Comprender la tolerancia de planicidad en GD&T: Garantizar la fabricación precisa de piezas

¿Importa la planicidad en producción de piezas pequeñas?

La planicidad superficial es uno de los estándares de Dimensionamiento y Tolerancia Geométrica (GD&T) usado para comunicar cómo debe fabricarse una pieza. También puede ser consideración importante al optimizar para fabricabilidad.

Junto con posicionamiento, cilindricidad y otras características de tolerancia geométrica, la tolerancia de planicidad puede indicarse en un plano de ingeniería para ayudar a asegurar que las piezas metálicas producidas tendrán tanto la forma correcta como la funcionalidad deseada.

¿Qué es la planicidad superficial?

La planicidad es medida de la forma de una superficie comparada contra sí misma, indicando que todos los puntos a lo largo de la superficie yacen en el mismo plano. Simbolizada en GD&T por un paralelogramo, la planicidad permite limitar ondulación o variación en una superficie sin ajustar su tolerancia dimensional.

La característica de planicidad es útil para asegurar desgaste uniforme en una superficie. También es útil donde dos superficies deben juntarse a ras y formar sello hermético, como dos superficies atornilladas con junta entre ellas.

¿Qué es la tolerancia de planicidad?

La zona de tolerancia de planicidad es el área entre dos planos paralelos, en la que la superficie en cuestión necesitaría encajar para calificar como "plana". La tolerancia de planicidad sería la distancia permitida entre esos planos paralelos.

Visto de otra forma, la zona de tolerancia son los puntos más alto y más bajo (±) aceptables a lo largo del plano de la superficie medida.

Planicidad vs. rectitud

La planicidad es característica de objeto tridimensional (3D) existente entre los dos planos paralelos que delimitan su zona de tolerancia.

La rectitud superficial, por otro lado, es bidimensional (2D). Su zona de tolerancia existe entre dos líneas paralelas y es indicador de planicidad a lo largo de una línea en la superficie de una pieza.

También existe rectitud de eje, característica que tratamos a menudo en Metal Cutting Corporation. La rectitud de eje controla cuánta curvatura o arco se permite en el eje de una pieza. (Lea más sobre medición de rectitud.)

Planicidad vs. paralelismo

A diferencia de la planicidad, que no considera otros datos o características, el paralelismo compara la orientación de superficies opuestas. Aunque también existe paralelismo de eje, en GD&T se usa mayormente para controlar paralelismo entre dos superficies o características.

El paralelismo puede usarse cuando dos superficies deben trabajar en sincronía y a distancia constante. También cuando tiene una pieza que debe encajar entre dos planos que deben referenciarse entre sí.

Planicidad vs. perpendicularidad

A diferencia de la planicidad en el plano de una sola superficie, la perpendicularidad compara la orientación de superficies adyacentes. En GD&T, la tolerancia de perpendicularidad se usa usualmente para controlar dos superficies a 90° o un eje en relación a punto de referencia particular en un cilindro.

En Metal Cutting, típicamente medimos perpendicularidad en términos de pieza en relación a su corte final, comparando lado de varilla, tubo o alambre al corte final que ponemos en esa pieza. (Lea más sobre medición de perpendicularidad.)

¿Cómo se mide la planicidad?

La planicidad es notoriamente difícil de medir. Primero, realmente no existe "perfectamente plano" (ni "perfectamente" nada).

Segundo, medir planicidad del corte final en piezas muy pequeñas —como tubos con diámetro de 0,040" (1,016 mm) y otras piezas diminutas que típicamente producimos en Metal Cutting— es virtualmente imposible.

Tercero, la planicidad de una pieza no puede medirse colocándola en una mesa y pasando un calibre de alturas. Eso es porque la mesa sería parte de los datos —y así mediría paralelismo, no planicidad.

En su lugar, debe asegurar que los puntos a lo largo de la superficie estén dentro de la zona de tolerancia, comparando la superficie con dos planos paralelos imaginarios.

Las máquinas de medición por coordenadas (CMM) permiten tipo de medición 3D, creando planos virtuales a los que el perfil de superficie de una pieza puede compararse. Así, una CMM puede medir puntos a lo largo de largo y ancho de pieza para verificar que toda la superficie está dentro de tolerancia de planicidad.

Alternativas a la planicidad en piezas metálicas pequeñas

En Metal Cutting, donde producimos miles de varillas, tubos y alambres cortados a longitud cada día, no trabajamos a menudo con tolerancia de planicidad para superficies que cortamos, debido a sus tamaños muy pequeños.

En su lugar, nuestros clientes típicamente están más preocupados por paralelismo, ángulos y perpendicularidad del corte final que por planicidad superficial. Además, buscan cortes finales sin rebabas, especialmente con piezas que deben acoplarse con otras.

Sin embargo, clientes ocasionalmente nos piden ayudar a lograr tolerancia de planicidad especificada —por ejemplo, en piezas con mayor área superficial, que han sido mecanizadas, o pre-fabricadas y suministradas por clientes para acabado adicional.

En estas instancias, hacemos buen uso de nuestro equipo de lapeado para alcanzar superficies lisas, planas que cumplen especificaciones del cliente.

¿Cómo verificamos la tolerancia de planicidad?

En Metal Cutting, típicamente fijamos la pieza para que la superficie a medir esté nivelada; confirmamos encontrando tres puntos opuestos en la superficie que tienen misma altura.

Luego ponemos calibre de alturas en varios otros puntos a lo largo de la pieza para notar diferencias y verificar que toda la pieza está dentro de especificaciones de planicidad.

También podemos usar nuestro sistema OGP SmartScope para medir múltiples puntos aleatorios a lo largo del plano de superficie de una pieza para asegurar que puntos más alto y más bajo están dentro de rango de tolerancia permitido.

¿Hay estándares para tolerancia de planicidad?

Sin duda, la tolerancia de planicidad es importante para algunas aplicaciones.

En enero 2019, Apple presumió la tolerancia de planicidad ajustada de sus nuevos modelos iPad Pro. Dijo que el nuevo iPad Pro se fabricó para "permitir no más de 400 micras de desviación a lo largo de cualquier lado —menos que el grosor de cuatro hojas de papel".

Junto con uso de mecanizado CNC para crear carcasa de plástico y aluminio más fuerte, la tolerancia de planicidad más ajustada fue parte de la respuesta de Apple a quejas sobre problemas de flexión en varios dispositivos.

En fabricación de piezas pequeñas, ASTM International y otras organizaciones publican estándares de tolerancias de planicidad para acero, aluminio y otros materiales, en formas desde placas, láminas, barras hasta alambres, varillas y tubos.

Uso de GD&T para especificaciones precisas

Para la gama completa de características GD&T, desde paralelismo, perpendicularidad y angularidad hasta circularidad, rectitud y planicidad, el objetivo en Metal Cutting es siempre mantener producción rentable mientras entregamos la mejor calidad para productos de nuestros clientes.

Al proporcionar especificaciones detalladas y completas por adelantado —incluyendo tolerancias claras y bien pensadas para planicidad superficial y otras características importantes— usted puede jugar un papel vital en optimizar para fabricabilidad y ayudarnos a gestionar tanto costes como calidad.