La CMM è uno strumento di misura ad alta precisione che acquisisce dati geometrici del pezzo misurando lo spostamento della sonda nelle direzioni X, Y e Z. I risultati della misura possono essere utilizzati per determinare se il pezzo soddisfa i requisiti di progettazione o per confrontarli e analizzarli con il modello CAD. In base alle diverse forme strutturali, le CMM possono essere classificate nelle seguenti categorie:
Queste apparecchiature CMM non solo misurano i parametri dimensionali, ma forniscono anche grandezze geometriche quali errori di forma e posizione, deviazioni del contorno, ecc. Sono ampiamente utilizzate in vari scenari di ispezione nel settore automobilistico.
Nella produzione automobilistica, componenti chiave come il blocco motore, la scatola del cambio, il fuso a snodo, ecc. richiedono un'estrema precisione dimensionale. Per garantirne la qualità di lavorazione, gli stabilimenti solitamente implementano un campionamento selettivo sulla linea di produzione, utilizzando una macchina di misura a coordinate (CMM) per ispezionare ogni lotto di lavorazione.
Ad esempio, durante l'ispezione della planarità o della posizione di un foro, la CMM può determinare con precisione se l'intervallo di tolleranza viene superato stabilendo un sistema di coordinate spaziali e confrontando la coerenza della direzione misurata con quella teorica. Allo stesso tempo, misurando la tolleranza posizionale, come il grado di posizione e il grado coassiale, può evitare efficacemente interferenze dimensionali o problemi di accumulo di precisione durante il processo di assemblaggio.
La macchina di misura a coordinate (CMM) non è utilizzata solo per l'ispezione di singoli componenti, ma anche ampiamente utilizzata per il posizionamento e la calibrazione nell'assemblaggio di veicoli completi o di moduli. Prendendo come esempio il montaggio di telaio e carrozzeria, la CMM può stabilire rapidamente il sistema di riferimento dell'intero veicolo, misurare la deviazione di posizione dei fori di assemblaggio o delle parti saldate e garantire la coerenza dell'intera installazione del veicolo.
Inoltre, insieme al software di confronto dei modelli CAD, CMM può determinare automaticamente se i risultati della misurazione rientrano nella zona di tolleranza impostata e stabilire rapidamente OK/NG. Le deviazioni rilevate durante l'ispezione possono essere utilizzate anche per l'analisi inversa e assistere nel processo di rettifica, per migliorare la precisione di produzione e il tasso di qualificazione del prodotto.
Gli errori di forma e posizione dei componenti automobilistici influiscono direttamente sulla precisione di assemblaggio e sulle prestazioni dell'intero veicolo. Attraverso i dati delle coordinate spaziali, la CMM è in grado di rilevare con precisione vari errori di forma e posizione, come planarità, perpendicolarità, posizione, cilindricità, ecc., e confrontarli con gli standard di progettazione per la valutazione.
Nel processo di misurazione, è innanzitutto necessario stabilire un sistema di riferimento chiaro. Questi riferimenti includono superfici di posizionamento, fori di assemblaggio, assi di riferimento, ecc., che costituiscono la base di riferimento per i dati di misurazione. La CMM può definire i riferimenti di misurazione tramite una nuvola di punti o un fitting geometrico, garantendo l'accuratezza e la ripetibilità dell'analisi degli errori.
Inoltre, per geometrie complesse (ad esempio, testate dei cilindri del motore o strutture di pressofusione di alluminio), la CMM può anche acquisire la forma dei dettagli locali per facilitare l'ottimizzazione del progetto, le correzioni della lavorazione e il controllo degli spazi di assemblaggio, ottenendo così una vera e propria gestione della qualità a ciclo chiuso.
Fonti di errore di misurazione CMM e garanzia dell'affidabilità dei dati
Sebbene le CMM offrano un'elevata precisione, diversi fattori possono comunque influenzare l'accuratezza della misurazione:
| Origine errore | Descrizione |
| Errore macchina | Include la rettilineità della guida, la risoluzione del sensore e le deviazioni della sonda. |
| Errore ambientale | Le fluttuazioni di temperatura, le vibrazioni o il flusso d'aria possono influire sulle letture. |
| Errore dell'operatore | Serraggio improprio, uso scorretto della sonda o errori di programmazione. |
| Errore del pezzo in lavorazione | La deformazione delle parti, l'espansione termica o le sbavature superficiali possono influire sui risultati. |
Per garantire l'affidabilità dei dati, i produttori utilizzano spesso sale metrologiche a temperatura controllata, software di compensazione termica e operatori qualificati. Le CMM avanzate dispongono anche di sistemi di compensazione degli errori che si autocalibrano o utilizzano artefatti di riferimento per migliorare la precisione.
Con l'evoluzione dell'industria automobilistica verso l'elettrificazione, la riduzione del peso e l'intelligenza artificiale, la progettazione dei componenti sta diventando più complessa, alzando l'asticella della precisione e dell'efficienza nel controllo qualità. Le macchine a coordinate (CMM) stanno andando oltre i tradizionali ruoli di ispezione, integrandosi nei sistemi di controllo della produzione come fattori chiave per la produzione intelligente.
In futuro, le macchine di misura a coordinate (CMM) si interfacceranno sempre più con sistemi di carico automatizzati, bracci robotici e piattaforme di ispezione in linea per creare sistemi di qualità completamente digitali e a circuito chiuso. Per le case automobilistiche, la scelta del tipo di CMM e del software di misurazione più adatti, insieme a flussi di lavoro strutturati per la qualità, sarà fondamentale per ottenere un vantaggio competitivo sia in termini di qualità del prodotto che di fiducia del marchio.
