Situasinya sama untuk CMM, tetapi kalibrasi lebih rumit.
Kalibrasi sesuatu yang sederhana, seperti blok pengukur, mudah dipahami. Ini adalah standar panjang, dan karena itu, Anda mengkalibrasi panjangnya. Untuk kaliper atau mikrometer, yang mengukur panjang, Anda mengkalibrasinya untuk mengukur panjang. CMM sering kali memiliki banyak sumbu gerak, beragam sensor penyelidik, dan dilengkapi dengan perangkat lunak untuk mengukur hampir semua hal. Tidak seperti blok pengukur atau kaliper, Anda tidak dapat mengkalibrasi CMM secara terpisah untuk setiap tugas pengukuran yang dilakukan, karena hal itu tidak praktis secara ekonomis. Juga tidak terlalu berguna untuk mengkalibrasi komponen mekanis CMM secara terpisah, seperti akurasi sumbu pengukuran individu atau kuadrat antar sumbu, karena semua komponen bekerja bersama dan pengaruhnya terhadap hasil pengukuran rumit.
CMM, sebaliknya, dikalibrasi dengan melakukan serangkaian pengukuran panjang di seluruh volume pengukuran CMM. Prosedur pengujian standar yang terdokumentasi dengan baik telah tersedia sejak pertengahan 1980-an, yang terbaru adalah standar internasional ISO 10360-2:2009, yang diadopsi di Amerika Serikat sebagai ASME B89.4.10360.2. Tes utama hanya dikenal sebagai tes E, di mana E adalah singkatan dari kesalahan indikasi. Pengujian melibatkan pembuatan 105 pengukuran panjang yang berbeda di seluruh volume pengukuran dan dalam berbagai orientasi, dan kemudian membandingkan nilai pengujian dengan spesifikasi yang dinyatakan pabrikan. Standar referensi yang paling umum digunakan untuk kalibrasi CMM adalah pengukur langkah, yang tidak berbeda dengan serangkaian blok pengukur panjang yang berbeda. Standar referensi lainnya, seperti interferometer laser yang populer untuk CMM besar, juga diizinkan menurut standar ISO 10360-2 terbaru.
Kalibrasi CMM yang mengikuti standar ISO dan ASME adalah verifikasi sistem secara keseluruhan. Jika tes gagal kesesuaian, maka penyesuaian mungkin diperlukan. Untuk menyelesaikan penyesuaian, pengukuran tambahan, seperti kuadrat antara dua sumbu, mungkin perlu diukur dan dikoreksi. Jika tes lulus, maka operator CMM memiliki keyakinan pada akurasi umum CMM secara keseluruhan; namun, karena CMM dapat digunakan untuk banyak tugas yang berbeda, pertimbangan harus diberikan untuk memahami kesalahan tambahan karena penggunaan khusus CMM.
Pengulangan CMM
Saat menilai kualitas proses pengukuran, cukup umum untuk menyelesaikan beberapa jenis studi pengulangan. Di banyak industri ini disebut studi pengulangan dan reproduktifitas pengukur, atau GR&R. Tujuan dari studi pengulangan adalah untuk mencari variasi dalam proses pengukuran, selama periode waktu yang relatif singkat, yang melengkapi evaluasi jangka panjang dari kalibrasi peralatan. Setiap studi GR&R atau pengulangan perlu dirancang untuk mengevaluasi dengan tepat kemungkinan sumber variasi, misalnya, kesalahan dalam proses pengukuran. Untuk alat ukur tradisional yang dioperasikan secara manual, keterampilan operator dan interaksi antara operator dan alat ukur adalah penting, dan terkadang merupakan sumber kesalahan yang paling dominan. Untuk CMM yang sepenuhnya otomatis, sumber kesalahan ini mungkin hilang.
Untuk setiap proses pengukuran otomatis, pengulangan mungkin tampak cukup kecil karena desain studi pengulangan tidak sensitif terhadap sumber variasi yang sebenarnya. Untuk CMM, studi harus mencakup pengaruh kalibrasi sensor probing (kadang-kadang disebut kualifikasi ujung probe) bersama dengan mempertimbangkan pengaruh distribusi dan jumlah titik pengukuran yang diambil, misalnya, strategi pengambilan sampel. Kedua sumber kesalahan ini khusus untuk tugas pengukuran yang unik dan umumnya tidak tercakup dengan baik dalam kalibrasi CMM. Jika melakukan studi GR&R, reproduktifitas dapat diubah dari mempelajari operator yang berbeda menjadi mempelajari kalibrasi ujung probe yang berbeda.
Kompensasi Suhu
Banyak CMM saat ini dilengkapi dengan sistem kompensasi suhu bawaan. Sistem komp temp ini dapat melakukan pekerjaan yang luar biasa untuk mengkompensasi dan mengoreksi kesalahan termal besar yang terkait dengan CMM atau bagian yang diukur yang tidak berada pada suhu referensi standar 20° C (68° F). Namun, jika sistem temp comp tidak digunakan dengan benar, sistem ini dapat menyebabkan kesalahan yang sangat besar.
Pertimbangkan situasi di mana operator CMM memutuskan untuk tidak menggunakan sistem dengan mengabaikan sensor benda kerja atau menyetel koefisien ekspansi termal benda kerja ke nol. Operator mungkin berpikir bahwa dia akan mengikuti praktik pengukuran tradisional yang baik dengan "merendam" bagian yang diukur pada peralatan pengukur untuk membawa mereka ke suhu yang sama, dan oleh karena itu, tidak perlu memperbaiki kesalahan termal. Meskipun pendekatan ini telah bekerja selama beberapa dekade pada peralatan pengukuran tradisional tanpa penyesuaian suhu, operator mungkin tidak menyadari bahwa sistem penyesuaian suhu masih bekerja secara aktif untuk memperbaiki CMM, dan hanya CMM, hingga 20° C, sementara benda kerja tidak sedang bekerja. dikoreksi. Dengan mengabaikan penggunaan sensor benda kerja, perbedaan suhu dibuat yang dapat mengakibatkan kesalahan yang sangat besar dan tidak diketahui.
Untuk CMM dengan temp comp, pendekatan terbaik adalah menempatkan sensor suhu benda kerja pada bagian yang diukur. Jika pendekatan itu tidak nyaman, maka sensor suhu dapat ditempatkan di dekat bagian yang diukur, misalnya, diintegrasikan ke dalam beberapa perlengkapan yang menahan bagian tersebut. Dengan cara ini, pengukuran suhu bagian yang relatif akurat masih dapat dilakukan meskipun sensor suhu tidak bersentuhan dengan bagian tersebut. Jika tidak ada rencana untuk menggunakan sensor suhu benda kerja, maka seluruh sistem harus dimatikan, yang biasanya hanya dapat dilakukan oleh teknisi servis dari produsen CMM.
Masalah GD&T
Perangkat lunak pengukuran pada CMM memperkenalkan penggunaan luas pertama metode pengukuran digital dan komputasi. Perangkat lunak CMM memiliki fungsi dan tombol yang didasarkan pada simbol dan makna dalam standar geometri dan toleransi (GD&T) seperti ASME Y14.5. Meskipun hal ini menimbulkan banyak perdebatan di antara para ahli tentang apa yang dimaksud dengan metode pengukuran yang "benar" (jika ada), masalah yang lebih praktis bagi operator CMM adalah bahwa metode atau pendekatan perangkat lunak yang berbeda dapat secara signifikan mengubah hasil pengukuran. Dua CMM yang berbeda, keduanya beroperasi dalam spesifikasi dan dengan pengulangan yang memadai, dapat memberikan hasil yang sangat berbeda karena pilihan yang dibuat oleh operator atau dalam perangkat lunak.
Pengembang perangkat lunak CMM akan senang untuk memperbaiki satu pendekatan terbaik untuk mengukur toleransi GD&T tertentu, dan beberapa perusahaan bahkan akan mengklaim perangkat lunak pengukur mereka "sesuai dengan ASME Y14.5," tapi sayangnya itu tidak mungkin dan salah. Standar GD&T seperti ASME Y14.5 memiliki aturan untuk menentukan desain benda kerja, bukan cara mengukur, jadi ASME Y14.5 bukanlah standar yang pernah atau akan dipatuhi oleh pengukuran apa pun. Selain itu, selalu ada tujuan di balik setiap pengukuran yang dilakukan, dan tujuan tersebut harus menjadi pertimbangan dalam menentukan metode pengukuran yang terbaik. Pengembang perangkat lunak CMM perlu menyediakan serangkaian alat yang dapat memenuhi kebutuhan banyak pengguna yang berbeda, serta memiliki insinyur aplikasi yang memberikan panduan yang diperlukan kepada pelanggan mereka.
Metode pengukuran terbaik untuk satu operator mungkin sangat berbeda dari yang lain, bahkan ketika mengukur bagian atau toleransi yang serupa. Pengukuran produktivitas, biaya, risiko hukum dan masalah lainnya harus seimbang secara tepat untuk menemukan solusi terbaik. Perencanaan pengukuran dimensi yang baik tidak dapat diabaikan, meskipun tombol pada CMM membuatnya terlihat mudah. Perencanaan pengukuran mungkin merupakan masalah implementasi terbesar yang harus dikelola oleh semua operator CMM. Opsi perangkat keras dan perangkat lunak di CMM saat ini sangat luas dan kuat, dan perusahaan perlu mengembangkan praktik operasi terbaik untuk memastikan semua risiko implementasi dikelola. Panduan yang baik untuk perencanaan pengukuran adalah standar AS, Perencanaan Pengukuran Dimensi ASME B89.7.2-2014.
Operasi CMM di masa depan akan sangat berbeda dari hari ini. Perangkat lunak CMM canggih sudah tersedia yang memungkinkan program pengukuran dihasilkan dalam hitungan detik berdasarkan model bagian digital. Pemrogram CMM di masa depan tidak perlu terlalu memikirkan cara mengukur bagian tertentu, tetapi mereka perlu memahami prinsip metrologi dan toleransi untuk mengembangkan praktik terbaik dan aturan pengukuran yang kemudian dapat diterapkan untuk semua pengukuran CMM. Teknologi CMM terus maju dengan peningkatan manfaat dalam akurasi yang ditingkatkan, kemampuan tambahan, dan waktu pengukuran yang lebih singkat. Untuk CMM, seperti halnya teknologi apa pun yang kami gunakan, seiring dengan semakin majunya alat, jenis dan tingkat dukungan juga harus semakin maju.
Sebelumnya ditampilkan di Majalah Berkualitas.
