Herramientas de medición en mecanizado

Saber medir con diferentes herramientas de medición en este oficio, es una tarea de las más importantes que tenemos. Con ello verificamos que nuestro trabajo está bien hecho, y cumple con las tolerancias que requiere el plano.

Para saber medir con algunos instrumentos de medición, necesitamos practicar para dominar esta técnica. Ya que, con algunos aparatos de medición, sobre todo los de gran tamaño, medir es un poco más complicado. Ahora os pongo un ejemplo para que me entendáis mejor, no es lo mismo medir un diámetro interior de 30mm con un micrómetro de 3 patas, que medir un diámetro interior de 500mm con un micrómetro de interiores tubular. Aquí vamos a ver cuáles son los aparatos de medición más usados en un taller de mecanizado, depende del tipo de pieza que hagáis, utilizareis unos u otros. Todos los aparatos de medición tienen un margen de error, según la precisión del aparato puede ir desde 0.2 a 0.001mm.

Las herramientas de medición se utilizan para la nivelación y alineación de las piezas, o para la medición geométrica o dimensional de las mismas. La medición la definiremos como la comparación de una magnitud con su unidad de medida, lo que hacemos cuándo medimos, es comparar una magnitud con una referencia de medida. Esa referencia de medida puede ser un patrón externo, o incorporarse dentro del aparato de medición, como en el caso del calibre. Las magnitudes nunca se podrán medir exactamente y el número que se obtiene para representar su medida será siempre aproximado. La precisión de una medida dependerá del error que se comete al realizarla. Los instrumentos de medición, son un elemento imprescindible para el desarrollo productivo en los procesos de mecanizado.

¿Cómo se clasifican las herramientas de medición?

Las herramientas de medición se clasifican en tres grupos principales: 

Medidores

Son las herramientas encargados de comparar la dimensión que se desea medir con la unidad de medida. Ejemplos: regla de medir, calibre, etc.

Comparadores

Se utilizan fundamentalmente para comparar dimensiones. El ejemplo más característico para nosotros es el reloj comparador.

Verificadores

No se utilizan para la realización de medidas, sino para comprobar si una dimensión se encuentra o no dentro de ciertos límites. El ejemplo más característico puede ser un tampón pasa no pasa.

¿Qué tipo de mediciones dimensionales hacemos con las herramientas de medición?

Medición directa

La medición directa es la medición realizada con un instrumento de medida capaz de darnos por sí mismo y sin ayuda de un patrón auxiliar, el valor de la magnitud de medida lo obtendremos con solo leer la indicación de su escala numérica o su pantalla digital/analógica (medir con un metro, un calibre, cinta métrica, etc.).

Medición indirecta o por comparación

La medición indirecta es la medición realizada con un instrumento de medida capaz de detectar la variación existente entre la magnitud de un patrón y la magnitud de la pieza a medir (comparar una medida tomada con una pieza u otra medida cualquiera), resulta lenta y laboriosa para la medida de pocas piezas y rentable para la medición de muchas piezas.

¿Qué es la incertidumbre de medida en los aparatos de medición?

La incertidumbre de medida es el error que se puede producir en la medición de una pieza. Dentro de esta incertidumbre de medida diferenciamos dos tipos de errores: los errores aleatorios y los errores sistemáticos.

¿Qué errores se pueden producir en una medición?

Errores aleatorios

Los errores aleatorios son errores que varían de forma imprevisible en signo y valor (dan otra medida) al realizar un número de mediciones a la misma pieza y en el mismo lado, en condiciones iguales, ya que la temperatura puede influir en este tipo de errores. Es recomendable que el instrumento de medida en caso de no estar a 20ºC, se encuentre a la misma temperatura que la pieza que estamos midiendo; de esta manera, podemos solucionar este error aleatorio.

Causas de los errores aleatorios

1. La manipulación incorrecta del instrumento de medida.
2. El mal posicionamiento entre la pieza y el instrumento de medida.
3. Errores de interpretación de medida.

Errores sistemáticos

Los errores sistemáticos son errores que se repiten constantemente durante la medición de una pieza, por causas ajenas a la pieza o a la medición, obteniendo siempre los mismos resultados finales. Estos errores sistemáticos pueden ser constantes (errores de grabación) o variables (errores de dilatación). Las causas
más comunes de estos errores de medida son:

Causas de los errores sistemáticos

1. Desviaciones en la calibración o en la puesta a cero.
2. Errores de construcción en el instrumento de medida.
3. Aparato de medición en mal estado por golpes o por cualquier otro agente externo.

Tecnicismos y unidades en aparatos de medición

•  Calibración es el procedimiento de comparación de medidas entre un patrón de referencia y lo que indica el aparato. La calibración es la encargada de la medición dimensional es la encargada de medir la forma de las piezas: longitudes, diámetros, espesores, etc. Esta operación es la que más vamos a utilizar.
• Medición geométrica proviene de una rama de la matemática que se ocupa de las propiedades de las figuras geométricas en el plano o el espacio, como son: puntos, rectas, planos, polígonos, poliedros, paralelas, perpendiculares, curvas, superficies, etc. Es la encargada de interpretar los planos, lo veremos más a fondo en otra entrada, que es lectura de planos.
• Nivelación es el procedimiento mediante el cual se determina el desnivel existente entre dos (o más), hechos físicos existentes entre sí (piezas, pilares, etc.). Se comparan varios puntos (o planos). La nivelación la vamos a utilizar de manera más precisa utilizando el teorema de Pitágoras, sobre todo para cuándo estamos trabajando con piezas con ángulos o conicidades.
• Alineación es el procedimiento por el cual comparamos en el espacio la distancia entre dos puntos o caras. La alineación la vamos a realizar a diario para alinear: piezas, mordazas, utillajes, etc.
• Tolerancia se podría definir como el margen de error admisible en la fabricación de un producto. La tolerancia va a ser nuestro rival a batir en mecanizado, sobre todo en mecanizados de precisión donde las tolerancias son muy ajustadas. Más adelante os pondremos una tabla de las tolerancias y cuales se suelen dar más a menudo en mecanizado.
• Apreciación es la parte o división más pequeña que puede representar un nonio.

Unidades de medida

Nosotros en mecanizado usamos el milímetro como unidad de medida, en mecanizados de precisión hablamos de centésimas de milímetro y en super acabados hablamos de milésimas de milímetro. Vamos a ver cómo se realiza las conversiones de medida.

• El milímetro (mm) es una unidad de longitud. la utilizamos como unidad de medida entera: 1mm.
• Décima de milímetro es una unidad de longitud. Es la décima parte de 1mm y se lee así: 0,1mm.
• Centésima de milímetro es una unidad de longitud. Es la centésima parte de 1mm y se lee así: 0,01mm
• Milésima de milímetro o más conocido como micra es una unidad de medida. Es la milésima parte de 1mm y se lee así: 0,001mm
• La pulgada, está unidad de medida también la vamos a utilizar, pero con menos frecuencia. Su símbolo es este (“), es una unidad de longitud antropométrica que equivale a un pulgar. La veremos sobre todo en roscas de tubería hidráulica. Una pulgada equivale a 25,4 milímetros.

Conversión de medidas

• 1 milímetro equivale a 10 décimas de milímetro.
• 1milimetro equivale a 100 centésimas de milímetro.
• 1milimetro equivale a 1000 milésimas de milímetro.
• Dentro de las conversiones de medida podemos incluir los nonios. Estos varían en función de las divisiones que tengan y el tipo de máquina. Todos los nonios nos indican cual es la magnitud a comparar, es decir nos dice a cuanto equivale cada división del nonio.

¿Qué herramientas de medición vamos a usar en mecanizado?

Las herramientas de medición que vamos a usar en mecanizado son numerosas, aunque en función del trabajo que estemos haciendo usaremos más unos que otros. Es importante que entiendas cómo funcionan cada uno de los aparatos que te describimos, porque, aunque no lo hallas utilizado, puede que mañana te haga falta saber un aparato en concreto. Recuerda que eres responsable de verificar tu propio trabajo, por eso es fundamental saber trabajar con estos aparatos de medición.

Escuadras

Una escuadra es una plantilla con forma de ángulo rectángulo (90 grados) normalmente, aunque también las hay con otros ángulos (120 grados), aunque esta última es menos utilizada. Pueden ser de diferentes tamaños, materiales y formas.  Con este instrumento lo que hacemos es alinear una cara de la pieza con la mordaza o mesa de la fresadora en nuestro caso. Con la escuadra también podemos verificar, las caras de las piezas que hemos mecanizado están perfectamente a escuadra.

Plantillas y Galgas

Las plantillas y galgas son instrumentos de verificación de medida, podemos obtener información de forma muy rápida y precisa. Están fabricadas en acero aleado. Las plantillas o galgas las tenemos de muy diversos tipos: ángulos, roscas, espesores, radios, afilado de brocas, etc.

Según el tipo de trabajo que estéis realizando usareis más o menos este tipo de plantillas y galgas, aunque los que más vais a utilizar posiblemente sea la plantilla de roscas.

Goniómetro

Un goniómetro o transportador de ángulos es un instrumento de medición de ángulos. Se utiliza para medir, construir o trazar ángulos. Este instrumento permite medir ángulos entre dos objetos. Nos los podemos encontrar con distintas formas y fabricado en distintos materiales, desde acero aleado, hasta de aluminio.

Los goniómetros los podemos encontrar analógicos y digitales. El goniómetro no lo utilizaremos mucho en mecanizado, solo lo utilizamos si tenemos que hacer cortes en ángulo, en la sierra de cinta. Además, lo podemos utilizar, si tenemos que alinear una pieza en la mordaza, incluso si tenemos que mecanizar una postura con un ángulo determinado.

Reloj Comparador

Un reloj comparador es un instrumento de medida que transforma el movimiento rectilíneo de los palpadores o puntas de contacto en movimiento circular de las agujas. Es un instrumento de medida que se utiliza a diario en un taller de mecanizado. Este instrumento no da lectura directa, pero es útil para comparar las diferencias de medida que existen entre dos superficies, verificar planitudes, verificar alineaciones de piezas entre otras.

El reloj comparador es capaz de detectar la diferencia de medida, gracias a un mecanismo de engranajes y palancas, que van alojados en su caja metálica con forma circular. Dentro de esta caja se desliza un eje, que tiene una punta esférica que hace contacto con la superficie. Este eje, al desplazarse, mueve la aguja del reloj, y hace posible la lectura directa y fácil de las diferencias de medida.

La precisión de un reloj comparador puede ser de centésimas de milímetros o incluso de milésimas de milímetros micras. El reloj comparador puede ser digital o analógico, la tolerancia del reloj comparador es de 10milimetros, pero los hay hasta de 40 y 50 milímetros. 

Para medir con el reloj comparador, tomaremos como referencia la tolerancia media, que es 5mm en el caso de los relojes comparadores más usados. De esta manera tendremos el mismo recorrido tanto en positivo cómo en negativo.

El reloj comparador tienes 2 limbos: el limbo interior indica los milímetros enteros y el limbo exterior las medidas enteras pueden ser décimas de milímetro (0.1mm) o centesimales (0.01mm) según el reloj comparador que sea centesimal o milésimal.  Los relojes comparadores más usados en mecanizado para alinear piezas o verificar la planitud son los centesimales. Los relojes milesimales se suelen utilizar en alexometros dónde necesitamos tener una mayor precisión.

Partes de un reloj comparador

vídeo explicativo de como funciona un reloj comparador

Palpador

El palpador es un tipo de reloj comparador pero con un menor rango de medida que el reloj comparador. Su rango de medida es según modelos pero por norma general es de 1mm. Es una herramienta con una precisión centesimal pero mucho más precisa, ya que es mucho más sensible en comparación con el reloj comparador. Esta herramienta la usaremos en centrajes de precisión cúando tenemos la pieza centrada con un reloj comparador previamente o la utilizaremos para verificar tolerancias concentricas.

Alexómetro

El alexómetro es un instrumento de medición que se utiliza para medir o verificar la conicidad, la ovalización y el diámetro interior de cualquier pieza.

Partes de un alexómetro

 

Calibre vernier

Un pie de rey, también llamado calibrador o calibre con escala vernier, es un instrumento de medida de precisión. Con este instrumento vamos a estar midiendo constantemente, ya que es el que más vamos a utilizar.

Partes de un calibre vernier

¿Cómo se puede medir con un calibre vernier?

vídeo explicativo del funcionamiento de un calibre vernier

Tipos de calibres

En la actualidad hay muchos tipos de calibres, algunos son para usos muy concretos. En las siguiente imágenes hemos reunido los más genéricos.

Vídeo explicativo de un calibre pasa no pasa

Micrómetro

Actualmente en el mercado hay muchos aparatos de medición que incorporan un tornillo micrométrico para medir con precisión. En el siguiente enlace te explicó detalladamente todos los tipos de micrómetros que existen, cómo se mide, cómo se interpretan y mucha más información. ¿Qué es un micrómetro y cómo se usa?

Mármol de verificación

El mármol de verificación de granito o soporte es una herramienta de medición de alta precisión y está hecho de piedra natural. Se utiliza principalmente para comprobar instrumentos, herramientas de precisión y piezas mecánicas. El mármol de verificación no es un aparato de medición, pero lo necesitaremos para usar otros aparatos de medición cómo el medidor de alturas.

Medidor de alturas o gramil

En ocasiones puede que utilicéis este aparato de medición, aunque no es muy habitual. El medidor de alturas o gramil es utilizado como un comparador, ya que es capaz de medir la altura en objetos pequeños hasta piezas grandes, tomando como referencia planos a diferentes niveles. Para medir con este aparato de medición necesitamos de un mármol de verificación, gracias a este podremos realizar mediciones con gran precisión. Los medidores de altura pueden ser analógicos o digitales.

Tipos de medidores de altura

 

vídeo explicativo de como usar un medidor de alturas o gramil

Bloques patrón

Los bloques patrón son otras herramientas que vamos a utilizar muy a menudo para verificar tolerancias. Los bloques patrón tienen forma rectangular maciza, capaces de materializar una medida con una gran precisión. Estas piezas presentan un pulido que garantiza unas excelentes propiedades de paralelismo y planitud. Los bloques patrón tienen la capacidad de juntarse entre sí por medio de sus caras. De esta forma se van uniendo unos a otros hasta llegar a una medida deseada.

Los bloques patrón los podemos encontrar en acero o cerámica; aunque los que más abundan en los talleres de mecanizado son los de acero.

Los bloques patrón los usaremos únicamente para verificar tolerancias o para calibrar herramientas de medición. Nunca los usaremos como paralelas en la mordaza o como suplementos.

Son herramientas muy caras y de mucha precisión, presta mucha atención cuándo estés trabajando con estos instrumentos de medición.

vídeo explicativo de los bloques patrón

Resumen

Como veis hay un gran número de aparatos de medición que utilizaremos en mecanizado. Creo que no me quedo ninguno en lo que a nivel operario se refiere, ya que las máquinas tridimensionales están más enfocadas a la sección de calidad de la empresa. Cada día se están utilizando más aparatos de medición laser en talleres, sobre todo para la medición de herramientas en centros de mecanizado.