Metrología Dimensional y Sistemas CAD/CAE/CAM: Fundamentos y Aplicaciones de CMM

Introducción a la Metrología Industrial y Sistemas CAD/CAE/CAM

Ventajas de los Sistemas CAD, CAE y CAM

CAD (Diseño Asistido por Computadora)

• Menor tiempo de diseño y desarrollo.
• Menor coste de desarrollo.
• Facilita la visualización y la toma de decisiones.
• Permite la **trazabilidad** y la **parametrización**.
• Facilita el trabajo por partes y el ensamblado.
• Generación de la **lista de materiales** y estudio de movimientos.

CAE (Ingeniería Asistida por Computadora)

• Comprobación rápida de la **validez del diseño**.
• Reduce la carga de trabajo.
• Identifica problemas de **fabricación y funcionamiento**.
• Optimiza el diseño y los procesos productivos.
• Aumenta la **calidad** del producto.

CAM (Fabricación Asistida por Computadora)

• Reduce el tiempo y el **coste de mecanizado**.
• Selección óptima de trayectorias y herramientas (HTA).
• Gestión de anclajes y prevención de **colisiones**.
• Manejo de **geometría compleja**.
• Aumento de la calidad.

Fundamentos de la Metrología Dimensional

Tipos de Medición

Medición de Longitud

Instrumentos utilizados: **calas**, **micrómetros**, mármoles y reglas de verificación, instrumentos ópticos.

Medición Angular

Métodos: directas, indirectas, **goniómetro universal**, niveles de burbuja.

Medición por Comparación

Sistemas de amplificación: mecánica, hidráulica, neumática y eléctrica.

Metrología de Acabado Superficial

Instrumentos: **comparador visotáctil**, **rugosímetro** mecánico y láser.

Metrología por Coordenadas

Sistema principal: **CMM** (Máquina de Medición por Coordenadas).

Máquinas de Medición por Coordenadas (CMM)

Beneficios de la CMM

• Optimización del **tiempo de inspección**.
• Simplificación de las operaciones de preparación.
• **Flexibilidad**.
• Alta **exactitud y precisión**.
• **Fiabilidad** (reduce errores humanos).

Tipos de Estructuras para CMM

1. Puente:
   • Fijo: Mayor rigidez, precisión y menor carga de la pieza.
   • Móvil: Rápida, adecuada para piezas pesadas y alta precisión.
2. Cantilever: Cabezal soportado en un solo lado, ideal para medidas pequeñas y requiere un cabezal corto para mantener la **rigidez**.
3. Brazo Horizontal: Susceptible a deformaciones, menor precisión, utilizado para **grandes piezas** y difícil acceso. Común en automoción (a menudo con dos CMM sincronizadas).
4. Gantry: Estructura tipo puente, utilizada para **grandes dimensiones**, alta precisión y aplicaciones aeroespaciales.
5. Columna.

Tipos de Sondas y Palpadores

Sondas de Contacto y No Contacto

Clasificación general de los palpadores.

Sondas Conmutadoras (Palpadores de Contacto)

Mecanismo: Aguja – placa de apoyo – sensores de presión. Son **versátiles y flexibles**. Utilizan **sensores piezoeléctricos** para mejorar la calidad de la medida. Eliminan problemas de doblado y la direccionalidad de la medida.

Sondas o Palpadores de Barrido

Proceso: Contacto inicial (conmutador) seguido de barrido. Registran dos grupos de coordenadas (palpador y máquina). Permiten un **mayor número de medidas** y más datos adquiridos, resultando en una medida de mayor confianza, especialmente en piezas de **geometría compleja**.

Sondas Basadas en Láser

Funcionamiento: El rayo láser detecta la superficie y calcula la posición mediante **triangulación** usando un sistema de lentes situadas en el receptor. Adecuadas para piezas complejas, pequeñas, deformables y ofrecen **gran precisión**.

Sondas Basadas en Visión

Funcionamiento: Se genera un **modelo electrónico digitalizado** del objeto a medir. Una cámara genera puntos de medida en una imagen que se comparan con el modelo digitalizado. Son **rápidos**, pero ofrecen **baja precisión**, siendo útiles en elementos pequeños.

Componentes Estructurales de la CMM

Bancada o Soporte

Función principal: **Aislamiento y Amortiguación**. Puede incluir suspensión activa.

Mesa y Elementos Estructurales

Características clave: **Estabilidad Térmica**, Rigidez, inalterabilidad, resistencia al desgaste y bajo peso (para reducir la inercia).

Sistemas de Guiado

Requisitos: Perfección geométrica de los elementos estructurales y buena limpieza.

• Guiado Neumático: Ausencia de rozamiento.
• Guiado por Rodadura: Utilizado en grandes velocidades e inercias.