Durante Mecanizado CNCEs necesario no solo garantizar la precisión dimensional de la superficie mecanizada, sino también la precisión posicional entre las distintas superficies. La correcta selección de los puntos de referencia de posicionamiento desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la precisión posicional entre las superficies y en la correcta disposición del resultado del mecanizado.
¿Qué es un datum?
Los elementos geométricos de una pieza, como puntos, líneas y superficies, tienen relaciones dimensionales y posicionales específicas. Durante el diseño y el mecanizado de la pieza, ciertos puntos, líneas o superficies se utilizan a menudo para determinar las relaciones geométricas de otras características. Estos puntos, líneas o superficies de referencia se denominan datums.
Tipos de datos
Según sus funciones, los datos se pueden dividir generalmente en dos categorías:
- Puntos de referencia de diseño
- Datos del proceso
1. Punto de referencia del diseño
Un datum de diseño es el datum de referencia especificado en el plano de ingeniería de una pieza.
Durante el diseño de piezas, los puntos, líneas o superficies que sirven de referencia para determinar la posición de otros elementos geométricos se denominan planos de diseño. Estos planos son definidos por los diseñadores según los requisitos de ensamblaje y se utilizan para establecer relaciones dimensionales y posicionales entre las características geométricas.
En los planos de las piezas, las dimensiones y las tolerancias de posición se especifican en relación con estos puntos de referencia de diseño.
Por ejemplo:
- Las superficies A y B pueden servir como referencias de diseño mutuas.
- El eje de una superficie cilíndrica exterior de Ø30 mm puede utilizar el eje de una superficie cilíndrica exterior de Ø50 mm como referencia de diseño.
- En otro caso, la línea D debajo del plano C puede servir como referencia de diseño.
En los planos de ingeniería, normalmente solo hay un punto de referencia de diseño en una dirección determinada.
2. Dato del proceso
Un dato de proceso es un dato utilizado durante las operaciones de fabricación. Según sus aplicaciones, los datos de proceso se pueden dividir en:
- Datos de operación
- Localización de puntos de referencia
- puntos de referencia de medición
- Puntos de referencia de ensamblaje
Fecha de operación
Un plano de referencia de operación es la referencia utilizada en un plano de operación para especificar las dimensiones, la geometría y las relaciones de posición de las superficies mecanizadas durante esa operación específica. Siempre que sea posible, el plano de referencia de operación debe coincidir con el plano de referencia de diseño.
Dato de medición
Un datum de medición es la referencia que se utiliza al medir las dimensiones y las relaciones posicionales de las superficies mecanizadas en una pieza de trabajo.
Punto de referencia de ensamblaje
Un punto de referencia de ensamblaje es la referencia que se utiliza durante el ensamblaje para determinar la posición relativa de un componente o subconjunto dentro de un producto. Por ejemplo, durante el ensamblaje de engranajes, el orificio y la cara frontal del engranaje pueden servir, respectivamente, como puntos de referencia radial y axial.
Dato de localización
Un punto de referencia de posicionamiento es un punto de referencia que se utiliza para posicionar la pieza de trabajo durante el mecanizado.
El punto o la línea que se utiliza como referencia de localización siempre se materializa a través de una superficie real, conocida como superficie de referencia.
- Cuando una pieza de trabajo se posiciona utilizando un plano, ese plano sirve como superficie de referencia para la localización.
- Cuando el posicionamiento se logra mediante una superficie cilíndrica o cónica, el eje de dicha superficie actúa como referencia de localización. En cambio, la superficie misma actúa como superficie de referencia.
Por ejemplo, cuando los componentes tipo eje se posicionan utilizando dos orificios centrales, las superficies cónicas internas de dichos orificios sirven como superficies de referencia durante el mecanizado de las secciones cilíndricas externas.
Los sistemas de referencia de localización se dividen además en:
- Puntos de referencia aproximados
- Puntos de referencia finales
Durante la operación de mecanizado inicial, solo se pueden seleccionar superficies en bruto sin mecanizar como referencias de posicionamiento. Estas referencias se denominan referencias de desbaste. En operaciones posteriores, se pueden utilizar superficies previamente mecanizadas para el posicionamiento. Estas se denominan referencias de acabado.
Selección de datos de acabado
En la planificación de procesos, la selección correcta de los puntos de referencia de posicionamiento es fundamental para garantizar la precisión del mecanizado y organizar adecuadamente las operaciones de mecanizado.
Por lo general, primero se seleccionan las referencias de acabado según los requisitos de mecanizado. A continuación, se determina la ruta del proceso a la inversa para identificar qué superficies deben utilizarse como referencias de desbaste para mecanizar las referencias de acabado necesarias.
La selección de los puntos de referencia de acabado debe facilitar la precisión del mecanizado, a la vez que garantiza una configuración práctica y fiable. Generalmente se siguen los siguientes principios.
Coincidencia de datos
El principio de coincidencia de referencias implica que, siempre que sea posible, la referencia de localización seleccionada debe coincidir con la referencia de diseño, evitando así los errores de posicionamiento causados por la falta de coincidencia de referencias.
Por ejemplo, supongamos que las dimensiones del diseño son:
- (A ± Ta/2)
- ( B ± Tb/2 )
Las superficies P y N ya han sido mecanizadas e inspeccionadas.
Al fresar el plano M utilizando el método de ajuste, se pueden adoptar dos esquemas para garantizar la dimensión de diseño ( B ±Tb/2 ):
- Utilizando la superficie de referencia de diseño N como referencia de localización principal.
- Utilizando la superficie inferior P como datum de localización principal
Si el dato de localización no coincide con el dato de diseño, se producirán errores de posicionamiento debido a la falta de coincidencia de los datos.
Datum unificado
El principio de referencia unificada implica que se debe utilizar el mismo punto de referencia en la medida de lo posible en las diferentes operaciones de mecanizado.
Esto minimiza los errores de configuración causados por el cambio de puntos de referencia, ayuda a garantizar la precisión posicional entre superficies y reduce la complejidad del diseño de la fijación.
Por ejemplo:
- Componentes del eje Suelen colocarse utilizando dos orificios centrales en la mayoría de las operaciones.
- Los componentes de la carcasa suelen colocarse utilizando una superficie y dos orificios.
En la práctica, el principio de coincidencia de datos y el principio de datos unificado no siempre pueden satisfacerse simultáneamente, y puede ser necesario llegar a compromisos dependiendo de las condiciones reales de fabricación.
Dato autorreferencial
En ciertas operaciones de acabado donde el margen de mecanizado debe ser pequeño y uniforme, la propia superficie mecanizada puede utilizarse como referencia de posicionamiento.
La precisión posicional de esta superficie con respecto a otras superficies está garantizada por operaciones previas, mientras que la operación actual mejora principalmente el acabado superficial y la precisión dimensional.
Los ejemplos típicos incluyen:
- Escariado flotante
- brochado
- Rectificado sin centros
- Roscado con machos o terrajas
En estos procesos, la superficie previamente mecanizada sirve como referencia de posicionamiento.
Referencia mutua y mecanizado repetido
Cuando se requiere un margen de mecanizado uniforme o una alta precisión posicional entre dos superficies, estas pueden servir alternativamente como puntos de referencia entre sí durante operaciones de mecanizado repetidas.
Por ejemplo, en el husillo de un torno:
- El muñón del cojinete y el orificio cónico requieren una coaxialidad y una precisión de mecanizado muy elevadas.
- El muñón puede rectificarse previamente utilizando el orificio cónico como referencia.
- A continuación, se puede rectificar el orificio cónico utilizando el muñón como referencia.
Mediante un mecanizado repetido, se puede lograr la precisión requerida.
Otro ejemplo son los engranajes endurecidos de precisión:
Debido a que la capa endurecida es delgada, el margen de rectificado debe ser pequeño y uniforme.
- La superficie del diente puede utilizarse primero como referencia para rectificar el orificio.
- El orificio puede utilizarse entonces como referencia para rectificar la superficie del diente.
Esto garantiza una tolerancia de rectificado uniforme y una alta precisión de posicionamiento con respecto a los puntos de referencia de montaje.
Selección de datos de referencia aproximados
La selección de datos de referencia aproximados debe:
- Asegurar las relaciones posicionales entre las superficies mecanizadas y no mecanizadas.
- Distribuir el margen de mecanizado de forma razonable.
- Proporcionar puntos de referencia de acabado adecuados para las operaciones posteriores.
Los siguientes principios se aplican comúnmente.
(1) Asegurar las relaciones de posición entre las superficies mecanizadas y sin mecanizar. En este caso, las superficies sin mecanizar deben seleccionarse como referencias aproximadas. Si existen varias superficies sin mecanizar, debe seleccionarse la que requiera la mayor precisión de posición con respecto a la superficie mecanizada.
(2) Asegúrese de que haya suficiente margen de mecanizado en todas las superficies mecanizadas. La superficie con el menor margen de mecanizado debe seleccionarse generalmente como referencia de desbaste.
(3) Asegurar un margen de mecanizado uniforme en las superficies importantes. Las superficies importantes pueden seleccionarse como referencias aproximadas. Por ejemplo, las guías de las máquinas herramienta requieren:
- Alta dureza
- Resistencia uniforme al desgaste
- Estructura de material uniforme
Por lo tanto, el material que se elimina de la superficie de la guía durante el mecanizado debe ser pequeño y uniforme.
Al seleccionar la propia superficie de la guía como punto de referencia inicial, primero se pueden mecanizar las patas de la bancada de la máquina, y luego utilizar las superficies mecanizadas de las patas de la bancada para posicionar la pieza de trabajo para el mecanizado de la guía, lo que garantiza una eliminación uniforme del material.
(4) Asegurar un posicionamiento estable y una sujeción fiable. La superficie seleccionada como referencia aproximada debe ser lo más plana y lisa posible, evitando lo siguiente:
- Rebaba de forja
- Marcas de mazarotas de fundición
- Otros defectos superficiales
También debe tener una superficie suficiente para garantizar un posicionamiento estable.
(5) Evite el uso repetido de referencias en bruto. Dado que las referencias en bruto son superficies en bruto sin mecanizar, su precisión dimensional y acabado superficial son relativamente deficientes.
Si se utiliza repetidamente el mismo punto de referencia aproximado en la misma dirección, no se puede garantizar la posición relativa entre la pieza de trabajo, la máquina herramienta y la herramienta de corte durante cada configuración, lo que da lugar a importantes errores de mecanizado.
