RESUMEN DE ACABADO SUPERFICIAL

Debido a las inexactitudes de los mtodos de produccin, es imposible

fabricar partes de mquinas que tengan exactamente las dimensiones

escogidas durante el diseo, y que todas las piezas de una produccin en

serie queden exactamente con dimensiones iguales. Por lo tanto, se debe

aceptar cierta variacin en las medidas.

Cuando se requiere producir piezas con cierta exactitud, por ejemplo

cuando stas van a ser utilizadas en montajes, es necesario un control de

las dimensiones. Piezas que se producen en algn lugar y tiempo,

deberan poderse montar, sin acondicionamientos, en otras que se han

producido en algn otro lugar o en distinto tiempo.

Figura 1. Intercambiabilidad de las piezas

En nuestro mercado globalizado, los fabricantes producen piezas de

manera que stas se puedan montar en otras piezas de otros fabricantes.

El control de las medidas debe ser tal que parezca que las piezas han sido

fabricadas especficamente para aquellos sitios en los cuales se van a

montar.

BIBLIOGRAFIA Y TABLAS AL FINAL

Existen instituciones que son las que determinan las normas y los

estndares de las dimensiones de las piezas.

Estas instituciones estn formadas por un grupo de personas de varios

pases o de uno solo que, en base a su experiencia, cuantifican los lmites

permisibles. Entre ellos podemos mencionar:

El Instituto Nacional Americano de Estndares, cuyas siglas

son ANSI (American National Standards Institute).

Especficamente aplica para ajustes el ANSI B 4.1.

Las Normas Industriales Alemanas, cuyas siglas son DIN

(Deutsch Industries Norms). De estas aplican las normas DIN

7154 y DIN 7155 para ajustes para agujero nico y para eje

nico, respectivamente.

Las Normas ISO 2768 (International Organization for

Standarization) que aplica para las tolerancias genricas

lineales y angulares.

INTERCAMBIABILIDAD

En construccin mecnica, se llama encaje al acoplamiento entre dos

piezas, una interior y otra exterior.

Los encajes deben ser, segn los casos, ms o menos ajustados. Es

decir, las piezas que forman el encaje pueden tener un mayor o menor

grado de libertad de movimiento. Por ejemplo, una rueda, de acuerdo a la

funcin que tenga, debe poder girar sobre su eje o, por el contrario, estar

fuertemente acoplada a l para que este le transmita su movimiento.

Para que los conjuntos mecnicos sean susceptibles de satisfacer las

condiciones funcionales requeridas, es necesario que los distintos encajes

existentes entre sus piezas respondan, en cada caso, a unas condiciones

de ajuste determinadas.

Figura 2. Acoplamiento de piezas

La fabricacin en serie no se puede basar en un sistema de ajuste

individual y manual de cada par de piezas. Es necesario que las piezas

sean intercambiables, es decir, que cualquier par de piezas que se utilicen

para formar un acoplamiento, lo puedan realizar sin necesidad de ningn

retoque. La fabricacin intercambiable desempea un importante papel en

la elaboracin de productos tcnicos en grandes series o en cantidades

masivas.

Para conocer la forma en que se indica una tolerancia o un ajuste, se

debe tener conocimientos bsicos de dibujo tcnico. Por ejemplo, en las

siguientes figuras, se representa un eje, conocido tambin como pieza

macho, rbol o flecha, y un agujero, tambin denominado pieza hembra o

barreno.

La forma en que se indica la medida se llama acotacin o, simplemente,

cota. Observe cmo la acotacin para el agujero es interior y para el eje es

exterior. Si intentramos que el eje de la figura anterior penetre en el

agujero, tendramos dos casos:

1. Que el eje fuera ms chico o el agujero ms grande. En este caso,

el eje pasara con facilidad.

2. Que el eje fuera ms grande o el eje ms chico. En este caso, el

eje no pasara.

TOLERANCIA

La tolerancia es la variacin que se permite en las dimensiones de una

pieza con referencia a su medida nominal.

La variacin mxima admisible, tolerancia, de una medida de una pieza,

debe ser lo ms grande posible para reducir tiempo y costo de produccin.

Por otro lado, algunas veces las tolerancias deben ser pequeas para que

las piezas puedan ejecutar correctamente su funcin.

El diseador debe entonces conocer los procesos de produccin y sus

costos, as como la precisin de medida requerida en diversas

aplicaciones, para especificar adecuadamente las tolerancias.

A continuacin se dan algunas definiciones referentes al concepto de

tolerancia.

Tamao bsico o dimensin bsica ( ): es la dimensin que se elige

para la fabricacin. Esta dimensin puede provenir de un clculo, una

normalizacin, una imposicin fsica, etc., o aconsejada por la experiencia.

Tambin se le conoce como dimensin terica o exacta y es la que

aparece en el plano como medida identificativa.

Tolerancia ( ): es la variacin mxima permisible en una medida, es

decir, es la diferencia entre la medida mxima y la mnima que se aceptan

en la dimensin. La referencia para indicar las tolerancias es la dimensin

bsica.

Tolerancia unilateral: ocurre cuando la dimensin de una pieza puede

ser slo mayor o slo menor que la dimensin bsica.

Tolerancia bilateral: ocurre cuando la dimensin de una pieza puede ser

mayor o menor que la dimensin bsica.

Dimensin mxima o medida mxima (dmx): es la mxima medida que

puede tener la pieza despus de su fabricacin.

Dimensin mnima o medida mnima (dmn): es la mnima medida que

puede tener la pieza despus de su fabricacin.

Dimensin prctica o medida efectiva (dp):es la medida real de la pieza

despus de su fabricacin.

Desviacin o diferencia superior (s): es la diferencia algebraica entre la

medida mxima y la medida bsica.

Desviacin o diferencia inferior (i): es la diferencia algebraica entre la

medida mnima y la bsica.

Desviacin o diferencia fundamental (f): es la menor entre la desviacin

superior y la inferior (para la seleccin, no tenga en cuenta los signos de

las desviaciones).

Desviacin o diferencia real o efectiva (p): es la diferencia entre la

dimensin real y la bsica.

Lnea de referencia o lnea cero: es la lnea a partir de la cual se miden

las desviaciones superior e inferior; por lo tanto, representa a la dimensin

bsica.

REPRESENTACIN DE LA TOLERANCIA

Ahora veremos cmo las tolerancias estn acotadas en los planos.

Una medida con tolerancia tiene la siguiente representacin

normalizada:

Figura 6. Representacin Normalizada de una medida con Tolerancia.

Analicemos cada uno de estos caracteres y su influencia en la medida

final de esta cota.

Empecemos con 47, que es la Medida Nominal, la medida que

tericamente deba tener esta dimensin y a partir de la cual se da la

tolerancia.

Ahora veamos qu significa el nmero 7 que est despus de la letra f

(esta letra la analizaremos ms adelante). Este nmero representa la

Calidad de Tolerancia (no tiene nada que ver con la calidad de terminado

superficial) e influye en forma directa en cunta tolerancia tendr una

dimensin; es decir, cuntos milsimos podr variar la medida de una

pieza.

Se dice micrones de variacin porque es la unidad de medida usada en

tolerancia (1 milsima o micrn = 0.001 mm). Antes de ver su influencia en

la tolerancia, digamos que las calidades de tolerancia son 18 y van desde

0.1 hasta 16.

Hasta la calidad 4 se usan en calibres de comparacin, bloques patrn,

espejos, etc. (uso de laboratorio). Desde la 5 hasta la 12, se utilizan para

piezas de uso industrial que se van a vincular con otras, ya sea con

precisin muy alta o acabados bastos. Y, desde la 13 a la 16, tenemos

calidades para piezas sueltas, es decir, que no se van a ensamblar con

otras.

Observemos el cuadro con las calidades de tolerancia y sus usos ms

frecuentes:

SISTEMA ISO DE AJUSTES Y TOLERANCIAS

La ISO (International Organization for Standardization) ha organizado

normas internacionales para ajustes y tolerancias. Las unidades de trabajo

son las mtricas (mm), aunque las normas estn definidas tambin para el

sistema ingls (pulgadas). En estas normas, las letras maysculas se

refieren al agujero y las letras minsculas al eje. Debido a que la precisin

de una pieza est determinada no slo por la tolerancia, sino tambin por

el tamao de la pieza (para una misma aplicacin, se permiten mayores

tolerancias para piezas ms grandes), se utiliza el trmino calidad, el cual

es definido a continuacin:

Calidad

Es la mayor o menor amplitud de la tolerancia, que relacionada con la

dimensin bsica, determina la precisin de la fabricacin. Para entender

mejor el propsito de la calidad de una pieza, considere dos piezas de

igual dimensin bsica con tolerancias diferentes, la pieza que tenga

menor tolerancia tiene mayor precisin (menor grado de calidad); si dos

piezas tienen igual tolerancia, pero diferentes dimensiones bsicas, la

pieza con mayor dimensin es ms precisa (tiene menor grado de calidad).

La tabla siguiente muestra la forma en que la ISO organiz un sistema

de dieciocho calidades designadas por: IT 01, IT 0, IT 1, IT 2, IT 3,..., IT 16,

cuyos valores de tolerancia se indican para 13 grupos de dimensiones

bsicas, hasta un valor de 500 mm. De los datos se puede notar que la

tolerancia depende tanto de la calidad como de la dimensin bsica.

Los valores de tolerancia de la figura 14 han sido obtenidos aplicando

ecuaciones empricas cuya variable es la dimensin bsica y la calidad.

Para evitar la ejecucin de clculos cada vez que se quiera obtener una

tolerancia, la ISO estableci la divisin de grupos de dimensiones bsicas

de la figura 14; la tolerancia para las dimensiones bsicas de cada rango

se ha obtenido utilizando las ecuaciones para la media geomtrica de las

dimensiones extremas del rango considerado.

Eleccin de la calidad

Para elegir la calidad es necesario tener en cuenta que una excesiva

precisin aumenta los costos de produccin, requirindose mquinas ms

precisas; por otro lado, una baja precisin puede afectar la funcionalidad

de las piezas.

Es necesario conocer las limitaciones de los procesos de produccin, en

cuanto a precisin se refiere, y los grados de calidad mximos que

permiten el buen funcionamiento de los elementos. Para el empleo de las

diversas calidades se definen los siguientes rangos:

Para agujeros:

Las calidades 1 a 5 se destinan para calibres (instrumentos de

medida).

Las calidades 6 a 11 para la industria en general (construccin de

mquinas).

Las calidades 11 a 16 para fabricaciones bastas tales como

laminados, prensados, estampados, donde la precisin sea poco

importante o en piezas que generalmente no ajustan con otras.

Para ejes:

Las calidades 1 a 4 se destinan para calibres (instrumentos de

medida).

Las calidades 5 a 11 para la industria en general (construccin de

mquinas).

Las calidades 11 a 16 para fabricaciones bastas.

IMPERFECCIONES SUPERFICIALES

Las imperfecciones superficiales se clasifican en:

Rugosidades, producto de las huellas de la herramienta empleada

para fabricar la pieza

Ondulaciones, causadas por los desajustes de las mquinas-

herramienta utilizadas en el mecanizado.

Imperfecciones mixtas, ambos defectos superficiales aparecen

conjuntamente

RUGOSIDAD

Dentro del mundo de la tecnologa, se observan gran cantidad de piezas

que han de ponerse en contacto con otras y rozarse a altas velocidades.

El acabado final y la textura de una superficie es de gran importancia e

influencia para definir la capacidad de desgaste, lubricacin, resistencia a

la fatiga y aspecto externo de una pieza o material, por lo que la rugosidad

es un factor importante a tener en cuenta.

Una superficie perfecta es una abstraccin matemtica, ya que cualquier

superficie real por perfecta que parezca, presentar irregularidades que se

originan durante el proceso de fabricacin.

La siguiente tabla, muestra los rangos tpicos de valores de rugosidad

superficial que pueden obtenerse mediante mtodos de fabricacin.

TIPOS DE SUPERFICIE

El acabado superficial o rugosidad es un parmetro que vara segn las

caractersticas funcionales que tiene cada superficie en una pieza o

conjunto. Los tipos de superficies que forman parte de una pieza se

pueden dividir en:

Superficie Funcional: Aquellas superficies que tienen contacto

dinmico (rotacin, traslacin) con otras, por lo que requieren un

acabado fino.

Superficie de Apoyo: Aquellas superficies que tienen contacto

esttico con otras, por lo que requieren un acabado intermedio.

Superficie Libre: Aquella que no tiene contacto con otra.

CALIDAD SUPERFICIAL

Se hace referencia al grado de rugosidad de una superficie. Las

superficies obtenidas segn los procesos de fabricacin como los que se

han sealado anteriormente, se caracterizan porque la forma de la

rugosidad abarca los siguientes aspectos:

Se percibe que las estras de la superficie tienen una direccionalidad

segn haya sido el proceso de fabricacin o tratamiento.

El perfil real es el obtenido al cortar la superficie por un plano

perpendicular a dicha superficie.

Perfil primario P. El perfil real, al realizarse la medicin mediante un

instrumento palpador, debido a las limitaciones geomtricas del

palpador y de la sensibilidad del propio instrumento queda suavizado,

denominndose este perfil primario P. Este perfil primario P, puede

descomponerse en dos curvas, segn la escala:

Perfil de ondulacin W. En forma de onda, debido a desajustes y

vibraciones de las maquinas, y

Perfil de rugosidad R. Que es ms sinuoso, sobre la forma ondulada,

debido bsicamente a las herramientas de corte.

Tablas de Tolerancias Normas ISO

Tolerancias en el Sistema Agujero nico y Eje nico

* CIFRAS MARCADAS CON ASTERISCO NO PASA

Tolerancias para rodamientos radiales de bolas y de rodillos

para ejes

Tolerancias para rodamientos radiales de bolas y de rodillos

para alojamientos

Tablas de Ajustes Normas ANSI

Tabla 34A-1*

Ajustes deslizantes y de rotacin libre. Norma Nacional Americana

Las Tablas de la 34A-1 a la 34E son extractadas de la ANSI B4 1-1967.

Tabla 34A-2

Ajustes deslizantes y de rotacin libre. Norma Nacional Americana

Los lmites son en milsimas de pulgada. Los lmites para agujero y

flecha se aplican algebraicamente al tamao bsico para obtener los

lmites de tamao de las partes. Los smbolos H8, e7, etc., son

designaciones de agujero y flechas empleadas en el sistema ABC.

Tabla 34B-1

Ajustes de localizacin con huelgo. Norma Nacional Americana

Los lmites son en milsimas de pulgada. Los lmites para agujero y flecha se aplican algebraicamente al tamao bsico para obtener los lmites de tamao de las partes. Los smbolos H6, h5, etc., son designaciones de agujero y flechas empleadas en el sistema ABC.

Tabla 34B-2

Ajustes de localizacin con huelgo. Norma Nacional Americana

Los lmites son en milsimas de pulgada. Los lmites para agujero y flecha se aplican algebraicamente al tamao bsico para obtener los lmites de tamao de las partes. Los smbolos H9, f8, etc., son designaciones de agujero y flechas empleadas en el sistema ABC.

Tabla 34C

Ajustes localizadores de transicin. Norma Nacional Americana

Tabla 34D

Ajustes de localizacin con interferencia. Norma Nacional Americana

Tabla 34E

Ajustes forzados y por contraccin. Norma Nacional Americana