¿QUE SON LAS MMC?

1.- ¿Qué son las Máquinas de Medición de Coordenadas (AMMC)?

Son instrumentos de medición con los cuales se pueden medir características geométricas tridimensionales de objetos en general

Figura 1.1

Figura 1.2

1. Otros tipos de MMC

Actualmente, existen otras configuraciones de MMC, que no necesariamente funcionan con tres ejes mutuamente perpendiculares entre sí, pero que también son capaces de medir en un sistema de 3 coordenadas. Los llamados “brazos de medición” son instrumentos que consisten de tres brazos articulados con escalas angulares en cada articulación y con un palpador en uno de sus extremos para palpar las piezas que se requieren medir (ver figura), tiene la ventaja de ser MMC portátiles aunque su alcance de medición es limitado a una semiesfera de unos 1200 mm de radio.

 Los llamados “seguidor láser” (ver figura)que consiste en un láser que es reflejado en un retrorreflector contenido en una semiesfera, el haz de luz sigue en forma automática a la semiesfera que hace las funciones de un palpador; su alcance de medición es el de una semiesfera de unos 125° en ángulo de elevación (plano vertical) y unos 270° en el ángulo azimut (plano horizontal) y con alcance de medición de unos 35 m a 40 m, la ventaja de estos instrumentos es su largo alcance de medición, que son portátiles, y que no requieren una estructura rígida para desplazar el palpador, el palpador es desplazado por el operador sobre la pieza bajo inspección.

 En muchas situaciones estas nuevas MMC no son lo suficientemente exactas.

2. ¿Como funcionan?

La extracción de la geometría de piezas se hace mediante: punto, línea, plano, círculo, cilindro, cono, esfera y toroide; y con estos elementos puede hacerse la medición completa de una pieza.

  Figura1.3                                                               Figura 1.4

Las MMC cuentan con un sistema mediante el cuál hacen contacto sobre las piezas a medir que es llamado sistema de palpación, cada vez que el sistema de palpación hace contacto sobre la pieza a medir (mensurando), se adquiere un dato de medición (X,Y,Z), que puede ser procesado en un software que está almacenado en un ordenador.

3. ¿Que son los sistemas de Referencia?

Las MMC tienen definido su propio cero u origen de las mediciones definido como coordenada: (0,0,0) (figura 1.1) y es a partir de este origen que comienzan a medir, la máquina de la figura 1.2 tiene localizado el palpador en la coordenada (8,9,3) que corresponden a las coordenadas (x,y,z) respectivamente.

Cuando se trabaja con el sistema de medición de la MMC se le llama sistema de coordenadas máquina. Si el origen de las mediciones es la pieza, se le asignará a un punto determinado de la pieza el origen y se le nombra sistema de coordenadas pieza. Lo que se hace es trasladar el origen de coordenadas máquina a un punto de la pieza para que sea el origen y para que sea el Sistema de coordenadas pieza.

4. ¿Que son los Alineamientos?

Al colocar la pieza sobre la mesa de coordenadas, no queda perfectamente paralela a los ejes de medición de la MMC, de tal forma que si se quiere medir un punto en el espacio de la pieza se estará introduciendo un error de alineamiento. A fin de eliminar este error es necesario alinear la pieza para que quede paralela a las escalas de medición. Dos métodos puede emplearse: 1. se puede alinear mecánicamente, es decir manualmente, 2. mediante el software de la MMC, que consiste en rotar ó asignar los ejes de la MMC a los ejes de la pieza. Es decir (Xm, Ym, Zm) coordenadas máquina pasarán a ser (Xp, Yp, Zp) coordenadas pieza.

Figura 1.5

Figura 1.6

5. ¿Como se define el origen de las Mediciones?

El origen de las mediciones sobre la pieza se define mediante el dato ó sistema de referencia pieza, que generalmente viene del plano de fabricación ó debe asignársele el origen según convenga a fin de determinar las mediciones de interés sobre la pieza.

En la figura del monoblock, el origen puede ser el plano superior 1, el plano lateral 2 y el plano frontal 3, de tal forma que el punto formado por estos tres planos puede ser el origen de las mediciones.

Figura 1.7

6. Sistema palpado

La MMC debe realizar las mediciones sobre la pieza adquiriendo datos de medición mediante el palpador. Una vez que se enciende la MMC ó que se empieza un programa de medición el operador debe asegurarse de calificar ó reconocer la ubicación y diámetro de la esfera de palpación; para ello se usa una esfera calibrada en diámetro y forma de referencia de unos 30 mm y una rutina para el reconocimiento de la esfera de palpación.

Figura 1.8

7. Secuencia de medicion en MMC

Las mediciones de geometría simples ó complejas se tornarían muy dificultosas sin la existencia de las MMC, imagínese que se desea medir la distancia entre centros de los cilindros del monoblock, se le deberá medir: distancia entre ejes, perpendicularidad respecto al eje del cigüeñal y paralelismo entre ellos. Con instrumentos convencionales sería una tarea casi imposible de realizar sin embargo la medición en una MMC sería como se describe a continuación:

1. Medir plano 1, medir plano 2 y medir plano 3.2. Crear una línea 1 entre el plano 1 y 2, crear

un punto 1 con la intersección del plano 3 y línea 1.

3. Alinear el plano 1 en el espacio hacia el plano XY de la MMC (alineación 3D), alinear la línea

2 a uno de los ejes (alineación 2D) y asignar el origen al punto 1. A partir de aquí el origen pieza ya está creado.

4. Medir el cilindro 1, medir el cilindro 2 y hasta el 4, medir el cilindro dónde se alojará el cigüeñal.

5. La MMC dará como resultado el diámetro de cada cilindro y la orientación del eje de cada cilindro.

6. A partir de aquí se puede seleccionar en el software de medición de la MMC la distancia entre cilindros, paralelismo y la perpendicularidad de los cilindros respecto al eje del cilindro dónde se alojará el cigüeñal.

8. Caracteristicas Geometricas de Elementos Mecanicos

Dado que la fabricación de una máquina requiere tantos planos como elementos existan, la clara descripción de la geometría de la pieza se torna de gran importancia. Para ello existen normas (ISO-1101 y ANSY/ASME y 14.5M) dedicadas a explicar los símbolos mediante los cuáles se establecen las tolerancias de fabricación de las partes de cualquier máquina que deba ser manufacturada. Estos símbolos son el lenguaje común de los planos de fabricación.

Símbolos de características geométricas

1.Rectitud: Es la condición en la que los puntos forman una línea recta, la zona de tolerancia está formada por dos líneas paralelas separadas el valor de la tolerancia de rectitud.2.Planitud: Es la condición en la que todos los puntos de una superficie deben estar contenidos entre dos planos paralelos separados el valor de la tolerancia de planitud. 3.Redondez: Es la condición en la que todos los puntos de una superficie forman un círculo y la zona de tolerancia está formada por dos círculos con centro común y separados la zona de tolerancia de redondez. 4.Cilindricidad: Es la condición geométrica en la que todos los puntos de una superficie cilíndrica deben estar contenidos en una zona de tolerancia de dos cilindros con eje común y separados el valor de la tolerancia. 5.Perfil: Es la zona de tolerancia que controla superficies

irregulares y se puede aplicar a contornos individuales ó superficies completas. La zona de tolerancia está definido por un par de perfiles regulares separados entre sí la zona de tolerancia del perfil.6.Angularidad: Es la tolerancia que orienta a ejes ó planos a un ángulo específico diferente de 90°. La zona de tolerancia está definida por dos planos separados la zona de tolerancia especificada ó un cilindro con diámetro de tamaño de la zona de tolerancia especificada orientados a un ángulo básico respecto del plano ó eje de referencia.7.Perpendicularidad: Es la condición mediante la cuál se controla planos ó ejes a 90°.8.Paralelismo: Es la condición geométrica con la cuál se controlan ejes ó planos a 180°. 9.Concentricidad: Es la condición que indica que dos centros ó ejes de círculos ó cilindros respectivamente deben coincidir en una zona de tolerancia circular ó cilíndrica del tamaño de la zona de tolerancia indicada. 10.Posición: Una Tolerancia de posición define una zona dentro de la cual el centro, eje ó plano central de un elemento de tamaño se le permite variar de su posición verdadera (cota exacta).11.Simetría: Es la condición donde una característica es igualmente dispuesta o equidistante del plano central ó el eje del elemento de referencia. 12.Perfil. de una superficie: La tolerancia del perfil de una superficie se limita a dos superficies que envuelven ala superficie teórica (Separadas el valor de la tolerancia). 13.Cabeceo Simple: Es una tolerancia compuesta usada para controlar la relación de una o más características del elemento respecto a un eje de referencia. 14.Cabeceo Total: Un cabeceo tota provee el control compuesto de todas las superficies del elemento respecto de un eje de referencia.

RESUMEN HISTÓRICO

Breve Historia de la medición de longitud

En 1875, Francia dio a conocer oficialmente al mundo del Sistema Métrico Decimal con la celebración de la convención del Metro. Los países adherentes que firmaban el Tratado, se comprometían a sostener a gastos comunes, la estructura científica, técnica y administrativa que implicaba el establecimiento, el mejoramiento y la difusión de las

unidades de este Sistema. Dentro de la convención del metro, se creó la conferencia General de Pesas y Medidas, CGPM, y la oficina Internacional de Pesas y Medidas BIPM.

En México la primera disposición de carácter oficial que tuvo el país relativa al uso del Sistema Métrico Decimal, emergió de la circular N° 94 del Ministerio de Fomento, Colonización, Industria y Comercio el 20 de Febrero de 1856, por el que había de sujetarse a este Sistema. Los ingenieros de caminos y los topógrafos, pioneros en su aplicación estaban convencidos del gran beneficio que traería al país.

El 9 de Julio de 1883, el gobierno del General González, inició las gestiones para que en nuestro país se adhiriese a la convención del Metro. El Comité Internacional de Pesas y Medidas el 18 de Septiembre de 1884, proporcionó la información sobre la contribución de entrada de nuestro país en los casos de que el Sistema Métrico haya sido o no adoptado y en función del número de habitantes con que contaba.

El 4 de agosto de 1890, el Sr. Gustavo Baz, Ministro de México en París, notificó, la adhesión de los Estados Unidos Mexicanos a la Convención Internacional del Metro. Para el año de 1890 el Comité Internacional de Pesas y Medidas, considerando que como México tenía una población de 11,6 millones de habitantes y de que el Sistema Métrico Decimal estaba legalmente en vigor desde el 15 de mazo de 1857. Nuestro país se adhirió a la convención del Metro el 30 de Diciembre de 1890.

En el sorteo llevado a cabo el 4 de abril de 1891 en presencia del Sr. Ramón Fernández, enviado extraordinario y ministro de los Estados Unidos Mexicanos, a México le tocó el prototipo del metro patrón marcado con el N° 25. Para ver el certificado del prototipo: Certificado.pdf

La oficina de Pesas y Medidas estuvo a cargo del metro patrón y fue hasta el año 1960 que se realizó la cuarta definición del metro que estaba en función de radiación del Kriptón 86 y en 1983 en la 17ª Convención General de Pesas y Medidas que se estableció la quinta y actual definición del metro en función de la velocidad de la luz.

En 1992 el CENAM inició sus operaciones en las instalaciones de Los Cués, Qro., En 1994 el Área de Metrología Mecánica se dio a la tarea de desarrollar láseres que conformaran el patrón nacional de longitud. El primer prototipo completo se terminó en el año 2001. La primera comparación de frecuencia de láseres se realizó en 1997 con otros 3 institutos Nacionales de metrología (BIPM, NRC-Canadá, NIST-USA) y un laboratorio reconocido (JILA-USA), dando origen a un sistema robusto de trazabilidad de las mediciones al metro patrón con la última definición del metro.

História de las distintas definiciones del Metro

Año Organismo Definición1795

Asamblea Francesa

1/10 000 000 del cuadrante de meridiano terrestre.

1799

Asamblea Francesa

Materialización del valor anterior en una regla, a extremos, de platino depositada en los archivos de Francia.

1889

1. a C.G.P. y M

Patrón material internacional de platino iridiado, a trazos, depositado en el BIPM. Es llamado metro internacional.

1960

11. a C.G.P. y M

1 650 763, 731 en el vacío de la radiación de Kripton 86(transición entre los niveles 2 p10 y 5 d5 (Incertidumbre 1· 10 -8).

1983

17. a C.G.P. y M

Longitud de trayecto recorrido en el vació por la luz durante 1/299 792 458 segundos. (Incertidumbre 2.5· 10 -11).

BIPM: Bureau International des Poids et

Measures

Breve Historia de las MMC

Las primeras máquinas de coordenadas en realidad fueron las máquinas de trazos, que son instrumentos con tres ejes mutuamente perpendiculares a fin de alcanzar coordenadas volumétricas en un sistema cartesiano para localizar un punto en el espacio sobre una pieza con tres dimensiones. Se conoce que a finales del año 1962, la firma italiana DEA construyó la primera máquina de medición cerca de Turín, Italia.

Posteriormente en 1973 la compañía Carl Zeiss creó una máquina, equipada con un palpador, un ordenador y un control numérico.

Desde entonces han surgido muchas marcas y modelos de máquinas de coordenadas, que se distinguen entre sí por sus materiales de fabricación utilizados, software utilizado, versatilidad, alcances de medición, etc.

GENERALIDADES

INTRODUCCIÓN

En metrología Dimensional se utilizan instrumentos de medición extremadamente delicados y algunos de ellos miden con exactitudes del orden de nanómetros (10 –9 m). Sin embargo el rendimiento obtenido será verdaderamente bueno solamente si los conocimientos del operador con respecto de la máquina y de los principios de Metrología son suficientes y los sabe aplicar en la práctica de las mediciones.

Principios generales de la Metrología Dimensional

1.1 Sala de Medición

A fin de obtener un resultado confiable los instrumentos se deben de ubicar dentro de una sala limpia con TEMPERATURA UNIFORME debido a que la temperatura es la mayor fuente de influencia en Metrología Dimensional todas las variaciones repentinas o rápidas de la temperatura, inevitablemente causan errores de medición. Se deben evitar específicamente los rayos en forma directa, la proximidad de fuentes de calor y corrientes de aire. Las ventanas se deben de orientar o resguardar de forma tal que jamás el sol penetre por ellas. Delante de las salidas de aire acondicionado se deben colocar rejillas o deflectores

para orientar y distribuir el flujo de aire de manera uniforme. A fin de evita el polvo para todos los instrumentos de medición, el piso debe mantener meticulosamente limpio, y puede protegerse con algún tipo de recubrimiento plástico este tipo de pisos protege las piezas que caigan por accidente. Se debe procurar pintar las paredes con pinturas a base de aceites y con acabado liso.

En Metrología Dimensional las diferencias de temperatura son la mayor causa de errores en las mediciones. Las piezas a medir deben permanecer junto a la máquina durante el tiempo suficiente para que adquieran la misma temperatura de la sala. Si las piezas se colocan sobre una mesa de fundición de hierro se acelera el proceso de estabilización térmica. La temperatura estándar universal en metrología Dimensional es de 20 °C (68 °F).

Las VIBRACIONES mecánicas provocan perdida de la nitidez de las imágenes ópticas y causan desplazamientos impredecibles d los elementos de Medición. Cuando es posible que existan vibraciones, coloque los instrumentos sobre placas , apoyadas sobre almohadillas de goma o trabaje sobre una mesa de granito se desplace como un cuerpo rígido y se garantiza que está no se mueve ni vibre entonces se podrá también garantizar que la instrumentación permanecerá fija durante el proceso de medición nivel de humedad adecuado es del 45% ± 5%.

LLa HUMEDAD se debe excluir de la sala de medición , ya que la oxidación daña rápidamente los distintos elementos. La condensación y la oxidación ocurren tan pronto como la humedad relativa del aire excede 60%. Para prever la oxidación, es necesario utilizar siempre lubricantes y grasas que permitan proteger los instrumentos que son de acero y metales que se pueden oxidar.

1.2 Temperatura

El contacto con el calor de la mano causa importantes errores en las piezas largas de poca masa. Se debe recordar que la temperatura de tales piezas aumenta rápidamente con la manipulación, pero desciende lentamente en un ambiente estable. Se recomienda el uso de pinzas de madera de bambú o acero con aislamiento de goma, y el uso de guantes que eviten el contacto de las manos con los materiales.

Temperatura Estándar

La temperatura estándar oficial para todos los países es de 20 °C (ISO-1). La dimensión de una pieza se proyecta, dibuja, se mide e informa a la temperatura estándar a menos que otra cosa se especifique. Las mediciones que se obtienen con otras condiciones de temperatura se

deben corregir informar los valores a la temperatura de 20°C.

La expresión comúnmente utilizada para corregir las dimensiones de una pieza medida a temperatura uniforme diferente de la temperatura de referencia es:

Dónde es el coeficiente de expansión térmica del material, Lf y Lo son la longitud final e inicial de una pieza, Tf y To son la temperatura final e inicial de la pieza respectivamente.

El se dá generalmente en unidades x 10-6 °C. Para el acero es de 11,5 x 10-6 /°C ó 11,5 µm/m °C, es decir que por cada 1° C que aumenta de temperatura un objeto de 1 m de longitud, su longitud aumentará 11,5 µm, y viceversa, si un metro de acero disminuye su temperatura en 1°C, su longitud se contraerá 11,5 µm ó 11,5 x 10-6 m.

Por ejemplo, se conoce que a 15° C un riel mide 10,0 m, y se desea conocer cuál es la longitud final de ese riel a una temperatura de 35° C. Se aplica la fórmula anterior y se obtiene que:

L final =10,0 m [1+11,5 x 10-6 /° C (35° C –15° C) ]

L final =10,0 m [1+11,5 x 10-6 /° C (20° C) ]

L final =10,0 m [1+2.3X10-4]

L final =10,0 m [1,00023]

L final =10,0023 m

Ahora bien, se debe conocer cuánto cambia la longitud del riel durante el día si su temperatura varía hasta 20° C, el riel tiene una longitud de 10m y su coeficiente de expansión térmica es de 11,5 x 10-6 /C.

Para obtener el resultado se debe utilizar la siguiente expresión:

Dónde Lo es la longitud nominal del objeto, es el coeficiente de expansión térmica del material y es la variación de temperatura del objeto.

Lf = (10 m)*(11,5 x 10-6 m/° C)*(20° C)

Lf = 2300 x10-6 m = 2,3 mm

Si L20 es la dimensión de una pieza a la temperatura estándar de 20° C y LT es la dimensión medida de la pieza a la temperatura T la relación que se utiliza para corregir la longitud de la pieza a 20° es:

L20 = LT - C (1).

Donde C es el término de Corrección

Es decir, si se mide una pieza de aluminio a 25° C y se obtiene una longitud de 1 m; y se desea obtener el valor de la longitud de esa pieza a 20° C se tendrá que corregir el valor de LT a L20 con un término de corrección C = LT α∆t

Aplicando la fórmula (1) tendremos que:

L20 = LT – C

L20 = 1 m - [(25 °C – 20 °C)(24 x 10-6 /°C)(1 m)]

L20 = 1 m – 0,120 x10-3 m

L20 = 1 m – 0,000 120 m

L20 = 0,999 88 m,

es decir: 1m con menos 120 µm ó 120 µm menos de la longitud medida.

Suponga que se mide una pieza con una escala E a una temperatura T diferente a 20°C. El término de corrección a utilizar es:

Donde:

L            Es la Longitud nominal de la pieza

Ejemplo: Una pieza de aluminio que se ha maquinado tiene una temperatura de 35°C, y se mide con un micrómetro que tiene una temperatura de 15 °C, la longitud medida con el micrómetro es de 55,635 mm.

Determinar la longitud de la pieza maquinada a 20° C, que es la temperatura de referencia. La pieza es de aluminio con  αpieza =23 x10-

6 /°C y el micrómetro es de acero con  αescala =12 x10-6 /°C.

Sustituyendo valores en la fórmula 2 se tendrá:

Donde: ∆T=Tf-T20º

El término de corrección C es:

C = 0,055 m [(23 x 10-6 /°C·(35° C - 20° C)) – (12 x 10-6 /C (15° C - 20° C))]

C = 0,055 m [(23 x 10-6 /°C·(15° C)) – (12 x 10-6 /C (-5° C))]

C = 0,055 m [345 x 10-6 m + 60 x 10-6 m]

C = 0,055 m [405 x 10-6 m]

C= 22,27 x10-6 m

Este valor de C debe sustituirse en la fórmula (1) de L20.

L20 = LT - C (1).

L20 = 0,055 635 m – 0,000 022 27 m

L20 = 0,055 612 7 m ó 55,612 73 mm

Casos particulares

Medición de una pieza de acero por medio de una escala de acero. Debido a que la pieza y escala son del mismo material, se procede como sigue:

Donde ∆Tp-e es la diferencia de temperatura entre la pieza y la escala de medición.

Para el acero, el coeficiente de expansión térmica αes = 11,5 x10–6 / C.

Caso 1: Si la temperatura de la escala y de la pieza es la misma, entonces, ∆Tescala = ∆Tpieza y C=0. Por lo que si medimos una pieza de ACERO, el resultado será correcto independientemente de la temperatura ambiente, siempre y cuando la temperatura de la pieza y la de la escala de medición sea la misma. La medición dará directamente la dimensión del objeto para la temperatura estándar de 20 °C (68 F), dado que la corrección es cero (siempre y cuando la escala esté calibrada a 20°C).

Esto se explica debido a que la escala de medición es el patrón con el cual se ha de medir el objeto, este patrón debe estar calibrado a 20° C y además su coeficiente de expansión es el mismo que el de la pieza; entonces al medir la pieza se dilatará la misma longitud debido a que sus coeficientes son iguales y por lo tanto la corrección C que se aplica para ambos se anula.

El ejemplo anterior explica el porqué la temperatura de las piezas deben estar estabilizada antes de medirlas y el porqué se deben de evitar las variaciones repentinas de la temperatura alrededor del patrón de medición.

Caso 2: Medición de una pieza fabricada con un material diferente al acero, pero que se encuentra a la temperatura de la escala de medición

La formula 2 se convierte en:

A continuación se describe un ejemplo de cálculo:

La distancia entre dos orificios en una pieza de bronce medida a 28° C es de 325,078 mm. ¿Cuál es el valor de la distancia entre los dos orificios a 20° C?

A fin de obtener la dimensión de la pieza a 20° C se debe sumar (o restar si el cálculo da un signo negativo) el valor C a la lectura LT.

Reemplazando los valores numéricos en la formula se obtiene: L20 = 325,078 – 0,017 = 325,061 mm.

LLa siguiente tabla 1 muestra los valores aproximados del coeficiente de expansión térmica (a) en unidades de 10-6 /° C ó µm/m ° C.

No.

Material Por °C

1 Magnesio 272 Aluminio 233 Plata 19.7 4 Latón y Bronce 185 Cobre 16.5 6 Cosntatán 15.2 7 Oro 14.3 8 Níquel 13

9Acero Dulce y Templado

11.5

10Acero de Fundición Gris

10.4

11 Acero Inoxidable 10 a 18

12 Cerámica 9.2 13 Platino 914 Carburo de Cromo 8.4 15 Granito 6.3 16 Vidrio 6 a 9 17 Carburo de Tungsteno 4.5 18 Invar 0.5 a 2 19 Cuarzo Fundido 0.5 20 Zerudor 0.05

A continuación se presenta una tabla (2) con diferentes casos que pueden presentarse en las correcciones de temperatura:

Caso Material Diferencia de Temperatura Corrección2.1 αе ≠ αр ∆tе ≠ 0; ∆tp ≠ 0 Ln(αp+∆tp - αе+∆tе)2.2 αе ≠ αp ∆tе = ∆tp = ∆t ≠ 0 Ln(αp – αе) ∆t

2.3 αе ≠ αp ∆tе = ∆tp= 0 02.4 αе = αp=α ∆tе ≠ ∆; ∆tp ≠ 0 Ln(∆tp - ∆tе) α2.5 αе = αp=α ∆tе= ∆tp = ∆t ≠ 0 02.6 αе = αp=α ∆tе = ∆tp = 0 0

Dónde:

αe , αp son los coeficientes de expansión térmica de la escala y la pieza respectivamente. ∆te, ∆tp son las variaciones de temperatura respecto a 20°C para la escala y la pieza respectivamente

Ln es la longitud nominal de la pieza a medir.

Los casos 2.1 a 2.3 son materiales distintos entre la escala y la pieza y la diferencia de temperatura entre ellos es diferente (excepto para el caso 2.3), los casos 2.4 a 2.6 los materiales de la escala y pieza presentan el mismo coeficiente de expansión térmica y la diferencia de temperatura entre ellos es similar a los casos 2.1 a 2.3 respectivamente.

Debe aclararse que aún cuando algunas correcciones resultan ser de cero, no es así para la incertidumbre de medición de cada caso, ya que en la incertidumbre siempre se presenta un valor

1.3 Fijación de las piezas

Siempre se deben recordar dos hechos. Cualquier fuerza que se ejerza sobre una pieza para fijarla, la deforma.

Una pieza que se coloca sin sujetar sobre una mesa tendrá la posibilidad de desplazarse por la fuerza de medición aplicada ó por la aceleración del carro del instrumento.

Una pieza debe, por lo tanto, fijarse de forma tal que la distorsión sea despreciable y que evite cualquier desplazamiento no deseado.

En la práctica, las piezas livianas o frágiles deben, en la mayor parte de los casos, sujetarse en posición mediante bolitas de masa (plastilina ó masa similar). Las piezas rígidas o más pesadas se pueden ajustar por medio de abrazaderas que en algunos casos son provistas con los instrumentos y en los otros casos el Metrólogo debe idear algún dispositivo de sujeción que no afecte geometría de las piezas a medir.

1.4 Limpieza

La limpieza es de una importancia primordial y cada Metrólogo debe poner especial atención a ella. Durante todas las mediciones es de importancia primordial que prevalezca una limpieza meticulosa de los instrumentos, los accesorios y las piezas a medir. La suciedad, los depósitos de grasa y otras impurezas pueden provocar errores serios de medición; primordialmente afectan en el contacto del palpador con la pieza. Por lo tanto, las superficies de contacto se deben limpiar con un trapo ó papel apropiado, totalmente libre de suciedad cuidando de no transmitir calor a la pieza con las manos.

Las superficies que se examinan con algún proyector de perfiles o similar también se deben de encontrar perfectamente limpias, ya que la suciedad deteriora la imagen. Limpie con éther de petróleo, alcohol ó algún solvente suave y séquela con aire aplicado con una bomba manual de aire, para evitar soplar con aire húmedo.

MEDICIÓN DE LA PARRILLA DE UN AUTOMOVIL CON MMC

Máquina de medición por coordenadas tipo brazo con alcance de medición de 4000 mm x 2500 mm x 2000 mm. El eje X queda horizontal y paralelo a lo largo de auto, el eje Z es la columna y el eje Y es el brazo que recorre a lo ancho del automóvil.

Debido a su alcance de medición esta máquina puede medir al automóvil por partes ó ya armado.

MEDICIÓN  DE LA PARRILLA DE UN AUTOMÓVIL CON MMC

Una Máquina de medición de Coordenadas permite medir partes del automóvil en tres dimensiones, es decir puede determinar el largo, ancho y alto de cualquier pieza, además se pueden determinar las coordenadas de algún elemento respecto al origen de la pieza ó incluso respecto al origen del automóvil.

Las mediciones pueden realizarse en forma manual ó automática previa programación de la MMC, y se pueden medir tantas piezas iguales como uno requiera sin necesidad de volver realizar un programa de medición.

MEDICIÓN DE UN CUBO CON MMC

Máquina de medición por coordenadas tipo puente con alcance de medición de 600 mm x 500 mm x 450 mm. En este modelo se mueve la mesa que es el eje X, el puente que es el eje Y y el husillo que es el eje Z

ERRORES GEOMÉTRICOS REPRESENTADOS EN MMC

Máquina de medición por coordenadas tipo puente, en esta animación se observan los errores de cabeceo del eje Y debido a la falta de rectitud en el travesaño Y (YrX), en la segunda parte de la animación se observan los errores de rólido que es la rotación del puente alrededor del eje sobre el cuál se esta desplazando (XrX), este error es causado debido a la falta de rectitud de las guías de la mesa que es el eje X.

Estos errores geométricos nunca se ven a simple vista en una MMC, pero existen; y generalmente se corrigen mediante el software de la MMC.

MEDICIÓN DE UNA PIEZA MECANIZADA EN MMC

Medición de una pieza mecanizada en una MMC tipo puente.

MÁQUINAS DE MEDICION POR COORDENADAS PORTÁTILES

Figura 1 Seguidor láser.

El haz de luz del seguidor láser es capaz de seguir a la semiesfera hacia cualquier posición del cubo de medición y determinar la posición de la esfera en los puntos P1 a P4, de tal forma que se puede determinar la distancia entre los puntos palpados ó determinar otras figuras geométricas que se requieran para determinar características metrológicas sobre el objeto bajo prueba.

Figura 2 Brazo de medición                                  

Figura 3 Brazo de medición en posición alargada.

Figura 4.El brazo de medición puede palpar los puntos P1 a P4 en cualquier dirección y ubicación del cubo de medición de esta forma se pueden determinar la distancia entre cualquiera de estos puntos palpados.Puede entregar coordenadas polares o cartesianas.

NORMAS APLICADAS

La normalización nació para estandarizar productos y las diferentes pruebas que pueden aplicarse a un producto para garantizar ciertas características especificadas por el fabricante.

Las normas que se aplican en el campo de la metrología por coordenadas son:

Documentos normativos referentes a MMC

JIS B 7440 1987 Test Code for accuracy of coordinate measuring machines.

ANSI/ASME B89. 1.12M-1990 Methods for performance evaluation of coordinate measuring machines. American National Standard Institute/The American Society of Mechanical Engineers.

ISO/CD 10360 Coordinate Metrology; part 1: Definition and fundament I. Geometrical principles, Part 2: Methods for the assessment of the performance and verification of co-ordinate measuring machines, part 3. CMM with the axis of a rotary table as fourth axis, part 4. CMM used in scanning measurement mode, part 5. CMM using multiple stylus probing systems.

VDI/VDE 2617 genauigkeit von Koordinatenmessgeraten, Kenngrössen and deren Prufung, 1986-1991, VDI-Verlag, Dusseldorf.

B 0419 The performance verification of coordinate measuring machines to BS 6808: General Guidance for acreditation, NAMAS June 1999. Additional guidance is geven is BS 6808 part 3 and in various sections of VDI 2617.

VDI /VDE 2617, Ausschuss 7.6:Vorschlag fur einen Richtlinintil zur Definition und Bestimmung of Messaufgabenspezifischer Unsicherheiten, 1992.

Coordinate Measuring Machine Calibration, EAL-G17 Document WGD 8,01/01/95.

ISO 9000-ISO 9004 Quality Systems.

ISO-GPS 15530 Geometrical Product Specification (GPS). Techniques for determining the uncertainty of measurement -Part 1. Overview and general issues, part 2. Uncertainty assessment using expert judgement, part 3. Uncertainty assessment using calibrated workpieces, part 4. Uncertainty assessment using statistical estimation, part 6. Uncertainty assessment using un-calibrated workpieces.

ASME B 89.4.22-2004 Method for performance evaluation of articulated arm coordinate measuring machines.

VDI/VDE 2634-1 Optical 3D measuring systems - Imaging systems with point-by-point probingVDI/VDE 2634-2 Optical 3D measuring systems - Optical systems based on area scanningVDI/VDE 2634-3 Optical 3D measuring systems - Multiple view systems based on area scanning

Documentos normativos referentes a Incertidumbre de medición.

NMX-CH-140-IMNC 2002 "Guía para la expresión de la Incertidumbre en las mediciones”, equivalente a “Guide to the Expression or Uncertainty in Measurement, BIPM, lEC, IFCC, ISO, IUPAC, lUPAP, OIML (1995)".

ISO 14253-1:1998 Geometrical product specifications (GPS) - Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment - Part 1: Decision rules for proving conformance or non-conformance with specification.

ISO/TS 14253-2:1999 Geometrical product specifications (GPS) -

Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment - Part 2: Guide to the estimation of uncertainty in GPS measurement, in calibration of measuring equipment and in product verification.

ISO/TS 14253-3:2002 Geometrical product specifications (GPS) - Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment - Part 3: Guidelines for achieving agreements on measurement uncertainty statements.

VDI/VDE 2627 Messräume – Klassifisierung und Kenngrössen Planung und Ausführung - Measuring rooms – clasification & characteristics

ISO 23165 Geometrical Product specifications (GPS) -Guide to the evaluation of CMM test uncertainty.

Existen otras normas que son aplicadas a pruebas y productos en el campo de la Metrología Dimensional, como son las que aparecen en la siguiente tabla (La tabla puede contener normas que no son la versión más actualizada).

Patrones de longitud

Instrumento

Internacionales

Alemanas

Japonesas

Mexicanas

Americanas

Británicas

Francesas

Anillos Patrón

ISO 1938DIN 2250, 2253

JIS B 7420

       

Barra de Referencia con extremos esféricos

         BS 5317

NFE11-015

Barra de Prueba

   JIS 7545

       

Bloques Patrón

ISO 3650 DIN 861/1

JIS B 7506

NMX CH-86

ANSI/ASME B89.1.9M FED.ESP.GGG G-15c

BS 4311-1, 2,3

NFE11-010

Calibre para conos Morse

  DIN 228, 229, 230,

JIS B 3301

  ANSI B5.10

BS 1660

NFE02-310-319

234, 235, 2221,2222

Calibre límite

   JIS B 7420

       

Cinta de Tela para medición

   JIS B 7522

       

Cinta de acero para medición

OIML, 35DIN 6403

JIS B 7512

       

Escala Estándar

   JIS B 7541

       

Escala lineal

   JIS B 7450

       

Latinas  DIN 874/2

JIS B 7524

       

Mangos para calibres límite de roscas

 JIS B 3102

   ANSI-ASME B47.1

   

Patrón de Herradura

 DIN 7162, 7163

         

Patrón de Profundidad

         BS 2634 /1,2,3,

NF-ISO 5436

Patrón de penetración

             

Patrón de Newton

   JIS B 7433

       

Patrón de rugosidad

ISO 5436DIN 4769/1

     BS 6393

NF-ISO 5436

Patrón estriado

DIN 58420      ANSI B 92

BS 5686

E22-131 E22-142

Patrón liso

ISO 1938 DIN 2231-

JIS B 7420

ANSI B 4.4M

  BS 969 BS

NFE02-200-

2233 DIN 2239-2240 DIN 2245-2250 DIN 2253-2254 DIN 2259,7162 , 7162

ANSI/ASME B47.1, B 89.1.6

1044

203 NFE02-206-207 NFE11-020-022 NFE11-030-031 NFE11-033

Patrón roscado

ISO R 1501, 1502 ISO 68, 5408, 261, 262, 228, 724, 965, 1502, 1478, 7 PART 1 AND 2

DIN 13/17 DIN 103/9 DIN 259, 2241 DIN 2278, 2285 DIN 2299, 2999 DIN 40401

JIS B 0251, 0252, 0253, 0254, 0255, 0256, 0362, 0261

 

ANSI ASME 1.1, 1.2 B 1.13 M B 1.16M B 1.21M B 1.22M B 1.19M B 1.20M B 1.13M B 1.2 B 1.20

BS 21, 919

NFE03-151-154 NFE03-161-165 NFE03-619-621 NFE11-029, 032

Perno patrón liso

           E11-018

Pernos para medición (juego)

 DIN 2269

     BS 5590

E11-017

Regla con filo

 DIN 874/2

     BS 5204/1-2

NFE11-104

Instrumentos de Desplazamiento

Instrumento

Internacionales

Alemanas

Japonesas

Mexicanas

Americanas

Británicas

Francesas

Cabeza Micrométrica

   JIS B 7504

       

Calibrador Vernier

ISO 3599 ISO 6906

DIN 862

JIS B 7507

NMX CH-54 NMX CH-02

FED.ESP. GGG-111a

BS 887NFE11-091

Calibrador Vernier para dientes engrane

    IS 7531        

Indicador de Carátula

 

DIN 878, 879/1,3

JIS B 7503, 7509

 ANSI B89.1.10M

BS 907, 1054

NFE-050

Indicador de carátula de Palanca

 DIN 2270

JIS B 7533

 MIL-1-1842D

 E11-053

Medidor de agujeros con indicador de carátula

   JIS B 7515

       

Medidor de alturas

   JIS B 7517

NMX-CH-141

FS GGGC-111a

BS 3731

NFE11-106

Medidores Neumáticos

 DIN 2271

JIS B 7535

       

Maestro de alturas

ISO 7863            

Microindicadores

 DIN 879

JIS B 7519

       

Micrómetro de interiores con tres puntos de contacto

 DIN 863/4

 NMX CH-92

   E11-099,208

Micrómetro de Profundida

  DIN 863/2

JIS B 7544

  FS GGG C-105

   

desMicrómetro indicativo

   JIS B 7520

       

Micrómetro microscópico

   JIS B 7150

       

Micrómetro para exteriores

ISO 3611DIN 863/1,3

JIS B 7502

NMX CH-99

FED.ESP. GGG-C-

BS 870, 1734

NFE11-090,095

Micrómetro para interiores tipo tubular

ISO 9192DIN 863/4

JIS B 7508

NMX CH-93

FED.ESPGGG-C-105c

BS 959

NFE11-090 E11-098,207

Micrómetro para medición de engranes

   JIS B 7530

       

Vernier de profundidades

 DIN 863/2

JIS B 7518

 MIL-STD-120

BS 6365

NFE11-096

Instrumentos y patrones de Ángulo

Instrumento

Internacionales

Alemanas

Japonesas

Mexicanas

Americanas

Británicas

Francesas

Autocolimador

   JIS B 7538

     NFE11-303

Codificador angular

           NFE11-066,067

Escuadra  DIN 875

JIS B 7526

NMX CH-62

  BS 939  

Escuadra Cilíndrica

   JIS B 7539

    BS 939NFE11-103

Escuadra de carpintero

   JIS B 7534

       

Escuadra         FED.ESP.    

de combinación

GGG S-656b

Mesa Indexada

           NFE11-305

Nivel de exactitud

DIN 877, 2276/1

JIS B 7511

      BS 958NFE11-301

Nivel electrónico

         BS 2276/2

NFE11-302

Nivel Tubular

   JIS B 7901

       

Reglas de senos

 DIN 2273

JIS B 7516

NMX CH-63

 BR 4372

NFE11-304

Transportador

           NFE11-300

Instrumentos Diversos

Instrumento

Internacionales

Alemanas

Japonesas

Mexicanas

Americanas

Británicas

Francesas

Bloque en V

 DIN 2274

JIS B 7540

     NFE11-102

Comparador electrónico

           

NFE11-062, 064,066, 068

Comparador Óptico

   JIS B 7184

     E11-069

Inspección por medición de piezas e instrumentos de medición

ISO 14253-1,2

           

Interferometría

           E11-016

Máquinas de Medición por

ISO 10360 DIN 32880/1 VDI/VD

JIS B 7440

  ANSI/ASME B89.1.12M

BS 6808

E11-150

Coordenadas

E 2617

Microscopio de Taller

   JIS B 7153

       

Ondulación

 DIN 4774

JIS B 0610

       

Palpador inductivo (analógico, digital)

 DIN 32876

JIS 7536

       

Paralelas ópticas

   JIS B 7431

       

Patrón de comparación visotáctil

 DIN 4769 /1,2,3,4

     BS 2634 /1,2,3,

NFE05-051

Plano óptico

   JIS B 7432

       

RedondezISO 6318, ISO 4291, 4292

 JIS B 7451

 ANSI B89.3.1

BS 3730/1,2

 

Rugosidad

ISO 1304, 1878- 1880, 3274, 468, 2602 ISO DIS 4287

DIN 4760-4765, 47766/1,2 DIN 4771, 4768/1 VDI/VDE 2602, 2604

JIS B 0601

 

ANSI/ASME B 46.1 Y 14.36

BS 1134 BS 2634

E05-017 E05-052

Rugosímetro con palpador

 DIN 4772

JIS B 0651

       

Rugosímetro interferométrico

   JIS B 0652

       

Superficie plana de referencia

 DIN 876/1,2

JIS B 7513

 FED.ESP. GGG p463c

BS 817, 869

NFE11-101

Tolerancias de desgaste

    JIS B 7421

       

de calibradores límite

BIBLIOGRAFÍA

Imagen

Autor(es) Libro ContenidoDatos

Generales

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