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La elección de una MCC adecuada marca la diferencia en las operaciones de medición

¿Cómo seleccionar una MMC?

Redacción MetalUnivers15/10/2001
El control de proceso y la garantía de calidad de las operaciones de producción modernas dependen cada vez más del rendimiento de las máquinas de medición por coordenadas (MMC). Durante los últimos 20 años, las MMC han sustituido los métodos tradicionales de medición con calibres y fijaciones y han reducido el tiempo y la mano de obra requeridos en las operaciones de control de calidad.

Las MMC no solamente presentan la capacidad de inspeccionar dimensiones geométricas estándar, sino que además inspeccionan piezas de forma especial tales como engranajes, árboles de levas, superficies de sustentación y muchas otras. En un ambiente de producción tradicional, cada una de esas inspecciones especiales requeriría de una máquina específicamente diseñada para inspeccionar una de esas formas.

La calidad del producto no depende únicamente de la calidad de las herramientas que se usan en producción, sino también de la precisión y de la repetibilidad de las máquinas de medición e inspección. Un conjunto de máquinas de bajo coste y bajo rendimiento combinadas con una MMC de alta precisión garantiza la calidad del producto porque sólo las piezas que estén dentro de tolerancias pasarán la inspección de la MMC.

Por el contrario, un conjunto de máquinas de producción de alta calidad combinadas con una máquina de medición de bajo coste y baja precisión no puede garantizar la calidad de los productos. Un cierto porcentaje de piezas fuera de tolerancias siempre se le pasarán por alto a la inspección de la MMC de baja precisión y, del mismo modo, será rechazado un cierto porcentaje de piezas dentro de tolerancias.

En consecuencia, la elección de una MMC es una decisión clave. El objetivo de este artículo es ayudarle a seleccionar la MMC que cumpla sus necesidades específicas de precisión y aplicación.

Campo mínimo de medición

El primer criterio de selección importante es la determinación del campo mínimo de medición necesario. El campo de medición suele depender de las dimensiones de la pieza a medir, aunque en ocasiones sea más complicado qde lo que parece.

Por ejemplo, si la configuración de la pieza y la rutina de inspección necesitan usar extensiones de sensor y fijaciones, el campo mínimo de medición que se va a necesitar será considerablemente mayor que las dimensiones de la pieza. Como guía para elegir su MMC, elija una máquina cuyos campos de medición de X, Y y Z sean el doble del ancho, el largo y la altura de la pieza más grande que necesite medir.

Incertidumbre mínima

El segundo criterio de selección es la incertidumbre mínima requerida. Las incertidumbres y los procedimientos de ensayo para las MMC están descritas según ISO 103602. Algunos fabricantes de MMC no se rigen por la ISO 103602, sino que usan otros estándares tales como MMCA, VDI/VDE 2617, B89 y JIS. Sin embargo, para comparar las MMC de distintos fabricantes asegúrese de que compara las mismas especificaciones. La mayoría de fabricantes de MMC ofrecen sus especificaciones en un amplio formato para ofrecer soporte a sus clientes de todo el mundo. Además, si usted es una empresa internacional, es prudente solicirtar las especificaciones de la MMC en formato ISO 103602, pues se está convirtiendo en un estándar internacional. Eso no simplemente le permite comparar entre competidores, sino también comparar la máquina nueva con sus máquinas instaladas por todo el mundo.

La ISO 103602, en vigor desde 1994, especifica dos incertidumbres: la incertidumbre de la medición de la longitud volumétrica (E) y la incertidumbre de la toma de datos volumétrica (R). Para verificar la incertidumbre de la medición de la longitud volumétrica es necesario un conjunto de bloques patrón o una step gage (figura 1). El usuario selecciona siete puntos distintos (posición y dirección) dentro del volumen de medición de la MMC para el ensayo. Para cada uno de los siete puntos, cinco estándares materiales (longitud) se miden tres veces cada uno para un total de 105 mediciones. Los resultados de todas ellas tienen que estar dentro de la tolerancia especificada por el fabricante.

Para verificar la incertidumbre de la toma de datos se emplea una esfera de precisión de entre 10 mm y 50 mm con un certificado de forma y diámetro (figura 2). El ensayo consiste en medir 25 puntos equidistantes en la esfera. R se calcula añadiendo los valores absolutos de la desviación mínima y máxima de la forma radial. El resultado se obtiene en micras (µm), y en el cálculo se usan los 25 puntos.

Esos ensayos son muy específicos tanto en definición como en ejecución .Es importante recordar que la incertidumbre de la MMC bajo ciertas condiciones de operación pude ser mayor de lo que especificado por el fabricante, debido al uso de extensiones del sensor, sensores largos o de poco cuerpo, mesas rotatorias, cabezales giratorios, cambios de temperatura y contaminantes del ambiente de la planta de producción.

Por ejemplo, en la figura 3, E y R según están especificadas vienen determinadas por una punta fijada directamente al cabezal del sensor sin extensiones ni rotación. Sin embargo, la mayoría de piezas requieren configuraciones de sensor complejas para las cuales E y R no están especificadas.

Puede que una pieza requiera la combinación de varias puntas de sensor, extensiones, rotación del cabezal del sensor y tal vez un cambio de sensor durante la inspección (figura 4). Debido a estas diferencias se suele aplicar un ratio de incertidumbre para la tolerancia cuando se calcula una especificación requerida para una MMC determinada. Este ratio puede variar mucho dependiendo de los factores descritos más arriba, la complejidad de la tarea de medición y el mismo proceso. Los ratios más típicos varían de 1:3 a 1:20 con 1:5 y 1:10 siendo los más comunes. Para mantener un ratio de incertidumbre de 1:5 para la tolerancia de la pieza, la especificación de la MMC tendría que ser cinco veces más precisa que la tolerancia a inspeccionar.

En casi todas las piezas, las CMS tienen que inspeccionar tres tipos de características: diámetros y distancias, tolerancias de posición y tolerancias de forma. Se tiene que realizar un análisis de la incertidumbre requerida para cada grupo.

Para las tolerancias de distancia y diámetro, refiérase al dibujo de la pieza y situar el diámetro para las distancias con las tolerancias más ajustadas. Debido a que la longitud depende de la incertidumbre volumétrica, una tolerancia mayor en una característica muy larga puede presentar más dificultades que una tolerancia muy ajustada en una característica pequeña. La figura 5 ilustra la forma de calcular la incertidumbre de medición de la longitud volumétrica que requiere la máquina.

Puesto que las tolerancias de posición definen normalmente un diámetro de tolerancia, sólo se usa el ratio para determinar la desviación del centro nominal. La figura 6 ilustra el método que se emplea para calcular la incertidumbre que requiere la máquina. Las tolerancias de las formas incluye redondez, planitud, rectitud, cilindricidad y forma del perfil. La figura 7 ilustra el cálculo de la incertidumbre de medición de la máquina para tolerancias de la forma.


Tolerancia Distancia o diámetro (mm)
10 100 300 600 1000
± 0,003 mm 0,3+L/1000
± 0,005 mm 0,5+L/900 0,4+L/1000
± 0,007 mm 0,7+L/700 0,6+L/900 0,4+L/1000
± 0,010 mm 1,0+L/400 0,8+L/500 0,6+L/750 0,4+L/1000
± 0,015 mm 1,5+L/300 1,2+L/300 0,8+L/450 0,5+L/600 0,5+L/1000
± 0,020 mm 2,0+L/250 1,6+L/250 1,3+L/450 0,8+L/500 0,8+L/800
± 0,030 mm 3,0+L/250 2,6+L/250 2,0+L/300 1,5+L/400 1,0+L/500
± 0,050 mm 5,0+L/150 4,3+L/150 3,5+L/200 2,6+L/250 1,7+L/300
± 0,070 mm 7,0+L/100 6,0+L/100 5,0+L/150 4,0+L/200 2,0+L/200
± 0,100 mm 1,0+L/100 9,0+L/100 7,0+L/100 6,0+L/150 4,0+L/150

Fig. 5.- Cálculo de la incertidumbre de medición de la longitud volumétrica requerida

Ejemplo: Un diámetro de 20 mm tiene una tolerancia de ± 0.020 mm
Para la inspección de esa característica se necesita una MMC con E=1.3 + L/450 (mm)


Tolerancia de posición Distancia del dato (mm)
10 100 300 600 1000
0,005 mm 0,25+L/1000
0,010 mm 0,5+L/900 0,4+L/1000
0,015 mm 0,7+L/500 0,6+L/600 0,4+L/1000
0,020 mm 1,0+L/400 0,8+L/500 0,6+L/750 0,4+L/1000
0,030 mm 1,5+L/250 1,2+L/350 0,8+L/450 0,6+L/700 0,5+L/1000
0,050 mm 2,5+L/200 2,2+L/300 1,6+L/350 1,2+L/450 0,8+L/600
0,070 mm 3,5+L/200 3,0+L/200 2,5+L/300 1,5+L/300 1,0+L/400
0,100 mm 5,0+L/150 4,3+L/150 3,5+L/200 2,6+L/250 1,7+L/300
0,200 mm 10+L/100 9,0+L/100 7,0+L/100 6,0+L/150 4,0+L/150

Fig. 6.- Método para calcular la incertidumbre de posición requerida

Ejemplo: Un agujero tiene una tolerancia de posición de 0.05mm
La distancia del dato es de 100 mm. Para la inspección de esa característica se necesitaría una MMC con E=2.2 +L/300 (mm)


Tolerancia de forma [µm]

5 7 10 15 20 30 50
R [µm] 0,5 0,7 1 1,5 2 3 5
Fig. 7.- Cálculo de la incertidumbre de medición para tolerancias de la forma

Ejemplo: Un diámetro de 20 mm tiene una tolerancia de redondez de 0.007 mm.
Para la inspección de esa característica se necesitaría una MMC con R =0.7 mm
R está especificada para áreas relativamente pequeñas (a partir de 30 mm)

Atención a la vibración sísmica

La incertidumbre de cada MMC depende en gran medida de las condiciones ambientales. En consecuencia, los fabricantes de MMC suelen especificar el margen de temperatura, variación de temperatura por hora, variación de temperatura por día y variación de la temperatura por metro dentro de los cuales cada MMC alcanza sus especificaciones. Hay que tener en cuenta estas variables a la hora de seleccionar la MMC apropiada.

Además, hay que tener en cuenta también el nivel de vibración del suelo con el fin de optimizar el rendimiento de la MMC. La mayoría de MMC indican la vibración máxima que pueden soportar para cumplir las especificaciones. También se pueden comprar sistemas de amortiguación de vibración activa y pasiva para instalar la máquina en ambientes severos sin que eso afecte a las expectativas de rendimiento.

Es importante realizar un estudio completo de la vibración sísmica que pueda haber en el sitio donde se instalará la máquina si se cree que la vibración puede ser un problema. Todos los fabricantes de MMC ofrecen programas para rutinas de medición básicas. Algunos también ofrecen programas para piezas con superficies más complejas tales como lo engranajes sin fin, turbinas o compresores de tornillo, por indicar sólo algunos. Asegúrese de que entiende la complejidad de la rutina de medición que necesita para inspeccionar sus piezas y elija software que realizará las tareas de medición que necesita.

Rendimiento de la máquina

Los requisitos del rendimiento también se deben tener en cuenta. Cuantas más piezas pueda inspeccionar una MMC por día, menor será el coste de inspección por pieza. La aceleración y el número de puntos a tomar por minuto son los factores que determinan el rendimiento global. El rendimiento también sepuede aumentar con la configuración de fijaciones especiales.

La selección de la MMC más apropiada para sus aplicaciones requiere investigación y reflexión, pero no hace falta que lo haga solo. Los fabricantes de MMC tienen especialistas que trabajaran con usted para ayudarle a elegir la máquina que mejor se adapta a sus necesidades.

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