CMM (Coordinate Measuring Machine) คืออะไร

CMM คือ อะไร
CMM (Coordinate Measuring Machine) หรือที่รู้จักกันในชื่อของเครื่องวัดสามมิติ เป็นเครื่องมือวัดขนาดชิ้นงาน ที่มีความซับซ้อน ที่เครื่องมือพื้นฐานทั่วไป ยากที่จะทำการวัดขนาดได้ cmm จึงเป็นเครื่องมือที่ตอบโจทย์ในการวัดขนาด ที่มีความซับซ้อน และยังสามมารถวัดขนาดชิ้นงานตามแบบ หรือตามข้อกำหนด GD&T ได้ด้วย แบ่งระบบการทำงานได้ 2 ประเภท ดังนี้

1. CMM CNC Auto เป็นงานทำงานระบบอัตโนมัตที่สามารถเขียนโปรแกรมการวัดแล้วสั่งให้เครื่องทำการวัดขนาดชิ้นงานเอง สามรถจำลองการวัดขนาด (Simulators) เหมาะกับการทำงานที่มีชิ้นงานเหมือนกันหลายๆ ชิ้นมีความรวดเร็วในการวัดขนาดและมีความแม่นยำสูง
2. CMM Manual เป็นการทำที่ผู้วัดขนาดต้องเป็นคนนำเครื่องมือ ไปวัดขนาดจุดต่างๆ ของชิ้นงานตามที่ต้องการ เหมาะกับงานที่มีแบบไม่ซ้ำกัน และไม่ต้องการความละเอียดมาก

ในอุตสาหกรรมปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์ที่ออกมามีลักษณะที่มีความสลับซับซ้อนมากขึ้น และต้องการความละเอียดมากขึ้น ดังนั้นเครื่องมือวัดขนาดหลังจากที่ผลิตออกมานั้นจึงมีความสำคัญมาก หากเราต้องการวัดขนาดชิ้นงานที่มีลักษณะซับซ้อน และมีข้อกำหนดในการตรวจสอบชิ้นงาน (GD&T) เครื่องมือวัดพื้นที่ใช้ในปัจจุบัน (small tools) จึงมีความยากมาก ที่จะวัดขนาดของชิ้นงานเหล่านั่น และยังใช้เวลาในการวัดค่อนข้างนาน CMM จึงเข้ามามีส่วนช่วยในการวัดขนาดให้มีความละเอียดสูง และยังลดเวลาในการตรวจสอบชิ้นงานได้มาก ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานและลดต้นทุนในการผลิต แต่ cmm ก็มีหลายรูปแบบให้เลือก จึงขออธิบายพร้อมข้อดี ข้อเสียดังนี้ ตามมาตรฐาน ANSI/ASME B89.1.12M จะแบ่ง cmm เป็น 10 รูปแบบ แต่แบบที่นิยมใช้มากจะมีเพียง 5 แบบ ดังนี้

1. Cantilever Type หัว Probe จะขึ้น/ลงในแนวดิ่งตามแนวแกน Z รองรับโดยแขนที่ยื่นออกมาจากเสาซึ่งเสานี้จะเคลื่อนที่ เข้า/ออก ตามแนวแกน Y สามารถเลื่อนเข้าไปหลดด้านหลัง เพื่อ ยก วางชิ้นงานได้ง่ายและปริมาตรการวัดใหญ่ (Large Envelop) โดยใช้พื้นที่ว่างเครื่องไม่มาก  ส่วนแกน X เป็นได้ทั้งแบบโต๊ะเลือนซ้าย/ขวา  และโต๊ะอยู่กับที่แต่แขนรองรับ Probe เลื่อนซ้าย/ขวาแทน

2. Bridge Type เป็นที่นิยมมากที่สุด โครงสร้างเป็นแบบสะพานเคลื่อนที่ได้รูปทรงคล้ายแบบ Cantilever  ที่มีเสารองรับปลายด้านที่ยื่นออกมากด้านนอกของแขนแกน Y โครงสร้างของความแข็งแรงกว่า  แต่ก็ต้องมั่นใจเสารองรับทั้งสองเคลื่อนที่ในอัตราที่เท่ากันและการวางขึ้นงานจะยากกว่าแบบ แรก เพราะอาจติดเสาทั้งสอง บองยี่ห้อสร้างให้เสาทั้งสองอยู่กับที่เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว แล้วให้ต๊ะเคลือนที่แทนซึ่งจะมีความเที่ยงตรงสูงขึ้น จึงเหมาะสำหรับงานที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง เช่น ห้องทดสอบ และ งาน Production

3. Column Type โครงสร้างที่ได้รับความนิยมในอดีต บางทีจึงเรียกว่าเครื่องวัดอเนกประสงค์ (Universal Measuring Machine) แบบเสานี้จะมีความแข็งแรงและความเทียงตรงสูงมากจึงมักใช้ในห้องทดสอบ (Gauge Room) มากกว่าวัดงานปกติ

4. Horizontal Arm Type โครงสร้างเลียนแบบเครื่อง Layout  Machine โดยมีแขนเคลือนที่ได้ตามแนวแกน Y และติดตั้งอยู่บนเสา  เครื่องแบบนี้มีข้อได้เปรียบ คือ พื้นที่วางชิ้นงานกว้างขวาง จึงเหมาะสำหรับชิ้นงานขนาดใหญ่ เช่น ชิ้นส่วนยานยนต์ บางรายสร้างให้แขนอยู่กับที่เพื่อความเทียงตรงมากขึ้นแล้วให้โต๊ะเคลื่อนที่ตามแนวแกน Y แทน เรียกว่า “Fixed Arm type “ เครื่อง cmm แบบนี้ถูกออกแบบมาให้ใช้กับงานที่เลื่อน เข้า/ออก ของแขนหรือโต๊ะน้อย (ไม่เน้นแกน Y)

5. Gantry Type CMM แบบนี้ต๊ะวางชิ้นงานจะแยกอิสระจากแกน X,Y และ Z โครงสร้างจะให้มีเสา 2 คู่ (4 ต้น) ตั้งอยู่บนพื้นและมีคานวางพาดเสาแต่ละคู่แล้วมีคานขวางวางอยู่ด้านบนอีกครั้ง cmm แบบนี้ จะมีขนาดใหญ่มากสำหรับงานขนาดใหญ่โดยเฉพาะ เช่น รถยนต์ทั้งคัน ผู้ใช้งานสามารถเดินขึ้นไปบนโต๊ะวางชิ้นงานได้เลย

มิตูโตโย ผู้ผลิตเครื่องมือวัดอันดับหนึ่ง ได้มีเทคโนโลยี CMM มาให้เลือกใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน จะขอยกตัวอย่างบางส่วนของเครื่อง CMM Mitutoyo

CMM Mitutoyo CRYSTA APEX S Series เป็นเครื่องมือวัดแบบอัตโนมัตที่มีค่าความละเอียดที่สูง ถึง 1.7 µm และค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดเพียง E0,MPE=(1.7+3L/1000)μm (รุ่นใน 500/700/900) ถือว่ามีความละเอียด ค่อนข้างสูง มีการเคลือนที่โดยใช้ระบบ Air bearing และโครงสร้างที่ใช้เทคโนโลยีเฉพาะของ มิตูโตโย ที่มีความสะเถียน จึงทำให้ CMM Mitutoyo มีการวัดขนาดชิ้นงานที่มีความเทียงแรงสูง แม่นยำ และรวดเร็ว

ชุดหัวตรวจสอบ (Probe)
อีก ส่วนที่สำคัญของเครื่อง CMM Mitutoyo CRYSTA APEX Series  ที่ขาดไม่ได้เลยคือ ชุดหัวโพรบ มีหน้าที่ทำการวัดขนาดชิ้นงานตามลักษณะของงานใน CMM สำหรับหัวตรวจสอบของ CMM สามารถแบ่งออกได้ 2 ประเภทคือ CMM Contact Probes (สัมผัสชิ้นงาน) และ CMM Non-Contact Probes (ไม่สัมผัสชิ้นงาน) CMM Mitutoyo CRYSTA APEX Series สามารถใช้ได้หลายแบบเพื่อให้เหมาะสมกับชิ้นงานนั้นๆ เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด

Mcosmos เป็นซอฟต์แวร์ หัวใจหลักในการประมวลผลของ CMM Mitutoyo ใช้ในการวัดและวิเคราะห์ขนาดทางเรขาคณิต(GD&T) ซึ่งมีไอคอนของการทำงานที่เข้าใจง่าย แสดงขั้นตอนการวัดแบบเรียลไทม์พร้อมกราฟฟิก รองรับการใช้งานคู่กับหัวโพรบ ทุกรูปแบบตามลักษณะงานที่ต้องการ ข้อมูลผลการวัดที่ได้นั้นสามารถนำไปสู่การประมวลผลเชิงสถิติ MeasurLink เพื่อควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์ให้มีคุณภาพสูงขึ้น