CMM (Koordinat Ölçüm Makinaları), üretilen parçaları 3 boyutlu olarak ölçebilmesi için tasarlanan donanım ve yazılım bileşenlerinden oluşmaktadır. Üç boyutlu ölçüm cihazları temel olarak, gövde, kayıt ve kızaklar, kontrol ünitesi, servo motorlar, elektronik cetveller, problama sistemi, yazılım, bilgisayar donanımı gibi ana bileşenlerden oluşmaktadır. Kullanım alanlarına göre farklı CMM tipleri bulunmaktadır (Teke vd., 2013).
Köprülü tipteki CMM cihazlarında üretilen parçaların ölçülebilmesi için ilk olarak cihazın tam olarak eksenine konumlandırılması gerekmektedir. Kontrol ünitesi, yazılımlardan iletilen bilgilerin motorları hareketlendirmesi ile kızak sistemi harekete geçmektedir. Parçanın üzerindeki prob gerekli ölçüm verilerini almaktadır. Genelde hava yastıklı olan kayıt-kızak sistemleri tarafından taşınan ölçme probu, parça yüzeyine temas ettirilerek, temas sırasında alınan sinyaller yardımı ile kayıt-kızak sistemine bağlı elektronik cetvellerin okuma değerleri tespit edilmektedir (Teke vd., 2013).
Problar değişik büyüklükte uçlara sahiptir ve parçanın üzerine değdirilerek koordinat değerlerini almaktadır. Ölçümü yapılan koordinat verileri cihazın içerisindeki yazılımlar yardımı ile elde edilmektedir. Cihazın içerisindeki yazılımlar parçanın üzerinden elde edilen bilgileri matematiksel modellere çevirerek kalite kontrolü yapılmakta ve gerekli raporlar alınmaktadır. “İleri seviye bir koordinat ölçme yazılımı, standart tüm Geometrik Toleranslandırmaları içermekte olup, tarama, tersine mühendislik yapabilme, grafiksel raporlama yapma yeteneklerine sahiptir. Özellikle belli bir geometrik elemana sahip olmayan kalıp ve saç parçalar gibi ileri seviye ölçme yapan yazılımlar, mevcut sistemlere adapte edilebilmektedir” (Teke vd., 2013).
7.1. Klasik (sabit) CMM Cihazları
Klasik CMM’ler köprü, destek ve rampa bileşenleri içermektedir. Klasik CMM cihazları yüksek hassasiyete sahip olmakla birlikte CAD modelleriyle bağlantı sağlamaktadır. Ölçümü yapılacak olan parçaların CMM cihazına getirilerek yerleştirilmesi ve parçaların CMM cihazının tablasına sığması gerekmektedir.
Üretimi yapılan büyük parçalar taşınamamakta ve bundan dolayı klasik CMM cihazlarının kullanım alanları sınırlanmaktadır. Parça üreticilerinin büyük veya kompleks parçaların ölçebilmesi için taşınabilir ölçüm cihazlarına ihtiyaçları olmaktadır. Klasik CMM cihazının kullanımı kompleks olup deneyimli kullanıcılar ile kullanılmalıdır (Teke vd., 2013).
7.2. Taşınabilir CMM’ler
Taşınabilir CMM cihazları, sabit CMM cihazlarına göre çok daha fazla avantajları bulunmaktadır. Taşınabilir CMM cihazların hafif olması ve ölçümü yapılacak parçanın yanına götürülebilmesini sağlamaktadır. Kullanımı kolay olup özel bir ortam hazırlanmasına gerek olmamaktadır. Yüksek doğrulukta sonuçlar sağlamaktadır. Ayrıca neredeyse her ortamda çalıştırılabilmektedir. Taşınabilir CMM cihazları sabit CMM cihazlarından daha uygun fiyatlıdır. (Teke vd., 2013).
7.3. Mafsallı kollu CMM’ler
Mafsallı kollu CMM cihazları, probun ortamdaki konumunu belirlemekte ve yazılım aracılığı ile sonuçlar elde edilmektedir. “Prob ucunun konumunun hesaplanabilmesi için, koldaki her bir bağlantı noktasının dönüş açısının ve her bir segmentin uzunluğunun bilinmesi gerekmektedir. En açık konumda radyal erişim mesafesi tipik olarak (1,2 m ile 3,7 m çapında veya çalışma hacminde) 0,6 m ile 1,8 m arasında değişmektedir.
Kol içerisinde her bir hareketli bağlantı noktasının dönüş açısı, optik döner kodlayıcılar kullanılarak belirlenmektedir. Bu kodlayıcılar, cam bir disk üzerine hassas şekilde çizilmiş çizgileri tespit ederek dönüş sayısını artışlı bir şekilde belirlemektedir. Kollar tipik olarak 6 veya 7 dönüş eksenine sahiptir, bu da cihazın çok farklı şekillerde hareket etmesine olanak sağlamaktadır” (Teke vd., 2013).
7.4. Lazerli CMM’ler
“Lazerli CMM cihazının çalışma mantığı, iki açı ve bir mesafe ölçmektedir. Lazerli takip cihazı, ölçülecek nesne üzerinde tutulan retroreflektif bir hedefe bir lazer ışını göndermektedir. Hedeften yansıyan ışının geldiği yöne tekrar giderek, cihaza çıktığı noktadan geri dönmektedir. Işın cihaza geri döndüğünde, cihaz ile SMR arasındaki mesafeyi ölçen bir mesafe ölçüm sistemine gitmektedir. Lazerli takip cihazı oldukça yüksek doğruluk düzeylerine ve çok daha geniş (yüzlerce fit çapında) bir ölçüm aralığına sahip olmaktadır. Çok yüksek hızlarda koordinat verileri toplar ve yalnızca bir operatör tarafından çalıştırılabilmektedir” (Teke vd., 2013).
7.5. Üretilen parçaların CMM’de ölçümünün yapılması
6061 T6 ve AISI 4140 kalıplarında 150 (15x106
Pa) ve 200 bar (20x106 Pa) altında dört ayrı 5754 malzemesi şekillendirilmiştir. Şekillendirilen 5754 malzemelerinin üretilmesi istenen asıl parçaya tolerans bakımından ne kadar yaklaşıldığının anlaşılması için CMM cihazında ölçümler yapılmıştır. Üretilen parçaların doğruluğu bu yöntem ile anlaşılmıştır.
Parçaların ölçülmesi işleminde önemli olan kısımlardan birincisi parçayı sabitleyerek doğru bir şekilde referans almaktır. Doğru alınmayan referans noktaları yanlış ölçümlere ve bunun sonucunda yanlış sonuçlara sebebiyet vermektedir. Referans noktalarının alınması işlemi ise CMM cihazının bağlı olduğu bilgisayara 5754 malzemesinin CAD dosyasının aktarılması ile başlamaktadır. Bilgisayara aktarılan CAD dosyası ilk olarak uzay boşluğunda bulunmaktadır. CMM cihazının probu ile alının referans noktaları ile CAD dosyasının eşleştirilmesi, parçanın bütününün ölçümüne geçilmesi için gerekmektedir. 5754 malzemesi için alınan referans noktaları pimlenmesi için yapılan kulak delikleri ve parçanın kenarlarıdır.
Parçaların ölçülmesi işleminde önemli olan kısımlardan ikincisi ise parçanın doğru yerlerinden ölçü almaktır. Parçanın şekillendirilmesi için yapılan işlem aslında bir büküm işlemidir. Bu büküm işleminin doğru bir şekilde yapıldığını kontrol edebilmek için parçanın bükümlü kısımlarından belirli aralıklarla ve farklı açılardan boydan boya ölçüm işlemleri yapılmıştır.
Şekil 7.1’de 6061 T6 kalıbında 150 bar (15x106
Pa) basınç altında 5754 malzemesinin kalıpta şekillendirilmiş halinin ölçülmesi gösterilmiştir.
Şekil 7.1. 6061 T6 kalıbında 150 bar (15x106
Pa) basınç altında 5754 malzemesinin kalıpta şekillendirilmiş halinin ölçülmesinin gösterilmesi (Boyut: 14X17cm2
Şekil 7.2’de 6061 T6 kalıbında 200 bar (20x106 Pa) basınç altında 5754 malzemesinin kalıpta şekillendirilmiş halinin ölçülmesi gösterilmiştir.
Şekil 7.2. 6061 T6 kalıbında 200 bar (20x106
Pa) basınç altında 5754 malzemesinin kalıpta şekillendirilmiş halinin ölçülmesinin gösterilmesi (Boyut: 14X17cm2
Şekil 7.3’de AISI 4140 kalıbında 150 bar (15x106 Pa) basınç altında 5754 malzemesinin kalıpta şekillendirilmiş halinin ölçülmesi gösterilmiştir.
Şekil 7.3. AISI 4140 kalıbında 150 bar (15x106 Pa) basınç altında 5754 malzemesinin kalıpta şekillendirilmiş halinin ölçülmesinin gösterilmesi (Boyut: 14X17cm2
Şekil 7.4’de AISI 4140 kalıbında 200 bar (20x106 Pa) basınç altında 5754 malzemesinin kalıpta şekillendirilmiş halinin ölçülmesi gösterilmiştir.
Şekil 7.4. AISI 4140 kalıbında 200 bar (20x106
Pa) basınç altında 5754 malzemesinin kalıpta şekillendirilmiş halinin ölçülmesinin gösterilmesi (Boyut: 14X17cm2).