Cómo medir ID y OD grandes

Oct 05, 2023

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Imagine que su tarea para esta semana es desarrollar una solución de medición de herramientas manuales para un rotor grande con un DI 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 en proceso. En su lugar, será necesario medir el diámetro en el punto de fabricación. Por lo general, se podría usar un calibre de calibre ajustable o un micrómetro de varilla interior para verificar el diámetro grande. Sin embargo, esta parte tiene un cubo en el centro del diámetro a controlar y presenta un obstáculo.

Al igual que con cualquier medición de diámetro, existen varias soluciones posibles, generalmente basadas en la tolerancia. Una vez que un diámetro se acerca a este tamaño, las tolerancias son relativamente bajas, lo que ofrece varias opciones potenciales. Incluso hay soluciones para un gran diámetro de precisión. Este artículo examinará el alcance de los instrumentos que tienen el potencial para resolver este requisito.

Las mordazas de los calibradores digitales grandes permiten medir los ID mientras que proporcionan una superficie de referencia que permite que el calibrador se asiente en ángulo recto con el ID.

Se podría considerar un calibrador digital grande si el diámetro es del tipo que va hasta el borde de la pieza. Los calibradores de más de 300 mm tienden a tener mordazas con un conjunto de contactos de radio OD maquinados en ellos específicamente para este propósito. De hecho, el radio también tiene un hombro que permite que las mordazas 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 mordaza 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 la ID. Por lo general, el contacto de referencia se mantiene en su lugar mientras que 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 calibres ID/OD estilo calibrador permiten usar dos conjuntos 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 universal de ID/OD puede ser una forma de realizar esta medición. Estos tipos de medidores emplean una viga estilo calibrador 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, puede haber 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 una ID y OD con una configuración.

Básicamente, estos son calibradores digitales especiales grandes y ofrecen algunos beneficios para este tipo de verificación. Debido a que los calibradores son instrumentos de medición, la referencia está integrada en la escala y no se requieren maestros externos. Pero también debido a que son calibradores, las resoluciones digitales (normalmente 0,01 mm/0,0005") en el rango largo no suelen estar pensadas para requisitos de mayor precisión. 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 patrón específico para el tamaño medido y tienen un rango de medición extremadamente largo, la versatilidad presenta una característica valiosa. Como resultado, estos calibradores digitales e ID/OD ofrecen buen valor cuando se desbasta un diámetro o requisitos generales de inspección.

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

El mismo concepto de dos puntos se puede utilizar para llegar 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 calibre como ocurre con el calibrador, se usa un maestro externo para comparar el diámetro medido. Ya no se trata de una medición directa del tamaño, sino de 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 desde 25 mm hasta más de 1000 mm. Dependiendo del tamaño, pueden tener una capacidad de ajuste de 100 mm a 400 mm. 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 ID/OD se adaptan a una amplia variedad de aplicaciones, incluidas ranuras, conos, cilindros y características empotradas detrás de hombros ciegos.

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

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

Levante ligeramente el contacto sensible para reducir las fuerzas hacia abajo de modo que la presión de medición del manómetro pueda encontrar fácilmente el punto más alto al buscar el diámetro.

Al igual que con la versión de calibre del calibre universal ID/OD, las mordazas intercambiables y los contactos 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 alguna técnica, en el lado de referencia del medidor, el contacto actúa como una 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 se trata de 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 DI para el diámetro, pero al mismo tiempo, debe levantar muy levemente la mordaza sensible para quitar la presión del tope de profundidad de modo 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.

Las mordazas comunes se pueden usar para diámetros interiores simples y poco profundos (con contacto de radio) y contactos similares pero con superficies planas para verificaciones de diámetro exterior. Hay mordazas similares que permiten una profundidad de 100 mm o más con contactos ID/OD intercambiables para llegar más profundo en el 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 ser cónicos hacia atrás para garantizar mediciones precisas punto a punto. Se agregan topes ajustables a la mordaza para establecer el paso de medición para ayudar a estabilizar el medidor. Estos son especialmente útiles cuando la ID es una ranura o ranura dentro de la ID y permite un posicionamiento preciso y repetible de los contactos o del usuario.

Los indicadores digitales de alto rendimiento reducirán en gran medida los errores del operador y el rendimiento con funciones como lecturas máximas dinámicas, alta resolución y visualización analógica/digital junto con conectividad inalámbrica.

Debido a que los diámetros medidos suelen ser grandes, los indicadores de carátula con una resolución de 0,0001" o 0,0005" son típicos. Los indicadores de mayor resolución, los indicadores digitales o incluso los transductores electrónicos pueden sustituirse por aplicaciones que requieren una mayor resolución o salida de datos. Debido a que el medidor ID/OD es un instrumento comparativo, tiene un amplio rango ajustable pero, por lo general, un rango de medición real muy corto. Debido a esto, es más probable que estos medidores usen 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.

Lo más probable es que un anillo maestro certificado sea la mejor manera de establecer un indicador comparativo de ID/OD.

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

El uso de 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. Otro problema importante es ubicar y alinear con precisión los puntos de medición esféricos del medidor en los contactos del micrómetro. Si bien está fácilmente disponible y es económico, este método de configuración probablemente ofrece la menor precisión, que debe compararse con la tolerancia de la pieza para ver qué porción se consume por el error inherente.

El mejor método para configurar el indicador de diámetro interno ajustable es con un anillo o disco maestro. Esto duplica la medida real y se pueden hacer maestros para el tamaño de pieza específico. La mayoría de los calibres universales de ID/OD tienen una superficie plana en las mordazas que permiten colocar y fijar el calibre en el anillo maestro, sostenido por sí mismo. Con este método, el anillo se coloca sobre una placa de superficie de granito, el calibre universal ID/OD se coloca en el anillo, que lo sostendrá, y el contacto sensible se ajusta hasta que el indicador indique cero. Incluso es posible utilizar un calibre anular que no sea exactamente del tamaño nominal, ya que la compensación se puede incorporar al conjunto del indicador digital siempre que el maestro esté dentro del rango del contacto sensible. Se prefiere un calibre de anillo para establecer tamaños repetitivos o cuando un calibre de calibre ajustable se dedicará 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 ajustar una amplia variedad de calibres con una inversión mínima.

Un accesorio de ajuste de longitud universal que utiliza bloques de calibre para establecer el diámetro es una forma económica de configurar una amplia variedad de calibres con una inversión mínima.

El uso de un conjunto de bloque patrón 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 requerido para ensamblar la pila de bloques patrón al tamaño nominal. Además, debido a que solo se usa una sola pila, no hay verificación de que no se hayan cometido errores de estrujamiento al ensamblar la pila, y aunque pequeños, estos podrían afectar el rendimiento del medidor.

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

Una vez que el contacto de referencia se establece en el tamaño deseado, el tornillo de bloqueo debe ajustarse y el medidor debe probarse nuevamente para determinar el cero y la repetibilidad. 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.

La medición de diámetros interiores y exteriores 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 calibres comparativos de DI/OD como se describe aquí. Si el diámetro grande tiene una tolerancia más allá del alcance de las herramientas manuales, es posible que se requiera un calibre de anillo o tapón fijo variable dedicado.

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.