Apuntes De Metrologia Geometrica.docx

MATERIA:

METROLOGIA GEOMETRICA

Ing. Hipólito Flores Loyola

ALUMNO:

MATRICULA:

GRUPO:

PERIODO:

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

INDICE

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Roscas Generalidades La generación de las roscas cilíndricas, podemos considerarla como si alrededor de un cilindro se arrollase un prisma denominado filete, el cual va tomando la forma de una hélice, si bien las roscas se obtienen al revés.es decir, tallando un surco en forma de hélice sobre la superficie de un cilindro. El cilindro sobre el que suponemos que se arrolla el filete se denomina núcleo, y cada vuelta completa del filete constituye un hilo. Las superficies laterales del filete se conocen con el nombre de flancos, y en la representación gráfica del perfil de la rosca aparecen como líneas. La superficie exterior que limita los flancos se denomina cresta; y la superficie que los limita interiormente, fondo.

Dimensiones fundamentales de una rosca Paso: Es la distancia medida, paralelamente al eje, entre dos hilos consecutivos. Se representa por P. Avance: Es el desplazamiento del elemento roscado móvil, sobre el fijo, para una vuelta completa. Ángulo de rosca: Es el ángulo formado por dos flancos contiguos. Profundidad de rosca: Es la distancia entre la cresta y el fondo, medida perpendicularmente al eje. Se representa por H. Diámetro exterior: Para los tornillos es el diámetro de un cilindro tangente a las crestas, y se representa por d. Para las tuercas es el diámetro de un cilindro tangente a los fondos, y se representa por D. Diámetro interior: Para los tornillos es el diámetro de un cilindro tangente a los fondos, y se representa por d3. Para las tuercas es el diámetro de un cilindro tangente a las crestas, y se representa por D1. Diámetro medio: Es el diámetro del cilindro definido por la línea media, sobre la cual el ancho del filete es igual al hueco entre los flancos.Para las tuercas se representa porD2 Y para los tornillos por d2, siendo, evidentemente: D2 = d2. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Clasificación de las roscas Las roscas se clasifican atendiendo a tres criterios fundamentales: forma del filete, sentido de avance, y número de filetes. Según la forma del filete: Rosca triangular: Caracterizada por la forma triangular que presenta su filete, es la más empleada en los elementos de unión, fabricándose según diversos Sistemas Normalizados. Rosca cuadrada: Presenta un filete de sección cuadrada. Se aplica principalmente en mecanismos para la transmisión del movimiento. Rosca trapecial: La sección de su filete es un trapecio isósceles, por ser más fácil de fabricar, suele sustituir a la rosca cuadrada. Rosca en diente de sierra: La sección del filete es un trapecio rectángulo. Se aplica preferentemente para la transmisión de movimientos que dan lugar a grandes esfuerzos dirigidos siempre en el mismo sentido. Rosca redonda: Caracterizada por la forma redonda de su filete, tiene especial aplicación en aquellos casos en que se prevén fuertes desgastes debido a las condiciones de trabajo. Según el sentido de avance: Rosca a derechas: Es la que atornilla a derechas. Rosca a izquierdas: Es la que atornilla girando a izquierdas. Según el número de filetes: Rosca sencilla: También denominada «rosca de una entrada», es la formada por un solo filete. En ella, el avance es igual al paso. Rosca múltiple: También denominada «rosca de varias entradas», es la formada por dos o más filetes. En ella, el avance es un múltiplo del paso, avance = numero de entradas x Paso. Las roscas de filete múltiple tienen especial aplicación en la transmisión de movimientos que exigen un rápido avance.

Sistemas de roscas triangulares Los principales sistemas de roscas triangulares son: Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Rosca triangular ISO. Rosca Whitworth (en desuso). Rosca gas cilíndrica (BSP). Rosca gas cónica (BSPT). Rosca gas cónica –Briggs - estándar americano (NPT).

Calculo de las medidas básicas Para el cálculo de las distintas medidas se toman como base el diámetro exterior del tornillo d y el paso de rosca P. Sistema ISO Las roscas de este sistema son roscas métricas y sus medidas vienen expresadas en milímetros. El ángulo de rosca es de 60º.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Profundidad de rosca................. H = 0,866 · P Altura de contacto....................... H1 = 0,541 · P Altura del filete del tornillo...........h3 = 0,613 · P Diámetro interior del tornillo.......d3 = d - 1,226 · P Diámetro interior de la tuerca.....D1 = d - 1,082 · P Diámetro medio...........................d2 = D2 = d - 0,649 · P Diámetro exterior de la tuerca....D = d + 0,072 · P

Sistema Whitworth Las medidas de este sistema vienen expresadas en pulgadas y el paso viene dado por los hilos de la rosca que entran en 1 pulgada. El ángulo de rosca es de 55º.

Profundidad de rosca......................................... H = 0,960 · P Altura de contacto............................................... H1 = 0,640 · P Altura del filete del tornillo y de la tuerca............h3 = H1 = 0,640 · P Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Diámetro interior del tornillo y de la tuerca........d3 = D1 = d - 1,280P Diámetro medio...................................................d2 = D2 = d - 0,640 · P Diámetro exterior de la tuerca...........................D = d (formulas en milímetros) Para encontrar el paso se tiene que realizar la siguiente operación: Paso P = 25.4mm/hilos por pulgada el resultado es en milímetros

ROSCA NACIONAL AMERICANA

Terminología Diámetro exterior (de) Diámetro de núcleo dn= de — 2h = de - 1.299 P Profundidad de la rosca (h), donde h = 0.6495 P Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Diámetro primitivo o de flancos df= de — 0.6495 Ángulo de vértice del perfil generador (α = 60°) Ángulo de inclinación sobre un piano normal al eje de la tangente a la hélice media Tang ө = P / (3.1416 x df) Faso de la rosca P= 1 / (No. Hilos / pulg ) Sección plana de la cresta o la raíz de la rosca f= P / 8= 0.125 P

Otros sistemas de roscas triangulares Rosca gas cilíndrica (BSP).

El filetaje GAS CILINDRICO tiene el mismo perfil y las mismas medidas que en británico BSP(fileteado Whitworth). Ángulo del filete 55º Denominación

nº hilos Paso Ø F en en en mm. mm. pulgadas mm. pulgadas 1/8" 5x10 28 0,9 9,7 Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Ø D int. del racor 4

1/4" 3/8" 1/2" 3/4" 1" 1" 1/4 1" 1/2 2"

8x13 12x17 15x21 21x27 26x34 33x42 40x49 50x60

19 19 14 14 11 11 11 11

1,3 1,3 1,8 1,8 2,3 2,3 2,3 2,3

13,5 16,66 20,9 26,4 33,2 41,9 47,8 59,6

6,5 8,5 11,5 15,5 21,5 29,5 34,5 43,5

Rosca gas cónica (BSPT).

El filetaje GAS CÓNICO tiene el mismo perfil y las mismas medidas que en británico BSPT(fileteado Whitworth). Ángulo del filete 55º Conicidad 6,25% Denominación

nº hilos Ø D int. Paso Ø F en en del G en mm. mm. pulgadas racor pulgadas mm. 1/8" 5x10 28 0,9 9,72 4,5 4 1/4" 8x13 19 1,3 13,15 7,7 6 3/8" 12x17 19 1,3 16,66 9 6,5 1/2" 15x21 14 1,8 20,95 12 8 3/4" 21x27 14 1,8 26,44 16 9,5 1" 26x34 11 2,3 33,24 22 10,5 1" 1/4 33x42 11 2,3 41,91 30 13 1" 1/2 40x49 11 2,3 47,8 35 13 2" 50x60 11 2,3 59,6 44 16

Rosca gas NPT (cónica).

Conocido en USA por el nombre de BRIGGS Ángulo del filete 60º

Conicidad 6,25%

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Denominación en pulgadas 1/8" 1/4" 3/8" 1/2" 3/4" 1" 1" 1/4 1" 1/2 2"

nº hilos Paso Ø F en Ø D int. en en mm. mm. del racor pulgadas 27 0,9 10,24 4 18 1,4 13,6 7 18 1,4 17,05 10 14 1,8 21,2 12 14 1,8 26,56 14 11 1/2 2,2 33,22 20 11 1/2 2,2 41,98 29 11 1/2 2,2 48,05 33 11 1/2 2,2 60,09 44

G 4 5,5 6 8 8,5 10 10,5 10,5 11

Roscas para alta resistencia Rosca cuadrada

Rosca trapecial

Rosca en diente de sierra

Rosca redonda

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

DESIGNACION DE LAS ROSCAS La designación de las roscas se hace por medio de su letra representativa e indicando la dimensión del diámetro exterior y el paso. Este último se indica directamente en milímetros para la rosca métrica, mientras que en la rosca unificada y Witworth se indica a través de la cantidad de hilos existentes dentro de una pulgada. Roscas iso Series de posiciones de tolerancia. G y H para rosca interna y e, g y h para rosca externa. Las posiciones de tolerancias establecidas satisfacen las necesidades de espesores de recubrimiento y las demandas actuales de fácil acoplamiento.

Por ejemplo, La rosca M 3,5 x 0,6 Indica una rosca métrica normal de 3,5 mm de diámetro exterior con un paso de 0,6 mm.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Cada designación de clase consiste en un número que indica la calidad de tolerancia; una letra que indica la posición de la tolerancia, mayúscula para rosca interna (tuercas) y minúscula para rosca externa (tornillos).

Ejemplo:

Si las dos designaciones de la clase de tolerancia son iguales, no es necesario repetir los símbolos. Ejemplo:

Si se considera necesario, puede añadirse a la designación de la clase de tolerancia la designación del grupo de longitud de acoplamiento.

Ejemplo:

La rosca W 3/4 ’’- 10 Equivale a una rosca Witworth normal de 3/4 pulg de diámetro exterior y 10 hilos por pulgada.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Designación rosca nacional americana

Verificación de la rosca Identificación primaria de una rosca: para determinar el tipo de rosca, a través de su paso y ángulo del perfil se emplea el cuentahílos o peine de roscas, constituido por un juego de plantillas de los diferentes perfiles correspondientes a las medidas normalizadas.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Medición con Micrómetro de Puntas Con el micrómetro de puntas, que se ve en la Figura, se puede controlar el diámetro medio de una rosca con aproximación menor de 0,01 mm. De las dos puntas, una tiene forma de sufridera con muesca que se adapta a la parte llena del filete y la otra es una punta cónica que se aloja en el vano entre filetes. Las puntas se ajustan a presión en agujeros practicados en el yunque y en la varilla móvil del micrómetro, en donde pueden girar para acomodarse a los ángulos de los filetes a controlar. La muesca de la sufridera está prolongada para no tocar la cresta del filete, y la punta cónica está truncada para no tocar el fondo de la rosca, de manera de medir siempre lo más cerca posible del diámetro medio.

En la siguiente figura instrumento.

se muestra en detalle cómo se efectúa el control con este

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Medición con alambres calibrados Otra forma de medir el diámetro medio de una rosca es mediante la utilización de alambres calibrados. El proceso es como muestra la figura siguiente, donde se intercalan los alambres entre la rosca a controlar y el micrómetro centesimal con que se efectúa la medición.

Los alambres van incorporados a soportes (pletinas) como se muestra en la figura.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Los hilos o alambres calibrados pueden ser normales o no normales: los primeros tienen un diámetro tal que son tangentes al filete en el diámetro medio, y los no normales hacen contacto no exactamente en tal diámetro. En este caso será necesario introducir una corrección para tener en cuenta tal efecto. Como las pletinas pueden girar libremente, los alambres se orientan según el ángulo de la hélice de la rosca. Empleando alambres calibrados normales, el alambre apoya tangencialmente al flanco del filete, y se cumplirá (ver Figura)

Otras verificaciones Se pueden hacer con el microscopio de taller, o con el proyector de perfiles, como por ejemplo: diámetro exterior, diámetro del núcleo, ángulo de los flancos o del perfil, y el paso. Verificación con calibres fijos

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Durante la elaboración de las roscas, en los controles de recepción, se utilizan los calibres pasa - no pasa, lisos o roscados, de herradura para los tornillos y de tapón para las tuercas. Con dichos calibres no se hace una medición de la rosca, sino que se determina si cumple con la tolerancia especificada.

En la figura se muestran calibres pasa-no pasa roscados para tuercas y de rodillos para tornillos.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

En general se verifican: diámetro exterior, diámetro medio y diámetro del núcleo. Los errores de ángulo del flanco y el paso se comprueban indirectamente.

Calibres macho para tuercas: Diámetro exterior D: Se comprueba el límite mínimo del diámetro con un Calibre Pasa, roscado. No se puede comprobar el límite máximo, por ser imposible el empleo de un No Pasa

Ejercicios Calcula las partes de las cuerdas con la siguiente designación: a) M10X0.6 b) M20X2-6g Fórmulas Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Profundidad de rosca................. H = 0,866 · P Altura de contacto....................... H1 = 0,541 · P Altura del filete del tornillo...........h3 = 0,613 · P Diámetro interior del tornillo.......d3 = d - 1,226 · P Diámetro interior de la tuerca.....D1 = d - 1,082 · P Diámetro medio...........................d2 = D2 = d - 0,649 · P Diámetro exterior de la tuerca....D = d + 0,072 · P

Resolviendo tenemos: M10X 0.6 Diámetro (d) 10mm Paso (P) 0.6mm

Calculando

Profundidad de rosca................. H = 0,866 · (0.6)= Altura de contacto....................... H1 = 0,541 · (0.6)= Altura del filete del tornillo...........h3 = 0,613 · (0.6)= Diámetro interior del tornillo.......d3 = 10 – [1,226 · (0.6)]= Diámetro interior de la tuerca.....D1 = 10 – [1,082 · (0.6)= Diámetro medio...........................d2 = D2 = 10 – [0,649 · (0.6)= Diámetro exterior de la tuerca....D = 10 + [0,072 ·(0.6)=

M20X2-6g Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Diámetro (d) 20mm Paso (P) 2mm

Formulas

Profundidad de rosca................. H = 0,866 · P Altura de contacto....................... H1 = 0,541 · P Altura del filete del tornillo...........h3 = 0,613 · P Diámetro interior del tornillo.......d3 = d - 1,226 · P Diámetro interior de la tuerca.....D1 = d - 1,082 · P Diámetro medio...........................d2 = D2 = d - 0,649 · P Diámetro exterior de la tuerca....D = d + 0,072 · P Calculando

Profundidad de rosca................. H = 0,866 · (2)= Altura de contacto....................... H1 = 0,541 · (2)= Altura del filete del tornillo...........h3 = 0,613 · (2)= Diámetro interior del tornillo.......d3 = 20 – [1,226 · (2)]= Diámetro interior de la tuerca.....D1 = 20 – [1,082 · (2)]= Diámetro medio...........................d2 = D2 = 20 – [0,649 · (2)]= Diámetro exterior de la tuerca....D = 20 +[0,072 · (2)]= Calcula las partes de las cuerdas con la siguiente designación: a) W 3/4 ’’- 10 b) ¼ - 20 UNC-2ª Formulas Profundidad de rosca......................................... H = 0,960 · P Altura de contacto............................................... H1 = 0,640 · P Altura del filete del tornillo y de la tuerca............h3 = H1 = 0,640 · P Diámetro interior del tornillo y de la tuerca........d3 = D1 = d - 1,280P Diámetro medio...................................................d2 = D2 = d - 0,640 · P Diámetro exterior de la tuerca...........................D = d

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Calculando: W 3/4 ’’- 10 Diámetro (d) ¾ “ Hilos por pulgada 10 Paso P = 25.4mm/hilos por pulgada el resultado es en milímetros Fórmulas Profundidad de rosca......................................... H = 0,960 · P Altura de contacto............................................... H1 = 0,640 · P Altura del filete del tornillo y de la tuerca............h3 = H1 = 0,640 · P Diámetro interior del tornillo y de la tuerca........d3 = D1 = d - 1,280P Diámetro medio...................................................d2 = D2 = d - 0,640 · P Diámetro exterior de la tuerca...........................D = d

Resolviendo

Paso P = 25.4mm/10= Profundidad de rosca......................................... H = 0,960 · P Altura de contacto............................................... H1 = 0,640 · P Altura del filete del tornillo y de la tuerca............h3 = H1 = 0,640 · P Diámetro interior del tornillo y de la tuerca........d3 = D1 = d - 1,280P Diámetro medio...................................................d2 = D2 = d - 0,640 · P Diámetro exterior de la tuerca...........................D = d

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

¼ - 20 UNC-2a Diámetro (d) ¼” Hilos por pulgada 20 Fórmulas

Diámetro exterior (de) Diámetro de núcleo dn= de — 2h = de - 1.299 P Profundidad de la rosca (h), donde h = 0.6495 P Diámetro primitivo o de flancos df= de — 0.6495 Ángulo de vértice del perfil generador (α = 60°) Ángulo de inclinación sobre un piano normal al eje de la tangente a la hélice media Tang ө = P / (3.1416 x df) Faso de la rosca P= 1 / (No. Hilos / pulg ) Sección plana de la cresta o la raíz de la rosca f= P / 8= 0.125 P

Resolviendo:

Diámetro exterior (de) = 1/4 Diámetro de núcleo dn= de — 2h = 1/4 - 1.299 (0.05)=0.0162 Profundidad de la rosca (h), donde h = 0.6495 (0.05) = 0.0324 Diámetro primitivo o de flancos df= 1/4 — 0.6495 = .39 Ángulo de vértice del perfil generador (α = 60°) Ángulo de inclinación sobre un piano normal al eje de la tangente a la hélice media Tang ө = 0.05 / (3.1416 x .39) = 0.005/1.225 = Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Faso de la rosca P= 1 / (20 ) = 0.05 Sección plana de la cresta o la raíz de la rosca f= P / 8= 0.125 (0.05)= 0.0062

Verificación de Engranes ENGRANAJES RECTOS De los muchos tipos diferentes de engranajes que existen el más común es el engranaje recto, el cual está constituido por una rueda con dientes tallados paralelos al eje de giro como se observa en la figura siguiente:

Estos tipos de engranajes se utilizan para transmitir movimiento de un eje a otro paralelo al primero, sus partes principales de un engranaje recto se observan en la figura siguiente:

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

PARTES DE LOS ENGRANES 

DIAMETRO PRIMITIVO Es el diámetro de la circunferencia primitiva



PASO CIRCULAR Es la longitud del arco de circunferencia primitiva comprendido entre ejes de dos dientes consecutivos o entre los flancos de los mismos.



ADDENDUM Es la posición del diente que sobresale de la circunferencia primitiva o, bien la distancia radial desde la circunferencia primitiva a la exterior



DEDENDUM Es la porción de diente existentes entre la circunferencia primitiva y la de fondo, o bien la distancia radial entre ambas circunferencias.



CIRCUNFERNCIA DE FONDO

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Es la circunferencia que forman los fondos de los espacios entre dientes 

DIAMETRO EXTERIOR



Medida a la cual se debe maquinar la rueda dentada llamado normalmente tejo PROFUNDIDAD DE DIENTE Distancia radial desde la circunferencia exterior a la del fondo



DISTANCIA ENTRE CENTROS Es la distancia medida desde el centro de una rueda dentada al centro de otra rueda que engrana con otra

FORMULAS MÁS COMUNES EN SISTEMA INGLES Para obtener Addendum Distancia centros

Si se conoce Paso diametral

entre Paso diametral

Paso circular

Paso diametral

Holgura

Paso diametral

Dendendum

Paso diametral

Paso diametral

Número de dientes y diámetro de paso Número de dientes y diámetro exterior

Paso diametral

Numero dientes

de Diámetro exterior y paso diametral

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Regla Dividir 1 entre el paso diametral Dividir el número total de dientes de ambos engranes entra el doble del paso diametral Dividir 3.1416 entre paso diametral Dividir 0.157 entre paso diametral Dividir 1.157 entre paso diametral Dividir el número de dientes entre diámetro de paso Sumar 2 al número de dientes y dividir la suma entre el diámetro exterior Multiplicar el diámetro exterior

Formula A=1/PD

CD=(N+n)(2Xpc)

PC=3.1416/PD H=0.157/PD D=1.57/PD

PD=N/DP

PD=(2+N)/DE

Numero dientes

de Diámetro de paso y paso diametral

Diámetro de paso

Diámetro de paso

Diámetro exterior

Espesor de diente

Profundidad total

Número de dientes y paso diametral Diámetro exterior y número de dientes

por el paso diametral y restarle 2 Multiplicar el diámetro de paso por el paso diametral Dividir el número de dientes entre el paso diametral Multiplicar el número dientes por el diámetro exterior y dividir el producto entre el número de dientes más 2

N=(DExPD)-2

N=DPxPD

DP=N/PD

DP=(NxDE)(N+2)

Numero dientes y diametral

de Sumar 2 al DE=(N+2)/PD paso número de dientes y dividir la suma entre el paso diametral Paso diametral Dividir 1.5708 entre el paso E=1.5708/PD diametral Paso diametral Dividir 2.157 entre PT=2.1577PD el paso diametral

Tipos de engranajes La principal clasificación de los engranajes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes: Ejes paralelos Cilíndricos de dientes rectos

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Cilíndricos de dientes helicoidales

Doble helicoidales

Ejes perpendiculares Helicoidales cruzados

Cónicos de dientes helicoidales

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Cónicos de dientes rectos

Cónicos hipoides

De rueda y tornillo sinfín

Fórmulas para el cálculo de las partes de engranes por medio de modulo



Módulo M= De/(Z+2)



Altura del diente h= 2.25*M



Altura de la cabeza del diente hc=m



Altura del pie del diente hp=1.25*m



Espesor del diente e=0.5*P



Anchura del diente B=M*10



Diámetro primitivo Dp=M*Z

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola



Diámetro exterior De=D+2(h) o De=Dp+2(M)

 

Diámetro interior Di=Dp-2(hp) o Di=Dp-2(1.5*M)

Nota importante los datos obtenidos serán dados en mm.

Verificación de engranes Los engranes defectuosos se ponen de manifiesto por su modo ruidoso de funcionar, trabajan con sacudidas y se desgastan prematuramente. El mal funcionamiento de un engranaje puede obedecer a distintas causas, como por ejemplo, a defectuoso espesor o a defectos de forma de estos o a no ser el giro redondo. Para medir y verificar el dentado existen instrumentos adecuados de los cuales se hablara a continuación.

Medición del espesor de los dientes Como instrumento de medida puede utilizarse el pie de rey especial para medir gruesos de dientes, instrumento que consta de dos piezas correderas, una horizontal y otra vertical. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Pie de rey especial para medir gruesos de dientes. a) Corredera vertical; b) corredera horizontal.

Para realizar la medición se ajusta primeramente la corredera vertical a la medida q como se muestra.

Esta es mayor que la altura de la cabeza del diente hk y puede determinarse para cada módulo y cada número de dientes con auxilio de una tabla

El espesor del diente es el arco de la circunferencia primitiva comprendido entre ambos flancos. Con la corredera horizontal no se mide, sin embargo, el arco sino la cuerda de ese arco. La cuerda correspondiente a un espesor de diente se encuentra por cálculo. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Medición del paso Se hace por medio de instrumentos especiales para esa medición.

Medición del grueso del diente Para la medición del grueso del diente sobre varios dientes se utiliza el calibrador micrométrico para medir gruesos de dientes. Con este instrumento se abarcan el espesor y el paso. Por cálculo se puede determinar el paso correspondiente a la medición hecha w.

Medición del grueso de dientes sobre varios de estos, utilizando el calibrador micrométrico

Verificación de la dirección de los dientes En ruedas de dientes rectos se realiza esta verificación haciendo pasar un amplificador a lo largo de los flancos. Los defectos en la dirección de los dientes se ponen de manifiesto por la desviación que sufra el índice.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Verificación de la dirección del dentado. a) Pieza a verificar; b) amplificador; c) soporte inferior; d) regla de guía.

Ejemplo por modulo Se desea construir una rueda dentada de dientes rectos de 40 dientes y módulo 3. Calcular los partes del engrane. •

Módulo M= De/(Z+2)

•

Altura del diente h= 2.25*M

•

Altura de la cabeza del diente hc=m

•

Altura del pie del diente hp=1.25*m

•

Espesor del diente e=0.5*P

•

Anchura del diente B=M*10

•

Diámetro primitivo Dp=M*Z

•

Diámetro exterior De=D+2(h) o De=Dp+2(M)

• •

Diámetro interior Di=Dp-2(hp) o Di=Dp-2(1.5*M

Ejemplo por sistema ingles

Calcula las características de un engrane que cuenta con un paso diametral 16 y 21 dientes. Formulas Resolución

Para obtener Formula Addendum A=1/PD Distancia entre centros CD=(N+n)(2Xpc) Paso circular PC=3.1416/PD Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Holgura Dendendum Paso diametral

H=0.157/PD D=1.57/PD PD=N/DP

Paso diametral PD=(2+N)/DE Numero dientes

de

N=(DExPD)-2 Numero de dientes N=DPxPD Diámetro de paso DP=N/PD Diámetro de paso

DP=(NxDE)(N+2)

Diámetro exterior Espesor de diente Profundidad total

DE=(N+2)/PD E=1.5708/PD PT=2.1577PD

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Acabado superficial. El constante progreso en el área industrial exige métodos cada vez más eficientes para la obtención de productos cada vez más sofisticados. El diseño de nuevos mecanismos exige una perfección creciente y las tolerancias de fabricación se hacen cada día menores, tanto que las formas anteriormente aceptadas debido a su método de obtención a través de máquinas-herramientas, ya no podrán ser más aplicadas sin previa verificación de su geometría y textura superficial. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Superficies reales, por más perfectas que sean, presentan particularidades que son una marca del método empleado para su obtención, por ejemplo: torneado, fresado, rectificado, bruñido, lapidado, etc. Las superficies así producidas se presentan como conjunto de irregularidades, espaciamiento regular o irregular y que tienden a formar un patrón o textura característica en su extensión. En esta textura superficial se distinguen dos componentes distintos: rugosidad y ondulación. La rugosidad o textura primaria, está formada por surcos o marcas dejadas por los agentes que atacan la superficie en el proceso de mecanizado (herramienta, partículas abrasivas, acción química, etc.) y se encuentra superpuesta al perfil de ondulación. Los espacios entre crestas varían entre 4 y 50 veces la profundidad de la depresión. La ondulación o textura secundaria es el conjunto de irregularidades repetidas en ondas de paso mucho mayor que la amplitud y que pueden ocurrir por diferencia en los movimientos de la máquina-herramienta, deformación por tratamiento térmico, tensiones residuales de forja o fundición, etc. Los espaciamientos entre las ondas (compresiones de ondulación) pueden ser de 100 a 1000 veces su amplitud. Como se observa en la Figura, una superficie presenta errores de diferentes magnitudes y su definición es posible a través de medios o técnicas también diferentes, por eso, para facilitar su estudio, se dividen en dos grandes grupos: errores macrogeométricos y errores microgeométricos.

Errores macrogeométricos Llamados también errores de forma o de textura secundaria y que incluyen entre ellos divergencias de ondulación, conicidad, etc., y son posibles de medición a través de instrumentos convencionales como micrómetros, comparadores, proyectores de perfiles, etc. Errores microgeométricos Conocidos como errores de rugosidad o de textura primaria. Su perfil está formado por surcos, huellas o marcas dejadas por los procesos de mecanizado durante la fabricación. Su medición Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

solamente es posible debido al progreso en la electrónica que con auxilio de circuitos electrónicos desarrollaron aparatos basados en sistemas que utilizan una pequeña aguja de punta muy aguda para recorrer una muestra de la superficie y definir numérica o gráficamente su perfil (Rugosimetros).

Tipos de superficies. Superficie ideal. Es la superficie ideal, por definición sin errores, perfecta. Ejemplo: superficie plana, cilíndrica, etc.

Perfil Ideal Perfil resultante del corte de una superficie ideal por un plano perpendicular. En algunas normas esta característica es denominada perfil nominal, y es el perfil ideal, por definición sin errores.

Superficie Real Es la superficie que limita al cuerpo y la separa del medio ambiente.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Perfil Real Es el perfil resultante de cortar una superficie real por un plano definido en relación a la superficie ideal. Limita la sección material y la separa del medio ambiente, incluida la ondulación.

Perfil Efectivo Imagen aproximada de un perfil real obtenido por un medio de evaluación ó medición. El perfil efectivo es función de las características geométricas y físicas del instrumento de medición y de la técnica utilizada para su evaluación. No es filtrado y su diferencia con el perfil real es una cierta deformación causada por la imprecisión del aparato.

Perfil de rugosidad Se obtiene a partir del perfil efectivo por un instrumento de evaluación con sistema de filtrado (filtrado de ondas) para excluir otras irregularidades (ondulación, por ejemplo).

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

De acuerdo a las definiciones presentadas, se concluye que el perfil de rugosidad está superpuesto al perfil de ondulación, de allí la necesidad de contar con un sistema que permita excluir a este último para una medición de influencias indeseadas.

Importancia del acabado superficial. El interés que despierta la obtención de buenas características del acabado superficial está fundamentado en que las mismas influyen en la prestación de las superficies, atento a que suelen tener que responder a una múltiple gama de solicitudes, entre ellas las siguientes:

RUGOSIDAD SUPERFICIAL

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Las superficies de las piezas en los dibujos se representan con líneas uniformes, sin embargo como consecuencia de los defectos originados por los procesos de fabricación con máquinas herramientas con o sin arranque de viruta, distan de esa uniformidad presentando irregularidades que será necesario estudiar y controlar para que la pieza cumpla con la función para la que se crea. Las rugosidades superficiales son el conjunto de irregularidades de la superficie real, definidas convencionalmente en una sección donde los errores de forma y las ondulaciones han sido eliminados. El aspecto de la superficie de una pieza depende, principalmente, del material con el cual se fabrica la pieza y de su proceso de conformado.

Aspectos normativos.

Para establecer un lenguaje común para especificar en los documentos técnicos, la norma UNE 82-315-86 (ISO 4287/1-1984) define los términos de rugosidad superficial. La norma UNE 82-301-86 (ISO 468-1982), establece los parámetros, tipos de dirección de las irregularidades superficiales y las reglas generales para la determinación de la rugosidad, aplicables a aquellos materiales y métodos que puedan asegurar los límites establecidos en esta norma. La norma UNE 1-037-83 (ISO 1302) especifica los símbolos e indicaciones complementarias de los estados superficiales a utilizar en los dibujos técnicos. Un resumen de las partes más significativas y conceptos descritos en las mismas se presenta a continuación. Parámetros de rugosidad Los parámetros de medición de rugosidad, son agrupados en tres clases: -

Los que se basan en la medida de la profundidad de la rugosidad. Los que se basan en medidas horizontales. Los que se basan en medidas proporcionales.

INDICACIONES EN LOS DIBUJOS DE LOS ESTADOS SUPERFICIALES Las indicaciones sobre los dibujos de los estados superficiales se realizan los símbolos e inscripciones indicados a continuación y según proceda. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Símbolos sin indicaciones

De acuerdo con la norma ISO 1302-1978, las especificaciones del acabado superficial deberán colocarse en relación con el símbolo básico como se muestra a continuación: a: Valor Ra de rugosidad en micrones o micro pulgadas o número de grados de rugosidad N1 a N12 b: Método de producción, tratamiento o recubrimiento c: Longitud de muestreo d: Dirección de marcado e: Cantidad que se removerá mediante maquinado f: Otros parámetros de rugosidad (entre paréntesis)

La dirección de las estrías se indica con los símbolos indicados en la tabla.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Por lo que a continuación se dan recomendaciones prácticas de cómo proceder: 1. Determinar si la medición será en µm o en µpulgadas. 2. Como se indicó arriba, si no se menciona ningún parámetro en especial, se entenderá que la medición será con el parámetro Ra. 3. El valor numérico mostrado indicará el valor máximo admisible y cualquier valor menor será aceptable. 4. La longitud de muestreo (o valor de cut-off) que deberá utilizarse, si no se especifica ninguna, será 0,8 mm o .030 pulgadas. 5. La longitud de evaluación deberá fijarse igual a 5 veces la longitud de muestreo. 6. La medición se hará perpendicular a las marcas del maquinado, sino hay una dirección preferencial, será necesario realizar tres mediciones en posiciones angulares diferentes y reportar el mayor valor. 7. Los parámetros más utilizados son Ra, Rz, y Ry , por lo que pueden encontrarse en cualquier rugosímetro. Sin embargo los dos últimos están definidos en forma diferente en las normas DIN y en las normas JIS e ISO, por lo tanto, habrán de seleccionarse de acuerdo con los valores que se requieran. La disposición de los símbolos e inscripciones deben de orientarse de manera que puedan leerse desde la parte inferior del dibujo o desde el lado derecho, si esto no es posible y siempre que solo se exprese el valor de rugosidad Ra los símbolos pueden orientarse en cualquier dirección manteniéndose lo anterior para la lectura del valor de rugosidad. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Ejemplo:

Tipos de Rugosimetros. Rugosimetros de palpador mecánico.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Instrumento para la medida de la calidad superficial basado en la amplificación eléctrica de la señal generada por un palpador que traduce las irregularidades del perfil de la sección de la pieza.

Rugosímetro de Palpador inductivo El desplazamiento de la aguja al describir las irregularidades del perfil modifica la longitud del entrehierro del circuito magnético, y con ello el flujo de campo magnético que lo atraviesa, generando una señal eléctrica.

Rugosímetro de Palpador capacitivo. El desplazamiento vertical del palpador aproxima las dos láminas de un condensador, modificando su capacidad y con ella la señal eléctrica. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

El desplazamiento de la aguja del palpador deforma elásticamente un material piezoeléctrico, que responde a dicha deformación generando una señal eléctrica.

Rugosímetro de Patín mecánico. El patín describirá las ondulaciones de la superficie mientras la aguja recorra los picos y valles del perfil. Así se separan mecánicamente ondulación y rugosidad que son simplemente desviaciones respecto de la superficie geométrica con distinta longitud de onda.

Sistemas basados en la profundidad de la rugosidad. Ra – Rugosidad media aritmética: Conocido también como CLA (Center Line Average, de Inglaterra), AA (Aritmetical Average de U.S.A.) y hm (término usado por las normas IRAM). Está definido como la media aritmética de Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

los valores absolutos de las coordenadas de los puntos del perfil de rugosidad en relación a la Línea Media dentro de la longitud de medición Lm.

Esta medida puede ser definida también como: siendo (a) la altura de un rectángulo cuya área sea igual a la suma absoluta de las áreas delimitadas entre el perfil de rugosidad y la Línea Media, siendo la longitud de medición Lm.

NOTA: Por aproximación se puede determinar el valor de Ra por medio de un cierto número de ordenadas de puntos del perfil.

y = ordenada n = número de ordenadas consideradas El valor de “n” es prefijado de acuerdo con el tipo de aparato.

La medida del valor Ra puede ser expresada en µm o en µin (sistema métrico ó en pulgadas respectivamente). A fin de racionalizar la cantidad de valores del parámetro a ser utilizados en diseños y especificaciones, la norma recomienda los que se indican en la tabla 1.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

La determinación del módulo de medición (Cut-off) y la longitud de medición están ligados a la rugosidad media que se desea medir, según detalla la tabla 2.

Empleo del parámetro Ra. -

Cuando sea necesario el control de la rugosidad en forma continua en las líneas de producción, debido a la facilidad de obtención del resultado. Superficies donde el acabado presenta los surcos de mecanizado bien orientados (torneado, fresado) Superficies rectificadas, bruñidas, lapidadas, etc. Superficies de poca responsabilidad, por ejemplo, acabados con fines apenas estéticos.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Ventajas del parámetro Ra -

Es el parámetro más utilizado en todo el mundo. Es un parámetro aplicable a la mayoría de los procesos de fabricación. Debido a su gran utilización, casi la totalidad de los equipos presentan este parámetro, en forma analógica o digital. Las marcas inherentes al proceso de mecanizado no alteran sustancialmente su valor. Para la mayoría de las superficies la distribución está de acuerdo con la curva de Gauss y es generalmente observado que el valor de Ra, da un buen parámetro estadístico que caracteriza la distribución de amplitud.

Desventajas del parámetro Ra -

-

-

El valor de Ra en un módulo de medición representa la media de la rugosidad, por eso un pico o valle no típico en una superficie, va a alterar el valor de la medida, no representando fielmente el valor medio de la rugosidad. El valor de Ra no define la forma de la irregularidad de un perfil, de esa forma podremos tener un valor de Ra prácticamente igual para superficies con procesos de acabado diferentes. Ninguna distinción es hecha entre picos y valles. Para algunos procesos de fabricación donde hay una diferencia muy alta de picos y valles, como ocurre en los sinterizados, el parámetro no es el adecuado, ya que la distorsión provocada por el filtro eleva el error a niveles inaceptables.

La norma DIN 4769, para una mayor facilidad de especificación y control, divide en grados los diferentes valores de Ra en µm como muestra la tabla 4.

A continuación se da una relación de equivalencias entre indicaciones a través de triángulos de acabado y valores de Ra y aplicaciones.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Rq - Rugosidad media cuadrática: Está definido como la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de las ordenadas del perfil efectivo en relación a la Línea Media en un módulo de medición.

Empleo del parámetro Rq: -

Superficies donde el acabado presenta los surcos bien orientados (torneado, fresado, etc.) Superficies donde Ra presenta poca resolución

Ventajas del parámetro Rq: -

Comparado con Ra este parámetro tiene el efecto de dar peso extra para altos valores (cerca del 11% mayor que Ra, diferencia que pasa a ser importante en muchos casos). Para superficies donde la detección de picos o valles se torna importante, evidenciándolos más que con Ra, pues acentúa el error al elevarlo al cuadrado.

Desventajas del parámetro Rq -

Poco utilizado Es más difícil de obtener gráficamente que Ra. Tal como Ra, no define la forma de la irregularidad. Normalmente debe ir acompañado de Rmáx o Rt.

Z - Rugosidad parcial Zi (i = 1 a 5) Es igual a la suma de las ordenadas (en valor absoluto) de los puntos más alejados de la línea media dentro de cada módulo. En la representación gráfica del perfil este valor corresponde a la distancia Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

entre los puntos máximo y mínimo del perfil dentro del recorrido correspondiente a cada módulo de medición Le.

Empleo del parámetro Z -

Usado apenas para el análisis de superficies, ya que no es aconsejable para especificaciones de diseño. Usado para determinar Rmáx, Ra, y Rz.

Ventajas del parámetro Z -

Indica información complementaria al parámetro Ra. Indica la posición en que se encuentra el mayor Z, esto es, indica el número de recorridos evaluados en que se encuentra el mayor Z. Responsable de la obtención de Rmáx y Rz. Cuando el equipamiento de medición lo indica, el gráfico de superficie es de fácil obtención.

Desventajas del parámetro Z -

No todos los equipos de medición de rugosidad indican este parámetro. Individualmente no caracteriza al perfil de la superficie. Parámetro auxiliar, no debe ser especificado en diseño.

Rz – (DIN 4768) Rugosidad media: Es la media aritmética de los valores de rugosidad parcial Zi correspondientes a cada uno de los cinco módulos integrantes de la longitud de medición (el tramo individual de mayor Zi se designa como Rmáx).

Empleo del parámetro RZ -

Puede ser usado en los casos en que los puntos aislados no influencien la función de la pieza a ser controlada. Por ejemplo, superficies de apoyo de deslizamiento, ajustes prensados, etc. En superficies donde el perfil es periódico y conocido.

Ventajas del parámetro RZ Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

-

De fácil obtención a través de equipos que ejecuten gráficos. En perfiles periódicos define muy bien la superficie. Surcos aislados serán considerados parcialmente, de acuerdo a la cantidad de puntos aislados.

Desventajas del parámetro RZ -

En algunas aplicaciones esa consideración parcial de los puntos aislados no es aconsejable, pues una alteración significativa en un “punto aislado”, será ponderada solo en un 20%. Al igual que Rmáx, no posibilita ninguna información sobre la forma del perfil, como así tampoco la distancia entre las ranuras. No todos los equipos suministran este parámetro.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

¿QUÉ SON LAS TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS? En el diseño de cualquier pieza o herramienta se debe considerar cierta tolerancia para su fabricación. Existen dos tipos de tolerancia; la tolerancia dimensional y la tolerancia geométrica. La primera controla las medidas o dimensiones de una pieza, no controla ni la forma, ni la posición, ni la orientación que tengan los elementos a los que se aplica la tolerancia dimensional. En determinadas ocasiones, como por ejemplo: mecanismos muy precisos, piezas de grandes dimensiones, etc., la especificación de tolerancias dimensionales puede no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y funcionamiento de los mecanismos. En la figura 1.1 se muestran tres casos donde una de las piezas puede ser correcta desde el punto de vista dimensional (diámetros de las secciones dentro de tolerancia) y no ser apta para el montaje: en el primer caso tendríamos un defecto de rectitud, en el segundo caso tendríamos un defecto de coaxialidad, y en el tercer caso tendríamos un defecto de perpendicularidad.

En la fabricación se producen irregularidades geométricas que pueden afectar a la forma, posición y orientación de los diferentes elementos constructivos de las piezas. Una tolerancia dimensional aplicada a una medida ejerce algún grado de control sobre desviaciones geométricas. Por ejemplo: la tolerancia dimensional tiene efecto sobre el paralelismo y la planicidad. Sin embargo, en algunas ocasiones la tolerancia de medida no limita suficientemente las desviaciones geométricas; por tanto, en estos casos se deberá especificar expresamente una tolerancia geométrica, teniendo prioridad sobre el control geométrico que ya lleva implícita la tolerancia dimensional.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

La tolerancia geométrica controla la forma, posición u orientación de los elementos a los que se aplican, pero no sus dimensiones, en otras palabras podríamos definir la tolerancia geométrica de un elemento, una pieza, superficie, eje, plano de simetría, etc. como la zona de tolerancia dentro de la cual debe estar contenido dicho elemento. Dentro de la zona de tolerancia el elemento puede tener cualquier forma u orientación, salvo si se da alguna indicación más restrictiva. Las normas ANSI Y14.5M, ISO 8015 y la española UNE 1-149

establecen el

Principio de independencia:

"Cada requisito dimensional o geométrico especificado sobre un dibujo debe ser respetado por sí mismo, al margen de otros que pueda haber, excepto en el caso en que esté especificada una relación particular. Por lo tanto, sin una relación particular especificada, la tolerancia geométrica se aplica sin tener en cuenta la medida del elemento, y ambos requisitos se consideran independientes".

El uso de tolerancias geométricas evita la aparición en los dibujos de observaciones tales como “superficies planas y paralelas”, con la evidente dificultad de interpretación cuantitativa que conllevan; aún más, a partir de los acuerdos internacionales sobre símbolos para las tolerancias geométricas, los problemas de lenguaje están siendo superados.

Las tolerancias geométricas deberán especificarse solamente en aquellos requisitos que afecten a la funcionalidad, intercambiabilidad y posibles cuestiones relativas a la fabricación; de otra manera, los costes de fabricación y verificación sufrirán un aumento innecesario. En cualquier caso, estas tolerancias habrán de ser tan grandes como lo permitan las condiciones establecidas para satisfacer los requisitos del diseño.

El uso de tolerancias geométricas permitirá, pues, un funcionamiento satisfactorio y la intercambiabilidad, aunque las piezas sean fabricadas en talleres diferentes y por distintos equipos y operarios.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

El "Principio de tolerancias fundamentales"; establece el principio de relación entre tolerancias dimensionales y geométricas. El requisito de la envolvente. El principio de máximo material El de mínimo material.

El requisito de la envolvente exige que la envolvente de forma perfecta en condición de máximo material no se sobrepase. Afecta únicamente a tolerancias de forma y establece una forma límite del elemento para unos valores determinados de las tolerancias dimensionales (los que corresponden a máximo material) de manera que esta especificación determina la forma extrema que puede tener el elemento. Sólo afecta a tolerancias de forma del elemento.

El acoplamiento de dos elementos depende de; las medidas reales de las piezas (tolerancias dimensionales) y de los errores de forma y posición de los elementos a acoplar (tolerancias geométricas). El objetivo fundamental del Principio de máximo material, es establecer condiciones de diseño que garanticen el montaje de dos piezas, que deben acoplar entre sí, teniendo en cuenta las tolerancias dimensionales de las piezas, y determinando en función de ellas, los valores de tolerancias geométricas necesarias para garantizar el montaje de las piezas y abaratar la fabricación y el proceso de verificación. El Principio de máximo material establece unas condiciones de montaje específicas que corresponden a las más desfavorables: Condiciones de Máximo Material y errores de forma y posición máximos; para garantizar de esta forma que siempre se pueda realizar el montaje. De esta forma, si las medidas efectivas de los elementos acoplados se alejan de los límites de máximo material, la tolerancia geométrica especificada puede incrementarse sin perjudicar las condiciones de montaje.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Definiciones

Alcance Circular (circular runout) Tolerancia geométrica bidimensional que controla la forma, orientación y ubicación de múltiple cortes transversales de una pieza cilíndrica conforme gira. Alcance Total (total runout) Tolerancia geométrica tridimensional que controla la forma, orientación y ubicación de la longitud completa de un pieza cilíndrica conforme gira. Angularidad (angularity) Tolerancia geométrica tridimensional que controla cuánto una superficie, eje o plano puede desviarse del ángulo descrito en las especificaciones del diseño. Área de Tolerancia (tolerance zone) Zona imaginaria en la cual una característica de la pieza debe ser completamente contenida para que la pieza pase la inspección. Asme (ASME) Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (American Society de Mechanical Engineers). ASME es una organización que publica materiales técnicos y fija estándares industriales y de manufactura. Calibrador Funcional (functional gage) Calibrador para una pieza específica que rápidamente revisa su forma y ajuste de una manera similar a su uso proyectado. Característica de Datum (datum feature) Característica física que actúa como sustituto aceptable para un datum. Las características de datum relacionan las diversas características de la pieza entre sí. Características (features) Características físicas de una pieza que naturalmente contienen variaciones e imperfecciones. Una esquina, un borde, una superficie plana o un agujero son ejemplos de posibles características. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Cilindricidad (cylindricity) Tolerancia geométrica tridimensional cuánto una característica puede desviarse de un cilindro perfecto.

que controla

Circularidad (circularity) Tolerancia geométrica bidimensional cuánto una característica puede desviarse de un círculo perfecto.

que controla

Concentricidad (concentricity) Tolerancia geométrica tridimensional que controla cuánto los puntos medios de múltiples diámetros pueden desviarse del eje especificado del datum. Concéntricos (concentric) Que comparten el mismo centro.

Condición Material Máxima (maximum material conditions) Punto en el cual una característica contiene la mayor cantidad de material dentro de sus límites de tamaño aceptables. El agujero aceptable más pequeño y el eje aceptable más grande son ejemplos de MMC.

Condición Material Mínima (least material condition) Punto en el cual una característica contiene la menor cantidad de material dentro de su límite aceptable de tamaño. El agujero aceptable más grande y el eje aceptable más pequeño son ejemplos de LMC. Corte Transversal (cross section) Sección de una característica que se forma por un plano imaginario que interseca.

Datum Primario (primary datum) Característica de datum que primeramente sitúa la pieza dentro del marco de referencia del datum. El datum primario es la primera característica que contacta un posicionador o superficie durante el ensamble. Datum Secundario (secondary datum) Característica de datum que sitúa la pieza dentro del marco de referencia de datum después del datum primario. El datum secundario es la segunda característica que contacta un posicionador o superficie durante el ensamble. Datum Terciario (tertiary datum) Característica de datum que sitúa la pieza dentro del marco de referencia de datum después del datum secundario. Datums (datums) Figuras o formas geométricas imaginarias y perfectas. Un punto, línea, plano liso, círculo o cilindro perfectos son ejemplos de posibles datums. Dimensionamiento Y Tolerancias Geométricas (geometric dimensioning and tolerances) Estándar internacional para comunicar instrucciones acerca del diseño y manufactura de piezas. GD&T utiliza símbolos universales y enfatiza la función de la pieza. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Independientemente Del Tamaño De La Característica (regardless of feature size) Modificador que indica que la tolerancia enunciada para una característica aplica independientemente de su tamaño real dentro de un límite aceptable de tamaño. RFS no permite tolerancia adicional. Iso (ISO) Organización Internacional para la Estandarización (International Organization for Standardization). ISO es una organización establecida en Suiza, que desarrolla y publica estándares para su membresía internacional Máquina Para Medir Redondez (roundness measuring machine) Dispositivo sofisticado de inspección con un husillo de precisión que mide diversas características circulares o cilíndricas. Marco De Control De Característica (feature control frame) Serie de compartimentos que contiene símbolos y valores que describen la tolerancia de una característica. El orden y propósito de estos compartimentos sigue un estándar consistente. Marco De Referencia De Datum(datum reference frame) Tres planos imaginarios perpendiculares entre sí que son proyectados en la pieza para relacionar sus características entre sí. Modificador De Condiciones Materiales (material condition modifier) Uno de los tres modificadores que definen adicionalmente la tolerancia de una característica en relación a sus límites aceptables de tamaño. Paralelismo (parallelism) Tolerancia geométrica tridimensional que controla cuánto una superficie, eje o plano puede desviarse de una orientación paralela al datum especificado. Perfil (profile) Contorno de una característica de la pieza dentro de un plano dado. Perfil de Ángulo (angle plate) Dispositivo preciso de medición que se utiliza para establecer una superficie vertical exacta de 90°. Perfil de Una Línea (profile of a line) Tolerancia geométrica bidimensional que controla cuánto el contorno de una característica puede desviarse del perfil verdadero. Perfil De Una Superficie (profile of a surface) Tolerancia geométrica tridimensional que controla cuánto una superficie puede desviarse del perfil verdadero. Perfil Verdadero (true profile) Perfil perfecto e imaginario descrito por las especificaciones del diseño. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Perpendicularidad (perpendicularity) Tolerancia geométrica tridimensional que controla cuánto una superficie, eje o plano puede desviarse de un ángulo de 90 grados. Placa de Superficie De Granito (granite surface plate) Placa precisa y plana hecha de granito que se utiliza para establecer un datum plano para inspección. Las placas de superficie de granito vienen en grados estandarizados. Planitud (flatness) Tolerancia geométrica tridimensional cuánto una característica puede desviarse de un plano liso.

que

controla

Posición (position) Tolerancia geométrica tridimensional que controla cuánto la ubicación de una característica puede desviarse de su posición verdadera. Posición Verdadera (true position) Posición imaginaria y perfecta de una característica descrita por las especificaciones del diseño. Posicionador (fixture) Dispositivo dedicado para sujeción de trabajo que se utiliza para ubicar y sostener una pieza durante el maquinado o inspección. Punto Medio (median point) Punto que se encuentra exactamente a la misma distancia entre dos puntos exteriores. Rectitud (straightness) Tolerancia geométrica bidimensional que controla cuánto una característica puede desviarse de una línea recta. Simetría (symmetry) Tolerancia geométrica tridimensional que controla cuánto los puntos medios entre dos características pueden desviarse de un eje o plano central especificados. Tolerancia Adicional (bonus tolerance) Tolerancia adicional que aplica a una característica conforme su tamaño cambia de una condición material dada. Tanto el MMC como el LMC permiten la tolerancia adicional. Tolerancia Bidimensional (two-dimensional tolerance) Tolerancia que controla una figura que tiene solamente longitud y ancho. Tolerancia De Coordenadas (coordinate tolerancing) Sistema para describir el diseño de una pieza y que compara sus características a distancias a lo largo de tres ejes lineales. Estos ejes crean una cuadrícula rectangular imaginaria. Tolerancia Individual (individual tolerance) Tolerancia que no requiere de un datum especificado. Tolerancia Relacionada (related tolerance) Tolerancia que requiere de un datum especificado.

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Tolerancia Tridimensional (three-dimensional tolerance) Tolerancia que controla una figura que tiene longitud, ancho y profundidad. Tolerancias (tolerances) Desviaciones no deseadas, pero aceptables en una dimensión dada. Las tolerancias indican la diferencia permisible entre la característica física y su diseño proyectado.

Tolerancias de Alcance (runout tolerances) Grupo de tolerancias geométricas que simultáneamente limitan la forma, ubicación y orientación de piezas cilíndricas. Las tolerancias de alcance son tolerancias relacionadas que requieren de un eje del datum. Tolerancias de Forma (form tolerances) Grupo de tolerancias geométricas que limitan la cantidad de error en la figura de una característica. Las tolerancias de forma son tolerancias independientes. Tolerancias de Orientación (orientation tolerances) Grupo de tolerancias geométricas que limitan la dirección u orientación de una característica en relación a otras características. Las tolerancias de orientación son tolerancias relacionadas. Tolerancias de Perfil (profile tolerances) Grupo de tolerancias geométricas poderosas que controlan el tamaño, ubicación, orientación y forma de una característica. Las tolerancias de perfil pueden ser independientes o relacionadas. Tolerancias de Ubicación (location tolerances) Grupo de tolerancias geométricas que limitan la ubicación o colocación de características. Las tolerancias de ubicación son tolerancias relacionadas.

SÍMBOLOS PARA GEOMÉTRICAS.

LA

INDICACIÓN

DE

LAS

TOLERANCIAS

La tabla 1.1 presenta los símbolos utilizados para la indicación de las tolerancias geométricas según las normas ANSI Y14.5M, ISO 8015 y la española UNE 1-149

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

RECTÁNGULO DE TOLERANCIA

La indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se realiza por medio de un rectángulo dividido en dos o más compartimientos, figura 2, los cuáles contienen, de izquierda a derecha, la siguiente información: Símbolo de la característica a controlar. Valor de la tolerancia expresada en las mismas unidades utilizadas para el acotado lineal. Este valor irá precedido por el símbolo si la zona de tolerancia es circular o cilíndrica. Letra identidad del elemento o elementos de referencia, si los hay.

Figura 2. División del rectángulo en 2 o más compartimientos Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

ELEMENTO CONTROLADO El rectángulo de tolerancia se une el elemento controlado mediante una línea de referencia terminada en flecha, en la forma siguiente: Sobre el contorno del elemento o en su prolongación (pero no como continuación de una línea de cota), cuando la tolerancia se refiere a la línea 0 superficie en cuestión.

Figura 3.

Figura 3.

Como prolongación de una línea de cota, cuando la tolerancia se refiere al eje ó plano de simetría del elemento en cuestión.

Figura 4. Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

Apuntes de Metrología Geométrica Ing. Hipólito Flores Loyola

|

Sobre el eje, cuando la tolerancia se refiere al eje o plano de simetría de todos los elementos que lo tienen en común.

Figura 5.

ELEMENTOS DE REFERENCIA Cuando el elemento a controlar se relacione con una referencia, esta se identifica con una letra mayúscula colocada en un recuadro que va unido a un triángulo de referencia. La misma letra que identifica la referencia se repite en el rectángulo de tolerancia.

Figura 6.

Si el rectángulo de tolerancia se puede unir directamente al elemento de referencia, la letra de referencia puede omitirse, figura 7.

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

Figura 7.

El triángulo y la letra de referencia se colocan: Sobre el contorno del elemento o en una prolongación del contorno (pero claramente separada de la línea de cota). Cuando el elemento de referencia es la propia línea o la superficie que define dicho contorno.

Figura 8. Como una prolongación de la línea de cota cuando el elemento de referencia es el eje o plano de simetría del elemento en cuestión.

Figura 9

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

Sobre el eje o plano de simetría cuando la referencia es el eje común o plano de simetría de todos los elementos que lo tengan en común.

Figura 10

Un sistema de referencias múltiples consiste en varios elementos de referencia. Si las referencias deben ser aplicadas en un determinado orden, las tetras mayúsculas de referencia deberán ser Colocadas en recuadros contiguos, en el mismo orden en que se tengan que aplicar.

Figura 11

Si las referencias múltiples no deben ser aplicadas en un determinado orden, las letras mayúsculas de referencia deberán de colocarse juntas en el último recuadro del rectángulo de tolerancia.

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

Figura 12.

Una referencia común formada por dos elementos de referencia se identifica con dos letras separadas por un guión.

Figura 13.

ESPECIFICACIONES RESTRICTIVAS Indicaciones restrictivas sobre la forma del elemento dentro de la zona de tolerancia, deberían indicarse al lado del rectángulo de tolerancia, figura 14

Figura 14. Cuando sea necesario especificar más de una tolerancia a un elemento, se crearan las especificaciones en rectángulos colocados uno sobre otro.

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

Figura 15. Cuando la tolerancia se aplica a una longitud parcial, en cualquier posición, el valor de dicha longitud debe añadirse detrás del valor de la tolerancia, separado por una barra inclinada. Igualmente, si en lugar de una longitud, se refiere a una superficie, se usa la misma indicación. En este caso la tolerancia se aplica a cualquier línea de la longitud indicada, en cualquier posición y cualquier dirección.

Figura 16. Cuando una especificación referida a un elemento completo deba ser complementada con otra referida a una parte de él, esta última deberá colocarse debajo de la anterior, en otro recuadro.

Figura 17. Si la tolerancia se aplica a una parte concreta del elemento, deberá dimensionarse con la ayuda de cotas y una línea gruesa de trazo y punto. Del mismo modo, cuando se toma como referencia solamente una parte de un elemento, deberá dimensionarse con la ayuda de cotas y una línea gruesa de trazo y punto.

Figura 18.

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

COTAS TEÓRICAMENTE EXACTAS

En el caso de tolerancias de posición, orientación o forma de un perfil, las cotas que determinan respectivamente la posición, orientación o forma teóricamente exactas, no deben ser objeto de tolerancia. Tales dimensiones se colocan dentro de un recuadro.

Figura 19.

ESPECIFICACIÓN DE LAS TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS ZONAS DE TOLERANCIA De acuerdo con la característica objeto de la tolerancia y de la forma en que esté acotada, la zona de tolerancia puede ser una de las siguientes: La superficie de un círculo. La superficie comprendida entre dos círculos concéntricos. La superficie comprendida entre equidistantes. El espacio interior a un cilindro.

dos

rectas

paralelas

0

dos

líneas

El espacio comprendido entre dos cilindros coaxiales. El espacio comprendido entre dos pianos paralelos 0 equidistantes. El espacio interior a un paralelepípedo.

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

dos

superficies

|

INDICACIÓN DE TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

En las siguientes tablas se presentan una serie de ejemplos de indicación e interpretación de tolerancias geométricas

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

FALLAS EN LAS NORMAS ISO DE TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS. La definición funcional de las piezas conduce a resolver problemas no abordados por las normas ISO, por ejemplo determinar los radios de acuerdo de redondeos cóncavos o establecer referencias sobre superficies no identificadas por las normas ISO. Expuestos los problemas que encontraría el diseñador, se proponen posibles soluciones a los mismos. Palabras clave: radios de acuerdo, redondeos cóncavos, referencias, necesidades funcionales. El primer problema se encuentra en la determinación de redondeos cóncavos La resistencia a los esfuerzos, tanto de flexión como de torsión, de piezas de revolución es muy sensible a los defectos de forma y muy particularmente a las bruscas variaciones de sección. En la teoría de diseño mecánico se demuestra que es necesario aplicar coeficientes de concentración de esfuerzos, en función del valor de los radios de acuerdo de los redondeos cóncavos. En la determinación de estos coeficientes se supone que el redondeo cóncavo es perfectamente tangente a las superficies vecinas.

En la práctica industrial también se definen estos redondeos permitiendo una tolerancia en el valor del radio de curvatura del mismo y se expresaba según la figura. Esta forma de definición coincide con la teoría del diseño mecánico en tomar el radio como parámetro. Esta forma de definir, de tipo tolerancia dimensional, no está autorizada por la norma ISO 8015, que reserva este tipo de definición para elementos cilíndricos o de delimitados por planos paralelos. La norma ISO 1101, relativa a las tolerancias geométricas, permiten definir para curvas y superficies cualesquiera, una zona de tolerancia dentro de la cual debe de encontrarse el elemento afectado de tolerancia de forma. Suponiendo que la forma construida es una superficie teórica y que los valores máximo y mínimo de los radios de curvatura son, por ejemplo, los marcados en la figura 20, habría que determinar la anchura de la zona de tolerancia para dicha superficie teórica.

Figura 20 ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

De la figura 21 se deduce que para una variación posible de 2mm, la amplitud de la zona de tolerancia debe de ser de 0,34mm, según la fórmula: t = (RmaxRmin)(√2 –1)2. Aplicando la tolerancia de forma a la geometría creada por los redondeos cóncavos, encontramos que se puede hacer de dos formas diferentes; figuras 22a 22b.

En el primer caso, figura 22a), el elemento afectado de tolerancia es toda la superficie de un cuarto de la superficie teórica. En el segundo caso, figura 22b), los elementos afectados de tolerancia son todas las curvas meridianas de la superficie teórica, que son nominalmente circulares.

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

En los dos casos: Las condiciones del acuerdo (tolerancia del radio de curvatura y tangencia con las superficies vecinas) no se deducen directamente de lo expresado por las figuras. 23a) y 23b). la tolerancia del radio de acuerdo depende de que se cumpla la condición de tangencia de las superficies.

a)

b) Figura 23.

De lo anterior se puede deducir que las especificaciones anteriores no se adaptan bien ni al diseñador, que debe traducir la variación del radio de curvatura en términos de anchura de tolerancia, ni mucho menos al fabricante ni al que efectúa el control.

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

Micrómetro de rayo láser MICRÓMETRO LÁSER (LSM) El micrómetro láser es un típico sistema de medición que usa un método de barrido con un haz de láser de gran exactitud y contando los pulsos de reloj cuando el haz láser no se detecta (esto es, cuando el haz es obstruido por la pieza). El LSM es un sistema de medición sin contacto capaz de medir piezas a alta velocidad que son difíciles de medir con instrumentos convencionales. Lleva a cabo mediciones simples y exactas de objetos elásticos o frágiles a alta temperatura, objetos que deben estar libres de suciedad y piezas de material suave que puede sufrir cambios dimensionales causados por la fuerza de medición utilizada. Un haz de luz láser emitido desde el oscilador láser se refleja mediante el espejo poligonal que está girando con gran velocidad y está sincronizado con el pulso de reloj. El haz reflejado es colimado a través de la lente y forma un flujo de haz paralelo que barre la pieza a gran velocidad. El haz de barrido, si no es interceptado por la pieza, convergirá en el elemento fotoeléctrico (celda solar) a través del lente condensador. El dispositivo fotoeléctrico genera entonces una corriente eléctrica cuyo voltaje corresponde a la intensidad del haz láser, lo cual varía dependiendo de sí es o no interceptado por la pieza. Cuando se mide, por ejemplo, el diámetro de una pieza, el circuito de selección de segmento genera un voltaje, basado en el voltaje de salida, para abrir el circuito puente por periodo de tiempo durante el cual el haz es interceptado por la pieza. Los pulsos de reloj son continuamente metidos al puente que se abre durante el periodo de tiempo para transmitir al circuito contador los pulsos de reloj, que representan el diámetro de la pieza. Los datos contados son enviados al CPU para procesamiento y el diámetro se muestra en la pantalla. El circuito de selección de segmento permite ya sea las dimensiones de las piezas (que producen áreas de sombra) o huecos en piezas que producen áreas sin sobra para ser determinadas especificando los segmentos a ser medidos. En este sistema de medición, los siguientes factores determinan el desempeño de la medición. Ø Exactitud de detección del borde. Ø Detección de la duración que el haz es interceptado. Ø Uniformidad de la velocidad del motor y los pulsos de reloj. Ø Estabilidad de la rotación del motor y estabilidad de la frecuencia del cristal oscilador. Ø Desempeño de la lente. La unidad de pantalla cuenta con una serie de funciones que permiten llevar a cabo fácilmente las mediciones. Los medidores mecánicos convencionales (Micrómetros) permiten medir espesores usualmente en el rango entre 0 y 25 mm con una exactitud de algunos micrómetros. Usando alternativamente el principio de Interferencia óptica, la medición de espesores se puede efectuar con una precisión de algunas decenas de nanómetros.

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

El arreglo esta dispuesto para medir espesores entre 0 y 1 mm con una precisión de 300 mm. TE-05B (Diámetro láser de medición de instrumentos Características: láser de dos dimensiones de exploración: Dos manojos de rayos láser para hacer la medición del diámetro exterior de no contacto, no los daños causados por el ángulo diferente, efectivamente puede eliminar el error causado por la vibración de trabajo. -Gama de medida de (mm) 0,2 ~ 30 -Medida de precisión (um): 2.0 -Sensibilidad (um): 1.0 -interfaz de comunicación RS485 -Humedad relativa sin condensación del 85% -Medio Ambiente Temperatura 4 ~ 40 -Consumo de energía (W) <50 -Velocidad de barrido (m / s)> 50 -Especificación del embalaje (mm) de la máquina principal: 441 * 170 * 546 Micrómetro láser PCE-TLSM para mediciones de diferentes formas geométricas de 0,03 a 90 mm Puerto RS-232 y analógico El micrómetro láser mide sin contacto. Se puede usar para diferentes principios de medición. El micrómetro láser universal trabaja según el principio de escaneo o sombra. Además, ahora puede medir productos que no podía hacerlo hasta ahora. Incluso materiales en movimientos rápidos no presentan problema alguno para este micrómetro láser. Por ello, este micrómetro láser es apto para mediciones sin contacto de materiales muy calientes, pegajosos o estériles. Esto permite que se pueda usar también en líneas de fabricación automáticas. El micrómetro láser se compone de una unidad de sensor y un controlador. Los datos del micrómetro láser se pueden enviar a través del puerto analógico o digital a su sistema de medición, lo que permite enlazarlo con su proceso de fabricación. Si lo que necesita es otro tipo de micrómetro lo puede ver aquí. Si tiene alguna pregunta sobre el micrómetro láser, consulte la siguiente ficha técnica o póngase en contacto con nosotros en el número de teléfono 902 044 604 para España, para Latinoamérica e internacional +34 967 543 695 o en el número +56 2 24053238 para Chile. Nuestros técnicos e ingenieros le asesorarán con mucho gusto sobre este micrometro laser y sobre cualquier producto de nuestros sistemas de regulación y control, medidores o balanzas PCE Ibérica S.L.

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

MAQUINA DE MEDICION POR COORDENADAS. La Máquina de Medición por Coordenadas (CMM) puede ser definida como "una máquina que emplea tres componentes móviles que se trasladan a lo largo de guías con recorridos ortogonales, para medir una pieza por determinación de las coordenadas X, Y y Z de los puntos de la misma con un palpador de contacto o sin él y sistema de medición del desplazamiento (escala), que se encuentran en cada uno de los ejes". Como las mediciones están representadas en el sistema tridimensional, la CMM puede efectuar diferentes tipos de medición como: dimensional, posicional, desviaciones geométricas y mediciones de contorno. Los procedimientos de medición y procesamiento de datos de las CMM, poseen una serie de características que se describen a continuación: Primeramente se tiene un sistema de posicionamiento que provoca que el palpador alcance cualquier posición en X, Y o Z; este sistema de posicionamiento ser accionado a través de unos motores, que a su vez, poseen unos codificadores ópticos rotatorios, los que producirán una señal adecuada para activar un contador que incrementar su número en relación a la posición del eje con respecto de su origen. En este sistema como en otros es de primordial importancia la existencia de un origen para poder determinar la posición. El sistema dispondrá además de un palpador que al ser accionado, hará que los datos del contador del sistema de posicionamiento sean trabajados por la unidad ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

principal de la CMM y sean transformados en coordenadas X, Y y Z y además se apliquen las fórmulas programadas para después desplegar los datos en una pantalla de cristal líquido. El sistema también posee una palanca de control que accionar directamente los servomotores provocando un desplazamiento manual de cada uno de los ejes. Este sistema CMM en particular poseer teclado para introducción de datos, un monitor que proporcionar la visualización de ellos ya sea que se introduzcan o se generen por la CMM. Como se mencionó anteriormente el palpador que se encuentra en el extremo inferior del eje Z, se accionar al toque de la pieza que se desea medir. La particularidad de este sistema CMM es su configuración a base de un microcontrolador de Motorola, el MC68HC711E9, que proporcionar el control y desarrollo del manejo de dicho sistema. Utilizando el sistema de desarrollo, es decir, el M68HC11EVBU conectado a un circuito de expansión nos da mayor versatilidad a nuestro fin, ya que es la única limitante por la baja cantidad de memoria RAM que posee. *********** Las Máquinas de Medición por Coordenadas (MMC) son instrumentos que sirven para realizar mediciones dimensionales y de desviaciones de la regularidad geométrica de objetos con forma simple o compleja. Las hay de distintas dimensiones, tipos, materiales y exactitudes de medición y para aplicación en laboratorios de metrología, laboratorios industriales y en las líneas de producción. Aunque las Máquinas de Medición por Coordenadas son diferentes entre sí, dependiendo del volumen de medición y la aplicación para las que son fabricadas, todas operan bajo el mismo cada uno de éstos una terna de coordenadas referido a un sistema coordenado en 3D; y la vinculación numérica de las coordenadas asignadas a los puntos, con una geometría espacial completa de la pieza a través de un software de medición en un equipo de procesamiento de datos. Los softwares comerciales básicos de MMC cuando menos, manejan los elementos geométricos regulares como son el punto, la línea, el plano, el círculo, la esfera, el cilindro y el cono ·

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

DEFINICIÓN DE MÁQUINA DE MEDIR POR COORDENADAS La posición de un punto en el espacio está definido, en coordenadas cartesianas, por los valores relativos de los tres ejes X, Y y Z con respecto a un sistema de referencia. Usando series de puntos, es posible construir el elemento geométrico que pase por ellos o que se aproxime al máximo. Una máquina de medir tridimensional es capaz de definir unívocamente y con extrema precisión la posición de estos puntos en un espacio tridimensional, y de calcular los parámetros significativos de las figuras geométricas sobre las que han sido tomados estos puntos. Una máquina de medida por coordenadas es pues un instrumento de medida absoluta de precisión capaz de determinar la dimensión, forma, posición y "actitud" (perpendicularidad, planaridad, etc.) de un objeto midiendo la posición de distintos puntos de su propia superficie. APLICACIONES DE LAS MÁQUINAS DE MEDIR POR COORDENADAS Las máquinas de medir por coordenadas (MMC) se utilizan para las siguientes aplicaciones: • Control de la correspondencia entre un objeto físico con sus especificaciones teóricas (expresadas en un dibujo o en un modelo matemático) en términos de dimensiones, forma, posición y actitud. • Definición de características geométricas dimensionales (dimensiones, forma, posición y actitud) de un objeto, por ejemplo un molde cuyas características teóricas son desconocidas. INSTALACIÓN DE UNA MMC: atención al entorno Los costes asociados a una máquina de medir por coordenadas van generalmente más allá de la propia máquina. En efecto, la ubicación de la misma y las condiciones de su entorno deben cumplir diversos requisitos para que los resultados de la medición sean fiables. Una MMC puedee ser instalada en distintos ambientes de trabajo, que en mayor o menor medida estarán bajo la influencia de los siguientes factores externos: 1. Suciedad a. Ambientes limpios ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA

|

b. Ambientes contaminados: partículas en suspensión (humedad, aceite, polvo, otras partículas) 2. Temperatura / humedad a. Gradientes térmicos temporales b. Gradientes térmicos espaciales c. Humedad relativa 3. Vibraciones a. Frecuencia b. Amplitud En función de estas tres variables puede actuarse de distintas maneras. Una de ellas es utilizar una máquina adecuada, pensada para que su comportamiento sea inerte frente a alguno de estos parámetros. La otra, acondicionar el ambiente para dejar la máquina a salvo de estos factores perturbadores. Para contrarrestar los efectos de las partículas en suspensión puede carenarse la máquina, o incluso ser presurizada internamente para evitar que penetren las partículas. Por el contrario, puede aislarse la máquina en una cabina. En el caso de la compensación térmica se puede hablar de compensación térmica lineal o compensación térmica estructural. La compensación lineal sólo considera la variación que puede experimentar el sensor lineal en función de la temperatura mientras la estructural, más completa, tiene en cuenta el efecto de las variaciones de la temperatura en la estructura mecánica. La opción de emplear cabinas con tempertura y humedad controladas depende del tamaño de la máquina, pues para grandes volúmenes la opción puede acarrear un coste demasiado elevado, mientras que para volúmenes de unos 100 m2 puede ser la opción más adecuada. Hay que señalar que, para evitar los gradientes espaciales, es decir, para garantizar que la temperatura sea idéntica en cualquier punto de la mecánica evitando así deformaciones estructurales, es preciso conseguir una elevada recirculación del aire. Para eliminar el efecto de las vibraciones existen dos opciones: emplear una cimentación o masa sísmica o bien aislar exclusivamente la máquina mediante elementos antivibrantes activos o pasivos (amortiguadores neumáticos, resortes, elementos viscosos, etc.). Su utilización depende de las dimensiones de la máquina, y de la amplitud y frecuencia de las vibraciones. Cuando se plantea la instalación de una máquina de medir en un ambiente industrial (prensas de estampación, inyección, líneas de mecanizado, forja, etc.), es conveniente realizar un estudio detallado de las vibraciones.

ING. HIPOLITO FLORES LOYOLA ACADEMIA DE METROLOGIA