La aplicación de la MMC en los talleres de fabricación modernos

Última actualización el 24 de diciembre de 2021 | Por Sendot Technology

La industria moderna se caracteriza por la precisión de los elementos fabricados. Ya se evalúa en décimas de micra y sigue creciendo incesantemente. En realidad, la precisión de las máquinas herramienta declarada por el fabricante ha crecido tanto que se vuelve cada vez más difícil medir la desviación real de la pieza fabricada. Por ello, se desarrollan y mejoran constantemente nuevas formas de control y equipos de metrología. Uno de los equipos flexibles, rápidos y precisos para estimar la precisión de las piezas es la Máquina de Medición por Coordenadas.

Cómo funciona la Máquina de Medición por Coordenadas (MMC)

Una máquina utiliza una sonda electrónica extremadamente sensible para analizar una secuencia de puntos discretos de la geometría de una pieza de producción. Esta prueba se usa para calcular la conformidad de la pieza con requisitos específicos.

La MMC se utiliza con frecuencia para evaluar una pieza de su ensamblaje con el fin de determinar si respeta o no el diseño original de la muestra. Estas se integran dentro de los flujos de trabajo de pruebas de calidad o control de calidad para analizar las dimensiones de las piezas fabricadas y prevenir cualquier posible problema de calidad.

El procedimiento de trabajo de las máquinas de medición por coordenadas (MMC) incluye dos cosas. Mide mediante la geometría manual de un objeto y las magnitudes del objeto tocándolo con la sonda montada sobre el eje móvil de la máquina. También comprueba las piezas para verificar que sean iguales al diseño corregido. Funciona a través de los siguientes pasos.

La pieza a analizar se coloca sobre la base de la MMC. La base está hecha de un material rígido y estable y es básicamente el sitio de medición. Esta estabilidad de la base asegura que la medición sea precisa independientemente de las fuerzas externas que puedan alterar la operación. Todo lo montado sobre la placa de la MMC puede moverse y está equipado con una sonda de contacto. La máquina de medición por coordenadas (MMC) controla el pórtico en el siguiente paso para mover la sonda a lo largo del eje tridimensional. Al realizar este paso, cada faceta de la pieza se replica para poder medirla.

Cuando la sonda toca la pieza a medir, envía un impulso eléctrico que luego es mapeado por el ordenador. Al repetir este paso, con muchas piezas, se traza la estructura de la pieza.

Tras el paso de medición, el siguiente paso es el procedimiento de análisis, después de que la sonda haya detectado las coordenadas X, Y y Z de la pieza. Los datos obtenidos se analizan para la construcción de características. El mecanismo de acción es el mismo para todas las máquinas de medición por coordenadas (MMC) que utilizan el sistema de cámara.

Componentes de una Máquina de Medición por Coordenadas (MMC)

Una Máquina de Medición por Coordenadas (MMC) se compone de varias partes. Las porciones a analizar se montan sobre una losa sólida, generalmente de granito, que se apoya sobre una superficie plana. La sonda electrónica, que a menudo viene en varios tamaños y categorías, se monta sobre un palpador con resorte. Además, este palpador va unido a un pórtico que se mueve en un plano de coordenadas tridimensional X-Y-Z.

El palpador y la sonda pueden desviarse libremente para captar varias características de la pieza. Mediante un joystick, podemos controlar respectivamente todas las acciones del pórtico y del sondeo. Los componentes de la máquina de medición por coordenadas (MMC) incluyen:

• Sonda
• Mesa de granito
• Utillajes (fixtures)
• Secadores y compresores de aire
• Software

¿Cuál es la función de una sonda?

El sondeo es una de las partes enormemente esenciales de una máquina de medición por coordenadas (MMC), ya que establece contacto físico, en lugar de utilizar destellos ópticos o láseres. Una de sus mejores características es que se basa en puntas circulares hechas de rubí o de cualquier otra sustancia formal y estable que no altere su tamaño ante cambios de temperatura.

El sondeo y el palpador están construidos para funcionar juntos de forma simultánea. Están conectados a componentes electrónicos exquisitamente sensibles capaces de detectar la más mínima desviación en la fricción eléctrica que proviene del sondeo.

Cuando la punta esférica toca el objeto sólido, se le induce a desviarse y produce una señal eléctrica que se capta en el ordenador. Estas cantidades de puntos pueden analizarse según las especificaciones de la pieza en cuestión.

¿Cómo se utiliza?

El propósito principal de esta recopilación de puntos es un proceso doble. Ciertos puntos se utilizan para analizar las mediciones de las piezas reales frente a los datos de la lista CAD del cliente con el objetivo de las pruebas de calidad.

O bien, estos grados recopilados pueden usarse para trazar la silueta de la porción creando una «nube de puntos». Esta técnica es beneficiosa cuando solo se utiliza una pieza de muestra como base de un programa CAD para trazar más piezas, como se hace con el mecanizado CNC.

 La máquina de medición por coordenadas (MMC) es extremadamente útil al calcular puntos dentro de los orificios. Estas zonas no son fáciles de evaluar con otros sistemas ópticos porque el destello tiende a reflejarse y rebotar alrededor, causando imprecisión en la medición debido al fenómeno de la interferencia.

Mesa de granito

Este es un componente esencial de la máquina MMC porque es muy rígido y, por tanto, estable. No se ve afectado por la temperatura en comparación con otros elementos. Su tasa de desgaste es comparativamente baja. El granito es perfecto para mediciones de alta precisión porque permanece inalterado con el tiempo.

Utillajes (fixtures)

Los utillajes también son herramientas muy importantes que se utilizan como agentes de estabilidad y soporte en la mayoría de las funciones de fabricación. Son herramientas de las máquinas de medición por coordenadas (MMC) y funcionan fijando las piezas en su lugar respectivo. La fijación de la pieza es necesaria, ya que una pieza en movimiento puede provocar errores en el cálculo. Otros componentes de fijación disponibles para su uso son los imanes, las mordazas y las placas de utillaje.

Secadores y compresores de aire

Los compresores y secadores de aire son componentes comúnmente usados de las máquinas de medición por coordenadas (MMC), incluyendo las MMC de tipo pórtico o los puentes estándar.

Software

Se necesita software para analizar la sonda y la sensibilidad de los demás componentes.

Diferentes tipos de MMC

MMC de puente

Este tipo de máquina de medición por coordenadas tiene un sistema de sondeo que se mueve a lo largo de los ejes tridimensionales. En el plano de coordenadas, estos ejes se mantienen ortogonales entre sí respectivamente.

Cada uno de los ejes está equipado con sensores que monitorizan la posición de la sonda en micrómetros mientras se mueve y detecta los puntos en la superficie del objeto. Estos puntos se conocen colectivamente como nube de puntos. Estos puntos ilustran el área superficial del objeto que los usuarios necesitan investigar.

MMC de pórtico

Las MMC de pórtico son como las MMC de puente; sin embargo, suelen ser mucho más grandes en tamaño. Porque están construidas para eliminar la necesidad de levantar la pieza sobre una mesa y ofrecen niveles de precisión similares. Las MMC de pórtico se usan para piezas muy pesadas o enormes. Estas MMC de pórtico deben montarse sobre una base sólida, directamente sobre el suelo.

MMC de brazo (cantilever)

Una MMC de brazo es diferente de las MMC de puente, ya que el cabezal de medición está unido solo a un lado de una base rígida de la MMC y, por tanto, es distinta. Las MMC de brazo proporcionan acceso abierto a los técnicos de inspección por los tres lados para facilitar la función.

La aplicación multipropósito de la MMC en la fabricación contemporánea

La MMC es el medio moderno más avanzado de medición automatizada y manual; ha encontrado multitud de posibles usos en la industria. Muchos tipos diferentes de MMC hacen posible que la herramienta se use tanto en piezas grandes (MMC de tipo pórtico) como en las más pequeñas (máquinas MMC de tipo brazo). Una variedad de tipos de sonda (mecánica, óptica, láser o de luz blanca) garantiza que se puedan medir incluso las superficies que no deben ser tocadas por una sonda u otro objeto. Un alto grado de automatización de la MMC permite tanto usarla manualmente por un mecanizador como reducir la mano de obra automatizándola para operaciones repetidas donde se trata de grandes volúmenes de producción.

Cómo usar una máquina MMC dependerá de los objetivos que se quieran alcanzar. Su nivel de flexibilidad y precisión da a los fabricantes muchas oportunidades. Puede usar la MMC después del mecanizado o medir las piezas existentes para rediseñarlas, o puede usarla como parte de una cadena de fabricación automatizada. Aquí hay muchas opciones y algunas de ellas se enumeran en los siguientes párrafos.

Qué hay que hacer antes de usar la MMC

Las máquinas MMC son los instrumentos más precisos para tomar mediciones. Pueden estimar fallos en las piezas menores a una micra. Sin embargo, para que sean tan precisas como se han fabricado para ser, el mecanizador debe preparar minuciosamente el equipo para realizar las mediciones. El nivel de preparación depende de la precisión de la pieza medida. Si hablamos de las piezas con la máxima precisión (las que tienen una tolerancia de IT6 o incluso menor), tendrá que preparar tanto la MMC como el área donde va a realizar las mediciones. Debe tener un porcentaje específico de humedad y una temperatura dentro del óptimo, y debe estar extremadamente limpio, ya que, con esa precisión, incluso diminutas motas de polvo afectan al resultado de la operación. 

La propia MMC suele calibrarse utilizando una esfera metálica extremadamente precisa. Su tamaño y desviación de forma se conocen con el máximo grado. La posición de la esfera sobre la mesa de trabajo de granito también se conoce (generalmente hay un utillaje especial para ella justo en el centro de la mesa). La sonda debe tocar la esfera en varios puntos y determinar el diámetro y la desviación de forma de esta. Las mediciones se ajustan luego según su desviación y la esfera se mide de nuevo para asegurar que se han guardado las configuraciones correctas.

MMC para la medición de superficies lineales

Las mediciones más simples incluyen las tolerancias de superficies lineales o cilíndricas. En la mayoría de los casos, estas las mide el mecanizador usando un simple micrómetro o un calibre justo después de terminar el mecanizado. Entonces, ¿cuál es el sentido de usar la MMC si una herramienta más simple puede usarse con éxito para este tipo de trabajo?

La respuesta a esa pregunta es la automatización de todos los procesos. Todos los conceptos de la industria moderna, incluyendo la futurista Industria 4.0, incluyen un alto grado de automatización de los procesos de fabricación donde incluso los movimientos y tareas adicionales se realizan sin el mecanizador. Un buen ejemplo de tal tarea es el control de calidad. Puede programar la MMC para realizar acciones idénticas en cualquier número de piezas de un lote. Sin embargo, necesitará un utillaje automatizado y un robot adicional para cargar y descargar las piezas antes y después del control.

MMC para la medición de superficies complejas

El propósito principal de las máquinas de medición por coordenadas es medir superficies complejas. Por eso, cuando se usan para piezas como álabes de turbina, alas de avión, impulsores de bombas y otros componentes con superficies inusuales, la MMC trabaja a su máximo potencial. La automatización de tales trabajos también es posible si se fabrica un gran lote de piezas idénticas y son tan precisas que hay que revisar cada una de ellas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, tales piezas las mide manualmente el mecanizador.

Para medir una superficie compleja, el mecanizador moverá la sonda a lo largo de los tres ejes manualmente con un mando a distancia hasta que la sonda toque la pieza donde el mecanizador la necesita. Luego, después de tomar muchas mediciones, se analizan los puntos y los perfiles de la pieza se conectan como splines. A continuación, las mediciones se comparan con un modelo 3D de la pieza (incluyendo las desviaciones aceptables) o con algún otro dato donde se muestren los tamaños requeridos.

MMC para desviaciones de relación y de forma

La mayoría de las piezas de alta calidad no solo se caracterizan por el error de sus dimensiones, sino por la precisión de las formas de sus superficies y su posición en relación entre sí. Esas desviaciones son especialmente importantes para las piezas giratorias para reducir la vibración y garantizar la suavidad del movimiento. La medición con MMC para tales desviaciones no es muy diferente de la medición de superficies complejas. Todas las desviaciones de forma y de relación tienen una superficie base con la que se comparan. Así que, para alcanzar los requisitos de precisión, tendría que sujetar la pieza sobre la superficie base y medir la requerida. Si hablamos de la relación entre dos superficies, basta con diseñar el utillaje para sujetar la primera superficie y medir la segunda.  

Medición del acabado superficial con MMC

Un perfilómetro es el instrumento más extendido para medir el acabado superficial. Sin embargo, las máquinas MMC también pueden medir los acabados superficiales de la pieza gracias a su excepcional precisión. No obstante, tendría que cambiar la sonda por una aguja especial. La aguja se moverá entonces a lo largo de una superficie y determinará cualquier tipo de irregularidad microscópica de la que esté formado el acabado superficial.

Cómo puede ayudarle Sendot Technology

En Sendot Technology, operamos un sistema de calidad certificado por las normas ISO 9001:2015. Si desea obtener piezas mecanizadas con tamaños y formas más precisos, no dude en contactarnos con antelación para tratar sus requisitos de medición de piezas. Para saber más, puede subir aquí sus archivos CAD.