Indicadores de acabado de superficie personalizados para lugares de difícil acceso

Escrito por Alexandre Dufour, director de soluciones de ingeniería de Mahr Inc.

Comenzando hace unos 30 años, los medidores de acabado superficial portátiles, algunos lo suficientemente pequeños como para caber en el bolsillo de una camisa, trajeron un nuevo nivel de control de piezas a la planta de fabricación. Llevar la inspección del acabado de la superficie fuera del laboratorio al piso era importante por un par de razones. Durante los 50 años anteriores, las tolerancias dimensionales de las piezas se habían ido reduciendo. Como resultado, las irregularidades en el acabado de la superficie y la forma consumían una parte cada vez mayor de la tolerancia dimensional general, una tendencia que continúa en la actualidad. También quedó claro que el acabado de la superficie jugaba un papel muy importante en el desempeño de la pieza. Las características únicas de una superficie podían determinar si la pintura permanecía en su lugar, si la lubricación se mantenía o se filtraba, o cuánto "ruido" se producía cuando las superficies se movían una contra la otra.

Con la ubicación y la fijación adecuadas, los medidores de acabado de superficie portátiles pequeños pueden medir fácilmente los parámetros de acabado de superficie, generalmente con solo tocar un botón. Al igual que las herramientas manuales dimensionales, los medidores de acabado de superficie portátiles de uso general brindan resultados confiables y fáciles de usar para muchas aplicaciones. Simplemente coloque el calibre de bolsillo en la pieza para que las almohadillas de descanso integradas lo coloquen en su lugar, presione un botón y aparecerán sus resultados, listos para compararlos con los requisitos.

Pero no siempre es tan fácil. Los parámetros de acabado superficial se pueden aplicar a prácticamente cualquier superficie de una pieza, desde el interior de un orificio pequeño, en un terreno corto o alrededor de un orificio, hasta un diámetro exterior entre dos paredes, o incluso en esas paredes. A menudo, un medidor de acabado de superficie portátil estándar simplemente no funciona, ya sea que la unidad de accionamiento es demasiado grande, el brazo de la sonda es demasiado corto o las obstrucciones en la pieza misma interfieren con la colocación del medidor.

Extensiones de brazo de sonda

Una posible solución es el uso de extensiones de brazo de sonda, aunque estas también tienen sus límites. Agregar extensiones aumenta el peso del brazo de la sonda. Con las sondas sobre patines, el peso adicional puede dañar las superficies de las piezas, especialmente con materiales más blandos como el aluminio. Además, el peso adicional puede anular la fuerza del resorte del patín cuando el medidor se usa en posiciones distintas a la horizontal. Esto puede hacer que la sonda pierda contacto con la superficie durante la medición, lo que genera resultados de medición erróneos y errores de "fuera del rango de medición". Con las sondas sin patines, el peso adicional del brazo de la sonda puede causar vibraciones, lo que también afecta los resultados de la medición.

En general, las extensiones de la sonda no deben tener más de 100 mm para que la fuerza de deslizamiento no exceda los 0,6 N. Además, el rango angular del instrumento debe mantenerse dentro de una envolvente de 135°, comenzando en 45° desde la horizontal hasta una posición en en el que el conjunto de la unidad de accionamiento mira hacia abajo, hacia la tierra.

Soluciones de ingeniería

Cuando los dispositivos estándar no pueden proporcionar los resultados esperados, una mejor solución es el diseño personalizado o diseñar un instrumento que se adapte a la aplicación específica. Esto es especialmente cierto en los casos en los que hay un gran volumen de piezas y se requieren mediciones rápidas y confiables, a menudo realizadas por maquinistas semicualificados en medición dimensional y de acabado superficial, para garantizar la calidad de la pieza y eliminar el alto costo de las retiradas de piezas. Los medidores de ingeniería dedicados o personalizados son más rápidos, más fáciles de usar y producen resultados con un mejor rendimiento y GR&R. Con un medidor dedicado, prácticamente cualquier operador puede inspeccionar fácilmente las piezas mecanizadas y tomar decisiones sobre su calidad. Incluso pueden recopilar los resultados para el análisis y control de procesos.

Para lograr resultados confiables y repetibles, cualquier medidor de acabado superficial debe hacer dos cosas:1) debe colocar con precisión la aguja de diamante en el extremo del brazo de la sonda para medir el área de superficie especificada, y 2) debe proteger el sensible el brazo de la sonda y el palpador contra daños durante las operaciones de medición. Cumplir con estos requisitos para áreas de superficie difíciles de alcanzar ha resultado en la creación de una familia completa de medidores dedicados, diseñados para poner en manos de los maquinistas un análisis de acabado de superficie rápido y confiable en el punto de fabricación, a menudo mientras la pieza aún está en proceso. fijado en la máquina herramienta.

Diámetros de cilindro

Los diámetros interiores de los cilindros necesitan acabados específicos para equilibrar la retención de aceite y el movimiento axial suave. Estuvieron entre las primeras aplicaciones en tener calibres dedicados diseñados para medir el acabado superficial. Los orificios vienen en varios tamaños y pueden ser relativamente profundos, algunos de hasta ocho pulgadas. Las impresiones pueden indicar profundidades y ubicaciones específicas para las comprobaciones, y con hasta 12 cilindros en algunos bloques y cuatro en la gran mayoría de las aplicaciones de alto volumen, hay muchos orificios para medir. Por lo tanto, los medidores deben ser altamente portátiles y fáciles de alinear y ajustar para el operador. El diseño también tiene que proteger la sonda sensible para que no se dañe al acercar el medidor a la pieza.

El medidor de diámetro interno portátil dedicado para acabado de superficie es muy parecido a un medidor de tres orificios expandible. El tri-bore tiene una cierta cantidad de ajuste de tamaño, pero se puede configurar en un tamaño específico. Esto le permite "bloquearse" en su lugar y ayuda a proporcionar lecturas muy repetibles sin la influencia del operador. El dispositivo indicador también está protegido por un mecanismo de transferencia, por lo que no se le aplican fuerzas de ubicación cuando se coloca el indicador en la pieza.

El calibre de diámetro interior del cilindro de acabado superficial toma prestados los mismos principios. Para darle capacidad de ajuste para bloquearse en varios tamaños, se utilizan placas intercambiables para lograr el rango de medición correcto para el diámetro. Ajustar el indicador con el conjunto correcto de bloques permite una fácil entrada en el orificio del cilindro y, una vez en su lugar, un cilindro de aire controlado manualmente expande los bloques de tamaño para que bloqueen el indicador en su posición.

Pero el cilindro del medidor tiene otra función aún más crítica. Cuando se comprime sin aplicar aire, mantiene la sonda de acabado superficial sensible en una posición retraída. Esto significa que durante la inserción, la sonda está protegida dentro del cuerpo del medidor. Una vez que el operador está satisfecho con la ubicación del indicador, aplica aire, bloquea el indicador en su posición y la sonda se extiende para que pueda realizar la prueba de superficie. Cuando termine, se libera el aire, la sonda se retrae y el medidor queda libre, lo que permite que el usuario lo retire fácilmente.

Pequeñas perforaciones obstruidas

Las mediciones del acabado superficial en las guías de válvulas de la culata son especialmente difíciles de realizar debido a su pequeño tamaño (6 mm) y ubicación dentro de la culata. Las mediciones más confiables se realizan desde el “lado del resorte” de la culata, ya que son los más accesibles. Sin embargo, las torres de los árboles de levas presentan un problema ya que sobresalen en el área donde se debe ubicar el sistema de transmisión de calibre para la medición. Tener un sistema de transmisión pequeño es la mejor solución técnica ya que el sistema de transmisión se puede colocar entre las torres del árbol de levas. Es posible utilizar un calibre diseñado que elimine estos problemas, ya que la unidad de accionamiento se puede colocar cerca de la ubicación de medición sin necesidad de extensiones y configuración excesivas de la sonda de medición. El operador simplemente monta el manómetro en el diámetro exterior de la guía de la válvula y la unidad encaja dentro del área a medir.

Al igual que el calibre cilíndrico, esta versión de acabado de superficie retrae la sonda hasta que un mecanismo de transferencia mecánica libera la sonda cuando el tapón está en su posición final de medición.

Profundos agujeros ciegos

Las perforaciones suelen ser fáciles de realizar en las mediciones de acabado superficial en un entorno de taller. Eso es, por supuesto, si el orificio es accesible y la profundidad de medición se mantiene al mínimo. Sin embargo, los orificios del árbol de levas y del cigüeñal del bloque del motor suelen ser orificios ciegos profundos (hasta 500 mm para la mayoría de los motores) y tienen un diámetro tan pequeño que una unidad de transmisión con acabado de superficie típica no encajará en el interior para una ubicación adecuada para la medición.

Por lo general, la unidad impulsora del acabado de la superficie debe mantenerse externa al orificio y se debe usar una extensión de sonda de medición larga para llegar a los orificios del cigüeñal y la leva central. Sin embargo, la solución ideal para realizar tales mediciones es llevar el sistema de accionamiento de medición directamente a la superficie a medir.

Un medidor dedicado puede colocar la unidad de accionamiento y la sonda de medición directamente sobre la superficie a medir sin necesidad de largas extensiones de medición. La unidad de accionamiento en sí tiene un diámetro pequeño y se puede colocar dentro del orificio directamente sobre el lugar de medición.

Superficies obstruidas

Las superficies planas también son fáciles de medir para el acabado de la superficie y la ondulación en el piso del taller, siempre que la superficie sea lo suficientemente grande para colocar el dispositivo de medición y no haya obstrucciones que bloqueen su dirección de medición. Sin embargo, a menudo, las obstrucciones y el área de tierra mínima impiden el uso de dispositivos portátiles tradicionales.

Algunas superficies no solo tienen un área de tierra pequeña, sino que también tienen algunas obstrucciones en la fundición que impiden el uso de un sistema de ondulación de acabado de superficie tradicional. Normalmente, esta superficie tendría que medirse con un sistema de accionamiento que se mantiene apagado y alejado de la pieza y tendría que usarse una extensión de sonda de medición larga para llegar a la superficie.

Un medidor puede realizar mediciones de acabado de superficie sin patín en el taller mientras mantiene la unidad de accionamiento sin patín y la sonda de medición juntas y sin extensiones de sonda. El sistema utiliza un accesorio de plantilla para colocar la unidad de accionamiento sin patín y está ligeramente elevado para despejar cualquier obstrucción.

Superficies de diarios

El acabado superficial es muy crítico en un cigüeñal. Girando a miles de RPM, y con las superficies del cojinete y del cigüeñal y sus extremos en contacto de metal con metal, existe un tremendo potencial de desgaste. El acabado de la superficie ayuda a determinar la vida útil de estos productos.

Se utiliza un concepto similar al de un calibrador de resorte cuando se mide el acabado de la superficie en los muñones del cigüeñal. El calibre de acabado superficial tiene que ser ajustable para varios tamaños, tiene que bloquearse en su lugar y proteger la sonda.

Operado por aire, un calibrador de acabado de muñón dedicado permite a los usuarios ajustar las mordazas de bloqueo al tamaño aproximado. Con la activación neumática manual, el medidor se bloquea en su posición y libera la sonda para que entre en contacto con la pieza. Al igual que con todos estos medidores, la sonda no hace contacto a menos que el medidor esté completamente bloqueado en su lugar. La diferencia clave con este calibre es que tiene una operación de sonda transversal, de modo que la sonda se mueve horizontalmente a lo largo de la corona de la pieza.

Tan importantes como los cojinetes y los muñones del cigüeñal son las caras de empuje contra las que se desplazan. Aquí se utiliza otro concepto de calibre rápido para colocar la sonda de acabado superficial, y con los mismos pensamientos en mente:fácil de usar, sin influencia del operador y posicionamiento protegido de la sonda.

Aparecido anteriormente en Quality Magazine.