Un método para la medición instantánea y precisa de socavaduras

Socavaduras

Una socavadura es un rebaje que se fresa en una esquina cuando la lámina de corte no puede crear un borde afilado. El fresado de socavadura reduce los costos y el tiempo de mecanizado.
Existe otro tipo de mecanizado similar al de socavadura denominado holgura. Las socavaduras se realizan en zonas pequeñas, como bordes afilados, mientras que la holgura se realiza en una zona más amplia. En otras palabras, las socavaduras se incluyen en la holgura y a veces se denominan holguras.

Tipos de socavaduras

Las socavaduras y las holguras son técnicas de diseño que pueden utilizarse eficazmente en diversas circunstancias:

• cuando las ubicaciones de mecanizado no requieren tolerancias de ajuste
• al reducir socavaduras durante el mecanizado de dientes interiores
• al reducir el número de procesos en los que se mecanizan aristas vivas.

Socavaduras en lugares que no requieren tolerancia de ajuste

Las tolerancias estrictas aumentan el coste del mecanizado de piezas mecánicas. Por ejemplo, las figuras siguientes muestran la inserción de un eje en los rodamientos. En la figura "Antes", se aplica una tolerancia estricta a todo el eje. Este tipo de diseño dificulta tanto el mecanizado del eje como la inserción del rodamiento, lo que aumenta los costes.

En tales casos, como se muestra en el dibujo "Después", se debe aplicar una tolerancia estricta solo a las secciones de enganche en el eje y los rodamientos, y se deben añadir rebajes para dar una tolerancia mayor a otras secciones. Este diseño facilita el mecanizado y el montaje, reduciendo los costos totales.

Socavaduras que reducen el tiempo necesario para el mecanizado de cajeras

Las socavaduras pueden especificarse en diseños en los que se ha tenido en cuenta la forma de la herramienta. Cuando se fresa una cajera como se muestra a continuación, con la instrucción de la figura "Antes", la forma redonda de la lámina queda inevitablemente en las esquinas. Para evitarlo, es necesario utilizar una herramienta aún más pequeña para reducir la forma redonda en las esquinas. Sin embargo, el mecanizado con una herramienta de menor diámetro requiere tiempo, lo que aumenta el costo. Por ejemplo, si es necesario fresar una cajera para que tenga esquinas en ángulo recto en una sección de enganche, se requiere un mecanizado adicional después del fresado, lo que aumenta aún más el costo.

En estos casos, el fresado de destalonados como se muestra en la figura "Después" puede reducir el tiempo necesario para el mecanizado. Al añadir rebajes en las esquinas, se puede ignorar la forma redonda de la herramienta que queda en las esquinas, lo que permite utilizar una herramienta con un diámetro adecuado para el mecanizado. Esto reduce el tiempo de mecanizado y elimina la necesidad de mecanizado adicional, incluso en las secciones de enganche de los productos que tienen esquinas en ángulo recto, consiguiendo una importante reducción de costos.

Medida real de la socavadura

Como ya se ha dicho, añadir socavaduras puede reducir los costos. Por supuesto, las socavaduras deben tener tamaños y formas que se ajusten a las tolerancias especificadas en los planos de diseño. Esto es especialmente cierto para socavaduras en piezas de precisión que tienen tolerancias de 0.5 mm (0.02") o menos. Las socavaduras se fresan en lugares empotrados y tienen formas complejas, lo que significa que solo pueden utilizarse para reducir costos cuando se ha verificado que tienen los tamaños y formas de diseño adecuados.
La figura siguiente muestra un ejemplo de plano en el que se especifican las socavaduras u holguras. Como se muestra en la figura, en los dibujos reales se especifican muchas socavaduras. Los productos mecanizados deben medirse para confirmar que todas las socavaduras están dentro de las tolerancias especificadas.

Problemas en la medición convencional de socavaduras

Las herramientas convencionales utilizadas para medir socavaduras son los sistemas de medición de perfiles.
Un sistema de medición de perfiles mide y registra el perfil de un objetivo trazando su superficie con un lápiz óptico.
En los últimos años se han desarrollado sistemas de medición de perfiles que utilizan un láser en lugar de un lápiz óptico para medir formas complejas trazando el perfil sin contacto. Algunos modelos son incluso capaces de realizar mediciones tanto de la superficie superior como de la inferior.

Problemas en la medición de socavaduras mediante un sistema de medición de perfiles

La medición de socavaduras mediante un sistema de medición de perfiles plantea los siguientes problemas.

• El trabajo de medición requiere mucho tiempo, incluido el tiempo para fijar el blanco a una plantilla y nivelarlo. Además, se requieren conocimientos y habilidades relacionados con el uso de un sistema de medición de perfiles para nivelar un objetivo con precisión.
• Cuando se miden socavaduras en lugares empotrados, es difícil trazar la posición de medición deseada con un lápiz óptico. Incluso un ligero desplazamiento del lápiz óptico provoca variaciones en los valores medidos, lo que da lugar a mediciones inexactas.
• Es difícil trazar una línea de perfil que pase por el punto máximo de un cilindro.
• El lápiz óptico se mueve hacia arriba y hacia abajo en un arco centrado en el fulcro del brazo del lápiz óptico, y la punta del lápiz óptico también se mueve en la dirección del eje X. Esto produce error en los datos del eje X.

Solución a los problemas de medición de socavaduras

Las herramientas convencionales utilizadas para medir socavaduras presentan limitaciones debido a que la medición de objetivos y áreas tridimensionales se realiza mediante contacto puntual o lineal. Esto da lugar a resultados de medición poco fiables. Para resolver estos problemas de medición, KEYENCE ha desarrollado el 3D Optical Profiler de la Serie VR, que puede capturar con precisión la forma 3D de un objetivo completo sin entrar en contacto con la superficie. También mide la forma tridimensional mediante el escaneado tridimensional del objetivo en el escenario en tan solo un segundo con gran precisión. Es capaz de realizar mediciones instantáneas y cuantitativas sin errores en los resultados de medición. Esta sección presenta algunas ventajas específicas de la Serie VR.

Ventaja 1: es capaz de medir pequeños socavaduras con formas complejas

La Serie VR mide toda la superficie de un objeto para captar la forma y recopilar datos en un área amplia. Dado que identifica toda la forma, es posible realizar mediciones precisas incluso en pequeños rebajes en lugares empotrados que son difíciles de trazar con un lápiz óptico. Todos los datos de medición se almacenan, y los datos almacenados pueden compararse con otros datos o con datos de diseño en 3D.

Los instrumentos de medición convencionales requieren mucho tiempo y esfuerzo para medir socavaduras en lugares difíciles de trazar con un lápiz óptico. Sin embargo, la Serie VR es capaz de medirlos con precisión.

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Ventaja 2: no hay variación en los resultados de las mediciones

Diversas herramientas de ayuda a la medición permiten trazar líneas de perfil en cualquier parte de la pieza sin que varíen los resultados de la medición. Esto incluye la medición de cilindros y líneas de perfil perpendiculares.

La Serie VR es capaz de medir con rapidez y precisión socavaduras de formas complejas con los que los sistemas convencionales tienen dificultades. Una vez escaneada una pieza, su perfil (sección transversal) puede medirse en cualquier punto, eliminando la necesidad de volver a fijar el objetivo. Esto también permite realizar comparaciones con datos anteriores para comprobar las diferencias de forma cuando se supone que una pieza tiene la misma forma pero se ha fabricado en un lote diferente utilizando materiales distintos en condiciones de procesamiento diferentes.

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Resumen

La Serie VR puede medir formas de objetivos 3D de forma precisa e instantánea mediante escaneado 3D de alta velocidad sin entrar en contacto con el objetivo. La medición puede completarse en tan solo un segundo, incluso para mediciones difíciles como la profundidad y la anchura de pequeñas socavaduras o escotaduras. La Serie VR resuelve todos los problemas que plantean los instrumentos de medición convencionales.

• Como mide toda la superficie, la Serie VR puede medir fácilmente socavaduras de formas complejas. También se pueden medir los puntos más altos y los más bajos.
• De este modo se elimina la variación derivada de factores humanos, lo que hace posible una verdadera medición cuantitativa.
• Sin necesidad de posicionamiento ni otro tipo de preparación, la medición puede realizarse simplemente colocando el objetivo en la plataforma y presionando un botón. Esto elimina la necesidad de asignar un operador especializado para el trabajo de medición y elimina la variación en los valores de medición.
• Las formas 3D pueden medirse fácilmente a altas velocidades con gran precisión. Esto permite medir un gran número de objetivos en poco tiempo, lo que contribuye a mejorar la calidad.

Este sistema también permite realizar comparaciones con datos de formas 3D y datos CAD anteriores, así como analizar fácilmente datos como la distribución dentro de las tolerancias. Puede utilizarse eficazmente para una amplia gama de fines, como el desarrollo de productos, el análisis de tendencias de fabricación y las inspecciones por muestreo.

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