PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 2 Prohibida la reproducción parcial o total. Indice Generalidades de la máquina de medición por coordenadas .......................................4 Introducción ..................................................................................................................5 Funcionamiento.........................................................................................................5 Configuración ............................................................................................................6 Tipos de CMM – Hardware............................................................................................7 Practica 1.....................................................................................................................8 Tipos de CMM – Software de aplicación......................................................................8 Practica 2.....................................................................................................................8 Sistemas de unidades...................................................................................................9 Sistema de coordenadas ..............................................................................................9 Practica 3.....................................................................................................................9 Interfaz de usuario..........................................................................................................10 Ventana de resultados ................................................................................................10 Ventana Grafica...........................................................................................................11 Herramientas...................................................................................................................12 Menú de herramientas ................................................................................................12 File (Archivo)............................................................................................................12 Edit (Edición)............................................................................................................12 Qualify (Calibración)................................................................................................12 PCS (Alineaciones)..................................................................................................13 Measure (Medición) .................................................................................................14 Construct (Construcción)........................................................................................14 Tolerances (Tolerancias).........................................................................................15 Analysis (Análisis)...................................................................................................15 Modify (Modificación)..............................................................................................16 Report Controls (Controles del reporte) ................................................................16 View (Vista) ..............................................................................................................17 System (Sistema).....................................................................................................17 Barra de herramientas ................................................................................................18 Practica 4...................................................................................................................18 Utilidades de sonda........................................................................................................19 Cabezal ........................................................................................................................19
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 3 Prohibida la reproducción parcial o total. Touch Trigger ............................................................................................................19 Measuring Probe .......................................................................................................19 Palpadores...................................................................................................................19 Calibración...................................................................................................................20 Rack de Sondas ..........................................................................................................25 Practica 5...................................................................................................................28 Planos de trabajo............................................................................................................28 Elementos básicos .........................................................................................................29 Plano ............................................................................................................................29 Línea.............................................................................................................................30 Punto............................................................................................................................30 Circulo..........................................................................................................................30 Practica 6...................................................................................................................30 Ejecución manual y DCC................................................................................................31 Aplicaciones en modo manual y DCC........................................................................31 Conceptos básicos de alineación..................................................................................34 Grados de libertad.......................................................................................................34 Translación ..............................................................................................................35 Rotación:..................................................................................................................35 Datums.........................................................................................................................35 Practica 7...................................................................................................................36 MCS v/s ICS v/s PCS...................................................................................................37 Practica 8...................................................................................................................39 Modo automático............................................................................................................39 Interim Point, Stand Off & Measure Point..................................................................39 Practica 9...................................................................................................................41 Construcción de elementos ...........................................................................................41 Recall (Retro llamar) ...................................................................................................42 Feature selection (Selección de elementos)..............................................................43 Practica 10.................................................................................................................44 Dimensionado.................................................................................................................44 Plano ............................................................................................................................46 Línea.............................................................................................................................46
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 4 Prohibida la reproducción parcial o total. Punto............................................................................................................................47 Circulo..........................................................................................................................47 Practica 11.................................................................................................................48 Reporte............................................................................................................................48 Practica 12.................................................................................................................53 Examen Intermedio.........................................................................................................53 Elementos Complejos ....................................................................................................53 Cilindro ........................................................................................................................54 Cono.............................................................................................................................55 Slot...............................................................................................................................56 Esfera...........................................................................................................................57 Practica 13.................................................................................................................58 Alineación Compleja.......................................................................................................58 Rotación.......................................................................................................................58 Traslación....................................................................................................................60 Recall ...........................................................................................................................62 Practica 14: Realizar alineaciones complejas de acuerdo al plano de la pieza de entrenamiento............................................................................................................63 GD&T ...............................................................................................................................63 Forma...........................................................................................................................63 Localización.................................................................................................................64 Orientación ..................................................................................................................66 Cabeceo.......................................................................................................................67 Practica 15.................................................................................................................68 Examen final ...................................................................................................................69 Bibliografía...............................................................................................................71 Generalidades de la máquina de medición por coordenadas
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 5 Prohibida la reproducción parcial o total. Introducción La máquina de medición por coordenadas (CMM) es uno de los equipos de metrología más completos y son utilizados por la mayoría de las plantas de manufactura, grandes y chicas. La gran mayoría de las dimensiones pueden ser inspeccionadas con una CMM. Mejoras en la flexibilidad y precisión, además de reducción de tiempos y costos de las mediciones han logrado su rápida aceptación en la industria de la metrología. Funcionamiento El funcionamiento básico de la CMM consiste en la medición de la figura actual de la pieza, compararla con la figura deseada, y evaluar su información metrológica, tales como, forma, localización orientación y tamaño. La figura actual de la pieza es obtenida mediante el palpado de la superficie en puntos de medición discretos. Cada punto de medición se expresa en términos de sus coordenadas medidas. Sin embargo, no es posible evaluar los parámetros de la pieza (Diámetro, distancia, anglo) directamente de las coordenadas de los puntos medidos. Debido a esto, un modelo analítico de la pieza es utilizado para evaluar los parámetros. Este modelo consiste en elementos geométricos ideales, los cuales son determinados al aplicar un algoritmo apropiado de elemento geométrico Best Fit al conjunto de datos medidos. La lógica de la CMM se define de la siguiente manera (Fig. 1): 1) Generar el conjunto de datos medidos punto-por-punto palpando la pieza con la CMM 2) Calcular el elemento geométrico apropiado en términos de: Tamaño, forma, localización y orientación 3) Evaluar los elementos requeridos de la pieza; al combinar los elementos geométricos apropiados y las dimensiones y tolerancias del dibujo.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 6 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 1 Configuración La máquina de medición por coordenadas consiste en los siguientes componentes del sistema esenciales: 1) Set-Up mecánico con los tres ejes y sus respectivos transductores de desplazamiento. 2) Cabezal de palpadores para palpar las piezas en todas las direcciones espaciales. 3) Unidad de control 4) Computadora personal con equipo Figura 2
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 7 Prohibida la reproducción parcial o total. periférico (Impresora, etc.) Tipos de CMM – Hardware El tipo de máquina de CMM según su configuración física (Hardware) juega un rol importante para cumplir con los requerimientos de medición, tales como precisión, flexibilidad, tiempo y costo. Basados en estos aspectos, los tipos más comunes de CMM son los siguientes: 1) Tipo puente movible a. El tipo más utilizado en la industria, se compone de una mesa estacionaria que soporta la pieza a medir y el puente movible. Figura 3 2) Tipo puente fijo a. El puente está sujeto rígidamente a la base de la máquina, la base donde se coloca la pieza se desplaza para dimensionar la pieza.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 8 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 4 Practica 1.- Investigar ventajas y desventajas de estos dos tipos de CMM y otros dos a investigar por el alumno. Tipos de CMM – Software de aplicación Esta categoría de software se refiere a la interface del operador con la CMM, esta asiste en la programación de la CMM y provee un sistema para desarrollar los programas. Existen dos vertientes en la programación; On-line & Off-line. La programación on-line o en línea, se refiere a modo aprendizaje, esto involucra el movimiento de la CMM a través de la medición de forma manual mientras se provee la información de los elementos medidos (círculos, planos, etc.). La programación offline ha ganado énfasis debido a que permite el uso de la CMM para medir piezas mientras nuevos programas o modificaciones están siendo realizados. Este tipo de programación requiere el uso de CAD para su realización. Existen diferentes tipos de software de aplicación, los cuales varían dependiendo del fabricante de la máquina, compatibilidad del Hardware, precio y compatibilidad con programas ya creados. Este curso fue desarrollado para el uso de CMM con software propietario Geomet 101 del fabricante Helmet. Practica 2: Investigar 2 tipos de software de aplicación para CMM.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 9 Prohibida la reproducción parcial o total. Sistemas de unidades Un sistema de unidades de medida es un conjunto de unidades confiables, uniformes y adecuadamente definidas que sirven para satisfacer las necesidades de medición. Existen en la actualidad dos sistemas de unidades principales: El SI y el sistema inglés. Un sistema de unidades de medida es un conjunto de unidades confiables, uniformes y adecuadamente definidas que sirven para satisfacer las necesidades de medición. Existen en la actualidad dos sistemas de unidades principales: El SI y el sistema inglés. El Sistema Internacional de unidades está basado en 7 unidades fundamentales, de las cuales se destacan el metro como longitud, y el grado como ángulo. Sistema de coordenadas Un sistema de coordenadas es una forma de localización de un punto en el espacio. Existen dos formas de ubicar el punto en el plano cartesiano, coordenadas cartesianas y coordenadas polares. En un plano cartesiano existen 4 cuadrantes: Figura 5 Los puntos se localizan en (X,Y) o coordenadas polares (radio y ángulo), la conversión se realiza por medio del teorema de Pitágoras. Practica 3: Convertir coordenadas polares a cartesianas y viceversa
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 10 Prohibida la reproducción parcial o total. Interfaz de usuario Ventana de resultados En la ventana de resultados se muestra la información general del programa de medición: Información del encabezado a) Numero de dibujo b) Nombre de la parte c) Sistema de coordenadas y unidades d) Numero de seria e) Nombre del operador f) Fecha hora g) Identificación de la maquina h) Anotaciones y comentarios i) Nombre del archivo Descripción línea de programación a) Numero de línea b) Tipo de elemento c) Valores actuales d) Desviación respecto a la tolerancia e) Desviación respecto a la nominal f) Valor nominal g) Bonos de tolerancia Líneas de programación a) Conjuga todos los elementos de programación para dimensionar la parte, incluyendo palpadores, elementos, tolerancias, alineaciones, comentarios, etc.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 11 Prohibida la reproducción parcial o total. Ventana Grafica Figura 6 Esta ventana representa de manera gráfica los elementos medidos durante la programación, con respecto a la alineación utilizada. Proporciona las siguientes opciones para la visualización: a) Vista del plano X-Y (Superior, Inferior) b) Vista del plano Y-Z (Frontal, Posterior) c) Vista del plano Z-X (Lateral Derecha, Lateral Izquierda) d) Vista Isométrica e) Vista personalizada f) Acercamiento (Zoom in) g) Alejamiento (Zoom out) h) Mejor ajuste (Fit área) i) Acercamiento a elemento seleccionado (Zoom to feature) j) Reconstruir (Redraw) k) Acercamiento de ventana (Zoom to window) l) Seleccionar elementos por medio de ventana Figura 7
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 12 Prohibida la reproducción parcial o total. Herramientas Menú de herramientas El menú de herramientas permite realizar el total de las funciones del software, las cuales están agrupadas en submenús, en función de la relación que tienen entre sí. File (Archivo) Se muestran las opciones disponibles relacionadas al manejo de los programas de medición, ejemplos: a. Abrir un archivo b. Archivo Nuevo c. Guardar como d. Correr un programa e. Recuperar un programa f. Imprimir Figura 8 Edit (Edición) Muestra opciones relacionadas a copiar Figura 9 Qualify (Calibración) Muestra opciones relacionadas al manejo de los palpadores, ejemplos: a. Stylus Manager b. Probe System Setup Tools
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 13 Prohibida la reproducción parcial o total. PCS (Alineaciones) Figura 10 Muestra opciones relacionadas con el manejo de las alineaciones, ejemplos: a) Orient b) Align c) Origin d) ICSPCS e) Rotate f) Translate g) PCS Manager Figura 11
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 14 Prohibida la reproducción parcial o total. Measure (Medición) Muestra opciones relacionadas con la medición de elementos geométricos, ejemplos: a) Point (Punto) b) Line (Línea) c) Circle (Circulo) d) Plane (Plano) e) Cylinder (Cilindro) f) Cone (Cono) g) Sphere (Esfera) h) User Prompt (Solicitar al usuario) Construct (Construcción) Figura 12 Muestra opciones relacionadas con la construcción de elementos a partir de otros elementos existentes, ejemplos: a) Feature selection (Selección de elementos) b) Line (Línea) c) Circle (Circulo) d) Plane (Plano) e) Offset (Desplazamiento) f) Recall feature (Re-llamar elementos)
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 15 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 13 Tolerances (Tolerancias) Muestra opciones relacionadas a la evaluación de tolerancias geométricas, ejemplos: a) GeoTol Form Tolerance (GD&T Forma) b) Run Out Analysis (Análisis) Figura 14 Muestra opciones relacionadas al análisis de los elementos medidos, ejemplos: a) Circular profile (Análisis circular) b) Feature profiler (Análisis planar) c) Triangle solutions (Cálculos trigonométricos)
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 16 Prohibida la reproducción parcial o total. Modify (Modificación) Figura 15 Muestra opciones relacionadas a la modificación de elementos medidos y programación, ejemplos: a) (Un) Delete # (Borrar línea) b) Delete permanently (Borrar permanentemente) c) Insert (Insertar) Figura 16 Report Controls (Controles del reporte) Muestra opciones relacionadas al reporte de medición, ejemplos: a) Report Header (Encabezado) b) Report control center (Centro de control del reporte) Figura 17
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 17 Prohibida la reproducción parcial o total. View (Vista) Muestra opciones relacionadas a la visualización de opciones de opciones de ventana gráfica, ejemplos: a) On-Screen DRO (Vista en pantalla de coordenadas) b) Tool bar status (Activar, desactivar barras de herramientas) System (Sistema) Figura 18 Muestra opciones de configuración del equipo y software, ejemplos: a) DCC Options (Opciones de DCC) b) Toogle Motor Speed (Velocidad del motor) c) Home the system (Mandar a home) d) Brakes (Bloqueo de ejes) Figura 19
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 18 Prohibida la reproducción parcial o total. Barra de herramientas La barra de herramientas permite seleccionar aquellas herramientas de uso común, de tal manera que las muestra en la pantalla en forma de iconos, para agilizar la programación. Practica 4: Identificar cada una de las herramientas en las barras mostradas. Figura 20 Figura 21
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 19 Prohibida la reproducción parcial o total. Utilidades de sonda Cabezal El cabezal es el componente de hardware de una CMM, en la cual se posicionan los palpadores, la función principal de este componente, es de detectar el contacto con la pieza en medición, y transmitir a la computadora las coordenadas del punto de contacto. Existen diferentes tipos de cabezales en función de las necesidades de medición de cada aplicación: a) Detección de contacto b) Detección de luz reflejada (Ópticos) Del tipo de detección de contacto existen dos vertientes: Touch Trigger.- Detectan solamente el contacto, por lo tanto tienen una salida booleana, es decir, 1 o 0. Este tipo de cabezal es adecuado para la medición de elementos geométricos estándar, debido a número relativamente bajo de puntos es regularmente suficiente para evaluar el elemento. Tienen un precio, peso y tamaño bajos. Toman la medición siempre durante el movimiento de la máquina. Measuring Probe.- Detectan el vector de palpado, son útiles para medición de superficies desconocidas (Free Form) ya que tienen la capacidad de realizar escaneos sobre los elementos a dimensionar. Son más precisos, tienen la capacidad de llevar la fuerza de palpado a un cero virtual y evalúan la forma de los elementos de una mejor manera. Pueden tomar las mediciones mientras la maquina esta sin movimiento. Palpadores Un elemento indispensable en los sistemas de medición de contacto son los palpadores, cuales se componen de lo siguiente: a) Elemento de palpado (Tip).- Establece la interacción mecánica con la superficie de la pieza de trabajo, deben tener muy baja desviación de forma, alta dureza y bajo desgaste. b) Aparato transmisor (Shaft).- Sirve para transmitir la información de contacto, debe tener una alta y uniforme dureza, baja expansión térmica y bajo peso.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 20 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 22 Existen diferentes tipos de palpadores: a) Punta esférica (Ruby y Carbide).- Tipo mayormente utilizado en la CMM debido a su forma simétrica y facilidad para dimensiona la mayoría de los elementos. b) Punta Cilíndrica (Ruby y Carbide).- Tipo utilizado en elementos en los que se busca el punto de contacto más alto (Esquinas) c) Punta de disco (Ruby y carbide).- Tipo utilizado en elementos en los que se busca el punto de contacto más alto, y que a su vez existen varios elementos alineados. Calibración La calibración del sistema de palpadores tiene una influencia enorme en el desempeño de una CMM, debido a que sus resultados son utilizados en el cálculo de cada resultado de la medición. Los errores de medición causados por una calibración inadecuada son muy difíciles de reconocer, ya que son repetibles y consistentes. El diámetro de la punta esférica del palpador considera no solamente las dimensiones físicas del elemento de palpado, sino también la deformación del vástago, punta y pieza causados por la fuerza de palpado.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 21 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 23 Para la calibración de las maquinas CMM, se utiliza una esfera de referencia, la cual posee dimensiones precisas conocidas y muy baja desviación de forma, se utiliza una esfera debido a que puede ser manufacturada y medida con mucha precisión, tiene vectores normales en cada dirección espacial y puede ser posicionada sin importar la orientación. El material a utilizado es típicamente cerámico, carbide, acero inoxidable o vidrio, esto debido a su baja expansión térmica y alta dureza. La calibración de los palpadores en términos generales comprende de los siguientes puntos: a) Elección del palpador a calibrar b) Velocidad de palpado c) Fuerza de palpado d) Número de puntos e) Posición y secuencia de puntos Generalmente, la estrategia de calibración es sugerida o definida por el manufacturador del cabezal y/o palpador, o implementada en el software de aplicación de la CMM. Los resultados de la calibración pueden revelar no solamente una calibración inadecuada, sino también configuraciones inadecuadas de palpadores y desgaste. Esta máquina está equipada con cabezal de múltiple posición de ángulos, los cuales se miden en inclinación (A) y rotación (B). El procedimiento de calibración en Geomet es el siguiente:
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 22 Prohibida la reproducción parcial o total. En las herramientas hay que seleccionar el menú Qualify -> Stylus Manager y aparecerá el recuadro siguiente: Figura 24 Si existen palpadores existentes, estos serán mostrados en el recuadro, en forma de lista con las siguientes características: a) Label (Nombre) b) Dia (Diámetro) c) Tip No. (Número de punta) d) Hits (Cantidad de puntos desde la última calibración) e) Acc Hits (Cantidad de puntos desde la creación) f) Qual Date (Fecha de la última calibración) g) A/B (Especificación de ángulos para maquinas con cambio automático) Para calibrar una punta existente, hay que seleccionarla y darle click en el botón Next En el siguiente recuadro aparecen detalles de la punta seleccionada; Tipo, opciones de calibración, Número, Nombre. Si es la punta primaria, habrá que calibrar el resto de las puntas existentes.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 23 Prohibida la reproducción parcial o total. Para continuar, dar click en Next Figura 25 En el siguiente recuadro, el software espera 5 puntos en la esfera de referencia para calibrar la punta; los puntos deberán ser palpados de la siguiente manera: a) El primer punto en dirección del vástago del palpador, en el punto más alto de la esfera, es decir, en el centro. b) Los siguientes 4 puntos deberán ser palpados 1 cada 90 grados, hasta abarcar los 360 grados de la esfera, ya sea CW CCW.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 24 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 26 Si la punta a calibrar es el palpador primario (A0B0), la maquina tiene una opción de Auto calibración, para esto, el palpador habrá de colocarse encima de la esfera de referencia, justo al centro de la misma, sin llegar a tocarla y aproximadamente 10mm de separado. Una vez posicionada la máquina, presionar el botón IP en el control.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 25 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 27 Al término de la calibración, ya sea manual o automática, la maquina regresara a la pantalla Stylus Manager. Este procedimiento se repite para cada una de las puntas. Nota: Esta máquina no está equipada con la opción de cambio automático de ángulos, por lo que se recomienda renombrar cada una de las calibraciones con el ángulo que corresponda. Rack de Sondas Existen piezas de trabajo complejas, las cuales debido a su geometría, requieren de la utilización de diferentes tipos de palpadores para realizar la medición. Para este tipo de piezas, la maquina CMM está equipada con un intercambiador automático de palpadores (Rack), en el cual se pueden dejar cargados todos los palpadores que se consideren necesarios, siendo la limitante el tamaño del Rack. Para configurarlo, es necesario tener la lista de palpadores en el Stylus Manager vacía, esto se puede lograr “limpiando” el sistema, con la opción Remove All.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 26 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 28 Al momento de dar click al botón Remove All, el software requiere confirmación de la instrucción. Una vez aceptado, pregunta al usuario si también requiere despejar las Bahías del Rack. Figura 29
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 27 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 30 Se repite la operación de calibración, solo que antes de pedir los puntos de calibración, el software muestra la pantalla para definir la bahía en la cual se habrá de guardar el palpador siendo calibrado. Figura 31 Al término de la calibración, el procedimiento se repite con el resto de las puntas y/o ángulos deseados.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 28 Prohibida la reproducción parcial o total. Nota: Si varios ángulos del mismo palpador se calibran, es necesario indicar la misma bahía para cada uno de ellos. Practica 5: Realizara la calibración de 2 palpadores diferentes, 5 combinaciones de ángulo cada uno y se darán de alta en Bahías 1 y 2. Planos de trabajo Toda pieza de trabajo se puede ubicar en el espacio utilizando sus coordenadas en los ejes –X- -Y- -Z-, respecto a un punto de referencia denominado origen. Sin embargo, las máquinas de coordenadas, definen la pieza de trabajo en elementos que la componen, los cuales a su vez, se pueden dividir en elementos 3D y 2D. Los elementos 3D, se definen utilizando precisamente los 3 ejes mencionados, sin embargo, los elementos 2D, se definen utilizando solo 2. Por lo tanto, el operador del equipo, deberá indicarle a el software, los cuales son estos 2 ejes a utilizar. Una manera de entender esto, es visualizarlo como algo similar al sistema de proyección conocido como método de Monge, el cual muestra una representación en 2D, de elementos 3D. Figura 32 En la imagen, se observa como la pared que tiene una pendiente, en la vista D, la pendiente se “pierda” de cierta manera, y solo se observa su proyección vertical. Este tipo de proyección en utilizada en los dibujos de ingeniería.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 29 Prohibida la reproducción parcial o total. Si se trazaran los ejes de coordenadas sobre la pieza, siendo la horizontal el eje – X-, la vertical el eje –Z- y la profundidad el eje –Y-, se podría relacionar de la siguiente manera: a) Vista Frontal y Posterior Plano X-Z b) Vista Lateral Izquierda y Derecha Plano Y-Z c) Vista Superior e Inferior Plano X-Y Cabe destacar que en la CMM, no necesariamente, las vistas del dibujo coincidirán con los planos de trabajo de la máquina, esto dependerá del posicionamiento físico de la pieza en la máquina, y de la manera de definir los controles de alineación en el software. Cada elemento geométrico tiene su manera específica de definir los planos de trabajo al momento de palparlos, de igual manera la maquina cuenta con definición automática del plano de trabajo para algunos de ellos. Elementos básicos Como se mencionó en puntos anteriores, la máquina de coordenadas, toma la medición de la pieza al tomar puntos de la pieza, calcular el elemento geométrico y comparar con alguna especificación. En este tema, se explicara la forma en la que se toman los puntos para calcular los elementos básicos de una pieza. Plano Características: a) Elemento 3D b) Mínimo 3 puntos para definirlo c) Calculo de Pierce Point en 3 ejes d) Calculo de orientación en 2 ejes Figura 33
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 30 Prohibida la reproducción parcial o total. Línea Características: a) Elemento 2D b) Mínimo 2 puntos para definirlo c) Calculo de pierce point en 2 ejes d) Calculo de orientación en 1 eje Punto Figura 34 Características: a) Elemento 1D b) 1 punto para definirlo c) Calculo de coordenada en 1 eje d) No hay cálculo de orientación Circulo Figura 35 Características: a) Elemento 2D b) Mínimo 3 puntos para definirlo c) Calculo de coordenadas en 2 ejes d) No hay cálculo de orientación Figura 36 Practica 6: Tomara puntos en una pieza de trabajo para generar los elementos básicos, utilizando al menos 3 ángulos y 2 palpadores distintos.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 31 Prohibida la reproducción parcial o total. Ejecución manual y DCC Aplicaciones en modo manual y DCC Una manera de utilizar la máquina de coordenadas es en modo manual, es decir, sin utilizar el movimiento automático de la CMM. Este modo tiene las siguientes aplicaciones: a) Es indispensable para poder establecer la pre alineación de la parte. b) Dimensionar partes de manera rápida, sin tener que contemplar los ajustes necesarios en DCC Por default, la maquina esta pre-configurada para trabajar en modo DCC (automático), por lo cual es necesario desactivar todos aquellos que requieran ser medidos de forma manual. Para esto, una vez que se haya palpado cualquier elemento, es necesario realizar lo siguiente: a) Click derecho en el elemento deseado Click en la opción Launch the Edit Motion Point tool. Figura 37
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 32 Prohibida la reproducción parcial o total. b) En la pantalla Edit Motion Points, seleccionar la casilla inferior llamada Disable Motion. De esta manera se desactiva el modo automático en el elemento. Figura 38 De esta manera, al correr la rutina de programación, el software mostrara un mensaje al usuario, indicando que se activara el Joystick y los puntos deberán ser tomados de forma manual.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 33 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 39 Si después de los elementos manuales, existieran otros elementos programados automáticos, el software mostrara un mensaje indicado que va a regresar a modo DCC y solicitara que el usuario posicione el cabezal en un lugar seguro para continuar.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 34 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 40 Esta operación de modo manual se puede insertar en cualquier posición de la programación. Conceptos básicos de alineación Grados de libertad Las maquinas CMM requieren que el usuario defina la ubicación y orientación de la pieza de trabajo, dentro del espacio de medición de la misma, de tal manera que el software pueda realizar los cálculos dimensionales de una manera precisa y repetible. La posición y orientación de la pieza en el espacio, es definido por tres componentes de translación y tres componentes de rotación, lo cual significa que en total son 6 grados de libertad a definir, antes de realizar cualquier medición.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 35 Prohibida la reproducción parcial o total. Translación: a) A través del eje –Zb) A través del eje –Xc) A través del eje –YRotación: a) Alrededor del eje –Zb) Alrededor del eje –Xc) Alrededor del eje –YFigura 41 Datums La selección de los elementos en la pieza de trabajo, para definir el control de los seis grados de libertad, se lleva a cabo mediante el seguimiento de la norma ASME Y14.5. Esta norma define los lineamientos para definir e interpretar las referencias a utilizar en la pieza de trabajo, las cuales están directamente relacionadas con la funcionalidad del producto, es decir, el diseñador de la pieza, comunica por medio de simbología en el dibujo de la parte, los elementos funcionales de la pieza. La norma define las referencias como –Datums-, los cuales, utilizan el siguiente símbolo:
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 36 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 42 Para definir los elementos de control de los grados de libertad, es necesario conocer e interpretar la simbología utilizada en el GD&T, según sea el caso, habrá de seguir los lineamientos del cuadro de control (Feature Control Frame) Figura 43 Practica 7: Identificara los elementos necesarios para controlar los 6 grados de libertad, según los cuadros de referencia de un plano
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 37 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 44 MCS v/s ICS v/s PCS La máquina de medición por coordenadas utiliza 3 diferentes sistemas durante su operación: a) MCS (Machine Coordinate System).- Sistema de coordenadas de la máquina, tiene su origen definido en el Home, y su orientación definida de acuerdo a la configuración del Hardware. b) ICS (Interim Coordinate System).- Sistema de coordenadas temporal, el cual es utilizado en la transición de MCS a PCS conforme se van definiendo los controles de orientación y ubicación en la pieza de trabajo. c) PCS (Part Coordinate System).- Sistema de coordenadas de la pieza, completamente definido en sus seis grados de libertad, el cual, una vez definido, se puede proceder a realizar la programación – medición. Estas opciones están en el menú de herramientas PCS, explicado anteriormente.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 38 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 45 Al iniciar un programa nuevo, el software nos indicará por medio de un mensaje en el recuadro verde en la parte inferior derecha de la pantalla, que la alineación está incompleta. Por default, el archivo nuevo utiliza las coordenadas de la máquina. Figura 46 El software tiene las siguientes opciones para controlar los grados de libertad de la pieza, de tal modo que quede totalmente definida en el espacio: a) Orient (Orientar).- Define 2 grados de libertad de orientación, requiere de elementos 3D. b) Align (Alinear).- Define 1 grado de libertad de orientación, requiere de elementos 3D o 2D. c) Origin (Origen).- Define 1, 2 o 3 grados de libertad de traslación, dependiendo del elemento seleccionado. Para definir estos controles, es necesario que el elemento seleccionado, sea el último en la línea de programación. Cabe destacar que un elemento puede definir tanto grados de orientación, como de ubicación, es responsabilidad del usuario la correcta determinación de los elementos, de lo contrario, habrá errores en la medición. En la siguiente imagen se puede observar la lógica utilizada para determinar los Datums de alineación, además, el mensaje en el recuadro verde desaparece:
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 39 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 47 Practica 8: Realizara la alineación base de la pieza de entrenamiento, de acuerdo a los datums indicados en el dibujo Modo automático Para realizar un programa automático de medición, es necesario contemplar los puntos de movimiento necesarios para cada elemento, según corresponda. Existen tres puntos de movimiento: Interim Point, Stand Off point y Measure Point. Interim Point, Stand Off & Measure Point Define el recorrido a seguir por la máquina para trasladarse durante la medición, estos puntos se definen utilizando el Joystick, con el botón llamado IP. El usuario define estos puntos desde un lugar seguro de inicio de rutina, antes y después de cada palpado de elementos hasta un punto seguro de finalización de la rutina de medición. El software mostrara el recorrido de los puntos en la ventana gráfica, de tal manera que el usuario tenga de manera visual, una referencia del movimiento.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 40 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 48 Otro tipo de movimiento es el denominado Stand Off point, el cual, configura la maquina la distancia a la cual se debe de posicionar ante y después de tomar un punto sobre la pieza de trabajo. Esta configuración es de suma importancia, sobre todo para aquellas piezas con accesos muy reducidos para dimensionar. Figura 49 Cada elemento, una vez tomados los puntos requeridos, queda grabado en forma de línea de programación. Dentro de esta línea de programación, existe una opción ya utilizada anteriormente, llamada Edit Motion Point, dentro de este recuadro de opciones, además de poder definir el elemento como manual, se pueden observar y/o modificar los puntos de movimiento IP, SO o MP. MP significa Measure Point, el cual es la coordenada de contacto de cada punto del elemento.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 41 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 50 Practica 9: Realizara un programa automático con la pieza de entrenamiento, de acuerdo al dibujo marcado, incluyendo alineación manual. Construcción de elementos En ocasiones, es necesario realizar mediciones de elementos que sería impráctico intentar medir mediante contacto directo con la pieza de trabajo, para esto, el software cuenta con la opción de construir elementos, a partir de otros elementos anteriormente palpados. Esta opción se encuentra en el menú de herramientas Construct.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 42 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 51 Recall (Retro llamar) Esta opción sirve para retro llamar un elemento que se haya medido o construido anteriormente. Es de utilidad para aquellas opciones que requieren el último elemento de la programación para funcionar, ejemplo: alineaciones. Figura 52 En el recuadro se configuran las opciones deseadas de construcción. Una vez aceptado el recuadro, el software solicitara al usuario el plano de trabajo deseado.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 43 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 53 Feature selection (Selección de elementos) Esta opción sirve para construir elementos a partir de otros elementos previamente medidos o construidos, es de gran utilidad para cálculos teóricos, o elementos imprácticos de palpar. Se pueden construir los siguientes elementos: a) Distance.- Calcula la distancia entre dos elementos seleccionados. b) Intersection.- Calcula la intersección entre dos elementos seleccionados. c) Angle.- Calcula el ángulo entre dos elementos seleccionados. d) Bisector.- Calcula el punto medio entre dos elementos seleccionados. e) Fit Line.- Construye una línea con dos o más elementos seleccionados. f) Fit Circle.- Construye un circulo con tres o más elementos seleccionados. g) Fit Plane.- Construye un plano con tres o más elementos seleccionados. Figura 54
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 44 Prohibida la reproducción parcial o total. Es importante recalcar, que los elementos seleccionados para construir, deberán haber sido medidos o construidos con el mismo PCS, de lo contrario el software mostrara una advertencia y no permitirá avanzar. Practica 10: Construirá elementos a partir de elementos a medidos en la practica 9. Dimensionado El objetivo de la máquina de medición por coordenadas, es evaluar los elementos previamente medidos o construidos, para esto, el software tiene la capacidad de evaluar las diferentes características: Coordenadas, distancias, ángulos, diámetros, etc. Las características disponibles a evaluar dependen del tipo de elemento que se haya seleccionado, ejemplo: a) Coordenadas –X—Y—Za. Se pueden evaluar las coordenadas de todos los tipos de elementos, bajo la condición del plano de trabajo en el que se haya medido o construido. Relativos al PCS activo. b) Distancias a. Se construyen mediante Feature Selection c) Ángulos a. Se construye mediante Feature Selection b. Se puede evaluar el ángulo de orientación de líneas, cilindros, conos y planos, bajo la condición del plano de trabajo en el que se haya medido o construido. Relativo al PCS activo. d) Diámetros a. Se puede evaluar el diámetro a círculos, cilindros, conos y esferas Una vez palpado el elemento deseado, se creara una línea de programación, la cual mostrara los resultados de la medición de manera directa en los casos de Coordenadas, ángulos de orientación y diámetros, sin embargo, es solo el valor medido. Es necesario que el usuario le indique al software las cuestiones de valor nominal y tolerancia.
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 45 Prohibida la reproducción parcial o total. Figura 55 Para esto, la configuración recomendada es definir el Doble Click como activador de edición de tolerancia. Figura 56
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 46 Prohibida la reproducción parcial o total. De esta manera, al dar Doble Click a los elementos, el software mostrara la pantalla de edición de tolerancia según el tipo seleccionado. Plano a) Coordenadas en un eje b) Angulo en 2 planos Figura 57 Línea Figura 58 a) Coordenada en un eje b) Angulo en un plano
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 47 Prohibida la reproducción parcial o total. Punto Figura 59 a) Coordenada en un eje Circulo Figura 60 a)
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 48 Prohibida la reproducción parcial o total. Coordenada en 2 ejes b) Diámetro
PROGRAMACION CMM Propiedad de INADET – CENALTEC. 49 Prohibida la reproducción parcial o total. Practica 11: Definirá los valores nominales y tolerancias de acuerdo al dibujo de la pieza de entrenamiento. Reporte El software va generando el reporte de resultados durante la creación del programa de medición, es decir, por default, todas las líneas de programación generadas, se reportaran al término de la medición: Figura 61 En el ejemplo, se observa que además de las medidas evaluadas, el reporte incluye el encabezado, mensajes al usuario, alineaciones, construcción de elementos, etcétera. Sin embargo, no toda la información es necesaria o importante para la evaluación de la pieza de trabajo, además de que el solicitante de la medición, no necesariamente entiende o necesita saber, la información relacionada con la programación de la maquina CMM.