Diferencia entre exactitud y precisión en el mecanizado de producción

Desde la llegada de las máquinas de Control Numérico por Computadora (CNC), los procesos de mecanizado se han vuelto mucho mejores y más manejables. Los fabricantes han recurrido a aplicar estas herramientas sustractivas en la fabricación de diversos productos personalizados con menor tolerancia al error.

De hecho, las máquinas CNC cumplen los dos estándares de calidad principales en el mecanizado de producción: la precisión y la exactitud. Aun así, la mayoría de la gente utiliza estos términos indistintamente, cuando presentan variaciones esenciales. Por ello, este artículo examina en detalle la diferencia entre exactitud y precisión en el mecanizado de producción.

¿Cuál es la definición de precisión?

La precisión es una métrica que define la cercanía de dos o más resultados o mediciones entre sí. Este término es uno de los más importantes utilizados en el mecanizado. De forma simplificada, la precisión en el mecanizado se refiere a la reproducibilidad o repetibilidad de múltiples componentes con dimensiones muy próximas durante la fabricación.

La importancia de la precisión

Las máquinas de precisión son fundamentales en las industrias modernas, ya que influyen directamente en la reproducibilidad, la exactitud y la eficiencia del mecanizado. Hoy en día, la demanda de fabricación de microproductos o componentes con microcaracterísticas sigue creciendo en grandes cantidades.

Mientras tanto, mecanizar estas piezas en grandes volúmenes requiere métodos de diseño más precisos y una dinámica de mecanizado más precisa para cumplir los requisitos especificados. Por ello, la precisión sí importa en las operaciones de mecanizado, ya que refleja la capacidad de un proceso o máquina de fabricación para reproducir de forma consistente medidas casi exactas de las piezas fabricadas.

La precisión en el mecanizado

En gran medida, las máquinas CNC expresan repetibilidad en las dimensiones medidas al eliminar el exceso de material, creando así piezas con tolerancias en un rango reducido. Sin embargo, las mediciones de precisión de estas piezas deben realizarse en las mismas condiciones para evitar desviaciones o errores no deseados. Cuanto mayor sea la precisión de las herramientas de mecanizado, más próximos serán los componentes fabricados.

Precisión frente a tolerancias

Al mismo tiempo, los mecánicos especifican o establecen límites de tolerancia estándar para tener en cuenta las ligeras variaciones entre las piezas fabricadas por la misma máquina. Explícitamente, la tolerancia se refiere al rango admisible de desviación entre las dimensiones correspondientes de las piezas mecanizadas. En el diseño y la fabricación, los límites de tolerancia estándar suelen ser números pequeños determinados por los fabricantes en función de la función, la forma y el ajuste de una pieza.

Las tolerancias de mecanizado CNC estándar suelen establecerse en +/- 0,127 mm. Es más, los mecánicos expertos establecen las tolerancias de mecanizado más estrechas en el rango de +/- 0,0254 mm, aproximadamente equivalente al tamaño de un cabello humano. Mantener y respetar estos estrechos límites de tolerancia garantiza que las diferencias menores no afecten a la precisión ni a la funcionalidad de la pieza.

¿Cuál es la definición de exactitud?

Este es otro término común que se aplica al mecanizado. La exactitud es una métrica que define la cercanía de un valor medido al valor de referencia o estándar. Para explicar este concepto en el contexto del mecanizado, la exactitud se refiere al grado de cercanía con que una pieza fabricada coincide con los requisitos generales especificados en el diseño.

En el mecanizado, la exactitud depende de las herramientas, la estructura cinemática y el tipo de material o pieza. Una máquina exacta realizará un proceso de mecanizado concreto o una combinación de instrucciones como cortar, mandrinar, rectificar y taladrar tal como el fabricante o el operario pretendían.

La importancia de la exactitud

Por ejemplo, si un mecánico experto introduce código en una máquina para cortar una pieza a una longitud de 50 mm, un dispositivo exacto realizará el corte exacto de 50 mm sin errores. Sin embargo, es extremadamente difícil lograr o crear las mismas piezas sin ligeras diferencias en dimensiones específicas como el diámetro, la anchura y la longitud de las piezas mecanizadas.

Por esta razón, los expertos utilizan datos de medición basados en la exactitud para reflejar los errores de una máquina o proceso de fabricación. Así, cuanto menor sea la diferencia entre el resultado medido de la pieza fabricada y el estándar requerido, más exactas serán las herramientas de mecanizado o el proceso de fabricación.

La exactitud en el mecanizado

Las máquinas CNC modernas son muy exactas para la mayoría de los proyectos, ya que algunas herramientas como las fresadoras y los tornos CNC pueden producir piezas con una exactitud de +/– 0,0025 mm. Esto equivale a fabricar piezas tan pequeñas como una cuarta parte del tamaño de un cabello humano. Asombroso, ¿verdad?

Además, los mecánicos o diseñadores especifican el rango aceptable de variación en la dimensión de la pieza mecanizada respecto al estándar. Son especialmente vitales para mantener la funcionalidad de las piezas mecanizadas que interfieren con otros componentes.

Exactitud frente a tolerancias

Aun así, no todas las piezas requieren la máxima exactitud y tolerancias estrechas debido a los costes adicionales, la preparación, las inspecciones y el tiempo asociados al proceso de mecanizado. Por ejemplo, fabricar las piezas del motor de un automóvil requeriría una tolerancia más estrecha que la de un tirador de puerta. En otras palabras, este último tiene menos características combinadas con otros componentes del automóvil, de ahí la necesidad de una tolerancia más amplia.

Además de la longitud, la anchura, el tamaño del orificio y otras dimensiones, la rugosidad superficial sigue siendo un factor de tolerancia fundamental. Los expertos establecen y respetan el límite de tolerancia de 0,001635 mm para superficies planas y perpendiculares y de 0,003175 mm para superficies curvas. Por tanto, la exactitud y la tolerancia son todas importantes; lo mejor es cuando los procesos de mecanizado ofrecen productos precisos y exactos.

Diferencias entre exactitud y precisión en el mecanizado

La precisión y la exactitud de una herramienta o proceso de fabricación ayudan a determinar el éxito del mecanizado de producción. Pero, aun así, estos dos términos a menudo se contraponen o se confunden entre sí cuando se utilizan como medidas de errores de observación.

Por ello, no identificar las variaciones entre precisión y exactitud puede tener un profundo impacto negativo en cómo se procesan los datos de medición recogidos o en cómo se concluye el resultado de los distintos procesos de fabricación. Observe a continuación las diferencias entre exactitud y precisión en el mecanizado:

1. Descripción diferente

La precisión representa la estrecha concordancia de la variación que existe en las dimensiones de las piezas mecanizadas entre sí. Sin embargo, la exactitud de mecanizado se refiere a la cercanía de las mediciones de los componentes fabricados a las especificaciones estándar.

Más sencillamente, una buena precisión de mecanizado garantiza que se puedan fabricar dimensiones casi exactas de las piezas mecanizadas de forma repetida sin introducir errores aleatorios. En cambio, una buena exactitud de mecanizado garantiza la conformidad de las piezas fabricadas con el punto de referencia teórico.

2. Tipo de error indicado

La exactitud refleja el error de un sistema o herramienta de fabricación, mientras que las mediciones de precisión ayudan a indicar el error entre los componentes fabricados de forma aleatoria.

3. Número de mediciones

Evaluar la precisión de mecanizado requiere múltiples mediciones en las mismas condiciones. Esto es para comprobar la conformidad de los resultados. Por otro lado, la exactitud de mecanizado necesita una sola medición. Esto se debe a que, en las mediciones de exactitud, solo hay que comparar la dimensión de los componentes fabricados con el valor estándar.

Ejemplos de exactitud frente a precisión

La exactitud y la precisión siguen siendo en gran medida parámetros independientes que los ingenieros emplean para determinar el éxito de una operación de fabricación. La mayoría de las máquinas CNC utilizan software informático para mantener las dimensiones programadas al diseñar y fabricar una pieza. Independientemente de ello, el resultado de un proceso de fabricación puede darse de distintas maneras, que son:

• Precisa y exacta
• No precisa pero exacta
• Precisa pero no exacta
• No precisa y no exacta

Por lo tanto, es vital distinguir entre estos parámetros y recoger las mediciones por separado para lograr un servicio de mecanizado de calidad general. A continuación se presentan algunas analogías o ejemplos prácticos para ayudar a comprender mejor el concepto de precisión y exactitud en el mecanizado de piezas:

1. Precisa y exacta

En general, todas las industrias manufactureras desean producir piezas precisas y exactas para sus clientes. Por ejemplo, supongamos que un fabricante introduce la instrucción de taladrar un orificio en una varilla a 70 mm de un borde, con una tolerancia establecida en +/- 1 mm. Si la máquina CNC taladra el orificio dentro de longitudes variables comprendidas entre 69 mm y 71 mm para todos los lotes de varillas, entonces este proceso de fabricación es preciso y exacto.

2. No precisa pero exacta

Algunas piezas se mecanizan con exactitud, pero no todos los componentes fabricados resultan productos precisos. Por ejemplo, un ingeniero pretende fabricar una compresión de pistón que mida 1,2 pulgadas de altura con una tolerancia de +/- 0,005 pulgadas.

Supongamos que algunos pistones se fabrican dentro del rango de altura de 1,195 y 1,205 pulgadas, mientras que otros pistones de este lote de producción tienen alturas que caen por debajo o por encima del límite de tolerancia. Por lo tanto, se puede deducir que este proceso de fabricación es exacto pero no preciso según las inspecciones de calidad.

3. Precisa pero no exacta

En este caso, las piezas mecanizadas tienen dimensiones similares pero no están cerca de la medición requerida. A partir de la analogía anterior, si las piezas de pistón fabricadas tienen alturas de 1,21, 1,22, 1,21 y 1,215 pulgadas. Entonces, las inspecciones de calidad indicarán que este proceso de fabricación es preciso pero no exacto, ya que el límite de tolerancia admisible es +/- 0,005 pulgadas.

4. No precisa y no exacta

Algunas operaciones de fabricación pueden salir mal, y las piezas finales se consideran no precisas e inexactas. Por ejemplo, si un mecánico pretende fabricar una pieza de plástico de 20 mm de longitud, con una tolerancia de +/- 0,5 mm. Casualmente, las piezas de plástico fabricadas tienen longitudes variables de 18 mm, 22 mm, 19 mm, 17 mm y 21 mm.

Este resultado de medición muestra que los tamaños de las piezas de plástico fabricadas en este lote no concuerdan estrechamente, al tiempo que se desvían por completo de la dimensión requerida. Así, se puede inferir que este lote fabricado es igualmente impreciso e inexacto.

Beneficios de la exactitud y la precisión en la producción de piezas

El éxito de cualquier industria manufacturera depende de su capacidad para producir piezas precisas y exactas de forma consistente. Como resultado, las máquinas CNC se aplican hoy en día en diversas industrias manufactureras debido a sus características de precisión y exactitud relativamente altas. Entre ellas se encuentran la automotriz, la médica, la construcción, la eléctrica, la aeroespacial, la del petróleo y el gas, la marina, etc. Estos son algunos beneficios de la exactitud y la precisión en la fabricación de piezas:

1. Consideración de la seguridad

Sin duda, la seguridad sigue siendo uno de los factores esenciales a considerar en la fabricación de piezas. Esto es especialmente cierto para los dispositivos aeroespaciales y médicos que requieren componentes de alta precisión y exactos. Si estos componentes se fabrican como productos defectuosos o por debajo del estándar de la industria, esto puede poner en riesgo a los usuarios. Por ello, fabricar piezas precisas y exactas atrae a los clientes al tiempo que garantiza su seguridad.

2. Pruebas y prototipado sin contratiempos

Una alta exactitud y precisión de mecanizado permiten un prototipado más sencillo de diversos diseños y piezas, incluidas complejas operaciones de mecanizado de titanio. Además, el mecanizado automático ayuda a reducir costes derivados de una mano de obra intensiva al tiempo que garantiza piezas de alta calidad. Aparte de esto, la precisión y la exactitud de mecanizado ayudan a garantizar una prueba de rendimiento fluida de la pieza mecanizada.

3. Calibración más sencilla de los equipos

Las máquinas CNC comprenden dispositivos informatizados muy precisos y exactos que permiten a los fabricantes ajustar o calibrar fácilmente diversas herramientas. Además, las máquinas almacenan las instrucciones de fabricación hasta que los mecánicos introducen nuevos códigos para producir una pieza diferente o realizar cambios específicos.

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Conclusión

Una alta precisión no significa necesariamente una alta exactitud, de ahí la necesidad de distinguir entre estos dos parámetros. Por ello, estamos seguros de que ahora tiene un mejor conocimiento de las diferencias entre los términos exactitud y precisión en el mecanizado CNC. Comprender estos términos le ayudará a identificar especificaciones esenciales y a compararlas con sus requisitos para obtener los mejores resultados.

Preguntas frecuentes

¿Por qué son importantes la exactitud y la precisión para las piezas mecanizadas?

La exactitud y la precisión son aspectos vitales de las operaciones de mecanizado, especialmente para prototipos y piezas de uso final. La exactitud entra en juego para garantizar que las piezas mecanizadas cumplan las dimensiones y los diseños requeridos sin errores que afecten a la función mecánica. En el mismo sentido, el mecanizado de precisión garantiza que las piezas fabricadas tengan valores de producción consistentes.

¿Qué proceso de fabricación tiene mayor exactitud de mecanizado?

Concisamente, los procedimientos de microfresado CNC tienen mayor exactitud de mecanizado que otras operaciones habituales de máquinas CNC. Este proceso de microfresado implica programas de software informático para controlar y dirigir herramientas de corte rotativas de múltiples puntos para eliminar el exceso de material. Como tal, estas operaciones automatizadas producen productos o piezas personalizadas exactas, pero son caras y llevan mucho tiempo.

¿Qué es la tolerancia de precisión?

La tolerancia de precisión es el grado admisible de variabilidad que limita o controla el error de medición. En el mecanizado de producción, los fabricantes establecen las tolerancias de precisión para cada lote de componentes fabricados a fin de garantizar que las variaciones no afecten a especificaciones vitales.