Medición precisa de la cuadratura con calibradores neumáticos

En lo que respecta a las superficies de referencia, después de la planitud es probable que la cuadratura sea la más importante. Existen varias expresiones para describir esta relación, como “perpendicularidad”, “90 grados” y “normalidad”. En los productos de ingeniería, que pueden no tener superficies perpendiculares, se utiliza el ángulo recto en el dimensionado de coordenadas rectangulares. La aplicación y medición de la perpendicularidad nunca son perfectas y se evalúa si se ha logrado un mayor o menor grado de perpendicularidad.

Inspección de perpendicularidad en piezas mecánicas

El método más común para inspeccionar la perpendicularidad es comparar la pieza con una escuadra maestra, que puede ser de acero, granito o cerámica. Un calibrador de altura electrónico es una forma más rápida y automatizada de comprobar la perpendicularidad de la placa de superficie. Aunque el calibrador de altura electrónico puede no tener el nivel de perpendicularidad mecánica que incorpora una escuadra maestra precisa, es un calibrador muy potente y repetible. Y por ser repetible, cualquier imprecisión inherente puede medirse y corregirse, lo que mejora el rendimiento total del calibrador.

Las escuadras patrón o calibradores de altura son excelentes para máquinas-herramienta o piezas en las que la longitud cuya perpendicularidad se comprueba es superior a 100 mm (4 pulgadas). Sin embargo, para medir la perpendicularidad cuando las longitudes son menores (por ejemplo, de un orificio a una cara cuando el diámetro del orificio es de 25.4 mm (1 pulgada) y la cara tiene aproximadamente la misma longitud), los calibradores de altura grandes resultan demasiado incómodos para trabajar con ellos. No son ideales en el punto de manufactura, donde se debería disponer de métodos repetibles, fáciles de usar y precisos para medir la cuadratura. Hay formas mejores.

En el mundo de la manufactura, la cuadratura entre mandrinado y cara es una relación muy común que a menudo es necesario controlar. Esto resulta especialmente cierto en la fabricación de rodamientos de precisión que encajan en ensamblajes, ya que la perpendicularidad entre el mandrinado y la cara influirá en el rendimiento del ensamblaje.

Métodos de medición de cuadratura en rodamientos de precisión

Una de las mejores formas de medir la relación entre el agujero y la cara es utilizar una máquina de formas. Con el rodamiento de precisión de la máquina y el software, puede crearse un cilindro de referencia a partir del mandrinado. A continuación, la sonda del sistema se desplaza hasta la cara y se perfila la superficie. De este modo, se realiza una comprobación de cuadratura de gran precisión. Este puede ser el método más preciso, pero en un entorno de manufactura de alta velocidad, puede no ser el más productivo.

Una forma de comprobar la perpendicularidad de la superficie de una pieza respecto a un mandrinado, en el punto de fabricación, sería crear una fijación con un cilindro muy ligeramente cónico, montado de forma que el cilindro esté a escuadra con una superficie. Una pieza puede deslizarse sobre el cilindro, manteniendo el mandrinado en su sitio y perpendicular.

A continuación, colocar un dispositivo indicador (como un indicador de prueba) en la cara de la pieza y, a medida que esta gira, el dispositivo indicador comprobará la perpendicularidad de la cara. Se trata de una comprobación rápida y fácil de utilizar, pero está sujeta a errores causados por la repetición de la sujeción de la pieza (suciedad, alineación manual, etc.) y la colocación del dispositivo indicador. Sin embargo, a medida que las tolerancias de cuadratura se hacen más estrictas, este tipo de fijación puede no ser capaz de cumplir dichas tolerancias.

Una forma más precisa, repetible y probablemente más rápida de medir la cuadratura es el calibrador neumático. Se trata de una herramienta versátil que permite colocar muchos puntos de medición en áreas pequeñas. Aunque se utiliza con más frecuencia para medir diámetros, un calibre de aire y una platina pueden configurarse fácilmente para medir la perpendicularidad, aunque en cierto modo la mide desde dentro hacia fuera.

Piense en utilizar una escuadra cilíndrica maestra; la forma normal de uso es colocarla sobre una placa de granito para establecer la escuadra de referencia. La cara del cilindro es cuadrada con la superficie y constituye una superficie comparativa con la que comprobar la pieza.

Sin embargo, en las herramientas neumáticas para la cuadratura, el cilindro neumático está a escuadra con la pletina que lo sujeta y se fabrica con una tolerancia muy alta. Por lo tanto, la precisión de la clavija de cuadratura está incorporada en ella, al igual que la escuadra cilíndrica de la placa de granito. Y, en lugar de transferir la lectura de cuadratura del calibrador a la pieza, la herramienta neumática se convierte en el patrón y la pieza se compara con él mediante los chorros de aire incorporados. El uso de dos chorros a 180 grados y a diferentes alturas establece el método para comparar la falta de cuadratura.

Con el calibrador neumático, la comprobación de la cuadratura es dinámica, al igual que otras comprobaciones realizadas con el calibrador neumático, como la rectitud o la variación de diámetro. Con el calibrador neumático, la pieza se coloca sobre el tapón de aire y se apoya en la platina cuadrada. El circuito del calibrador neumático está conectado a una pantalla que monitorea el cambio dinámico de la señal de aire.

El operario restablece la lectura dinámica y, a continuación, gira la pieza. A medida que la pieza gira, pasará de forma natural de una posición cuadrada a una relación fuera de escuadra con los chorros de la herramienta neumática. La capacidad dinámica de la pantalla captará esta diferencia y mostrará la condición de fuera de escuadra.

Calibrador neumático para verificar perpendicularidad

Hay que tener en cuenta un par de aspectos. El primero es cómo se indica la perpendicularidad. Se puede llamar “perforación” a la cara o se puede llamar “cuadrada” a la perforación. Por lo tanto, es importante saber cómo lee el calibrador neumático para obtener la relación correcta.

Pero lo segundo y más importante que se debe recordar sobre este tipo de medición es que las boquillas solo miden la distancia entre ellas. Por ejemplo, la tolerancia en las piezas ilustradas es de 0.001 pulgadas sobre la longitud de la pieza de 1.00 pulgadas. Si se considera el calibrador, puede decirse que el par de inyectores abarca aproximadamente el 80 % de la longitud total. Por lo tanto, la tolerancia del calibrador sería de 0.0008 pulgadas en lugar de 0.001 pulgadas. Sin embargo, con la potencia de las unidades de visualización actuales, puede “proyectarse” el aspecto que tendría la visualización si se midiera la longitud total de una pieza de 1 pulgada.

Si la longitud de la pieza y los chorros están muy próximos, se puede imaginar lo ajustadas que pueden llegar a ser algunas de las tolerancias. Debe prestarse mucha atención a la tolerancia real del calibrador para garantizar la precisión de la medición de la cuadratura.

Como se muestra en la figura 1, la herramienta crea la escuadra de referencia y el único par de inyectores monitorea el estado fuera de escuadra de la cara en relación con el ID. Sin embargo, no se trata de una comprobación estática: la pieza debe girarse 180 grados. Un indicador dinámico de desviación total (TIR) muestra la cuadratura relativa en comparación con la cuadratura incorporada en la fijación del calibrador neumático.

Un segundo método (expuesto en la figura 2) es muy similar, pero utiliza dos pares de inyectores opuestos en modo diferencial. Los chorros superior e inferior de cada lado del tapón de aire se canalizan hacia lados opuestos de una pantalla de aire especial para proporcionar una medición diferencial.

El TIR dinámico indica una falta de cuadratura a medida que la pieza gira sobre la platina de referencia. Este método se utiliza principalmente cuando las lecturas de cuadratura no deben verse influidas por ninguna condición de conicidad.