METROLOGÍA DIMENSIONAL: GENERALIDADES, DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS, DEFINICIONES, SISTEMAS ISC DE TOLERANCIAS, CALCULO DE AJUSTES Y TOLERANCIAS
Generalidades
La metrología dimensional es básica para la producción en serie y la
intercambiabilidad departes. Con tal propósito esta División tiene a su cargo
los patrones nacionales de longitud y ángulo plano. La unidad de longitud se
disemina mediante la calibración interferométrica de bloques patrón de alto
grado de exactitud. Estos, a su vez, calibran otros de menor exactitud, estableciéndose
la cadena de trazabilidad que llega hasta las mediciones de los instrumentos de
uso industrial común
Esta especialidad es de gran importancia en la industria en general pero
muy especialmente en la de manufactura pues las dimensiones y la geometría de
los componentes de un producto son características esenciales del mismo, ya
que, entre otras razones, la producción de los diversos componentes debe ser
dimensionalmente homogénea, de tal suerte que estos sean intercambiables aun
cuando sean fabricados en distintas máquinas, en distintas plantas, en
distintas empresas o, incluso, en distintos países.
Dimensiones de la metrología dimensional
La división de Metrología Dimensional tiene la tarea y la función de:
- Establecer, mantener y mejorar el patrón nacional de longitud.
- Establecer, mantener y mejorar el patrón nacional de ángulo.
- Ofrecer servicios de calibración para patrones e instrumentos de longitud y ángulo.
- Asesorar a la industria en la solución de problemas específicos de mediciones y calibraciones dimensionales.
- Realizar comparaciones con laboratorios homólogos extranjeros con objeto de mejorar la trazabilidad metrológica.
- Apoyar al Sistema Nacional de Calibración (SNC) en actividades de evaluación técnica de laboratorios.
- Elaborar publicaciones científicas y de divulgación en el área de medición de longitud.
- Organizar e impartir cursos de metrología dimensional a la industria.
Para el cumplimiento de estas tareas se dispone de laboratorios que
ofrecen una gama de servicios regulares, así como algunos servicios especiales
bajo demanda del cliente, empleando instrumentos y equipos de alta tecnología,
así como de personal altamente capacitado.
Tolerancias geométricas
Las tolerancias geométricas se especifican para aquellas piezas que han
de cumplir funciones importantes en un conjunto, de las que depende la
fiabilidad del producto. Estas tolerancias pueden controlar formas individuales
o definir relaciones entre distintas formas. Es usual la siguiente
clasificación de estas tolerancias:
- Formas primitivas: rectitud, planicidad, redondez, cilindricidad
- Formas complejas: perfil, superficie
- Orientación: paralelismo, perpendicularidad, inclinación
- Ubicación: concentricidad, posición
- Oscilación: circular radial, axial o total
Valorar el cumplimento de estas exigencias, complementarias a las
tolerancias dimensionales, requiere medios metrológicos y métodos de medición
complejos.
Sistemas ISC de tolerancias
La cantidad total que le es permitido variar a una dimensión especificada
se denomina tolerancia, y es la diferencia entre los límites superior e
inferior especificados. Al ensamblar piezas ocurre un ajuste, el cual es la
cantidad de juego o interferencia resultante de tal ensamble.
Los ajustes pueden clasificarse como:
- Con juego
- Indeterminado o de transición
- Con interferencia, forzado o de contracción
El ajuste se selecciona con base en los requerimientos funcionales; por
ejemplo, si se desea que una pieza se desplace dentro de la otra se utilizará
un ajuste con juego, pero si se desea que las dos piezas queden firmemente
sujetas se utilizará un ajuste forzado. El ajuste deseado se lograra aplicando
tolerancias adecuadas a cada una de las partes ensamblantes.
Calculo de ajustes y tolerancias
Las tolerancias geométricas se utilizan ampliamente en diversas
industrias particularmente la automotriz estadounidense. Las principales normas
utilizadas en diferentes países son la ASME Y14.5-2009 y la ISO 1101.
El acabado de piezas que ensamblan en un principio se lograba mediante
prueba y error hasta lograr un ajuste adecuado. En la actualidad, las
crecientes necesidades de intercambiabilidad y producción de grandes volúmenes
imponen un análisis cuidadoso para lograr, desde el diseño, la eliminación de
problemas de ensamble.
Todas las piezas de un tamaño determinado deberían ser exactamente
iguales en sus dimensiones, sin embargo, diversos factores calentamiento de la
maquinaria, desgaste de las herramientas, falta de homogeneidad de los
materiales, vibraciones, etcétera, dificultan alcanzar este ideal, por lo que
deben permitirse variaciones de la dimensión especificada que no perturben los
requerimientos funcionales que se pretende satisfacer.
Características geométricas de las tolerancias
Las tolerancias se indican en un marco de control de elemento como el de
la siguiente figura.
Se especifica la zona de tolerancia cilíndrica igual a la del elemento
controlado.
Símbolos modificadores de las tolerancias.
Para que un lenguaje se vuelva universal debe ser entendido y respetado
por todos. En el marco de control de elemento anterior las referencias dato
están colocadas en un orden determinado definido por el diseñador. El dato B
(primario) es el más importante seguido en importancia por el dato D
(secundario) y el menos importante es A (terciario), obsérvese que el orden
alfabético no tiene importancia, lo realmente importante es cual está colocado
primero y cual después. Estas referencias dato nos dicen cómo debemos colocar
la pieza para maquinarla o verificarla. En el marco de referencia dato, la
pieza se debe colocar primero sobre la superficie que sirva para simular el
dato primario, luego sin perder el contacto ya establecido hacer contacto con
el simulador del dato secundario y finalmente con el simulador del dato
terciario. Una vez colocada la pieza como se indica en el dibujo las mediciones
tienen que ser hechas desde los datos. El marco de referencia dato tiene que
establecerse físicamente, por ejemplo usando una mesa de granito y unas
escuadras.
Las dimensiones de localización del elemento a las que se aplica el
marco de control de elemento deben ser indicadas como dimensiones básicas y la
tolerancia aplicable será la indicada en el marco de control de elemento. El
medio simbólico para indicar una dimensión básica es encerrando la dimensión en
un rectángulo por ejemplo 55 indica que la dimensión de 55 es una dimensión
básica.
La M encerrada en un círculo después de la tolerancia en el marco de
control de elemento indica que la tolerancia especificada sólo se aplica cuando
el elemento esta en condición de máximo material. Si el elemento controlado se
aleja de su condición de máximo material hacia su condición de mínimo material
se permite un incremento en la tolerancia, igual a la cantidad de tal
alejamiento.
La M encerrada en un círculo después de la referencia dato D proporciona
tolerancia extra por alejamiento de la condición de máximo material del
elemento dato a través de movimiento relativo de un patrón de elementos. Al
verificar piezas se puede usar un patrón funcional que se hará cargo de
determinar si la pieza es aceptable o no, mientras que la medición con
instrumentos o con máquina de medición por coordenadas requiere mayor
profundidad de análisis.
Formas de expresiones de tolerancias
La forma de expresar los límites dentro de los cuales pueden
variar las dimensiones de una característica es el dimensionamiento
límite, en el cual el límite superior especificado se coloca arriba del límite
inferior especificado. Cuando se expresa en un solo renglón, el límite inferior
procede al superior y un guion separa los dos valores.
Dimensiones
Una forma más de expresar las tolerancias es mediante el sistema
ISO, en el cual la dimensión especificada precede a la tolerancia expresada
mediante una letra y un número.
Ejemplo de tolerancias ISO:
50
H7 37
g6 12.5
h6 125 H11
En sistema ISO se utilizan letras mayúsculas para características
internas y minúsculas para características externas.
Los valores de algunas de las tolerancias más comunes se dan en la
tabla 3.4.1, en cuyo primer renglón se muestran diferentes dimensiones,
mientras que en la primera columna se indican diferentes tolerancias.
Tolerancia.
Los símbolos ISO utilizados para representar las tolerancias
dimensionales tienen tres componentes:
- Medida nominal.
- Una letra representativa de la diferencia fundamental en valor y en signo (minúscula para eje, mayúscula para agujero), que indica la posición de la zona de tolerancia.
- Un número representativo de la anchura de la zona de tolerancia (Calidad de la tolerancia).
50 F8/g6Valores
para el ajuste con juego
Hola, muy buen aporte. Pero me he quedado con una duda, o mejor dicho, me hubiera gustado un ejemplo para entender mejor el tema de la M : Simbolo de la frontera de material.
ResponderBorrarEs posible explicarlo con un ejemplo? Gracias