Tolerancia de planeidad
Las superficies planas son fundamentales en la fabricación de piezas mecánicas para mantener su estabilidad dimensional general. En dibujo de ingeniería, se expresa en términos de tolerancia de planitud, que mide la desviación de la superficie con respecto a un plano perfectamente nivelado.
El control de la planitud garantiza que las piezas fabricadas se alineen y ajusten correctamente durante el ensamblaje. Posteriormente, también es esencial para una distribución óptima de la carga y la precisión de las piezas ensambladas. Por ello, se considera y se etiqueta claramente en los diseños con un símbolo GD&T de planitud estándar y valores de tolerancia, denominados "callout".
Las próximas secciones de este artículo ilustrarán el símbolo de planitud GD&T, la tolerancia en el diseño, los beneficios de considerar la planitud y cómo medir la planitud de una superficie.
Empecemos.
Definición de planitud y símbolo de planitud GD&T
La planitud es un control geométrico que define la uniformidad de una superficie plana en piezas fabricadas con fabricación de chapa, Mecanizado CNC, fundición, moldeo o cualquier otro proceso. Para fines de control de calidad, la planitud debe estar dentro del nivel de tolerancia especificado en el diseño.
¿Qué es la tolerancia de planitud?
En un espacio 3D, un diseñador fijó dos planos paralelos virtuales por encima y por debajo de una superficie de referencia, y la característica debe estar entre esas dos líneas después de la fabricación. Por lo tanto, la tolerancia de planitud define la desviación admisible respecto a la superficie perfectamente plana (de referencia).
La planitud puede parecer similar al paralelismo, pero es una tolerancia de forma, a diferencia de la orientación del paralelismo. La tolerancia geométrica del paralelismo es relativa al dato de referencia y controla el paralelismo de la superficie o el eje con respecto a dicho dato. La planitud no está vinculada a ningún dato, independientemente de su posición y orientación con respecto a otras características geométricas.
¿Cómo mostrar el símbolo de planitud GD&T en el diseño?
Símbolo de planitud
Existen prácticas estándar respecto a los símbolos para cada tipo de tolerancia en diseños de ingeniería, como planitud, rectitud, cilindricidad y circularidad. La indicación de tolerancia de planitud se indica con un paralelogramo en forma de diamante (▱), Seguido del valor de tolerancia dentro de un cuadro.
Definición de GD&T de planitud-Es un tipo de tolerancia que controla el rango permitido en el que una superficie puede desviarse de un plano perfectamente plano”.
En el diseño, su “Llamadas de GD&T Se colocan en la parte superior de la superficie o con una línea de extensión de dimensionamiento. Sin embargo, también se pueden aplicar como plano medio derivado o planitud local por unidad.
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Condición máxima del material (planitud MMC)
Planitud en MMC
La planitud de la condición máxima del material no controla la superficie directamente, sino las características de tamaño mediante el plano medio derivado. El MMC define el límite máximo del material mediante el ancho y el espesor. Por lo tanto, si las características se reducen (el material se encuentra hacia el LMC), la pieza cumple con el requisito de tolerancia.
El uso de la planitud en MMC suele ser beneficioso para el apilado correcto de las piezas, la alineación y cuando se requiere un control estricto para características pequeñas. Por ejemplo, precisión prototipos de chapa, espaciadores apilados, conjunto de caja de cambios y guías deslizantes.
¿Cómo medir la planitud de una superficie?
La medición de la planitud es esencial para garantizar que las piezas se fabriquen con la desviación admisible indicada en su diseño. De esta manera, las piezas pueden ofrecer el rendimiento, el ajuste y la distribución de tensiones previstos.
Analicemos cuatro métodos clave de medición de planitud.
Uso de la máquina CMM
Una máquina de medición por coordenadas (MMC) es un equipo avanzado que utiliza sondas y sensores. Rastrea y mide coordenadas cartesianas sobre una superficie. Al medir la planitud, la sonda toca y escanea múltiples puntos de la superficie.
El software analiza dichas coordenadas y genera un plano de ajuste óptimo (una superficie perfectamente plana). Al comparar los puntos locales con este plano virtual generado por el software, determina la desviación máxima.
Placa de superficie y calibre de altura
La placa de superficie sirve como plano de referencia para medir la desviación de planitud de la superficie del sustrato. Se sitúa y se fija debajo de la pieza. Un medidor de altura o de cuadrante se desplaza por varios puntos de la superficie de medición y su base se desliza sobre la placa. Posteriormente, se monitorizan y registran las variaciones para determinar la desviación máxima.
Si la placa está inclinada o no se coloca sobre una superficie plana, pueden producirse mediciones erróneas. Además, este método es ideal para medir rápidamente la planitud de piezas pequeñas.
Calibre funcional
El calibre funcional simula el comportamiento de la pieza durante el acoplamiento o en su aplicación prevista. Implica el uso de dos calibres de altura, uno en la parte superior y otro en la inferior de la superficie. Estos calibres miden valores de espesor local sobre la superficie y luego se interpretan para determinar si se encuentran dentro de la zona de planitud admisible.
Medida Optica
Utiliza diferentes ondas ópticas para escanear la superficie de medición con un gran número de puntos locales mediante escáneres láser, interferómetros y perfilómetros. A diferencia de otros métodos, puede utilizarse para piezas grandes con alta precisión y velocidad.
Las ondas de luz se proyectan sobre la superficie, que incide y se refleja para formar un perfil de altura. Posteriormente, se pueden analizar los puntos más altos y más bajos de la superficie para determinar la tolerancia de planitud.
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Planitud vs. otros tipos de tolerancias de forma
Planitud vs otras formas de tolerancia
Además de la planitud, existen otros tres tipos de tolerancias de forma utilizadas en dibujo de chapa u otros diseños de fabricación: rectitud, cilindricidad y circularidad. Cada una de las formas o figuras de control de la característica no tiene relación con otras características.
Vamos a compararlos para entenderlo mejor:
Rectitud vs. Planitud
Al igual que la planitud se controla mediante dos planos paralelos, el control de rectitud se logra mediante dos líneas rectas paralelas. Determina si una característica se desvía dentro del rango de tolerancia definido dentro de la línea recta de referencia.
El símbolo de tolerancia de rectitud se indica mediante un guión recto (-), seguido del valor, haciendo referencia a una línea recta o eje.
Cilindricidad vs. Planitud
Las tolerancias cilíndricas se utilizan para controlar la desviación de cualquier característica cilíndrica con respecto a una geometría perfectamente cilíndrica. Por lo tanto, la cilindricidad define la proximidad de una característica al cilindro real. Normalmente, estas tolerancias son más estrictas que las tolerancias de diámetro de la característica o pieza.
Circularidad vs. Planitud
La circularidad se utiliza para controlar la forma de elementos con sección transversal circular. Esta tolerancia define la desviación admisible respecto a una forma circular perfecta. La planitud, al utilizar dos planos paralelos, utiliza una zona definida por dos círculos perfectos, y la medición posterior a la fabricación debe estar dentro de esta zona.
Ventajas de utilizar la tolerancia de planitud
A continuación se presentan los principales beneficios de incorporar tolerancia de planitud en sus diseños de ingeniería.
- Estabilidad dimensional: Ayuda a controlar las características y formas de la superficie, un aspecto esencial para la estabilidad dimensional general de piezas y productos.
- Precisión de montaje: Las superficies planas son cruciales para un acoplamiento preciso con otras piezas, garantizando la alineación y un ajuste perfecto en los conjuntos mecánicos.
- Actuación: La planitud es crucial para la funcionalidad y el rendimiento de varios procesamiento de chapa partes.
- Acabado de la superficie: La planitud también controla la ondulación y las irregularidades, reduciendo el valor de rugosidad y mejorando la suavidad.
- Distribución uniforme de carga: Una superficie uniforme evita la concentración de tensiones localizadas, lo que ayuda a evitar defectos en la superficie y fallas locales del material.
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Puntos Clave
- La tolerancia geométrica de planitud (GD&T) limita la desviación de las formas de la superficie de un plano perfectamente plano, simbolizado por ▱.
- La medición de la superficie debe caer dentro de la zona de dos planos paralelos para cumplir con la tolerancia especificada.
- La planitud y otras tolerancias de forma son herramientas que utilizan los ingenieros y fabricantes para controlar los diferentes requisitos de producción.
- Si está subcontratando el servicios de fabricación de chapa, debe preguntar al fabricante sobre las capacidades de precisión antes de finalizar la tolerancia de planitud.
Preguntas Frecuentes
¿Qué es la regla 3/2/1 en GD&T?
Es una regla para fijar la ubicación de una característica (o pieza) en el diseño a lo largo de seis grados de libertad. Incluye tres puntos en el plano primario, dos en el plano secundario y un único punto de contacto.
¿Cómo se define la tolerancia de planitud?
Una tolerancia de planitud se define como una desviación permisible de la superficie para encontrarse entre dos planos paralelos perfectamente planos (llamados “zona de tolerancia”).
¿Cuáles son los cuatro tipos de tolerancias?
Los cuatro tipos de tolerancias son: unilateral, bilateral, GD&T y límite.
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