Garantizar la precisión con placas de superficie de granito

El granito es el material elegido para bases de máquinas y componentes metrológicos por diversas razones, incluida su maquinabilidad, inercia, planitud máxima, estabilidad térmica, rigidez, resistencia a la vibración y al óxido, propiedades duraderas, facilidad de limpieza y movilidad. También se ofrece en muchos tamaños junto con una variedad de accesorios.

El siguiente manual proporciona consejos útiles para que los talleres seleccionen el producto de inspección de granito adecuado para satisfacer sus necesidades.

Las instalaciones de fabricación y los laboratorios de calibración dependen de las superficies para ser precisos. Como mínimo, las placas de superficie deben exceder la especificación federal ASME B89.3.7. Los proveedores de placas de superficie deberían haber completado un estricto programa de capacitación y participar en pruebas de competencia anuales para producir constantemente productos de alta calidad.

Un certificado de calibración trazable al NIST suministrado con la placa de superficie es un punto de referencia de calidad importante. Y, si es necesario, se debe emitir un certificado acreditado por A2LA para cualquier calibración que esté dentro del alcance de ISO/IEC 17025.

Antes de tomar posesión de una placa de superficie, revise el proceso de inspección final con su proveedor. Se recomienda que las placas se inspeccionen con un autocolimador o niveles electrónicos y un medidor de repetición. Algunos proveedores ofrecen placas de superficie que superan con creces lo requerido. Por ejemplo, las placas negras y rosas podrían diseñarse para soportar un peso de carga de 100 libras. por pie cuadrado (PSF), cargado en el centro de la placa, que es el doble de lo requerido por la especificación federal. Esto significa que la carga designada se puede colocar en el centro de la placa sin desviar la precisión general en más del 50 por ciento.

En placas de superficie, la planitud y la repetición de la lectura son igualmente importantes. La planicidad y las lecturas repetidas de algunas de las placas de la más alta calidad son unilaterales, no bilaterales. El término precisión unilateral significa que todos los puntos de la superficie de trabajo están contenidos entre dos planos paralelos, separados por una distancia mayor que la distancia especificada para cada tamaño y grado. El término precisión bilateral significa el doble (± la precisión indicada) de la desviación de planitud que puede existir. Se recomienda que los valores especificados en los certificados de calibración sean la lectura total del indicador (TIR).

Una vez que una placa está en producción, es importante comprobar periódicamente que esté correctamente calibrada. ASME B89.3.7 dicta los métodos adecuados para determinar la planitud general de una placa de superficie de granito. En la sección 4.5.9, se establece: “Un… sistema de diagonales, perímetros y líneas centrales se puede calibrar en placas, y especialmente en placas pequeñas, utilizando una regla calibrada con precisión, soportes ajustables y un indicador montado adecuadamente… Esta es una descripción básica del Planekator.

Un kit Planekator consta de una regla de granito, un conjunto de soportes (uno de altura fija y otro ajustable), una regla calibrada de 0,000020 pulgadas. Reloj comparador con carro indicador y estuche de almacenamiento. La regla se suministra con una cinta correctora.

Al seleccionar un Planekator, considere el tamaño de la placa que inspeccionará. La regla debe ser al menos igual al ancho total de la placa y al menos igual al 50 por ciento de la longitud de la placa. Por ejemplo, un 36 pulgadas. La regla Planekator se puede utilizar para calibrar cualquier superficie de hasta 36 por 72 pulgadas.

Se puede utilizar un Repetidor-O-Metro para escanear visualmente la superficie de trabajo de la placa. El rango de las lecturas del indicador no deberá exceder los valores mostrados en la Tabla II de la sección 3.3.3 de ASME B89.3.7. El Repetidor-O-Metro realiza una función similar cuando se utilizan un medidor de altura y un bloque medidor en un proceso de calibración, pero es más confiable y más fácil de usar para esta aplicación.

Las instalaciones de fabricación y los laboratorios de calibración dependen de las superficies para ser precisos.

En un corto período de tiempo, puede comprobar la precisión de la medición repetida de una placa de superficie moviendo el repetidor sobre la superficie de trabajo y observando el rango completo del indicador (FIR). En solo unos minutos más, ponga a cero el dispositivo en el centro a lo largo de una diagonal o línea central y luego registre las lecturas a 5 pulgadas. intervalos para trazar las lecturas de la placa. La diferencia entre las lecturas más y menos más grandes es el error de medición máximo posible en la placa.

Además, los servicios de calibración y certificación tanto de placas de superficie como de accesorios ayudan a mantener la precisión al certificar su estado y repavimentarlos si es necesario. Si tiene productos de granito viejos que están en malas condiciones, algunos proveedores pueden esmerilar y lapear productos viejos para que parezcan nuevos y calibrarlos en A2LA para determinar su perpendicularidad, paralelismo, planitud y lectura repetida.

Conocer los accesorios para placas de superficie disponibles también le ayudará a usted y a su proveedor a crear el diseño de placa óptimo. Aquí hay algunas opciones:

Plaza Maestra. Las escuadras maestras son ideales para inspeccionar los ejes X, Y y Z de máquinas herramienta. Este producto es muy estable y rígido, proporcionando lo último en referencias de escuadra. Las escuadras maestras tienen cinco caras terminadas (una cara grande y cuatro bordes) planas, cuadradas y paralelas al grado de laboratorio AA (0,000025 pulgadas por 6 pulgadas) o al grado de inspección A (0,000050 pulgadas por 6 pulgadas).

Ángulo maestro. Los ángulos maestros de forma triangular son ideales para comprobar los ejes X, Y y Z de bases o piezas de máquinas. Son muy rígidos y estables y vienen con dos o tres caras acabadas. El ángulo maestro de dos caras tiene dos bordes perpendiculares acabados planos y cuadrados. El ángulo maestro de tres caras tiene una cara triangular grande con un acabado plano y cuadrado en esos dos bordes. Los ángulos maestros se proporcionan en grado de laboratorio AA (0,000025 pulgadas por 6 pulgadas) o grado de inspección A (0,000050 pulgadas por 6 pulgadas).

Placa angular. Las placas angulares proporcionan un medio conveniente y práctico para sujetar y sujetar el trabajo en posición vertical. Su excelente acabado y planitud los hacen muy precisos y compatibles para su uso con placas de superficie de granito. Las placas angulares están disponibles con dos o cuatro caras acabadas. La parte inferior de la placa angular de dos caras y la cara cuadrada adyacente tienen un acabado plano y cuadrado entre sí. La placa angular de cuatro caras es similar a la de dos caras, pero los dos lados adyacentes tienen un acabado plano y cuadrado con respecto a las otras dos caras y son paralelos entre sí. El grado de laboratorio AA tiene una tolerancia de 0,000025 pulgadas por 6 pulgadas y el grado de inspección A tiene una tolerancia de 0,000050 pulgadas por 6 pulgadas.

Placa angular insertada. Las placas angulares insertadas son similares a las placas angulares estándar con la adición de discos metálicos insertados en un lado. Las placas angulares insertadas también tienen una cara de calibración principal para fines de sujeción magnética e insertos roscados para fines de sujeción.

Borde recto. Los bordes rectos tienen una única cara larga y estrecha con un acabado plano. La precisión de grado AA de laboratorio es de 0,000025 pulgadas por 12 pulgadas y la precisión de grado de inspección A es de 0,000050 pulgadas por 12 pulgadas. Se proporcionan orificios de elevación en tamaños de 48 pulgadas o más.

Paralelas. Estas herramientas de precisión se pueden utilizar para elevar el trabajo por encima de la superficie de una placa para permitir una inspección rápida y sencilla de piezas con hombros o escalones, además de muchos otros usos. Los paralelos se proporcionan en pares emparejados con dos o cuatro caras terminadas. Los paralelos de dos caras tienen las dos caras estrechas terminadas planas y paralelas. Los paralelos de cuatro caras tienen las caras anchas terminadas planas y paralelas, así como las dos caras estrechas. Los paralelos están disponibles en grado de laboratorio AA (0,000025 pulgadas por 12 pulgadas) o grado de inspección A (0,000050 pulgadas por 12 pulgadas).

Bloques en V. Los bloques en V son ideales para soportar o sujetar piezas cilíndricas durante la fabricación o inspección. Se proporcionan en pares emparejados y tienen cinco caras terminadas. Los bloques en V tienen una V nominal de 90 grados, centrados y paralelos a la parte inferior y a los dos lados, y en escuadra a los extremos. Los bloques en V vienen en grado de laboratorio AA (± 0,000050 pulgadas por 6 pulgadas) o grado de inspección A (± 0,00010 pulgadas por 6 pulgadas).

Las aplicaciones de ensamblaje personalizadas con valor agregado pueden requerir rieles de acero de precisión, codificadores, husillos de bolas y más.

Comparadores de banco. El comparador de banco es una herramienta de inspección de alta precisión que se utiliza para comprobar redondez, diámetros, longitudes, pasos, planitud, ángulos y paralelismo. Los comparadores de banco tienen un poste de acero inoxidable y un soporte para indicador (montaje en orejeta o montaje en vástago).

Para garantizar lecturas precisas, las placas de superficie de granito deben estar apoyadas adecuadamente en tres o cuatro puntos como se especifica en ASME B89.3.7. La altura de trabajo estándar para los soportes es generalmente de 36 pulgadas y se recomienda utilizar trabas de piso para todos los soportes con ruedas. Hay varias opciones para soportar la placa.

Los soportes de placa de superficie de acero tubular están construidos con tubos de acero cuadrados soldados para una resistencia y durabilidad excepcionales. Las vigas transversales de acero están ubicadas en los puntos de soporte adecuados para garantizar la máxima precisión de la placa de superficie. Los soportes para gabinetes están construidos con tubos de acero cuadrados y acero de gran calibre para mayor durabilidad. También pueden estar disponibles soportes para cajones.

Además, si se utiliza un sistema de bloque y cuña, no es necesario un soporte de acero grande para sostener la base de granito. Este sistema consta de tres bloques de granito, cortados y pulidos para proporcionar la altura de trabajo deseada. Se coloca una cuña ajustable entre la parte superior del bloque y la parte inferior de la placa de superficie. Este sistema proporciona el máximo soporte con un costo mínimo. Los bloques estándar miden 12 por 12 pulgadas, con una altura basada en el espesor de la placa de superficie.

Para una vida útil máxima, también se recomienda utilizar una cubierta de alta calidad para proteger la placa de superficie cuando no esté en uso y limpiar regularmente la placa con un limpiador para placas de superficie de granito. Mantener la placa de superficie de precisión limpia y en las mejores condiciones puede alargar los intervalos de calibración y ayudar a garantizar que las lecturas sean precisas.

Cuando la aplicación requiere una placa con formas personalizadas, inserciones roscadas, ranuras u otro mecanizado, querrá seleccionar cuidadosa y cuidadosamente a su proveedor para que lo guíe a través del proceso de personalización. Identifique un proveedor con ingenieros que tengan el conocimiento para comprender sus necesidades básicas de precisión y puedan agregar el valor de su experiencia para optimizar los diseños tanto en términos de rendimiento como de costo.

Trabajar con un proveedor con capacidades integrales y personalizadas para bases y otros sistemas de granito personalizados es fundamental para una variedad de industrias, incluidas las empresas de semiconductores tanto para la producción como para la inspección de obleas. Los proveedores pueden ofrecer opciones desde piedras pequeñas con precisiones submicrónicas hasta sistemas grandes que requieren ensamblaje de sala limpia Clase 100 y ensamblaje de valor agregado, hasta marcos, soportes y accesorios personalizados, y empaques para sala limpia. Además, los sistemas de inspección de granito personalizados pueden abarcar bases de MMC, laboratorios de calibración, inspección de paneles planos y conjuntos utilizados en aplicaciones de automatización de precisión.

A partir de un concepto nuevo o un diseño maduro, una pieza pequeña o un ensamblaje grande, requisitos simples o necesidades complejas, los profesionales experimentados pueden ayudar a proporcionar un diseño eficiente y de alta calidad. Un amplio conocimiento de materiales, acabados de precisión y métodos de ensamblaje combinados con equipos de fábrica de última generación trabajarán juntos para dar como resultado el mejor producto terminado. Además de utilizar granito para una superficie personalizada, utilizar otros materiales puede resultar beneficioso. La cerámica porosa o densa, la fibra de carbono e incluso los metales pueden satisfacer necesidades de base únicas para ensamblajes de precisión.

Además de colaborar en el diseño y la construcción de la base de su máquina, trabajar con un proveedor experto en ensamblaje de valor agregado ofrece ventajas. El ensamblaje del siguiente nivel incluye agregar rieles de rodamiento, rieles de codificador, tornillos, etapas y dispositivos de amortiguación de vibraciones. Realizar este ensamblaje en la fábrica del proveedor proporciona responsabilidad por la precisión y el rendimiento.

El artículo fue proporcionado por The LS Starrett Co., 121 Crescent St., Athol, MA 01331, www.starrett.com/precision-granite.