¿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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