Patrones Geométricos

Metrología y Calidad

Diego Valdés Ruiz

¿Qué es un patrón geométrico?

“Los patrones geométricos son elementos dentro de lametrología que sirven para materializar una magnitudde forma física”

Descripción: Paralelepípedo macizo.

Dos caras aseguran excepcional paralelismo y planitud.

Elevada precisión de la longitud materializada.

Características: Deben cumplir con las exigencias de longitud, paralelismo y

planitud.

Su acabado superficial permite la adherencia entre bloques.

Estabilidad dimensional con el tiempo.

Resistencia al desgaste y corrosión.

Coeficiente de expansión térmica cercano a los metales comunes: esto minimiza los errores de medición frente a variaciones de temperatura.

Materiales:

AceroCerámica

Metal duro Carburo de cromo

Grados de precisión y acoplamiento

Calibración: Bloques patrón cortos (0,5 mm a 100 mm): comparación con

otros bloques patrón. Bloques patrón largos: utilización de luz laser en MMC.

Precios: 230-580€ (grado 2)

290-1000€ (grado 1)

1200-3900€ (grado 0)

4100-9900€ (grado 00)

Precauciones para el manejo:

Evitar atmosfera húmeda, hacina o con polvo abrasivo.

No utilizan las galgas con las manos sucias o húmedas.

Limpiar con gamuza antes de usar.

No utilizar desengrasantes, como gasolina, etc.

Limpiar piezas a verificar que vayan a estar en contacto.

Aplicar una ligera película de lubricante después de su uso.

Descripción:

Los patrones de ángulo abarcan un campo de instrumentosdentro de la metrología muy amplio. El sistema de calibraciónIndustrial recoge la siguiente clasificación:

Tipos Cilindro de perpendicularidad:

Acero o de granito. Forma cilíndrica, con perpendicularidad entre la superficie

cilíndrica y una de las bases, garantizada para cualquier orientación.

Asa para facilitar manejo.

Prisma patrón: Angulo materializado entre dos de sus caras. Fines específicos.

Tipos Polígono regular patrón:

Pieza primatica con forma de polígono regular. Las caras laterales consecutivas materializan un ángulo. Dichas caras están lo suficientemente pulidas como para posibilitar

la reflexión óptica.

Bloques patrón angulares: El ángulo esta materializado entre las

dos caras opuestas del paralelepípedo.

Pueden unirse entre sí por adherencia.

Capacidad para poder unirse tanto aditivamente, como sustractivamente.

Calidades 00, 0 y 1.

Tipos Regla de senos:

Formación de patrones angulares indirectos.

Utilización de patrones longitudinales con diferentes montajes.

Encontrar el valor de ángulos en piezas prismáticas de revolución.

Descripción: Piezas macizas de forma esférica. Materializan con elevada precisión un diámetro determinado.

Materiales: Acero templado. Aleación como acero al cromo.

Usos: Medidas indirectas. Medida de conos de interiores. Calibración de MMC.

Juegos: 1 a 25 mm 1.5 a 12.5 Paso de 1 mm

Descripción: Piezas macizas en forma de cilindro.

Materializan un diámetro determinado.

Acero aleado y templado.

Usos: Medición indirecta.

Trabajos en madrinadoras de galgas.

Construcción de herramientas.

Precios: Juego 41 espigas – 450€

Juego de 81 espigas - 1800 €

Descripción: Un bisel para triangulo isósceles. Tres biseles para triangulo equilátero. Principalmente de acero.

Uso: Comprobación de rectitud. Observación entre línea luminosa y pieza.

Descripción: Forma de disco.

Base pulida con buena planitud.

Vidrio o cuarzo.

Usos: Medida de planitud y paralelismo.

Micrómetros de exteriores, bloques patrón.

Descripción:

Discos perforados en su centro.

La cota de referencia es su diámetro exterior.

Acero.

Usos:

Verificación de micrómetros, herraduras.

Se utilizan montados en un mango o soportes cilíndricos.

Descripción: Forma de anillo.

La medida de referencia es su diámetro interior.

Acero, cerámica.

Usos: Verificación de instrumentos de medición de interiores.

Micrómetro de interiores de tres contactos.

Descripción: Bloques patrón situados en un soporte (fibra neutra). Longitudes individuales de 10 mm. 300 – 1200 mm. Acero, carburo de tungsteno o cerámica.

Usos: Calibración de MMC. Diversas colocaciones espaciales. Calibración de pie de rey, micrómetros interiores y micrómetros de

altura.

Descripción: Superficie plana, de diferentes formas. Dimensiones y grados de precisión variables. Fundición o granito. Incorporan tornillos de reglaje.

Uso: Se debe alcanzar el equilibrio térmico o higrométrico. Patrón de planitud o plano ideal de trabajo.

Calibracion:

1-4 inferiores

5-8 superiores

Desviación total planitud(calidad)

Mesa de planitud de granito de

Starrett.

Mesa de planitud de granito de Acha.

Mesa de planitud de fundición

de Helios Preisser.

Mesa de planitud de fundición de

Mitutoyo.

Descripción: Piezas que se utilizan para la verificación de MMC. Se compara el valor medido con el indicado por el fabricante.

Requisitos: Permitir tomar medidas en diferentes posiciones. Permitir tomar diferentes longitudes de medida. Los patrones deben están calibrados .

Opciones: Bloques patrón estándares. Placas con bolas cerámicas incrustadas. Sistemas de bloque patrón escalonados. Barras de esferas. Patrones en forma de cubos. Patrón de elementos geométricos.

Bloques patrón estándares.

Descripción: Se colocan varios bloques de distinto tamaño juntos. Unión a presión.

Ventajas: Diseño simple. Montaje rápido.

Desventajas: Necesidad de bloques de diferentes medidas. Precio elevado de los bloques. Limitación a la hora de colocar el utillaje. Limitación de geometrías (planos y cilindros).

Método de placa con bolas de cerámica incrustadas. Descripción:

Placa con incrustaciones de bolas cerámicas. Distancia constante y conocida. Material con baja dilatacion térmica(fibra de carbono, zerodur ).

Uso: Se debe medir la posición de seis bolas (ciclo). Utillaje que permita orientar la placa paralela tanto al plano X-Z, Y-

Z y X-Y.

Ventajas: Alto grado de precisión. Medidas en dos direcciones cada posición.

Inconvenientes: Largo tiempo de medida.. Alto coste.

Método de placa con bolas de cerámica incrustadas.

Placa de fibra de carbono con bolas cerámicas como elementos de referencia: Reducida masa.

960 × 960 mm².

Placa fabricada con zerodur: Reducido coeficiente de dilatación térmica.

Agujeros como elementos de referencia.

Método de patrón escalonado.

Barra de esferas. Descripción:

Esferas calibradas colocadas sobre una base.

Distancia entre ellas conocida.

Facilidad de fabricación.

Medidas de diferentes longitudes.

Patrón en forma de cubo. Descripción:

Determinación de errores paramétricos de MMC. Aluminio, acero o cristal de cuarzo. Bolas cerámicas como elementos de referencia. 300x300x300 o 400x400x400 mmᶟ. Permite la toma de medidas en tres direcciones.

Patrón en forma de cubo. Alternativa:

Forma tetraédrica.

Patrón de elementos geométricos. Descripción:

Gran variedad de elementos geométricos.

Conos, cilindros, planos escalonados.

Evaluar errores paramétricos de la máquina.

Desviaciones en medidas de perpendicularidad si se le añade un tercer eje.

Descripción:

Acero latón o aluminio.

Juegos escalas Rockwell, Brinell o Vickers.

Usos:

Verificación y calibración de durómetros.

Descripción:

Materializan un ángulo fijo entre dos superficies planas.

Garantizan perpendicularidad entre caras tanto internas como externas.

Son principalmente de acero y mármol.

Precio: 12 - 2000 €

Tipos Escuadras de acero

Acero templado con los cantos y aristas rectificados y lapeados.

Dimensiones 20-90 mm de longitud.

Tipos Escuadras de granito

Pueden ser de granito rosa que tiene alto contenido en cuarzo lo que le da una gran resistencia al desgaste o de granito negro.

Dimensiones: base hasta 200 mm, altura hasta 600 mm y espesor hasta 100 mm.

La planitud de las caras se divide en grado AA (laboratorio, 0,6 μm / 150 mm), grado A (inspección, 1.2 μm / 15 mm) y grado B (taller).

Descripción: Son prismas de altura reducida, cuyas bases están formadas por

polígonos regulares, de por ejemplo 4, 8, 12, 24, 36 o 72 lados.

Compuestos por n caras planas reflectantes.

Fabricados con alta precisión.

Ángulo entre los vectores normales a las caras es muy próximo al valor nominal 360˚/n.

Características: Alta reflectividad de las caras laterales.

Planitud de sus caras: inferior a 50 nm.

El error piramidal de sus caras (el tallado vertical de las mismas), debe ser también reducido.

La unicidad del eje de giro en el proceso de fabricación debe quedar garantizada.

Materiales: Varia desde el acero hasta el vidrio.

Descripción: Láminas delgadas (lainas) que tienen marcado su espesor.

Se utilizan para medir pequeñas aberturas o ranuras. Tener cuidado de no forzar las lainas y no introducirlas en aberturas

con rebabas o superficies ásperas para no dañarlas.

Los pasos van desde 0.03 mm a 0.2 mm (0.015 a 0.025 pulgadas).

Precio: 12 – 450 €

Materiales: Acero o latón.

Fabricantes: Insize, Mitutoyo, Kalkum Ezquerra.

Descripción: Láminas marcadas en mm, fracciones o décimas de pulgada con los

diferentes radios cóncavos y convexos.

La inspección se realiza verificando que el patrón se ajusta mejor al borde redondeado de una pieza.

Precio: 20 – 470 €

Material Acero.

Fabricantes Mitutoyo, Starret.

Descripción: Estos patrones sirven para determinar el tamaño de la broca, lamina

o alambre se introduce en un agujero cuyo tamaño se encuentra marcado a un lado.

Descripción: Los extremos de las láminas tienen forma de rosca de varios pasos,

ya sean de medida estándar o milimétrica, los valores están marcados sobre cada lámina.

Útiles para roscas con pasos muy pequeños.

Precio: 15 – 490 €

Descripción: Se pueden considerar máquinas de medir por coordenadas.

especialmente diseñadas para la medición de piezas de revolución.

Se componen generalmente de una columna (eje Z) y de un brazo extensible (eje X).

En el extremo del brazo se acopla un palpador.

Tipos De palpador giratorio:

El eje de referencia es aquel entorno al cual gira el palpador.

El palpador es mas ligero por tanto se puede lograr mas exactitud.

Soportan piezas de gran peso y posibilitan medir piezas de granlongitud.

Tipos De mesa giratoria:

El palpador es independiente del eje de referencia (eje de giro de la mesa giratoria).

El palpador puede tener varios movimientos, mediciones de concentricidad y alineamiento o mediciones de superficies tanto internas como externa.

Pueden realizarse mediciones de rectitud vertical y horizontal, así como evaluación de paralelismo y perpendicularidad.

El peso de la mesa giratoria y de la pieza situada sobre ella es un factor crítico.