Calibradores y normas (página 2)

Los calibradores por tolerancias geométricas son
importantes para inspeccionar los requerimientos de dimensiones y
tolerancias geométricas establecidos en la norma ASME
Y14.5M-1994 y la ISO1101. La estructura y
principios de
tolerancia de
un calibrador determinan en su mayoría la calidad del
producto. Un
calibrador bien seleccionado reduce los riesgos de
medición, sobre todo en la selección
o rechazo de partes.

Los calibradores más importantes de este tipo son los
calibradores pasa no pasa y los calibradores funcionales. 
Un calibrador funcional es aquel que al revisar una pieza
específica, revisa su forma y ajuste de una forma
rápida, proporcionando una evaluación
simple de pasa / falla de la pieza inspeccionada. Los
calibradores funcionales suelen poder
inspeccionar rápidamente varias características a
la vez.

En los siguientes temas se brinda una explicación
acerca de los calibradores pasa- no pasa y sobre las normas ASME Y14.5
y Y14.43, para entender mejor por qué son necesarios los
calibradores por tolerancias geométricas al verificar la
correcta aplicación de dichas normas.

CALIBRADOR
DE PASA-NO PASA

Actualmente existe una gran variedad de este tipo de
calibradores en el mercado, y a
todos ellos se les pueden programar los límites de
tamaño especificados, esto con la finalidad de facilitar
el análisis de las piezas que se están
verificando para ver si caen dentro o fuera de los
estándares establecidos.

El principio que usan estos calibradores es el principio de
Taylor,
denominado así en honor a W. Taylor. Dicho principio se
basa en el uso de calibres límite para inspeccionar pernos
y agujeros. De acuerdo con este principio, un agujero
debería ensamblar completamente con un perno patrón
cilíndrico " pasa" hecho al límite pasa
especificado del agujero, y de una longitud al menos igual a la
longitud de ensamble del agujero y perno.

Adicionalmente, el agujero se mide o se inspecciona para
verificar que su diámetro máximo no sea mayor que
el límite no pasa. El perno debería ensamblar
completamente con un anillo patrón hecho al límite
pasa especificado del perno y de la longitud al menos igual a la
longitud de ensamble del perno y el agujero. Por último,
el eje se mide o se inspecciona para verificar que su
diámetro mínimo no sea mayor que el límite
no pasa.

En casos especiales, el máximo error en forma permitido
por la interpretación anterior puede ser demasiado
grande como para permitir un funcionamiento satisfactorio de las
partes ensambladas. En estos casos deberán darse
tolerancias separadas para la forma; por ejemplo, tolerancias
separadas de redondez y rectitud de acuerdo con las normas
aplicables.

Así mismo, mediante este tipo de piezas se pueden medir
roscas internas y externas con una mayor rapidez. Los
calibradores pasa- no pasa nos permiten medir tanto las roscas
como te un macho como de una hembra.

Para roscas externas, básicamente son un par de anillos
roscados pasa- no pasa como los mostrados en la figura (aparecen
como B y C). Mientras que para roscas internas son los que se
encuentran en la figura como A, D, E y G.

Ambos calibres, para roscas internas como externas, se fijan a
los límites de la tolerancia de la parte y trabajan bajo
el mismo principio pasa- no pasa. Ninguno de ellos
específica la medida del tamaño real de la
pieza.

Por medio de estos calibradores podemos obtener datos
directamente del proceso.
Así mismo, mediante este control
estadístico (CEP) podremos obtener gráficos de control que nos
permitirán estudiar los resultados obtenidos para luego
interpretarlos y poder determinar cuáles son las causas de
las variaciones en nuestros resultados finales, en este caso cada
cuando fallan los calibradores o cuantas piezas defectuosas se
obtiene en determinado tiempo. Es
decir, al hacer un análisis estadístico de dichos
datos podemos estimar la vida de una pieza que se usa en la
línea de producción o la vida útil de los
calibradores.

Una vez que se ha usado el sistema CAD/CAM
(Anexo 1) para el diseño
y manufactura de
una pieza podemos llevar un control de que piezas cumplen con el
requisito pasa- no pasa (usando los calibradores) y mediante el
control estadístico elaborar gráficos que nos
ayuden a desarrollar o mejorar los planes de producción
para una mayor productividad y
con mejor calidad.

ASME Y14.5 y
Y14.43

De acuerdo a la norma ASME Y14.5M-1994 la intención del
dimensionamiento y establecimiento de tolerancias
geométricas es describir el propósito ingenieril de
las partes y ensambles. Más específicamente, es
describir los requerimientos geométricos para las partes y
ensambles. Una aplicación apropiada de esto asegura la
obtención de partes con la geometría
definida en el diseño, lo que lleva a que tengan la forma
deseada, que estén dentro de los límites de
tolerancias y que funcionen como deben.

Existen varias reglas fundamentales que deben aplicarse:

• Toda dimensión debe tener una tolerancia. Todas las
  características de una pieza manufacturada están
  sujetas a variación, por lo tanto, los límites de
  permisión de dicha variación deben
  especificarse.
• El dimensionamiento y las tolerancias deben definir
  completamente la geometría nominal y la variación
  permitida.
• Los dibujos o
  planos deben definir los requisitos de la pieza terminada.
  Todas las indicaciones de dimensiones y tolerancias requeridas
  para terminar la pieza deben estar indicadas en el plano. Si
  hay dimensiones que pueden resultar de ayuda, pueden ser
  marcadas como referencia.
• Las dimensiones deben ser aplicadas a las
  características y acomodadas de forma que representen
  las funciones de
  dichas características.
• La geometría de la pieza debe especificarse sin
  definir explícitamente el método
  de fabricación.
• Todas las indicaciones de dimensiones y tolerancias deben
  ser perfectamente legibles.
• Cuando sea necesario un calibrador específico para
  fabricar una pieza, este debe ser indicado.
• Los ángulos de 0°, 90°, 180° y 270°
  se asumen cuando se perciben de tal forma en el dibujo
  aunque no haya una dimensión de angularidad
  especificada.
• La temperatura
  a la que son válidas las dimensiones y tolerancias es 20
  °C, a menos que otra sea especificada.

Para verificar y asegurar el cumplimiento de esta norma,
mundialmente se utilizan calibradores y otros instrumentos. Con
ellos se pueden simular características de datos y para
dimensionamientos geométricos y especificaciones de
tolerancias con fines de inspección y manufactura. La
norma Y14.43 sobre los Principios para el Dimensionamiento y
Establecimiento de Tolerancias para Calibradores y Accesorios
muestra a los
diseñadores y demás usuarios la forma correcta de
diseñar, dimensionar, determinar tolerancias y utilizar
los calibradores y accesorios.

Complementándose con la norma Y14.5 sobre
Dimensionamiento y Establecimiento de Tolerancias, la norma
Y14.43 establece los requisitos para los calibradores pasa y no
pasa, los calibradores y accesorios funcionales para obtener
datos ya sean discretos o continuos.

Provee una gran cantidad de ilustraciones de calibradores y
accesorios para partes con dimensionamiento y tolerancias
geométricas necesarias para un producto. La norma Y14.43
muestra que los calibradores pueden hacer físicamente lo
que plantean teóricamente en conjunto las dimensiones y
las tolerancias geométricas establecidas para una pieza.
Esta norma brinda un conocimiento
sobre la norma Y14.5 que sólo se puede lograr mediante el
completo entendimiento de los calibradores. También
proporciona un marco para las industrias que
requieren utilizar calibradores y accesorios para diseñar
y establecer dimensiones y sus tolerancias de acuerdo a las
políticas de la ASME y la ANSI.

La norma Y14.43 incluye secciones que le permiten al usuario
evaluar los dibujos del diseño del producto para poder
representar apropiadamente cada faceta de las
características en los calibradores. Muestra opciones para
la construcción de los calibradores y la
configuración de elementos. Detalla las ramificaciones de
la selección de la condición de los materiales y
los procesos de
toma de
decisiones necesarias para definir si el calibrador
aceptará las piezas que estén en el límite
de no cumplir con las especificaciones o rechazará las que
apenas cumplen con ellas. Abarca los temas de seguridad y
almacenamiento,
así como las opciones de dureza del material y facilidad
de manejo.

La información sobre tolerancias
geométricas y dimensionales puede ser intercambiada entre
sistemas CAD a
diferentes grados de fidelidad, dependiendo del propósito
del intercambio.

La norma Y14.43 es de mucha ayuda para los conflictos o
dilemas que involucran tolerancias geométricas en la
manufactura e inspección de los productos
definidos por la norma Y14.5.

CONCLUSIONES

La utilización de normas y calibradores de tolerancias
geométricas tiene muchas ventajas y es por ello que su
utilización se está extendiendo. La principal de
ellas es que reduce costos, pero
existen muchas otras. Algunas de ellas se mencionan a
continuación. Una es que mejora comunicaciones, ya que proporciona uniformidad en
la especificación de dibujos y su interpretación,
reduciendo discusiones, suposiciones o adivinanzas. Los
departamentos de diseño, producción e
inspección trabajan con el mismo lenguaje.
También mejora el diseño del producto. Porque
proporciona al diseñador mejores herramientas
para " que diga exactamente lo que quiere" . Segundo, porque
establece una filosofía en el dimensionado basada en la
función
en la fase del diseño de la pieza, llamada dimensionado
funcional, que estudia la función en la fase del
diseño y establece tolerancias de la pieza basado en sus
necesidades funcionales. Por último incrementa tolerancias
para producción ya que bajo ciertas condiciones
proporcionan tolerancias extras para la fabricación de las
piezas, que permiten obtener ahorros en los costos de
producción.

ANEXOS

ANEXO 1

CAD/CAM

El diseño asistido por computador
remoto conocido por sus siglas inglesas CAD (Computer Aided
Design), se refiere al uso de software como herramientas
de asistencia para los ingenieros, arquitectos y otros
profesionales del diseño en sus respectivas actividades.
El CAD es una de las principales herramientas para la
creación de  diseño asistido por computadora
remoto es, además, la herramienta principal para la
creación de objetos geométricos e
isométricos variables, y
que involucra software y algunas veces hardware especiales.

Por otro lado, el CAM (Computer Aided Manufacturing) o
fabricación asistida por computadora se refiere al uso de
herramientas basadas en las computadoras y
que sirven de ayuda profesionales dedicados al diseño.

Funcionamiento CAD/CAM

Los datos creados con el CAD, se mandan a la máquina
para realizar el trabajo,
con una intervención del operador mínima.

Algunos ejemplos de CAM son: el fresado programado por control
numérico, la realización de agujeros en circuitos
automáticamente por un robot, soldadura
automática de componentes SMD en una planta de
montaje.

CAM (Computer Aided Manufacturing o Manufactura asistida por
computadora): La manufactura asistida por computadora 
implica el uso de computadoras y tecnología de
cómputo para ayudar en todas las fases de la manufactura
de un producto, incluyendo la planeación
del proceso y la producción, maquinado,
calendarización, administración y control de
calidad. El sistema CAM abarca muchas de las
tecnologías. Debido a sus ventajas, se suelen combinar el
diseño y la manufactura asistidos por computadora en los
sistemas CAD/CAM.

Esta combinación permite la transferencia de
información dentro de la etapa de diseño a la etapa
de planeación para la manufactura de un producto, sin
necesidad de volver a capturar en forma manual los datos
sobre la geometría de la pieza. La base de datos
que se desarrolla durante el CAD es almacenada; posteriormente
ésta es procesada por el CAM, para obtener los datos y las
instrucciones necesarias para operar y controlar la maquinaria de
producción, el equipo de manejo de
materiales y las pruebas e
inspecciones automatizadas para establecer la calidad del
producto.

Una función de CAD/CAM importante en operaciones de
maquinado, es la posibilidad de describir la trayectoria de la
herramienta para diversas operaciones, como por ejemplo torneado,
fresado y taladrado con control numérico. Las
instrucciones o programas se
generan en computadora, y pueden modificar el progra-mador para
optimizar la trayectoria de las herramientas. El ingeniero o el
técnico pueden entonces mostrar y comprobar visualmente si
la trayectoria tiene posibles colisiones con prensas, soportes u
otros objetos.

En cualquier momento es posible modificar la trayectoria de la
herramienta, para tener en cuenta otras formas de piezas que se
vayan a maquinar. También, los sistemas CAD/CAM son
capaces de codificar y clasificar las piezas en grupos que tengan
formas semejantes, mediante codificación alfanumérica.

El surgimiento del CAD/CAM ha tenido un gran impacto en la
manufactura al normalizar el desarrollo de
los productos y reducir los esfuerzos en el diseño,
pruebas y trabajo con
prototipos: ha hecho posible reducir los costos en forma
importante, y mejorar la productividad.[2]

BIBLIOGRAFÍA

(n.d.). Accesado Octubre 19, 2008, from http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r10790.DOC.

Centro Español de
Metrología. (s.f.). Accesado el 19 de Octubre de 2008,
de http://www.cem.es:
http://www.cem.es/cem/es_ES/FAQ/faq.jsp#i714

Centro Nacional de Metrología. (s.f.). Accesado
el 18 de Octubre de 2008, de http://www.cenam.mx:
http://www.cenam.mx/cmu-mmc/Normas_.htm

Engineers Edge- Design, engineering and Manufacturing.
(s.f.). Accesado el 18 de Octubre de 2008, de
http://www.engineersedge.com:
http://www.engineersedge.com/training_documents/advantages_geometric_dimensioning_tolerance.htm

OMNEX. (s.f.). Obtenido de http://www.omnex.com:
http://www.omnex.com/china/english/training/gdt/gdtgagedesign.html

Wikipedia. (s.f.). Accesado el 19 de Octubre de 2008,
de http://es.wikipedia.org:
http://es.wikipedia.org/wiki/Fabricaci%C3%B3n_asistida_por_computadora

Wikipedia. (s.f.). Accesado el 19 de Octubre de 2008,
de http://es.wikipedia.org:
http://es.wikipedia.org/wiki/Dise%C3%B1o_asistido_por_ordenador

Wikipedia. (s.f.). Obtenido de http://es.wikipedia.org:
http://en.wikipedia.org/wiki/Geometric_Dimensioning_and_Tolerancing

Autoras:
Brenda Nohemí Martínez Chávez

Elizabeth Payán Nevárez

Instituto Tecnológico de Chihuahua

23 de Octubre de 2008

México

[1] (Centro Español de Metrología)

[2] (Wikipedia)