Cómo medir grandes ID y OD

Todas las imágenes Fuente: Mahr

Imagine que su tarea para esta semana es desarrollar una solución de medición con herramienta manual para un rotor grande con un diámetro interior de casi 400 mm. Dado el tamaño y el gran diámetro, es poco probable que la pieza pueda llevarse a un calibre o incluso a una CMM para una verificación durante el proceso. En cambio, será necesario medir el diámetro en el lugar de fabricación. Por lo general, se podría usar un calibre de diámetro ajustable o un micrómetro de varilla interior para verificar el diámetro grande. Sin embargo, esta pieza tiene un cubo en el centro del diámetro a comprobar y presenta un obstáculo.

Como ocurre con cualquier medición de diámetro, existen varias soluciones posibles, normalmente basadas en tolerancias. Una vez que un diámetro se acerca a este tamaño, las tolerancias son relativamente flexibles, lo que ofrece varias opciones potenciales. Incluso existen soluciones para un diámetro de gran precisión. Este artículo examinará el alcance de los medidores que tienen el potencial de resolver este requisito.

Las mordazas de los calibradores digitales grandes permiten medir ID y, al mismo tiempo, proporcionan una superficie de referencia que permite que el calibrador se asiente directamente con el ID.

Se podría considerar un calibre digital grande si el diámetro es del tipo que llega hasta el borde de la pieza. Los calibradores de más de 300 mm tienden a tener mordazas con un conjunto de contactos de radio exterior mecanizados específicamente para este propósito. De hecho, el radio también tiene un hombro que permite que las mandíbulas se asienten en el diámetro de la cara para cuadrar la medida y proporcionar una alineación más fácil para el usuario.

Dado que se trata de un sistema de medición de dos puntos, y aunque el hombro de la mandíbula actúa como referencia para establecer la profundidad de medición, toda esta familia de herramientas manuales requiere una habilidad específica del operador. Esto se debe a que para obtener el diámetro real, el medidor debe oscilar a través de él, buscando el valor más grande para el DI. Por lo general, el contacto de referencia se mantiene en su lugar mientras el contacto sensible (con un poco de fuerza por parte del operador) se mantiene contra el diámetro de la pieza y el valor observado.

Algunos medidores de diámetro interior y exterior estilo calibre permiten usar dos juegos de mordazas al mismo tiempo, lo que permite que una configuración realice dos mediciones diferentes.

Si el diámetro no está en el borde y es necesario medir más profundamente en el orificio, o incluso en una ranura dentro del diámetro, un calibrador de diámetro interior/exterior universal puede ser una forma de realizar esta medición. Estos tipos de medidores emplean una viga estilo calibre o un riel largo. Con el calibre ID/OD estilo calibre, las mordazas fijas y sensibles son intercambiables con toda una serie de opciones para dedicar el calibre a la tarea de medición. Además, es posible que haya un montaje disponible para colocar otro juego de mordazas en la parte superior e inferior del portaobjetos sensible y de medición. Esto permite que el calibrador verifique un ID y un OD con una sola configuración.

Básicamente, se trata de calibradores digitales especiales de gran tamaño y ofrecen algunos beneficios para este tipo de verificación. Debido a que los calibradores son instrumentos de medición, la referencia está integrada en la báscula y no se requieren maestros externos. Pero también debido a que son calibradores, las resoluciones digitales (normalmente 0,01 mm/0,0005") en el largo alcance no suelen estar pensadas para requisitos de precisión más altos. Combine esto con la habilidad del operador necesaria para buscar el diámetro en una escala móvil, y las posibilidades de error son bastante significativas. Por otro lado, dado que requieren un maestro específico para el tamaño medido y tienen un rango de medición extremadamente largo, la versatilidad presenta una característica valiosa. Como resultado, estos calibradores digitales y ID/OD ofrecen Buen valor al desbastar un diámetro o requisitos de inspección generales.

Los calibradores y comparadores de ID/OD requieren que el usuario "gire" el medidor a través del diámetro y busque la lectura más grande al medir el ID.

Se puede utilizar el mismo concepto de dos puntos para pasar al siguiente nivel "mejor" de verificación del diámetro grande, pero trasladado a una versión comparativa de la herramienta manual. En lugar de tener la escala integrada en el medidor como ocurre con el calibrador, se utiliza un maestro externo para comparar el diámetro medido. Esto ya no es una medición directa del tamaño sino más bien una comparación para determinar si la pieza es más grande o más pequeña que el patrón de configuración. Esta herramienta manual comparativa tiene un rango de medición limitado pero puede ofrecer una resolución más alta y una precisión muy buena en un rango de medición corto.

Muchos calibres tienen capacidades que van desde 25 mm hasta más de 1000 mm. Dependiendo del tamaño podrán tener ajustabilidad desde 100mm hasta 400mm. En algunos calibres, se pueden intercambiar rieles de diferentes longitudes, por lo que el rango de ajuste es prácticamente ilimitado. Con muchas mordazas y contactos intercambiables disponibles, los medidores de diámetro interior universales de DI/OD se adaptan a una amplia variedad de aplicaciones, incluidas ranuras, conos, cilindros y elementos empotrados detrás de hombros ciegos.

Al igual que el calibrador digital o ID/OD, el medidor ID/OD se debe mover o barrer a través del orificio para encontrar el diámetro real. Sin embargo, estos calibradores ofrecen una ventaja sobre la versión tipo calibre porque emplean un contacto sensible accionado por resorte. El operador debe mantener el contacto de referencia al diámetro con el instrumento tipo calibre. Luego, mientras aplica fuerza al contacto de medición y recorre el diámetro simultáneamente, el usuario busca los valores máximos. Se requiere mucha coordinación manual para obtener el resultado. Con su contacto sensible accionado por resorte, el comparador ID/OD hace que esta medición sea mucho más sencilla para el usuario.

Aplique suficiente fuerza hacia abajo y contra el brazo de referencia de ID para bloquear el contacto de referencia.

Levante ligeramente el contacto sensible para reducir las fuerzas descendentes de modo que la presión de calibración del medidor pueda encontrar fácilmente el punto alto al buscar el diámetro.

Al igual que con la versión con calibre del calibre universal ID/OD, las mordazas y los contactos intercambiables permiten una amplia variedad de aplicaciones de medición. La mayoría de las mordazas intercambiables emplean un tope de profundidad integrado en la mordaza o un tope ajustable adicional para establecer la profundidad del contacto de medición. Esta parada elimina un grado de movimiento de la medición, lo que facilita la alineación para el operador. Aunque el operador aún requiere cierta técnica, en el lado de referencia del medidor, el contacto actúa como referencia y el tope de altura establece la profundidad; por lo tanto, una referencia de ubicación de dos puntos. En el lado de medición, con el contacto sensible, está la fuerza de medición, pero el peso del medidor también aplica fricción al localizador de profundidad. Dado que estos son calibres grandes, el peso del calibre podría ser mayor que la fuerza de calibre del contacto sensible. Por lo tanto, el operador debe asegurarse de que el contacto de referencia esté seguro mientras barre el diámetro interior, pero al mismo tiempo, levanta muy ligeramente la mandíbula sensible para quitar la presión del tope de profundidad para que no influya en el funcionamiento del contacto sensible. . Esta no es una operación muy difícil para el operador, pero es crítica para el desempeño de la medición.

Se pueden utilizar mordazas comunes para identificaciones de diámetros interiores simples y poco profundas (con contacto de radio) y contactos similares pero con partes planas para comprobaciones de diámetro exterior. Hay mordazas similares que permiten una profundidad de 100 mm o más con contactos ID/OD intercambiables para llegar más profundamente al orificio. Para calibres que ofrecen más de 100 mm de capacidad de profundidad, se requieren refuerzos especiales o contactos más pesados ​​para proporcionar la rigidez necesaria. Los contactos suelen tener una forma cónica para garantizar mediciones precisas punto a punto. Se agregan topes ajustables a la mordaza para ajustar el paso de medición y ayudar a estabilizar el calibre. Son especialmente útiles cuando el ID es una ranura o ranura dentro del ID y permite un posicionamiento preciso y repetible de los contactos o del usuario.

Los indicadores digitales de alto rendimiento reducirán en gran medida el error y el rendimiento del operador con características como lecturas dinámicas Max, alta resolución y pantalla analógica/digital junto con conectividad inalámbrica.

Debido a que los diámetros medidos suelen ser grandes, los indicadores de cuadrante con una resolución de 0,0001” o 0,0005” son típicos. Se pueden sustituir indicadores de mayor resolución, indicadores digitales o incluso transductores electrónicos para aplicaciones que requieran mayor resolución o salida de datos. Debido a que el medidor ID/OD es un instrumento comparativo, tiene un rango ajustable grande pero generalmente un rango de medición real muy corto. Debido a esto, es más probable que estos medidores utilicen un comparador digital que un indicador digital. Además, sus lecturas electrónicas tienen memorias dinámicas incorporadas, lo que brinda la capacidad de capturar automáticamente el valor "mínimo" o "máximo" durante el barrido. Este es un medio preferido para reducir los errores del operador, mejorando drásticamente los resultados utilizando la mayor resolución y precisión del comparador.

Un anillo maestro certificado es probablemente la mejor manera de establecer un calibre comparativo de ID/OD.

Con el calibrador o el calibrador universal ID/OD, es posible establecer un cero tocando los contactos entre sí, ya que la “referencia” está integrada dentro del calibrador. Sin embargo, para los calibradores de largo alcance, esta escala incorporada tiene errores que se acumulan a lo largo del rango de medición. Debido a estos errores o porque la aplicación no puede establecer una referencia con los contactos, será necesario un estándar externo.

Usar un micrómetro exterior puede ser el método más rápido y disponible para los tamaños más pequeños, pero existen problemas con la precisión de esta configuración. Los micrómetros tienen errores inherentes que pueden transmitirse al medidor. Otra cuestión importante es localizar y alinear con precisión los puntos de medición esféricos del medidor en los contactos del micrómetro. Si bien es fácil de conseguir y económico, este método de configuración probablemente ofrece la menor precisión, que debe compararse con la tolerancia de la pieza para ver qué parte se consume por error inherente.

El mejor método para ajustar el calibre de diámetro ajustable es con un anillo o disco maestro. Esto duplica la medición real y se pueden hacer copias maestras del tamaño de pieza específico. La mayoría de los calibres universales ID/OD tienen una superficie plana en las mordazas que permite colocar y fijar el calibre en el anillo maestro, sostenido por sí mismo. Usando este método, el anillo se coloca sobre una placa de superficie de granito, se coloca el calibre universal ID/OD en el anillo, que lo sostendrá, y el contacto sensible se ajusta hasta que el indicador indique cero. Incluso es posible utilizar un calibre de anillo que no sea exactamente del tamaño nominal, ya que el desplazamiento se puede incorporar al conjunto del indicador digital siempre que el maestro esté dentro del rango del contacto sensible. Se prefiere un calibre anular para establecer tamaños repetitivos o cuando se dedicará un calibre ajustable a un tamaño particular. La desventaja de este método es el costo potencial. Los anillos pueden ser costosos y el costo total puede ser prohibitivo si se requiere uno para cada uno de los muchos tamaños en el taller. El diámetro es una forma económica de configurar una amplia variedad de calibres con una inversión mínima.

Un accesorio de ajuste de longitud universal que utiliza bloques calibradores para fijar el diámetro es una forma económica de ajustar una amplia variedad de calibradores con una inversión mínima.

El uso de un conjunto de bloque calibrador en una abrazadera con mordazas en ambos extremos también proporcionará una referencia maestra de alta precisión. Este puede ser el método preferido cuando se requieren varios tamaños y la flexibilidad es fundamental. Los bloques patrón son el estándar de referencia más básico. Están fácilmente disponibles y proporcionan una alta precisión. El único inconveniente es el tiempo necesario para ensamblar la pila de bloques patrón al tamaño nominal. Además, dado que sólo se utiliza una pila, no se verifica que no se hayan cometido errores de escurrido al ensamblar la pila y, aunque sean pequeños, podrían afectar el rendimiento del medidor.

Se debe tener cuidado al ajustar cualquier calibre a su tamaño nominal. La configuración del bloque maestro o patrón es crítica. Esto significa que deben estar limpios y libres de suciedad. Además, deben tener una temperatura estable, al igual que el medidor.

Una vez que el contacto de referencia se establece en el tamaño deseado, se debe ajustar el tornillo de bloqueo y probar nuevamente el calibre para determinar si es cero y repetible. Si nada ha cambiado, siga ajustando el tornillo de bloqueo hasta que quede bloqueado en su posición. Luego vuelva a verificar la repetibilidad hasta que esté seguro de que el medidor funciona con precisión.

Medir ID y DE grandes en el punto de fabricación siempre será un desafío. En muchos casos, a medida que los diámetros aumentan, la tolerancia aumenta, lo que permite el uso de calibradores y mediciones comparativas de ID/OD como se describe aquí. Si el diámetro grande tiene una tolerancia más allá del alcance de las herramientas portátiles, es posible que se requiera un tapón fijo variable dedicado o un calibre anular.

George Schuetz es director de medidores de precisión en Mahr Inc. Para obtener más información, llame al (401) 784-3392, envíe un correo electrónico a [email protected] o [email protected] y visite www.mahr.com.