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1 Departamento de Ingeniería Mecánica Tecnología Mecánica I 67.15 Unidad 1_B: Instrumentos de medición Definiciones Que es medir? Es comparar la cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad de medida. Que es una unidad de medida? Es un patrón al cual nosotros utilizamos y adoptamos como escala de medición definida. Que tipo de patrones conocemos? El patrón que utilizamos en la Argentina es el metro, y nosotros como Ingenieros generalmente utilizamos el milímetro, que es la milésima parte del metro. Que tipo de mediciones conocemos? Directa, cuando las mediciones pueden hacerse directamente, con un instrumento de medición que da directamente, en una escala graduada, el valor de la medida que se tome, es una medición por contacto. Indirecta, se realizan con instrumentos que no dan la medida en forma directa, sino que es necesario trabajar con otro instrumento mas para obtenerla, es una medición por comparación Continua con Instrumento de Medición: Calibre Instrumento de Medición: Calibre pie de rey o Vernier El calibre, es un instrumento que realiza mediciones directas, y en el cual podemos tener distintas apreciaciones que van de 1/10 mm, 1/20 mm y 1/50 mm. Partes del calibre 2 7 6 5 4 3 1 1. Mordazas para medidas externas 2. Orejetas para medidas internas 3. Aguja para medida de profundidades 4. Escala principal con divisiones en mm y cm 5. Escala sec. con div. en pulgadas y fracciones de pulgada 6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros 7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada Continua con Instrumento de Medición: Calibre Titulo de la Presentacion 1

Instrumento de Medición: Calibre Que mide el calibre? Continua con Instrumento de Medición: Calibre Calibre Mecánico Vernier Puede ofrecer resultados de medición con apreciaciones de 0.1, 0.05 y 0.02 mm. en el SI, y de 0.01 ó 1/128 en el sistema inglés. Existen calibres vernier especialmente diseñados para tornar posible el acceso a una gran variedad de situaciones especiales. 5 Calibre Mecánico Vernier La escala Vernier la inventó Petrus Nonius (1492 1577), matemático portugués, por lo que se lo denominó nonio. El diseño actual de la escala deslizante debe su nombre al francés Pierre Vernier (1580 1637), quién la perfeccionó. 6 Titulo de la Presentacion 2

Sistemas de Graduación para Lectura 7 Escala Móvil: Graduación en mm: 10 20 50 divisiones Graduación en pulgadas: 8 25 divisiones 8 Concepto de Apreciación La apreciación (A) de un calibre mecánico vernier está definida por el resultado obtenido del cociente entre el valor de la menor división grabada en la escala fija, y la cantidad de divisiones de la escala móvil. Concepto de Apreciación Calibres de 10 20-50 divisiones (mm.): A 10 = 1 mm. / 10 = 0.1 mm. A 20 = 1 mm. / 20 = 0.05 mm. A 50 = 1 mm. / 50 = 0.02 mm. 9 Titulo de la Presentacion 3

10 Principio de Medición El que inventó este instrumento de medición tomó la longitud equivalente de 9/19/49 divisiones de la escala fija, la proyectó sobre la escala móvil, y la dividió en 10/20/50 partes, de acuerdo al tipo de calibre. Al hacer esto, obtuvo lo siguiente: 9 mm. / 10 = 0.9 mm. 19 mm. / 20 = 0.95 mm. 49 mm. / 50 = 0.98 mm. Principio de Medición En cada uno de estos casos estableció una discrepancia entre divisiones homólogas de ambas escalas de 0.1-0.05-0.02 mm. 11 Instrumento de Medición: Calibre Cómo se interpreta la lectura en el calibre? 15 mm 0.90 mm + = 15,90 mm Continua con Instrumento de Medición: Calibre Titulo de la Presentacion 4

Instrumento de Medición: Calibre Otro ejemplo: 30,25 mm Continua con Instrumento de Medición: Micrómetro Tipos de Calibres Vernier 14 Tipos de Calibres Vernier 15 Titulo de la Presentacion 5

16 Tipos de Calibres Vernier 17 Calibre trazador de alturas Este instrumento se utiliza para medir altura de piezas, ó la diferencia de altura entre planos a diferentes niveles. También se puede usar como herramienta de trazado. Antiguamente era conocido como Gramil Catetométrico Calibre trazador de alturas Nomenclatura 18 Titulo de la Presentacion 6

19 Tipos de Calibres de alturas Calibración del Calibre de altura 20 21 Micrómetro Mecánico Es uno de los instrumentos mas utilizados en la industria metalmecánica. El concepto de medir un objeto utilizando una rosca de tornillo se remonta a la era de James Watt, cuyo micrómetro inventado en 1772 daba lecturas de 1/100 en la primer escala y 1/256 en la segunda. Titulo de la Presentacion 7

22 Micrómetro Mecánico Debido a su forma constructiva, este instrumento (denominado también tornillo micrométrico ) permite lecturas del orden de 0.01 mm. en los modelos comunes, y de 0.001 mm. (1 µm.) en los que incorporan un vernier. Los modelos para medición de agujeros permiten lecturas directas de hasta 0.005 mm. Micrómetro Mecánico Nomenclatura 23 Instrumento de Medición: Micrómetro El micrómetro, es también un instrumento que realiza mediciones directas, y en el cual podemos tener distintas apreciaciones que van de 1/100 mm hasta 1/1000 mm. Partes del Micrómetro Continua con Instrumento de Medición: Micrómetro Titulo de la Presentacion 8

Instrumento de Medición: Micrómetro Cómo se interpreta la lectura en el calibre? 4 mm 0,5 mm 0,00 mm + + = 4,50 mm Continua con Instrumento de Medición: Micrómetro Instrumento de Medición: Calibre Otros ejemplos: 5,71 mm 7,27mm http://www.amazingedu.com/images/demo_flash/amazingloader_ap1_1.swf Continua con Instrumento de Medición: Comparador Micrómetros para aplicaciones especiales 27 Titulo de la Presentacion 9

Micrómetros para aplicaciones especiales 28 Micrómetros para aplicaciones especiales 29 Micrómetros para aplicaciones especiales 30 Titulo de la Presentacion 10

Micrómetros para aplicaciones especiales 31 Micrómetros para aplicaciones especiales 32 Micrómetros para aplicaciones especiales 33 Titulo de la Presentacion 11

Micrómetros para aplicaciones especiales 34 Calibres fijos y 35 Para lograr la condición de intercambiabilidad, es necesario que el operador posea una serie de conocimientos teóricos y de construcción, así como el conocimiento y manejo de los variados útiles de precisión, necesarios para la verificación de las piezas que se dan por terminadas. Por lo tanto, es muy conveniente que en la construcción de piezas deba procederse al mismo tiempo a la comprobación de las mismas. Calibres fijos y 36 La precisión de un trabajo depende de la perfección del instrumento de medida disponible. Para llevar a cabo trabajos en serie, se necesitan instrumentos esencialmente diferentes de los instrumentos de medición tradicionales (calibre, micrómetro, etc), pues el control ó verificación con estos instrumentos no es rigurosamente exacto, dado que no establecen la magnitud del error tolerable. Titulo de la Presentacion 12

Calibres fijos y 37 La determinación de juegos y aprietos no debe dejarse a criterio del operador, sino que se deben emplear instrumentos de medidas fijas, que acusen las diferencias necesarias. Se impone en paralelo el uso de patrones ó sistemas de calibres límites, que establecen ciertas tolerancias en las dimensiones. Medicion en produccion en serie 38 Calibres fijos y 39 Basados sobre el principio de una dimensión máxima y una mínima, la apreciación del grado de exactitud es matemática: el error está comprendido entre esas dos dimensiones ó valores límites, que se pueden hacer tan aproximados como lo exijan las circunstancias. Titulo de la Presentacion 13

Calibres fijos y 40 En la práctica, se elaboran y utilizan calibres dobles llamados de máxima y mínima: una medida es mayor que la medida nominal en una cantidad igual a la tolerancia máxima permitida, y la otra es menor en una cantidad igual a la mínima tolerancia permitida. Se identifica de inmediato la exactitud de una medida, porque el calibre denuncia el exceso ó el defecto de material con respecto a la medida nominal. Calibres fijos y 41 Calibres fijos y 42 Vale decir, SI UNA PARTE DE LA PIEZA PENETRA, LA OTRA NO DEBE HACERLO. Este tipo de calibres se utilizan para determinar si las dimensiones de una pieza se hallan dentro de los límites especificados, y generalmente son de dos formas: los calibres dobles hembra (verificación de cotas exteriores de piezas macho ) y los calibres dobles macho (verificación de cotas interiores de piezas hembra ó agujeros). Titulo de la Presentacion 14

Calibres fijos y 43 Calibres fijos y 44 Los calibres dobles llevan grabado en el centro la medida nominal, y en los extremos, sumadas ó restadas, las fracciones de tolerancia establecidas. Los calibres hembra de anillos se utilizan también para controlar la redondez de ejes cilíndricos, diámetros de escariadores con nº impar de dientes, diámetros de fresas, etc. Calibres fijos y 45 Para aclarar definitivamente, se puede establecer la siguiente regla: La pieza controlada se acepta cuando el lado del calibre PASA pasa por ella, y cuando el lado del calibre NO PASA no pasa por ella. En caso contrario, la pieza se rechaza. Titulo de la Presentacion 15

Calibres fijos y 46 Calibres fijos y 47 Calibres fijos y 48 Titulo de la Presentacion 16

Calibres fijos y 49 Calibres de espesores: conocidos con el nombre de sondas, consisten en delgadas hojas de acero que varían de grosor y sirven para medir ranuras estrechas, entallas ó espacios entre superficies que no están en contacto pero sí muy cercanas. Tienen la forma aproximada de una cortapluma de bolsillo, y comúnmente el rango de espesores es de 5,10,15,20,30,40 y 50 centésimas de mm., ó entre 0.002 a 0.025 para el sistema inglés. Calibres fijos y 50 Calibres fijos y 51 Titulo de la Presentacion 17

Calibres fijos y 52 53 Bloques Calibradores Son bloques de acero universalmente aceptados y conocidos como Johansson (Jo-block), calibrados, utilizados como unidad de medición (medida fija ó galga). Recibe también varios nombres: de escantillón (para límites de tolerancia y normales), aforos, calibres fijos ó de verificación, calzas de control ó simplemente bloques calibradores (contra calibres). Bloques Calibradores 54 Titulo de la Presentacion 18

55 Bloques Calibradores En sí, el calibrador Johansson es un trozo de acero de aspecto inofensivo, de superficies lisas, paralelas y sumamente pulidas. No es el bloque mismo, sino su función lo que da su valor, pues es la base de la exactitud en la industria mecánica. El hecho de tener una superficie perfectamente plana cuyo acabado es similar al de la plata bruñida, con una precisión de hasta un 25 millonésimo de milímetro, es uno de los hechos más notables de la Mecánica. Bloques Calibradores 56 Bloques Calibradores No deben emplearse jamás para verificar piezas en proceso de fabricación ó terminadas. Simples como son, en manos de un mecánico consumado, pueden medir hasta una milésima de pulgada (0.0254 mm.), calibrando por ejemplo un compás para medir espesores. También se usa para comprobaciones periódicas de micrómetros. Se presentan en juegos de medidas variadas, en cajas y dispuestos en guías paralelas con la medida grabada. 57 Titulo de la Presentacion 19

58 Bloques Calibradores En una de sus caras, se graba lo siguiente: 1)Medida Nominal 2)Temperatura a que ha sido controlada la tolerancia y que se deberá tener en cuenta cuando se mida. 3)Medida máxima en milímetros 4)Medida mínima en milímetros Bloques Calibradores Con una caja estándar conteniendo 81 bloques, se pueden componer 120.000 medidas diferentes, desde tamaños de 2.540 mm. (0.100 ) hasta 5.080 mm. (0.200 ), con incrementos cada 0.024 mm. (0.001 ), y desde 5.080 mm. (0.200 ) hasta 304.80 mm. (12 ), con incrementos cada 0.0024 mm. (0.0001 ). Generalmente, están disponibles en 3 grados de exactitud, pero todos ellos tienen un acabado de alta calidad. 59 Bloques Calibradores La exactitud en el largo puede ser dentro de 0.00005 mm. (0.000002 ). Los equipos de bloques calibradores, acompañados de accesorios como patas ó mandibulas, soportes ajustables, gramiles, compases, etc., proveen en cada caso, un calibre entre límites máximo y mínimo de mucha precisión, para trazar líneas horizontales, círculos, distancia entre centros, etc. 60 Titulo de la Presentacion 20

Instrumento de Medición: Reloj Comparador El comparador, es un instrumento que realiza mediciones indirectas, y en el cual podemos tener distintas apreciaciones que van de 1/100 mm hasta 1/2000 mm. Partes del Reloj Comparador Continua con Instrumento de Medición: Comparador Instrumento de Medición: Reloj Comparador Ejemplo del Reloj Comparador Continua con Instrumento de Medición: Comparador Instrumento de Medición: Reloj Comparador Ejemplo del Reloj Comparador fin Titulo de la Presentacion 21

64 Reloj Comparador Este instrumento fue desarrollado para detectar pequeñas variaciones dimensionales a través de una punta de contacto y por un sistema de ampliación mecánica presenta el resultado en un visor generalmente circular y con el auxilio de una ó dos agujas de indicación. El reloj comparador tradicional transforma y amplifica el movimiento rectilíneo de un husillo en movimiento circular de una aguja montada en un dial graduado. Reloj Comparador Se trata de un instrumento de múltiples aplicaciones, pero siempre actúa acoplado a algún medio de fijación ó posicionamiento, como mesas de medición, dispositivos especiales, otros instrumentos, etc. En apariencia recuerda a un reloj, y de hecho están construidos de acuerdo a las normas estrictas del grado de precisión de los instrumentos de relojería, con engranajes piñones cuidadosamente elaborados montados sobre rodamientos a bolillas. 65 Reloj Comparador Nomenclatura 66 Titulo de la Presentacion 22

67 Principio de Funcionamiento Básicamente, el husillo que entra en contacto con la pieza posee una cremallera que acciona un pequeño piñón unido a un engranaje que, a su vez, acciona otro pequeño piñón llamado piñón central y al cual está montada la aguja principal para lectura. Otro engranaje entra en contacto con el piñón central, con el fin de eliminar juegos de engrane por la acción de un resorte espiral que recibe el nombre de cabello. Principio de Funcionamiento 68 Apreciación del Comparador El comparador más ampliamente utilizado es el de apreciación centesimal (0.01 mm.), donde para 1 mm de desplazamiento del husillo corresponde una vuelta de la aguja de indicación; como el dial está dividido en 100 partes iguales, la apreciación es de 0.01 mm. Por otro lado, si el desplazamiento del husillo fuera mayor que una vuelta de la aguja de indicación, se incorpora una aguja menor (totalizador) para contar el nº de vueltas de la aguja mayor. 69 Titulo de la Presentacion 23

70 Calibración y Ajuste 71 Tipos de Reloj Comparador Pueden agruparse en las siguientes familias: Tamaño del dial: existen 4 tamaños, con diámetros de 40 60 75 y 90 mm. Aproximadamente. Posición del husillo: en relación al dial existen 2 tipos: el convencional, donde el eje del husillo es paralelo al plano del dial, y el tipo vertical, que tiene el eje del husillo perpendicular al plano del dial (en la parte trasera del mismo). Tipos de Reloj Comparador Apreciación y desplazamiento del husillo: los tipos más comunes son los siguientes: Aprec. (mm.) Despl. Posible del husillo (mm.) 0.01 1 5 10 20 30 50 0.005 1.25 3.5 5 0.002 0.2 0.5 1 0.001 0.1 0.16 1 2 5 0.0005 0.06 72 Titulo de la Presentacion 24

73 Tipos de Reloj Comparador 74 Tipos de Reloj Comparador 75 Tipos de Reloj Comparador Titulo de la Presentacion 25

76 Tipos de Reloj Comparador Medidores de espesor a aguja y digital 77 Tipos de Reloj Comparador Medidor de profundidad a cuadrante 78 Reloj Palpador Titulo de la Presentacion 26

79 Tipos de Reloj Palpador Comparadores de diámetros internos: Nomenclatura 80 Sistemas de medición tridimensional 81 Aunque conocidos desde hace tiempo, los sistemas de medición 3D han debido esperar para su generalización a que se produjeran notables avances en la electrónica de medida y en la capacidad de cálculo de los ordenadores de escritorio para popularizar sus excelencias. Antes herramientas reservadas a entornos industriales muy tecnificados, estos sistemas comienzan a hacerse visibles como alternativa a métodos de topografía clásicos. Titulo de la Presentacion 27

Sistemas de medición tridimensional 82 Sistemas de medición tridimensional 83 Sistemas de medición tridimensional 84 Titulo de la Presentacion 28