Integración de la metrología en la fabricación CNC
La metrología tiene un papel importante en la fabricación precisa. Proporciona las teorías, los conceptos, el equipo y la coordinación para medir diferentes características dimensionales y otras propiedades.
La conversión de la pieza de trabajo en la forma deseada implica varios pasos, diseño, mecanizado y medición. La aceptabilidad de cualquier artículo fabricado se evalúa mediante diferentes medidas que aseguran si el artículo se ajusta a la aplicación requerida.
Este artículo discutirá el concepto de metrología, su importancia en la fabricación y varios instrumentos de medición a fondo.
¿Qué es la metrología?
En un amplio espectro, la metrología se refiere a la ciencia de la medición. Cubre el diseño, desarrollo y ejecución de dispositivos de medición. Tiene aplicaciones importantes en la fabricación de ingeniería, la investigación científica y muchos otros sectores.
Las tolerancias son los parámetros fundamentales para garantizar la precisión dimensional de las piezas de fabricación. (RAGHAVENDRA, 2013). La metrología define tolerancia, precisión, exactitud, incertidumbre y todos estos términos.
Comprendamos estos términos, lo que significan y cómo se relacionan con la fabricación.
Tolerancia
En metrología, la tolerancia se define como la “desviación del parámetro de dimensión del valor estándar o especificado, que es aceptable.” La tolerancia se representa en términos de un valor positivo o negativo. Por ejemplo, una tolerancia de ±0.01 mm significa que la pieza puede ser hasta 0.01 mm más grande o más pequeña que el tamaño estándar o especificado deseado.
En la fabricación, la tolerancia es crucial ya que afecta la calidad y funcionalidad de las piezas o productos fabricados. Las tolerancias adecuadas garantizan que la pieza encaja y funciona en conjunto según lo previsto. No puede funcionar correctamente o encajar con otros componentes según lo previsto si una parte está fuera de los requisitos rango de tolerancia.
Exactitud
La precisión es un parámetro metrológico que indica qué tan cerca se relaciona el promedio de los valores reales con el valor estándar o deseado. En la fabricación, muestra la diferencia entre la dimensión, la forma y otras características exactas con respecto al modelo CAD.
Los fabricantes utilizaron varias herramientas y técnicas metrológicas para garantizar la precisión. Los instrumentos de medición de precisión, los procedimientos de inspección y los procesos de control de calidad son las partes para garantizar la precisión. Estas herramientas y procedimientos ayudan a garantizar que las piezas cumplan con las especificaciones y estándares necesarios.
Precisión
La precisión se refiere a la cercanía de los valores reales (medidos por instrumentos) al promedio aritmético de esos valores. Generalmente se expresa en desviación estándar (𝜎).
Sirve como indicador de la uniformidad del proceso de fabricación. Por ejemplo, las mediciones consecutivas de las dimensiones de una pieza u otras propiedades proporcionarán valores muy cercanos entre sí si el artículo se fabricó con alta precisión. Por el contrario, si una pieza se produce con poca precisión, la medición posterior arroja valores muy diferentes.
¿Importancia de la metrología en la fabricación?
Relación de metrología y fabricación.
Con la evolución de la fabricación avanzada, la metrología ha contribuido significativamente a que sea un proceso más preciso y exacto. Sin metrología, la fabricación precisa es casi imposible. La ciencia y la tecnología fundamentales de la metrología trabajan junto con los procesos de fabricación para crear las piezas de acuerdo con los requisitos específicos.
El dibujo teórico o modelo CAD consta de varios parámetros metrológicos, como tolerancias, rugosidad de la superficie, exactitud y precisión. Estos parámetros se utilizan durante todo el proceso de fabricación. Permite la creación de las piezas de acuerdo con el requisito y las especificaciones mencionadas en el dibujo.
1. Verificación de las dimensiones de la materia prima
La verificación de las dimensiones de las materias primas es un paso esencial en el proceso de fabricación porque la precisión dimensional de las materias primas afectará la precisión del producto terminado. Si las materias primas no tienen el tamaño o la forma correctos, pueden surgir problemas en el proceso de fabricación y dar como resultado productos defectuosos.
Para verificar las dimensiones de las materias primas, los fabricantes utilizan diversas herramientas y técnicas de metrología, como calibradores, micrómetros y máquinas de medición por coordenadas (MMC). Estas herramientas permiten a los fabricantes medir con precisión las dimensiones de las materias primas para garantizar que cumplan con las especificaciones requeridas. Si las materias primas no cumplen con las especificaciones, es posible que los fabricantes deban rechazarlas o ajustar el proceso de fabricación para tener en cuenta las discrepancias.
2. Mantener la precisión dimensional y la repetibilidad.
En los procesos de creación de prototipos y producción en masa, la repetibilidad es crucial para crear piezas con consistencia dimensional. Solo es posible con la medición regular y la identificación de fallas.
La repetibilidad asegura que los productos terminados cumplan con las especificaciones requeridas y sean de alta calidad. Las dimensiones inexactas o variables pueden generar problemas en el proceso de fabricación, como un mal ajuste o funcionamiento del producto terminado.
Se utilizan varias herramientas y procedimientos de metrología para mantener la precisión dimensional y la repetibilidad. Los fabricantes también utilizan técnicas de control de procesos, como el control estadístico de procesos (SPC), para monitorear y controlar las dimensiones de las piezas o productos de fabricación.
3. Identificación y resolución de problemas
Identificar y solucionar problemas en el proceso de fabricación es otro aspecto de la metrología. Estos problemas pueden causar productos defectuosos, retrasos en la producción y aumento de los costos. Al identificar y solucionar estos problemas, los fabricantes pueden mejorar la eficiencia y la eficacia de sus procesos de producción. Los fabricantes pueden prevenir estos problemas y mejorar la calidad y confiabilidad general de los productos identificando y solucionando los problemas desde el principio.
Los fabricantes pueden utilizar métodos de solución de problemas, como el análisis de la causa raíz y el análisis y prueba, para encontrar la causa de un problema y resolverlo. Mediante el uso de la metrología para identificar y solucionar problemas en el proceso de fabricación, los fabricantes pueden mejorar la eficiencia y la eficacia de sus procesos de producción y producir productos de mayor calidad.
La metrología y los equipos relacionados pueden detectar defectos tempranos, mejorar el control de procesos y facilitar el mantenimiento preventivo (¿Qué es Metrología y Tecnología de Fabricación? 2022).
4. La ventaja económica de la metrología en la fabricación
La metrología no solo está relacionada con la fabricación en términos de control de calidad. También contribuye al control de costes de un proyecto de fabricación.
La medición precisa en la fabricación elimina el riesgo de sobreproducción, desperdicio de material y producción de piezas defectuosas. Por lo tanto, la metrología garantiza que las piezas se fabriquen con las especificaciones correctas y ayuda a reducir la cantidad de defectos y los costos de producción.
5. Papel de la metrología en la investigación y el desarrollo
La metrología ayuda a los investigadores e ingenieros a comprender y mejorar nuevos productos y procesos midiendo con precisión sus características clave.
Por ejemplo, una empresa que fabrica un nuevo disipador de calor medirá su descarga de calor, tasas de flujo, energía requerida y otras características para comprender y mejorar su rendimiento.
Equipos de metrología comunes en la fabricación
Instrumentos de medición
Varios instrumentos de metrología se utilizan en la fabricación para medir las dimensiones, características y propiedades. Vamos a discutir algunos de ellos en detalle.
Calibrador
Los calibradores miden las dimensiones lineales y angulares de la materia prima, las piezas procesadas y las piezas acabadas. Los calibradores Vernier, los calibradores Dial y los calibradores digitales se usan comúnmente en la fabricación. Sin embargo, el digital es más preciso y fácil de usar.
Máquina de medición coordinada (CMM)
Una máquina de medición por coordenadas (MMC) es el instrumento de medición más común en la industria manufacturera. El CMM se basa en principios de medición ópticos y láser, que miden las características geométricas físicas. Puede medir dimensiones, forma, posición y orientación, lo que ayuda a calcular formas y características complejas.
Brazos de escaneo láser
Es un instrumento de medición avanzado que mide simultáneamente una amplia gama de dimensiones. El brazo de escaneo láser puede escanear automáticamente varios puntos geométricos y proporcionar las dimensiones requeridas con cálculos matemáticos complejos.
Probadores de acabado superficial
El acabado superficial del material se mide por Probadores de acabado superficial. Estos dispositivos miden los diversos parámetros de acabado de superficies, como el número de rugosidad promedio, la ondulación, la asimetría y más.
Otros instrumentos de metrología incluyen;
-
- Balanzas y balanzas
- micrómetros
- Perfilómetros
- Medidores de altura
- Calibres de profundidad
- Calibradores de ángulo
- calibres de rosca
- Niveles de burbuja
- Comparadores ópticos
- Probadores Rockwell
- Probadores de tracción
- Probadores de compresión
- Comprobadores de par y muchos más.
Conclusión
La metrología tiene un papel importante en la fabricación, desde simples mediciones de dimensiones hasta el control de calidad de piezas o productos. La metrología se utiliza en varias etapas del proceso de fabricación, incluida la verificación de las dimensiones de la materia prima, la inspección de piezas mecanizadas y la prueba de productos terminados. Es un componente esencial de la fabricación precisa y juega un papel vital para garantizar la calidad y la funcionalidad de los productos fabricados.
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FAQ’s
¿Qué es la metrología?
La metrología es la ciencia que involucra el diseño, desarrollo y ejecución de varios instrumentos de medición.
¿Qué es la tolerancia en metrología?
La tolerancia en metrología es la desviación de un parámetro de dimensión de un valor estándar o especificado que es aceptable y no influye en la funcionalidad de las piezas.
¿Cómo se utiliza la precisión en la fabricación?
La precisión en la fabricación es un parámetro metrológico que muestra la diferencia entre las dimensiones reales, la forma y otras características en comparación con un modelo CAD.
¿Cómo se relaciona la precisión con la uniformidad del proceso de fabricación?
La precisión en la fabricación se refiere a la cercanía de los valores reales al promedio de esos valores. Sirve como indicador de la uniformidad del proceso de fabricación.
¿Por qué la metrología es importante en la fabricación?
La metrología es vital en la fabricación porque ayuda a garantizar la exactitud y precisión de las piezas y los productos, lo que afecta a su calidad y funcionalidad.
¿Cómo se utiliza la metrología en el proceso de fabricación?
La metrología se utiliza en varias etapas del proceso de fabricación, incluida la verificación de las dimensiones de la materia prima, la inspección de piezas mecanizadas y la prueba de productos terminados. Es un componente esencial de la fabricación de precisión.
Bibliografía
- RAGHAVENDRA, N. (2013). INGENIERIA METROLOGIA Y MEDIDAS. PRENSA DE LA UNIVERSIDAD DE OXFORD.
- (2022). ¿Qué es Metrología y Tecnología de Fabricación? Universidad GOODWIN, de https://www.goodwin.edu/.
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