TRABAJO PRÁCTICO Nº 2 METROLOGIA: Instrumentos de medición, verificación y control. GRUPO Nº: 1
EJERCICIO Nº 1 Se desea conocer el ángulo de la pieza de la figura, utilizando cilindros o esferas calibradas de diámetro D =32(mm) y d= 14(mm), habiéndose comprobado que H= 66,95(mm) y h= 31,43(mm). h H d
D
Para determinar el ángulo alfa utilizamos la siguiente expresión: α D−d Sen = 2 2 ( H −h )−(D−d ) D−d inv Sen ( ) 2 ( H −h )−( D−d ) α=2 ¿ Conociendo los diámetros de las dos esferas calibradas y sabiendo las alturas, podemos calcular el ángulo. 32−14 inv Sen =0,692486 rad =39,67º 2 ( 66,95−31,43 )− ( 32−14 ) α =2 ¿
()
(
)
EJERCICIO Nº 2 Realizar un rectificado plano en un cuerpo que posee una superficie inclinada = 30º respecto de su base. Utilizando la regla de senos de constante C=150, ubicar la pieza sobre la mesa de la máquina. Determinar: •
La altura H a que deberá levantarse el extremo de la regla para materializar dicho ángulo.
H =C. sen α
H =150. sen 30=75 mm
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 1 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
2 •
Seleccionar los bloques calibradores que se deberán combinar para obtener dicha altura, con la mejor precisión.
Elegimos dos bloques patrones uno de 100 mm y otro de 25 mm. Utilizando el catálogo de Cesare Marelli & figlio s.p.a, elegimos el número 409/0, con un grado de precisión de 0, con un medida nominal de 100 mm para un bloque patrón y 25 mm para otro, con una tolerancia de 0,001 para ambos.
EJERCICIO Nº 3
Verificar una rosca métrica M 14 x2 y una whitworth W 5/8" x 11, utilizando un Micrómetro con alambres calibrados. Determinar: a) El diámetro del alambre calibrado para cada rosca; b) El diámetro medio (circunferencia primitiva) de la rosca, si el micrómetro indica: o
Rosca Métrica: Mm 14,726
o
Rosca Whitworth : Mw. 16,37
.
a) Del catálogo Mahar pag. 179, entrando con el paso de la rosca, obtenemos el diámetro del alambre calibrado (d), para las roscas solicitadas.
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 2 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
Para ambas roscas necesitamos un alambre calibrado de 1,35 mm de diámetro. b) Calculamos el diámetro medio de las roscas mediante la expresión que deduce el libro “Tecnologia mecanica” de P.A. Pessano.
De la figura anterior se deducen las siguientes dos expresiones para los dos tipos de roscas: Dm =M −1,50 δ (Métrico) D m =M −1,462 δ (Whitworth) Conociendo M y el diámetro del cable, podemos calcular el diámetro medio de las dos roscas: D m =14,726 mm−1,50∗1,35 mm=12,701 mm (Métrico) Dm =16,37 mm−1,462∗1,35 mm=14,3963 mm (Whitworth)
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 3 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
4
Problema abierto de ingeniería EJERCICIO Nº 4 Dada la pieza de la figura, realizar las verificaciones que cumplimente con las tolerancias geométricas indicadas. Explicar el método e instrumentos a utilizar.
Ф 0,18
A
A
Desvío en Paralelismo
Instrumento a utilizar: • Palpador articulado • Bloques patrones cilíndricos Protocolo de medición: A) Preparación de piezas para realizar la verificación. Seleccionamos 2 cilindros patrones calibrados con el mismo diámetro exterior que los respectivos diámetros de los agujeros de la pieza. 1)
De no poseer dichos cilindros, debemos fabricar algunas piezas (preferiblemente cilíndricas) que cumplan con las dimensiones de los agujeros y que ingresen en ellos sin o con muy poco juego (PIEZAS B – Esquema 4). Esto es para que ambos ejes, tanto el del orificio como el del cilindro a colocar, coincidan prácticamente a la perfección. Esto se hace para poder proyectar los ejes de los orificios, quedando simulándolos por los ejes de los cilindros colocados. 2)
Además debemos considerar la posibilidad de que en uno de ellos podamos colocar y desplazar verticalmente un soporte (PIEZA C – Esquema 4) para un “comparador” o bien un “indicador de carátula de prueba” (PIEZA D – Esquema 4). 3)
B) Montaje.
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 4 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
1) Para comenzar con el montaje, colocamos los cilindros calibrados o fabricados
para la necesidad, en los respectivos agujeros, procurando que queden concéntricos respecto de los agujeros. 2) Colocamos el soporte para el comparador en el cilindro preparado para ello y
verificamos que se pueda desplazar correctamente. 3) Disponemos el comparador en el soporte y lo posicionamos con su palpador
tocando el segundo cilindro. 4) Ya dispuesto el comparador, lo colocamos en cero.
ESQUEMA 4 C) Ejecución. 1) Desplazamos el comparador verticalmente y verificamos si el paralelismo está
dentro de los parámetros de tolerancia geométrica requeridos.
EJERCICIO Nº 5 Se dispone de la siguiente Máquina Herramienta: Torno paralelo horizontal. Se la deberá someter a las pruebas finales antes de su recepción. Para ello se necesita: a) Redactar el correspondiente ‘’ Certificado de Verificación”, el que deberá constar de: naturaleza de la verificación, el error admitido y las instrucciones de cada una de las verificaciones, b) Detallar el método y adjuntar el detalle de los instrumentos de medida y control y el
utilaje de apoyo necesario para cada verificación.
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 5 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
6 Para el siguiente ejercicio nos basamos en el libro “Maquinas herramientas modernas” de Mario Rossi a) Cada máquina herramienta requiere sistemas especiales de verificación que pueden diferenciarse entre sí. A continuación se detallan los pasos a seguir para realizar un “certificado de verificación”. Este mismo se detalla a continuación y en él se muestran: • Las naturalezas de las verificaciones que deben de tenerse en cuenta para certificar el torno. •
Los errores admitidos en cada una de las verificaciones.
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 6 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 7 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
8
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 8 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 9 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
10
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 10 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
b) A continuación se muestran las instrucciones necesarias para llevar a cabo el proceso de verificación, los detalles en cada paso de la misma y los instrumentos a utilizar. Consideraciones generales •
Paralelismo y perpendicularidad de guías y ejes: Se emplea para la verificación el comparador de esfera, de aguja o el nivel de burbuja. Por ejemplo, al controlar el paralelismo del árbol de un torno respecto a la bancada en el plano vertical. La tolerancia requerida es de 0 a 0,02 sobre 300 mm. Él error debe estar comprendido entre las tolerancias establecidas.
•
Dirección y rotación de los Arboles: Un árbol o eje de una máquina-herramienta puede tener el eje descentrado, o sea excéntrico, en la rotación. La medida de las oscilaciones es computada con una rotación del árbol, mediante un comparador de esfera.
•
Exactitud del paso de un husillo: Los husillos de accionamiento de los carros de las máquinas-herramientas tienen una importancia fundamental, porque deben reproducir otros husillos o determinar las cotas de precisión. El eventual error en el paso del filete es referido a una longitud de 300 mm para los husillos métricos, y de 12 pulgadas para los husillos de paso inglés. Por ejemplo: Se debe controlar la exactitud del paso del husillo de un torno. Se ha fijado una tolerancia de ± 0,03 sobre 300 mm; el paso es de 6 mm. El error deberá estar comprendido entre 299,97 y 300,03 milímetros. El husillo de control se hará avanzar exactamente 50 vueltas (que corresponden a una carrera nominal de 300 mm). El método consiste en hacer dos mediciones sobre una distancia previamente establecida de 300 milímetros, desplazando el carro sobre la bancada por medio del husillo conductor y empezando a una cierta distancia del plato de arrastre. La primera medición se hace por medio de una galga patrón; la segunda medición se controla por medio de un reloj comparador. Se puede hacer el control definitivo fileteando un mismo cilindro de prueba de longitud no inferior a 10 veces el paso, con rosca a la derecha o a la izquierda. El error máximo admisible es de ± 0,003 mm para cada paso, mientras el error global no debe superar al del husillo de roscar. Para los husillos de roscar de tipo medio es admitido un error de ± 0,02 sobre 50 milímetros.
1) Bancada • Fig. 1a: Bancada rectilínea longitudinalmente; lado del husillo de roscar (solo se da la convexidad).
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 11 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
12
PROCEDIMIENTO: La verificación se realiza con un nivel de burbuja (figura2-2) desplazándolo longitudinalmente sobre la bancada y se debe de tener en cuenta la desviación que acusa el instrumento. La tolerancia a tener en cuenta, por ejemplo, para una bancada de torno en sentido longitudinal, podrá ser de 0 a 0,02mm sobre 1000 mm de longitud. A la mitad de la bancada el nivel debería indicar cero; luego se desplaza hacia la derecha y hacia la izquierda. El máximo desnivel h se obtiene en las posicionas extremas y no debe superar los ± 0,02mm por 1000mm.
Figura 2-2 •
Fig. 1b: Idem lado opuesto (solo se da la concavidad).
•
Fig. 1c: Bancada plana transversalmente.
PROCEDIMIENTO: La verificación se realiza con un nivel de burbuja. Esta se lleva a cabo de forma transversal sobre una base de referencia entre los rieles (guías del carro longitudinal) sobre la cual se coloca el instrumento. •
Fig. 2: guías del carro rectilíneas.
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 12 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
PROCEDIMIENTO: Se lleva a cabo con un microscopio e hilo de medir. El hilo se coloca a lo largo del eje principal del torno (punto central del plato), y se tensa en el lado opuesto al cabezal fijo con un contrapeso utilizando un accesorio compuesto por una polea. El microscopio se coloca sobre el carro transversal y se desplaza junto con el movimiento el carro longitudinal. Observando la desviación del carro respecto al hilo de medir determinaremos la rectitud de las guías. • Fig. 3: Guías de contrapunto paralelas a la dirección del movimiento del carro.
PROCEDIMIENTO: Se lleva a cabo con un instrumento comparador de aguja o palpador esférico apoyado sobre el carro transversal mediante un soporte de base magnética (preferiblemente). Se coloca el comparador con la aguja sobre la guía del contrapunto. El instrumento se desplaza longitudinalmente observando su desviación. 2) Árbol del cabezal. • Fig. 4: Árbol del cabezal, oscilación transversal del punto.
•
Fig. 5: oscilación transversal de la parte cilíndrica del árbol.
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 13 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
14
•
Fig. 6: oscilación axial del árbol, medida en dos puntos a 180°.
•
Fig. 7: oscilación transversal del asiento cónico del árbol •
Próximo al extremo del árbol
•
A 300mm de distancia
•
Fig. 8a: Eje del árbol paralelo a la bancada en el plano vertical.
•
Fig. 8b: Iden en el plano horizontal.
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 14 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
3) Carrillo •
Fig. 9: Movimiento del carrillo superior paralelo al paso vertical del eje del árbol.
4) Contrapunto •
Fig. 10a: Eje del contrapunto paralelo al eje de la bancada en el plano vertical.
•
Fig. 10b: Idem plano horizontal.
•
Fig. 11a: Eje del asiento cónico paralelo al eje de la bancada en el plano vertical.
•
Fig. 11b: ídem en el plano horizontal.
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 15 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
16
•
Fig. 12: Eje de trabajo paralelo al eje de la bancada en el plano vertical.
5) Husillo de roscar • Fig. 13: Oscilación axial del husillo de roscas.
•
Fig. 14a: Alineación de los soportes del husillo de roscar. Verificación en el plano horizontal.
•
Fig. 14b: Idem en el plano vertical
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 16 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
ANEXO: Instrumentos utilizados.
Instrumentos comparadores de Aguja o Cuadrante. Mecanismo de cuadrante similar al de un reloj con 100 divisiones y una aguja. Cada división equivale a 1/100 mm. El mecanismo consiste en una varilla de contacto que por lo general termina en una cremallera la que engrana con un piñón, formando parte de un tren de ruedas dentadas. Se monta sobre un soporte o caballete y mediante un brazo, que viene a su vez fijado sobre un anillo universal que corre sobre una columna. Puede tomar una posición angular cualquiera. Se puede, utilizar con un palpador articulado.
A B
C Figura 2-3 - A)Comparador de Cuadrante, B)Soporte, C) Mecanismo
Usos:
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 17 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
18 Su utilización se expande a control de superficies rectilíneas, de espesor, de centrado, de concentricidad, de excentricidad, de perpendicularidad. El comparador no se usa generalmente para obtener medidas absolutas de dimensiones, sino que se emplea mayoritariamente para determinar la diferencia de dimensiones, tanto en la inclinación de una superficie o en la excentricidad de un eje o rueda. En este caso se busca un punto de referencia, normalmente el de menor medida y luego se determinan las demás cotas respecto a esta referencia. Esto último se ve en la figura 1a y el esquema 2-5. Presentan dos índices que colocados en una posición cualquiera, ambos a la izquierda, o a la derecha del cero; con lo que se puede fijar los límites de tolerancia como un calibre pasa no pasa, lo que permite que se pueda reemplazar a muchos calibres de tolerancias. Niveles de burbuja de aire.
El nivel de burbuja de aire es el más usado y está constituido por una cánula o tubo de cristal en forma ligeramente curvada, llena de líquido que conserva en su interior una burbuja de aire a la que comúnmente se le llama gota. Esa cánula descansa en una abertura hecha en el centro de una caja paralelepípeda rectangular, y es visible por arriba y por los lados. Cuando el nivel se sitúa sobre el objeto, la burbuja se detiene; si coincide con el centro marcado, indica que está horizontal; si se desvía a uno de los lados, indica que hay que mover el objeto hasta que la burbuja de aire se sitúa en el centro marcado.
EJERCICIO Nº 6 Del TRABAJO PRACTICO N 1 realizar los controles y verificaciones indicadas, detallando el método e instrumental. •
Para verificar la concentricidad del plano C con una tolerancia de 0,1 mm con respecto a los planos (A, B) colocamos la pieza entre dos puntas que dejan la pieza paralela al eje de la bancada, en la que se apoyan las dos puntas.
Utilizamos un palpador articulado el cual consiste en un comparador de longitudes que se coloca en un pie que cual va apoyado en la bancada, en un eje paralelo al eje de la pieza, de esta forma hacemos girar la pieza lentamente y podremos comparar las medidas en diferentes puntos a lo largo del plano de referencia C y verificar si la pieza se encuentra dentro de la tolerancia establecida para determinar si la pieza es concéntrica en el plano C con respecto a los planos (A, B).
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 18 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
(Fig 1)
Para verificar la perpendicularidad de los extremos del eje con respecto al plano C con una tolerancia de 0,1mm, se realizara teniendo las siguientes consideraciones: las zonas a verificar son paralelas al eje de referencia, el plano C de referencia debe ser perpendicular al eje de referencia de la pieza que coincide con el del entrepunto, por lo tanto las zonas a verificar serán perpendiculares al plano C. Por lo tanto, esta verificación se realizara en dos pasos. Para verificar la perpendicularidad del plano C con respecto al eje, se realizara utilizando dos comparadores de longitud, colocando sus palpadores en contacto con el plano, de forma equidistantes al eje de la pieza, como se muestra en la figura 2.
(Fig. 2) De esta forma, haciendo girar la pieza sobre su eje, y comparando las medidas mostradas por los comparadores, se puede comprobar si esta superficie se encuentra perpendicular al eje de referencia. Una vez comprobado esto, las zonas que tenemos que debemos verificar serán los extremos de la pieza. Se utilizaran dos comparadores, cuyos palpadores se encuentren paralelos entre si sobre una misma línea que es paralela al eje de referencia, como en la figura 3. Una vez que los palpadores estén en contacto con la superficie, se deja uno fijo en el extremo de la pieza, y se desplaza el otro longitudinalmente, con esto verificamos el paralelismo de esta línea con respecto al eje de referencia. Se hace girar la pieza y se repite el proceso anterior tantas veces como sea necesario, hasta completar una vuelta.
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 19 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
20 De esta forma se verifica que esta zona no presente conicidad ni excentricidad mayor a la tolerancia indicada. Este mismo procedimiento se debe realizar en la otra zona de verificación que esta en el otro extremo de la pieza
(Fig. 3) Utilizaremos un entrepunto como el que se muestra:
REFERENCIA Fecha realizado: 07-04-2014
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 20 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA
Fecha vencimiento: 25-04-2014
U.T.N.
TP Nº2 F.R.S.R.
TECNOLOGÍA METROLOGIA MECÁNICA
HOJA Nº:10/04/2015 FECHA: LEGAJO: 21 INGENIERÍA GRUPO 1Vº Bº
ELECTROMECÁNICA