Máquinas de Medición por Coordenadas (CMM): Propósito, Funcionalidad y Aplicaciones Industriales

Los diseños de productos eran bastante simples a principios del siglo XX, y los diseñadores eran flexibles con los requisitos de precisión y tolerancia dimensional. Como resultado, los talleres no tenían problema fabricando piezas usando fresadoras convencionales y asegurando control de calidad usando herramientas manuales como calibres, micrómetros y comparadores.

Pero a medida que los diseños de productos se volvieron más complejos y las tecnologías de fabricación más avanzadas, surgió la necesidad de dispositivos de control de calidad más avanzados que eliminen el error humano. Esto llevó al desarrollo de la primera Máquina de Medición por Coordenadas (CMM) por Ferranti en 1959.

Una Máquina de Medición por Coordenadas (CMM) es un dispositivo esencial de control de calidad usado por talleres de primer nivel hoy, y en este artículo cubriremos los fundamentos de las CMM. Explicaremos cómo funciona una CMM, sus aplicaciones y los diferentes tipos de máquinas de medición por coordenadas disponibles hoy.

¿Qué es una Máquina de Medición por Coordenadas?

Una máquina de medición por coordenadas (CMM) es un dispositivo de control de calidad que mide la altura, ancho y profundidad de una pieza para determinar si satisface los requisitos de diseño.

Una CMM típica presenta una sonda que detecta la posición de un punto en el espacio y lo mide desde una posición de referencia tridimensional. Así que cuando mueve la punta de la sonda sobre una pieza, el sistema de sondaje recopila puntos, formando una "nube de puntos" que delinea la forma de la pieza.

El proceso por el cual los puntos de la sonda son medidos y convertidos a un contorno de forma es manejado por software especial de procesamiento de coordenadas.

¿Para Qué se Usa una Máquina de Medición por Coordenadas?

Ejemplo de "nube de puntos" por Lucas Vieira, Dominio público, vía Wikimedia Commons

La "nube de puntos" formada por la máquina de medición por coordenadas le permite confirmar la conformidad de una pieza con la intención de diseño y requisitos de tolerancia. Los talleres de primer nivel típicamente integran estas máquinas en su departamento de control de calidad (QC) para probar la precisión y exactitud de piezas fabricadas contra las especificaciones de sus clientes.

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A través de ingeniería inversa, los talleres también usan CMMs para crear réplicas de diseños personalizados (o muestras físicas). Durante este proceso, un mecanizador mueve la sonda sensible sobre la muestra física, y la CMM realiza una serie de operaciones para convertir esta muestra en un dibujo CAD 3D.

El mecanizador luego usa estos modelos CAD para crear réplicas de las muestras físicas usando tecnologías de fabricación como máquinas CNC e impresoras 3D. Esta aplicación de ingeniería inversa de las CMM resulta útil al hacer piezas obsoletas, como motores de coches antiguos o piezas de turbinas de gas.

Tipos de Máquinas de Medición por Coordenadas

Las máquinas de medición por coordenadas típicamente vienen en cuatro tipos distintos:

1. CMM Puente (Bridge CMMs)
2. CMM Gantry (Gantry CMMs)
3. CMM Consola (Cantilever CMMs)
4. CMM Brazo Horizontal (Horizontal arm CMMs)

#1 Máquinas de Medición por Coordenadas Tipo Puente

Las CMM tipo puente son el tipo más común de máquinas de medición por coordenadas. Típicamente presentan un ancla muy estable para el aparato de medición y son las mejores para medir piezas mecanizadas con la más alta precisión y requisitos de tolerancias más ajustadas.

Sin embargo, las CMM estilo puente están generalmente limitadas a medir piezas mecanizadas pequeñas a medianas que puede levantar fácilmente sobre la mesa. Con CMM puente, también podría experimentar desafíos al intentar acceder a algunas piezas a medir. Esto es debido al ancla vertical del puente sosteniendo el eje X.

#2 Máquinas de Medición por Coordenadas Tipo Gantry

Las CMM Gantry son bastante similares a las CMM puente pero difieren ligeramente en diseño y capacidad.

A diferencia de la CMM estilo puente, una máquina de medición por coordenadas gantry está montada directamente en el suelo con su puente elevado sobre pilares. Esto permite a la CMM gantry acomodar y acceder a piezas mecanizadas con volúmenes más altos y geometrías más complejas que las que las CMM puente están diseñadas para manejar.

El rango de medición para CMM gantry típicamente varía de (1 x 2 x 1 m) a (5 x 9 x 3 m) en un sistema de coordenadas 3D.

#3 Máquinas de Medición por Coordenadas Tipo Consola

Las CMM consola están soportadas en un solo punto, haciéndolas menos rígidas que las máquinas de medición por coordenadas gantry y estilo puente. Cuando se usan para medir piezas mecanizadas de bajo peso, su soporte de un solo punto les permite moverse más rápido y lograr mayor precisión que otras CMM.

Las CMM consola están generalmente limitadas a medir piezas mecanizadas pequeñas, calibres y piezas maestras.

#4 Máquina de Medición por Coordenadas Brazo Horizontal

Las CMM brazo horizontal montan sondas de escaneo (o tacto) horizontalmente en lugar de verticalmente, como con los otros tipos de CMM. Este diseño único les permite medir superficies grandes o piezas mecanizadas con características difíciles de alcanzar.

Tenga en cuenta que las CMM brazo horizontal son menos precisas que otros tipos de CMM. No obstante, son el tipo ideal de CMM para medir piezas de chapa metálica delgada de gran tamaño.

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