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ISBN: 978-84-15942-33-7

Nota de la editorial: IC Editorial pertenece a Innovación y Cualificación S. L.

Presentación del manual

El Certificado de Profesionalidad es el instrumento de acreditación, en el ámbito de la Administración laboral, de las cualificaciones profesionales del Catálogo Nacional de Cualificaciones Profesionales adquiridas a través de procesos formativos o del proceso de reconocimiento de la experiencia laboral y de vías no formales de formación.

El elemento mínimo acreditable es la Unidad de Competencia. La suma de las acreditaciones de las unidades de competencia conforma la acreditación de la competencia general.

Una Unidad de Competencia se define como una agrupación de tareas productivas específica que realiza el profesional. Las diferentes unidades de competencia de un certificado de profesionalidad conforman la Competencia General, definiendo el conjunto de conocimientos y capacidades que permiten el ejercicio de una actividad profesional determinada.

Cada Unidad de Competencia lleva asociado un Módulo Formativo, donde se describe la formación necesaria para adquirir esa Unidad de Competencia, pudiendo dividirse en Unidades Formativas.

El presente manual desarrolla la Unidad Formativa UF0883: Verificación del producto mecanizado por arranque de viruta,

perteneciente al Módulo Formativo MF0091_2: Mecanizado por arranque de viruta,

asociado a la unidad de competencia UC0091_2: Mecanizar los productos por arranque de viruta,

del Certificado de Profesionalidad Mecanizado por arranque de viruta.

Índice

Portada

Título

Presentación del manual

Índice

Capítulo 1 Metrología

1. Introducción

2. Concepto de medida

3. Sistemas de unidades

4. Útiles de medición y comparación del producto mecanizado

5. Útiles de medición directa

6. Instrumentos de comparación

7. Instrumentos de verificación

8. Técnicas de medición: dimensionales, trigonométricas y formas geométricas

9. Procedimientos de medida y verificación

10. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 2 Técnicas para la verificación del producto mecanizado

1. Introducción

2. Signos de mecanizado y acabado superficial

3. Técnicas de medición, planitud, angularidad, comparadores, rugosímetro, máquinas de medir, proyectores de perfiles, etc.

4. Acabado superficial, parámetros de rugosidad media y máxima

5. Durómetro: escalas de dureza aplicadas en función de los materiales

6. Verificación de dureza con durómetros, interpretación de las escalas

7. Comprobación de la rugosidad de piezas de tamaño, forma y grado de acabado diferente con el rugosímetro

8. Errores de medida y control de verificación

9. Exactitud

10. Precisión y apreciación

11. Clasificación de los errores

12. Análisis de los errores y sus causas

13. Periodicidad en la toma de medidas

14. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 3 Control de calidad del producto mecanizado

1. Introducción

2. Pautas de control

3. Procesos estadísticos y generación de informes

4. Conceptos básicos

5. Representación gráfica

6. Defectos típicos de calidad que presentan las piezas mecanizadas y las causas posibles de los mismos

7. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Bibliografía

Capítulo 1

Metrología

1. Introducción

Desde siempre el ser humano ha necesitado poder cuantificar todo aquello que le rodea, prueba de lo cual es la gran cantidad de inventos para medir existentes, como pueden ser la braza, el palmo y tantos otros.

Actualmente, la metrología es la ciencia encargada de establecer estándares para las diversas magnitudes empleadas en cualquier ámbito: mecánico, eléctrico, dimensional, social, etc.

Este capítulo tratará de establecer las necesidades metrológicas relacionadas con la fabricación mecánica.

2. Concepto de medida

La medida es un concepto relativo, ya que este es un valor que se da con respecto a otro, que se denomina patrón.

Definición

Medida

Valor que cuantifica alguna magnitud física.

El patrón establece la unidad de medida a partir de la cual se calcula cuántas veces es mayor o menor cualquier objeto comparado con él.

2.1. Metrología

La metrología la ciencia que estudia todos los aspectos de la medición, teniendo en cuenta factores como las magnitudes, sistemas de unidades, instrumentos de medidas, instrucciones, normas y criterios que permiten llevar a cabo las mediciones de la forma más adecuada.

La metrotecnia es la aplicación directa de la metrología. Se define como el conjunto de técnicas, habilidades, métodos y procesos que hacen posible la aplicación de la metrología.

2.2. Medir, comparar y verificar

Dentro de la metrología, en el sector de la fabricación mecánica, se desarrolla la metrología dimensional, que es la que se ocupa de la medición de dimensiones.

A través de la metrotecnia se pueden realizar tres acciones diferentes: medir, comparar y verificar.

Se entiende por medir el procedimiento mediante el cual se indica cuántas veces está contenida la unidad patrón de longitud en la magnitud sometida a medición. Como resultado de esto, se obtiene un valor numérico que será más o menos exacto en función del número de factores tenidos en cuenta durante el procedimiento de medida. Los factores más importantes a tener en cuenta son:

1 Instrumento de medida empleado.
2 Precisión y apreciación del instrumento de medida.
3 Condiciones de limpieza, tanto del instrumento como de la pieza.
4 Condiciones ambientales.
5 Experiencia y destreza de operario que realiza la medición.

Se entiende por comparar el procedimiento mediante el cual se establecen semejanzas o diferencias entre dos o más elementos. Uno de los elementos será el patrón, que es la pieza de referencia. Por ejemplo, una escuadra a 90º aporta información de la escuadría que tiene la pieza con que se compara, pero en ningún caso devuelve un valor numérico de la magnitud comparada.

Definición

Verificar

Procedimiento mediante el cual se comprueba si una magnitud posee los valores, formas o características deseadas.

En fabricación mecánica el concepto de verificación engloba los conceptos de medida y comparación.

En las grandes fábricas de mecanizado existe un departamento encargado de realizar las labores de verificación que mide y comprueba si las piezas mecanizadas cumplen los requisitos de fabricación establecidos.

3. Sistemas de unidades

A continuación se estudiará un conjunto de unidades utilizadas en fabricación mecánica pertenecientes a distintos sistemas de unidades.

3.1. Sistema internacional (SI)

Es el más extendido y adoptado en la actualidad. En 1960, durante la 11ª edición del Congreso general de pesas y medidas (CGPM), se decidió llamar al sistema métrico decimal sistema internacional de unidades (SI). Este sistema, que durante las anteriores convenciones, realizadas desde 1875, había sufrido diferentes modificaciones debido a la evolución de la demanda, pasó de tener dos magnitudes a definir un conjunto de siete magnitudes básicas con sus correspondientes unidades, que fueron establecidas en el año 1954 y son las que permanecen en la actualidad.

En la siguiente tabla se muestran las magnitudes básicas establecidas en el sistema internacional de unidades (SI).

Magnitudes básicas	Símbolo
Longitud	l, h, r, x
Masa	m
Tiempo, duración	t
Corriente eléctrica	I, i
Temperatura termodinámica	T
Cantidad de sustancia	n
Intensidad luminosa	I_v

Se define como magnitud toda aquella cualidad susceptible de ser cuantificada con respecto a un patrón que determina la unidad.

Una vez definido el concepto de magnitud y sus diferentes tipologías establecidas en el SI, se debe asignar a cada magnitud una unidad que permita medirla y cuantificar cuántas veces es mayor o menor que su unidad patrón de referencia.

Es por ello que se define a la unidad de medida como la cantidad referencial de comparación entre dos magnitudes de la misma especie.

En la siguiente imagen se pueden observar las diferentes unidades establecidas en el SI para cada una de las magnitudes.

Magnitudes y unidades
Magnitud básica	Símbolo	Unidad básica	Símbolo
Longitud	l, h, r, x	metro	m
Masa	m	kilogramo	kg
Tiempo, duración	t	segundo	s
Corriente eléctrica	I, i	amperio	A
Temperatura termodinámica	T	grado kelvin	K
Cantidad de sustancia	n	mol	mol
Intensidad luminosa	I_v	candela	cd

Si una unidad fuese muy grande para el objeto a cuantificar pueden usarse los múltiplos o submúltiplos de dicha unidad. Por ejemplo, el mecánico usa comúnmente el submúltiplo milímetro perteneciente a la unidad metro para cuantificar una magnitud de longitud.

Los múltiplos y submúltiplos (o prefijos, que es como se índica en el SI) reconocidos son los que se indican en la siguiente imagen.

Relación de múltiplos y submúltiplos en el SI
Factor	Nombre	Símbolo	Factor	Nombre	Símbolo
10¹	deca	da	10⁻¹	deci	d
10²	hecto	h	10⁻²	centi	c
10³	kilo	k	10⁻³	mili	m
10⁶	mega	M	10⁻⁶	micro	μ
10⁹	giga	G	10⁻⁹	nano	n
10¹²	tera	T	10⁻¹²	pico	p
10¹⁵	peta	P	10⁻¹⁵	femto	f
10¹⁸	exa	E	10⁻¹⁸	atto	a
10²¹	zetha	Z	10⁻²¹	zepto	z
10²⁴	yotta	Y	10⁻²⁴	yocto	Y

3.2. Sistema anglosajón

Es interesante tener conocimientos de este sistema dada su utilización en la industria de los países de habla inglesa, aunque en este epígrafe solo se verá lo más relevante al tema del manual.

La unidad empleada por este sistema para medir longitudes es la “pulgada”. Una pulgada equivale a 25,4 mm. Se representa mediante el símbolo de las comillas.

Es muy común ver expresadas las magnitudes en pulgadas en números fraccionarios, como por ejemplo: ½”, ¾”, etc.

3.3. Medidas lineales. Unidades de longitud

Las unidades fundamentales que se emplean para cuantificar la medición de una longitud son el metro en el sistema internacional y la pulgada en el anglosajón.

3.4. Medidas angulares. Unidades angulares

Para la cuantificación del valor de los ángulos se utilizan varias unidades.

En el sistema internacional la unidad es el radián.

Definición

Radián

Es el ángulo correspondiente a un arco que tiene la misma longitud que el radio de la circunferencia que lo contiene.

No obstante, en mecánica, el radián no es una unidad muy utilizada. La medición de los ángulos planos puede expresarse comúnmente mediante el sistema sexagesimal o el centesimal.

Sistema sexagesimal

Un grado sexagesimal equivale al ángulo formado por un arco resultante de haber dividido una circunferencia en 360 partes iguales. También puede definirse como la noventava parte de un ángulo recto.

Los submúltiplos del grado son el minuto y el segundo. El símbolo usado es el que se expresa a continuación:

1 1 ángulo recto = 90º (grados sexagesimales).
2 1 grado sexagesimal = 60' (minutos sexagesimales).
3 1 minuto sexagesimal = 60'' (segundos sexagesimales).

Sistema centesimal

Un grado centesimal equivale al ángulo formado por un arco resultante de haber dividido una circunferencia en 400 partes iguales. También puede definirse como una centeava parte de un ángulo recto.

Los submúltiplos del grado son el minuto y el segundo. El símbolo usado es el que se expresa a continuación:

1 1 ángulo recto = 90g (grados centesimales).
2 1 grado centesimal = 60c (minutos centesimales).
3 1 minuto centesimal = 60cc (segundos centesimales).

3.5. Roscas

Las roscas representan un recurso muy utilizado en la fabricación mecánica para la unión de elementos mediante tornillos y tuercas o la transmisión de movimiento mediante husillos roscados. En todo caso, se hace necesaria la medición precisa de las dimensiones que componen dicha rosca.

Las dimensiones básicas y elementos más importantes a medir en una rosca son los que se definen a continuación:

1 Ángulo de la rosca: es el ángulo que forman dos flancos opuestos de dos filetes cuando se proyectan sobre un plano de corte axial.
2 Diámetro nominal: es el diámetro más importante, el que define la rosca. Es el diámetro de mayor dimensión.
3 Diámetros del núcleo del tornillo: son los diámetros de menor tamaño.
4 Paso (p): es la segunda medida más importante para la definición de las unidades de una rosca. Se define como la dimensión que existe entre un filete de rosca y el consecutivo.

Visto todo lo anterior, resulta obvia la necesidad de combinar tanto sistemas de unidades para medir longitudes en milímetros o pulgadas, por ejemplo para la medición del paso, como sistemas de unidades para la medición de los ángulos, como es el caso de la medición del ángulo que forman los flancos.

3.6. Engranajes

Otro de los elementos esenciales, por su utilización, son los engranajes. Un engranaje es el conjunto formado por dos o más ruedas dentadas cuyo fin es transmitir movimiento o potencia.

Los elementos medibles que definen una rueda dentada son:

1 Circunferencia primitiva.
2 Paso circular (p).
3 Módulo (m).
4 Cabeza de diente (ha) y pie de diente (pa)
5 Espesor de diente (s).
6 Longitud del diente (b).
7 Circunferencia exterior.
8 Circunferencia interior.

Al igual que en la medición de las roscas, será necesario utilizar todos los sistemas de unidades propuestos, tanto para magnitudes lineales como angulares.

3.7. Mediciones especiales

Debe tenerse en cuenta que en la fabricación mecánica existen otros parámetros a comprobar, como por ejemplo la rugosidad de una superficie, la conicidad o inclinación de un cono, la planitud de una superficie, etc.

Definición

Rugosidad de una superficie

Conjunto de irregularidades derivado de los errores de forma y las ondulaciones que pudiesen presentarse durante el proceso de fabricación.

El valor de la rugosidad se mide en micras de milímetros en el SI o en micropulgadas en el sistema anglosajón.

Sabía que...

Todos los parámetros que puedan ser medidos en un taller de fabricación mecánica provendrán de los sistemas de unidades ya estudiados o como resultado de la combinación de estos.

4. Útiles de medición y comparación del producto mecanizado

A continuación se establecerá una clasificación de los instrumentos más importantes dentro del sector de la fabricación mecánica, algunos de los cuales serán explicados en capítulos siguientes.

1 Instrumentos de medida:Calibre o pie de rey.Palmer o tornillo micrométrico.Fluxómetro.Regla graduada.Transportador de ángulos.Goniómetro simple.Goniómetro.Goniómetro óptico.Compás de medición directa.
2 Instrumentos de comparación:Reloj comparador o amplificador mecánico.Reloj comparador o amplificador neumático.Reloj comparador o amplificador hidráulico.Reloj comparador o amplificador eléctrico y electrónico.Reloj comparador o amplificador óptico.Calas Johansson.Reglas móviles o ajustables.Compás de espesores, interiores y exteriores.
3 Instrumentos de verificación:Mármol de verificación.Reglas de verificación.Compás de espesores.Calibre de doble y simple herradura.Calibre tampón.Calibre de roscas exteriores.Calibre de tampón de roscas.Galgas de radio.Galgas de espesores.Peines de roscas.

5. Útiles de medición directa

Los principales útiles de medición directa son lo que aparecen recogidos en el siguiente esquema:

De todos los instrumentos expuestos, se estudiarán solo los más utilizados en un taller mecánico.

5.1. Calibrador o pie de rey

El calibre o pie de rey se considera el instrumento por excelencia del mecánico. Con este instrumento se obtienen mediciones de pequeñas a medias precisiones.

Básicamente, este instrumento de medida consta de dos partes: una regla de acero inoxidable graduada y doblada por su extremo que constituye la boca fija y otra regla menor doblada a escuadra, llamada cursor o corredera, que se desliza de forma suave por la primera regla y que constituye la boca móvil. Esta corredera incorpora una segunda graduación que se denomina nonio.

La regla fija suele llevar una hendidura en su cara posterior por la cual se desliza una varilla o sonda solidaria a la corredera y que se emplea para medir profundidades.

En la siguiente imagen pueden observarse mejor las partes más importantes del calibre.

Principales tipos de calibres

Existen diferentes tipos de calibres, pero aquí se nombrará tan solo una clasificación de los más usuales:

1 Pie de rey de tornero. Habitualmente se emplea únicamente para realizar medidas exteriores.

Pie de rey de tornero

Sin embargo, existen algunos tipos que también se emplean para interiores.

Pie de rey de tornero con aplicación para medir interiores en la parte superior

1 Pie de rey con reloj incorporado. Este calibre se despoja del nonio, lo que hace más rápida la lectura de la medida.

1 El pie de rey para medir taladros escalonados también es muy frecuente.

1 Al igual que el pie de rey para medir ranuras.

1 También cabe destacar el pie de rey para medir espesores de tubo.

1 Y finalmente, se mencionará el pie de rey para medir profundidades o pie de sonda.

Funcionamiento y manejo del pie de rey

Al analizar la apreciación de una regla de medir convencional se observa que esta no puede medir nada más pequeño que un milímetro, puesto que la misma está graduada de tal forma que un milímetro es la distancia mínima entre cada una de sus rayas.

Para incrementar la apreciación de un instrumento es necesario incorporar una segunda graduación llamada nonio. El nonio se define como la regla recta o circular que fracciona las divisiones de la regla en partes proporcionales, aumentando la apreciación del instrumento.

La apreciación de un instrumento con nonio puede definirse como la diferencia entre una división de la regla y una del nonio o, lo que es lo mismo, la menor división de la regla dividida entre el número de divisiones del nonio.

En líneas generales, sea cual sea el tipo de calibre que se emplee, el funcionamiento es el mismo: abrir el calibre a una magnitud superior a la que desea medir, colocar el palpador fijo en una de las caras y aproximar el palpador móvil. En caso de ser una profundidad, situar el calibre perpendicular al taladro y bajar la sonda hasta tocar el final.

Una vez acercado los palpadores a la pieza, solo faltará interpretar la medida, para lo cual hay que fijarse en la posición que tiene el cero del nonio sobre la regla fija.

En la lectura podrán darse dos situaciones:

1 El cero del nonio coincide exactamente con alguna división de la regla fija. En este caso la medición es exacta: se toma la medida de la regla fija con la que el cero del nonio coincide, teniendo en cuenta que la regla se encuentra dividida en milímetros. Así, en el caso de la imagen anterior del nonio en un calibre, el calibre le arrogaría una medición de 20 mm.
2 El cero del nonio se encuentra entre dos divisiones de la regla fija. En esta situación, lo primero que se deberá hacer es emplear la fórmula descrita en el apartado anterior y calcular la apreciación o medida mínima que puede medir el calibre. Calculada esta, habrá que mirar qué número de raya es la que coincide con la de la regla. Analizado este punto, la medida quedará compuesta por la parte entera, correspondiente a la medida de la primera raya de entre las que se encuentra el cero del nonio, y por una parte decimal que corresponderá al producto de la apreciación por el número de raya del nonio que coincide.