UNIDAD 9 INSTRUMENTOS DE MEDIDA

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UNIDAD 9

INSTRUMENTOS DE MEDIDA

9.1 INTRODUCCIÓN A LA METROLOGÍA

La conformación de piezas, ya sea por procedimientos de deformación y corte, arranque de material, moldeo o especiales, exige el control de las medidas durante y después del proceso de fabricación para determinar su aptitud para el uso o para determinar si es conforme a las especificaciones técnicas indicadas en los planos.

Es parte fundamental en el proceso de producción pues determina la aceptación o rechazo de las piezas en función de tolerancias admitidas en la fabricación.

Cuando se realiza una medida se está comparando una magnitud con otra que, previamente, ha sido definida.

Con la comparación entre la magnitud y la unidad se establece la medida, es decir, el número de veces que aquella contiene a ésta.

Se define la metrología como la ciencia que trata la medición de las diferentes magnitudes, los sistemas de unidades y establece requisitos en la fabricación de los instrumentos de medida.

Todo es factible de ser medido en el mundo físico. Por lo que la metrología puede ser aplicada a un gran número de campos, pero, considerando a ésta desde el punto de vista de una de sus especialidades, en este capítulo, nos ocuparemos, fundamentalmente, de la Metrología aplicada a las industrias de fabricación mecánica.

Modernamente se ha creado el concepto de Metrotecnia como metrología aplicada a la industria técnica, la cual trata temas como el conocimiento de los instrumentos de medida, las instrucciones para su correcto manejo, la conservación y mantenimiento y da las pautas para realizar las mediciones.

Mediante el control de las medidas de una pieza puede determinarse el valor numérico de una magnitud lineal o angular (medición) y, también, que la magnitud se encuentra dentro de unos márgenes determinados (verifi- cación).

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9.2.- CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS O APARATOS DE VERIFICACIÓN Y MEDIDAS DIMENSIONALES

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9.3.- EL CALIBRE O PIE DE REY

El pie de rey o calibrador es un instrumento de medida directa (permite determinar la medida de una manera inmediata y sin necesidad de efectuar operaciones matemáticas). El pie de rey es indispensable en cualquier taller o industria y uno de los más utilizados. Consta básicamente de dos partes: la parte fija y la parte móvil.

- La parte fija consiste en una regla (6) graduada en milímetros por una arista y en pulgadas por la otra, y terminado en forma de escuadra por uno de sus extremos que forma la boca de exteriores (12). Otra boca, pero de interiores (1), forma un ángulo recto con la regla graduada.

- La parte móvil está formada por un cursor (3) con una escala graduada, llamada nonius (10), que se desplaza a través de la parte fija. Esta parte móvil termina también en forma de escuadra por un extremo, boca móvil de exteriores (11) y presenta la boca móvil de interiores (2).

Acostumbra a tener una varilla llamada sonda de profundidad (7) y un tornillo de fijación (5) del cursor a la regla.

1. Boca fija de interiores 7. Sonda de profundidades

2. Boca móvil de interiores 8. Protección de la sonda

3. Cursor 9. Rueda

4. Nonius en pulgadas 10. Nonius en milímetros 5. Tornillo de fijación del cursor 11. Boca móvil de exteriores 6. Regla graduada 12. Boca fija de exteriores

9.3.1 Tipos de calibres

Estos instrumentos se clasifican según las aplicaciones y existen tantos modelos como necesidades de medida. Los más utilizados son:

- El pie de rey de tornero (a): El más sencillo de todos. Sólo permite medir exteriores.

- El pie de rey universal (b): Es el descrito anteriormente y permite medir exteriores, profundidades e interiores.

- El pie de rey con reloj incorporado o analógico (c).

- El pie de rey digital (d). La ventaja de estos dos últimos es que tienen una mayor apreciación y precisión.

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Llamamos apreciación a la lectura más pequeña que es posible realizar con un instrumento de medida y precisión a la capacidad de un instrumento de medida para ofrecer resultados con un error mínimo.

La utilización del pie de rey no es difícil si nos fijamos en las instrucciones para su uso que encontramos en este Procedimiento Normalizado de Trabajo (PNT) y seguimos unas normas de trabajo y seguridad que fija este PNT. Para obtener resultados correctos es importante tomar todas las precauciones necesarias con el fi n de evitar errores.

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9.4.- CONCEPTOS PREVIOS

Habitualmente usamos lecturas de décimas de milímetro, centésimas o incluso milésimas de milímetro. No obstante, la graduación de la escala de un instrumento de medida no puede tener divisiones más pequeñas que de medio milímetro, ya que el ojo humano no sería capaz de distinguirlas.

Esta situación obligó, desde tiempos antiguos, a idear mecanismos que aumentasen la apreciación de los instrumentos de medida. Uno de estos mecanismos es el nonius, la invención del cual se atribuye al portugués Pedro Nunes, aunque hay quien dice que el creador fue el matemático francés Pierre Vernier.

El nonius es una regla graduada recta o circular que fracciona las divisiones del instrumento de medida en partes proporcionales y de esta manera amplía la apreciación.

El principio de funcionamiento se basa en el teorema de Tales.

El fundamento del nonius es el siguiente:

Si en la regla fija se marcan 10 mm de longitud y se divide esta distancia (por medio del teorema de Tales) en 10 partes iguales, el valor de cada medida será:

10/10 = 1 mm

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- Si sobre una regla móvil pequeña (nonius) se marcan 9 mm de longitud y se divide esta distancia en 10 partes iguales el valor de cada medida será:

9/10 = 0,9 mm

9/10=0,9

- Cuando las bocas de medición están cerradas, coinciden los ceros; de ambas reglas, por tanto, la distancia existente es de:

10/10-9/10 = 0,1 mm

- La diferencia entre 1 mm de la regla y 1 división del nonius, es de 0,1 mm.

- Para dos divisiones del nonius dicha diferencia será de:

2 x 0,1 = 0,2 mm

- Para tres divisiones del nonius la diferencia será de:

3 X 0,1 = 0,3 mm y así sucesivamente.

- La precisión de un pie de rey o calibre viene dada por el número de divisiones del nonius; cuando la diferencia entre las divisiones de la regla y las del nonius son más pequeñas, su apreciación es mucho mayor:

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apreciación 1 º

N dedivisiones

- En la práctica se utilizan nonios de 20 y 50 divisiones que determinan una apreciación de 0,05 y 0,02.

20/20 - 19/20 = 1/20 = 0,05 mm 50/50 - 49/50 = 1/50 = 0,02 mm

Para medir se mueve el nonius encima de la regla fija y se lee la posición en que queda el cero del nonius sobre la escala de la regla fija. Al medir con el calibre se pueden presentar dos casos:

- Que el cero del nonius coincida con una división de la regla; en este caso la lectura es directa sobre la regla fija.

- Que no coincida y el cero del nonius quede en medio de dos divisiones de la regla fija. Entonces el trazo de la regla situado a la izquierda del cero del nonius representará la parte entera: mientras el trazo del nonius que coincida con una división cualquiera de la regla indicará la parte decimal.

Por ejemplo, si en efectuar una medida, el cero del nonius indica un punto intermedio entre 25 y 26 mm, y la cuarta división del nonius coincide con otra de la regla fija, la medida es:

Medida= 25 mm + 4/10 mm = 25.4

La apreciación de un instrumento con nonius incorporado es la diferencia entre el valor de una división del instrumento y una del nonius.

Apreciación = división regla - división

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De forma práctica, y en instrumentos con una regla fija dividida en milímetros podemos calcular la apreciación como:

a 1

n

Donde a = apreciación y n= número de divisiones de nonius

9.5.- OPERACIÓN DE MEDIR

Medir con el pie de rey es un trabajo INDIVIDUAL. Todos debemos aprender a hacerlo de manera autónoma.

Si tenemos la necesidad de realizar una medida de precisión con el pie de rey es necesario seguir el siguiente proceso de trabajo:

9.5.1.- Observar la pieza a medir y ver la mejor posición del pie de rey para realizar la medida. Junto con esta acción pensaremos si utilizamos las bocas de exteriores, de interiores o la sonda de profundidad. Se debe procurar que la superficie de la pieza a medir no estropee el instrumento, y que la temperatura en el momento de la medición sea próxima a los 20 °C.

9.5.2.- Si hemos decidido dónde realizar la medida y qué parte del pie de rey vamos a utilizar, procederemos a desplazar las parte móvil, de manera que se abra el cursor hasta la distancia necesaria.

El pie de rey es un instrumento de precisión, cualquier manipulación ha de realizarse con cuidado, evitando los golpes, las caídas al suelo, etc.

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9.5.3.- Seguidamente ajustamos las bocas o la sonda de profundidad, hasta ponerlas en contacto con la pieza. Una vez hecho esto, apretaremos el tornillo de fijación, no excesivamente, para que no pueda moverse la medida.

Debe evitarse realizar una presión excesiva de la boca con la pieza a medir, ya que influiría en la lectura de la medida. Nunca le aplicaremos esfuerzos al manejarlo.

9.5.4.- Ahora ya estamos en condiciones de efectuar la medida. Siempre que sea posible, no desplazar sus bocas sobre la pieza para realizar la lectura; leer directamente. Nuestra visión ocular ha de ser tan perpendicular a las escalas como sea posible, de esta manera evitaremos errores en la lectura.

Al medir la pieza siempre debe hacerse siguiendo la línea recta más corta entre los dos puntos, es decir, la perpendicular a un lado. De lo contrario la medida sería errónea.

9.5.5.- Una vez realizada la medida, aflojaremos el tornillo, abriremos las bocas y separaremos el pie de rey de la pieza medida.

9.5.6.- Una vez finalizada la operación, se limpiará cuidadosamente, y se guardará en la funda o caja con los otros instrumentos de medida y nunca mezclado con las otras herramientas de trabajo del taller.

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9. 6.- MICROMETRO O PALMER

Es un instrumento de medición de lectura directa, es decir, proporciona directamente el valor de la longitud medida. Este instrumento permite realizar mediciones con una precisión de 0,01 mm. y en algunos modelos hasta con 0,001 mm.

9.6.1. Terminología

La denominación de las distintas partes del micrómetro son:

1. Cuerpo.

2. Tubo.

3. Tambor giratorio.

4. Tornillo de fricción (sobre el q u e se a c t ú a para medir siempre con la misma presión de p a l a dores ).

5. Graduación circular (generalmente 50 divisiones).

6. Graduación lineal (generalmente de 0,5 en 0,5 mm.).

7. Freno (utilizado para inmovilizar el palpador móvil).

8. Palpador móvil.

9. Palpador Fijo.

10. Cachas aislantes.

Al c o n j u n t o formado por el t u b o 2 y tambor 3, con su correspondiente freno y palpador, se d e n o m i n a cabeza micrométrica.

9.6.2. Principio de funcionamiento.

El principio de funcionamiento de un micrómetro se basa en el mecanismo de «tornillo y tuerca» (fig. 1.2); si sujetamos la tuerca, el tornillo se desplazará al darle vueltas y el avance por vuelta será exactamente el paso P del tornillo.

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Idénticamente, en el interior del t u b o del micrómetro va roscado un tornillo (de 0,5 mm.

de paso) denominado «tornillo micrométrico» debido a su gran precisión, el c ual va uni do por un extremo al tambor giratorio q u e viene a s u s t i t u i r a la cabeza del tornillo ordinario fig. 1 . 3 ) ; el otro extremo libre del tornillo micrométrico constituye el palpador móvil 8. El tubo va solidario al cuerpo del micrómetro, porta dor del palpador fijo.

La pieza a medir se sitúa entre los palpadores; la gra duaci ón l i n e a l grabada sobre el t u b o del micrómetro proporciona el valor de los milímetros y medios milímetros, puesto que al tener el tornillo micrométrico 0.5 mm. de paso, por v u e l t a del t a m b o r graduado el pa l pa do r móvil se desplaza 0,5 mm.

La l e c t u r a de los mi l í m e t r o s enteros o de los medios milímetros se hace con referencia a la arista m-n del bisel del tambor giratorio. Las centésimas de milímetro se leen sobre la graduación circular del tambor, puesto que si la graduación circular tiene 50 divisiones, se tiene:

A 50 divisiones corresponde 0,5 mm., a 1 división corresponderá x mm.

de donde:

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es decir, girando el tambor en u n a división, el acercam i e n t o del palpador es de u n a centésima de milímetro. La figura 1.3a in d i ca u n a lectura de un número exacto de milímetros; la figura 1.3b señala una lectura de 6 mm. +0,5 mm.+ 0,44 mm. = 6,94 mm.

Nota. Se construyen algunos micrómetros con tornillo micrométrico de 1mm. de paso y 100 divisiones en el tambor giratorio.

Hay micrómetros de gran precisión que permiten apreciar lecturas hasta de 0.001 mm.; para ello la graduación circular del tambor está provista de un nonius decimal, tal como indica la figura 1.4, grabado sobre el tu b o de micrómetro, de tal forma

que las diez divisiones del nonius coinciden con 9 divisiones circulares del tambor; por consiguiente dicho nonius aprecia décimas de centésima, o sea, milésimas.

9.6.3. Práctica y manejo del micrómetro

El micrómetro se puede u t i l i z a r para medir piezas sobre mármol, sobre máquina o ser utilizado con soporte para realizar verificaciones de serie. Las figuras 1.5, 1.6 y 1.7 ilustran los tres procedimientos. Pero en cualquiera de los casos el orden a seguir para hacer la medición es el siguiente:

a) Se abre el instrumento (separar los palpadores) en una a mpli tu d ligeramente mayor que la d i mensión a medir en la pieza.

b) Situada la pieza entre palpadores, se gira el tambor suavemente hasta que los palpadores apoyen contra la pieza. Esta operación debe ser realizada actuando a través del tornillo de fricción; sólo podrá actuar directamente sobre el tambor giratorio aquellas personas experimentadas en su manejo, con la suficiente sensibilidad, particularmente cuando es necesario coger el micrómetro con una sola mano (fig 1.6).

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La figura 1.7 muestra un micrómetro sujeto a un soporte. Esta disposición proporciona al operador libertad de manos para coger la pieza con la mano izquierda y actuar con la derecha sobre el tornillo de fricción.

Se adopta esta disposición para medir piezas pequeñas, sobre todo cuando se trata de verificar un lote grande de piezas.

c) Para retirar la pieza, se debe abrir ligeramente el micrómetro, particularmente cuando se trata de medir entre caras paralelas. Para evitar el desgaste, algunos fabricantes construyen sus micrómetros con protecciones de metal duro en los palpadores (figura 1.8).

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9.6.4 Capacidad de medida

Los micrómetros ordinarios tienen una capacidad de media de 25 milímetros y con un juego de micrómetros se abarca el campo de 0 a 500 mm. A partir de 300 mm. se suministra el instrumento con alargaderas que van de 25 en 25 mm. (flg. 1.9).

9.7. Reglaje y puesta a punto de un micrómetro

Como todo instrumento de medida, la lectura proporcionada por un micrómetro está sujeta a errores, pudiendo ser éstos de dos clases:

- errores sistemáticos - errores variables

9.8. Errores sistemáticos

Son cuando el error es constante para toda posible lectura a lo largo del alcance de medida del instrumento: así, por ejemplo, si mide 0,03 mm. de menos, debemos estar advertidos de q u e todas las medidas que se efectúan con dicho aparato están disminuidas en 0,03 mm.

Los errores sistemáticos de un micrómetro son originados por el uso del instrumento, principalmente por el desgaste de las bocas de los palpadores y de la rosca micrométrica.

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Los micrómetros modernos están equipados con dispositivos de corrección que a n u l a n estos defectos y, por lo tanto, los errores sistemáticos.

Para corregir la holgura de la rosca micrométrica, proceder de la siguiente forma: Se desenrosca el tambor giratorio hasta que descubra la tuerca de reglaje m (flg. 1.10) q u e va roscada en el extremo ranurado del tubo. Esta tuerca lleva interiormente un ajuste cónico que obliga a cenarse al tubo si aquélla se desplaza, eliminando de esta forma la holgura de la rosca del tornillo micrométrico

Para corregir el defecto debido al desgaste de palpadores, se procede de la siguiente forma: Se cierra el micrómetro a tope, es decir, hasta ju n t a r los palpadores del mismo; el cero del tambor no coincidirá con la línea ab de referencia de la graduación l i n e a l del tubo figs. 1.10 y 1 . 1 1 ; con una llave apropiada girar el casquillo C ( l a graduación lineal

no va grabada directamente sobre el tubo, sino sobre un casquillo que ajusta a presión sobre a q u é l ) hasta que nuevamente coincide la línea ab con el cero de la g r ad u a ción del tambor.

9.9. Errores variables

Son, como su nombre indica, errores que varían según la dimensión que se mide.

Tales errores proceden, principalmente, de posibles variaciones en el paso del tornillo micrométrico.

No es posible corregir en el micrómetro un error variable, pero sí conocer el error q u e comete el instrumento para toda posible medida; para ello es necesario establecer lo qu e se denomina «curva de errores» del aparato. Dicha curva se traza una vez conocidos los errores q u e comete el i n st ru m e n t o a lo largo de su alcance de medida.

Para establecerla, se miden prismas de precisión de dimensión conocida (calas patrón) y se observa la lectura del micrómetro. Si se mide una cala de 10 mm. y el i n st ru m e n t o

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señala 9,998, por ejemplo, se puede admitir que para la cota de 10 mm. el error de lectura es de 10- 9,998 = 0,002 mm. en menos.

Repitiendo la operación para calas de 1 en 1 milímetro, se conocerán los errores a lo largo del alcance de medida del micrómetro, con las cuales es posible trazar u n a curva de corrección de las lecturas del aparato (fig. 1.12).

9.10. OTROS TIPOS DE MICROMETROS

Conservando la cabeza micrométrica y suprimiendo o m o difi cand o el cuerpo de micrómetro, se puede obtener variantes del micrómetro ordinario que const i t u y en distintos modelos aptos para las mediciones más vanadas. Los principales son:

9.10.1. Micrómetro de interiores.

Consta de una cabeza micrométrica (fig 1.13), en cuyo extremo libre va atornillado el palpador móvil; el extremo libre del tubo constituye el palpador fijo. El alcance de

medida de un juego de estos i n s t r u mentos va de 15 a 300 m m . , de 25 en 25 mm.

Para facilitar su manejo d u r a n t e la medición de agujeros de pequeño d iá m e tr o , se puede acoplar un mango M en el palpador fijo del i n s t r u m e n t o .

Se construyen juegos de micrómetros interiores, compuestos por u n a sola cabe/a micromélrica, a la que se pueden acoplar alargaderas: A1, A2, A3...

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de di s t i nt a s longitudes q u e a mplían la capacidad de me di da del i n s t r u m e n l o de 25 en 25 rnrn.

Los p r i n c i p a l e s inconve nie ntes de esta clase de micrómetros interiores son:

los palpadores apoyan en un solo punto; es dificil situal el eje del micrómetro perpendicul a r m e n t e al eje de la pieza y diametralmente; sólo pueden me d i r agujeros a p a r t i r de 15 mm. de diámetro;no pueden m e d i r diámetros en agujeros ciegos de poca p r o f u n d i d a d .

9.10.2. Micrómétros de interiores de tres apoyos

Estos a p a r a t o s constan de u n a cabeza micrométrica, a la q u e se le acopla el dispositivo palpador portador de tres palpadores dispuestos radialmente a 120º

La figura 1. 14 representa uno de estos instrumentos, u n a rampa cónica espiral 1, accionada por el tambor giratorio, constituye el elemento básico de la precisión de este i n s t r u m e n t o ; a medida q u e gira, se desplaza axialmentc gracias a la rosca 3; por consiguiente, los palpadores q u e apoyan sobre dicha rampa obligados por el resorte 4, se desplazarán radialmente hasta apoyar contra el ci l i ndro interior a medir.

La figura 1.15 muestra una variante del dispositivo palpador: se trata del MICRO-MAAG; en sustitución de la rampa cónica espiral lleva un cono. En este modelo la rosca que proporciona el desplazamiento axial del cono ha de ser de alta precisión.

El campo de medida que puede abarcar un juego de estos aparatos va de 6 a 300 mm.

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Al igual que los micrómctros de exteriores, admiten corrección de los errores sistemáticos q u e pueden adquirir.

9.10.3. Manejo del micrómetro de tres apoyos IMICRO La figura 1.16 muestra la forma de re a l iz a r mediciones.

En esta clase de micrómetros n u n c a debe a c t u a r se directamente sobre la cabeza microm étrica si no es a través del tornillo de fricción.

9.10.4. Micrómetro de interiores para pequeños diámetros

La figura 1.17 representa un dispositivo de palpadores compuestos por láminas flexibles, que acoplado a una cabeza micrométrica permite medir agujeros a partir de 2 mm. de diámetro. El extremo del tornillo micrométrico t e r m i n a en un cono (1) q u e en su desplazamiento axial obliga a separarse a las dos láminas ( 2 ) que constituyen los palpadores.

La a m p l i t u d de medida de estos instrumentos oscila e n t r e 1 y 2 mm. Admiten corrección de errores sistemáticos.

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9.10.5. Micrómetros de profundidad

Llamados también sondas micrométricas (Fig1.18), están constituidos por u n a cabeza micrométrica qu e lleva, en sustitución del cuerpo de horquilla, un apoyo en T . Se u t i l i z a n para medir cotas en profundidad.

9.11. MICRÓMETROS ESPECIALES

Además de los micrómetros descritos, existen micrómetros provistos de palpadores especiales para la medición de roscas, del espesor del diente de los engranajes, medición de diámetro de herramientas con número impar de ranuras, etc. No obstante, tal como queda indicado, se trata de las mismas cabezas micrométricas descritas equipadas con palpadores especialmente concebidos para u n a determinada medición.

9.12. NORMAS PARA LA CONSERVACIÓN DE LOS MICRÓMETROS

Los micrómetros son instrumentos de precisión de precio elevado; por consiguiente requieren, debido a esta doble condición, un cuidado y trato especial.

He aquí algunas normas q u e deben observarse:

1. Utilizar el micrómetro sólo para medir aquellas cotas que requieran exactitud.

2. Antes de r e al iz ar la medición, asegurarse de que tan to las superficies a medir como la boca de los palpadores están perfectamente limpias.

3. No abandonar el i n s t r u m e n t o mezclado con otras herramientas. Antes bien, en los momentos en q u e no se utiliza, colocarlo sobre una superficie l i m p i a y blanda, por ejemplo fieltro, retirado de los rayos solares o focos caloríficos.

4. Cerrar el micrómetro actuando, siempre que sea posible, sobre el tornillo de fricción; de tener que actuar directamente sobre el tambor giratorio, no apretar éste excesivamente.

5. Evitar el retirar el micrómetro de la pieza cuando ésta está cogida entre palpadores, particularmente cuando se trata de medir entre caras paralelas.

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6. No «abrir» o «cerrar» el micrómetro dándole vueltas al cuerpo, es decir, a la horquilla; a c t ua r siempre suavemente a través del tambor giratorio.

7. No efectuar mediciones sobre máquina cuando la pieza esté girando.

8. Si se utiliza el micrómetro como «calibrador fijo» (inmovilizado por el freno), no forzar las piezas a medir para que «pasen» entre palpadores. El esfuerzo máximo no debe ser superior al peso del propio micrómetro, aproximadamente.

9. Después de ser utilizado, limpiar el i nstrume nto, particularmente los palpadores, con una gamuza o trapo de hilo li mpio y reintegrarlo a su estuche, no sin antes proteger los palpadores con una ligera capa de vaselina neutra.

10. Si el instrumento va a estar almacenado largo tiempo, colocar dentro del estuche papel antihumedad para protegerlo contra la corrosión.

1 1. En este último caso conviene revisar el micrómetro cada dos meses; se abrirá y cerrará además de renovar la vaselina de los palpadores.

9.11. MEDIDA POR COMPARACIÓN

Medir por comparación es determinar la magnitud de u n a pieza, comparándola con otra de dimensión conocida; esta ú l l i i n a suele ser un prisma o cilindro de

dimensión conocida, o sea una «cala patrón».

Para comparar una determinada dimensión de dos piezas, es necesario situar éstas sobre la misma superficie de referencia (mármol) y medir la diferencia de dimensión q ue existe entre ambas.

En la figura se compara la al t u r a de la pieza núm. 1 y núm. 2 con la de una cala patrón de 100 mm. de altura.

La pieza n ú m . 1 es menos alta q u e la cala en - 7,00 mm., por lo tanto su dimensión será: 100 - 7,00 = 93,00 mm.

La pieza núm. 2 es más alta que la cala en + 2,50 mm., siendo entonces su altura total de 100 + 2,50 = 102,50 mm.

La comparación entre las piezas y la cala se realizó con el auxilio de un micrómetro de profundidad; no obstante, para facilitar la operación, existen instrumentos especiales, denominados comparadores.

9.12. COMPARADORES Y AMPLIFICADORES

Son instrumentos de precisión para medir por comparación, ampliando en 100, 1000 ó más veces la diferencia de cota de las piezas comparadas.

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Atendiendo al principio de funcionamiento, los comparadores pueden ser: de accionamiento mecánico, óptico, neumático y electrónico. El primero aprecía hasta 0,001 mm. y son los más utilizados en los talleres de construcción mecánica, los otros tres sistemas permiten obtener apreciaciones hasta de 0,00005 mm.

9.13. COMPARADOR DE ESFERA

Llamado también reloj comparador, consiste en una caja metálica atravesada por una varilla o palpador desplazable axialmente en algunos milímetros ( 1 0 mm. para comparadores centesimales y un mm. para comparadores milesimales). En su desplaza- miento la varilla hace girar, por medio de varios engranajes, una aguja que señalará sobre una esfera

dividida en 100 partes el espacio recorrido por el palpador, de tal forma q u e u n a v u el ta completa de la aguja representa 1 mm. de desplazamiento del palpador y, por consiguiente, una división de la esfera corresponde a 0,01 mm. de desplazamiento del mismo. Una segunda aguja más pequeña indica milímetros enteros.

9.13.1. Terminología

La denominación de las distintas partes de los comparadores son:

1. Caja 2. Tubo-guía.

3. Varilla.

4. Palpador.

5. Escala centesimal.

6. Escala milimétrica.

7. Agujas indicadoras.

8. Indice reglable.

9. Cabeza de la varilla.

10. Soporte.

11 Esfera orientable.

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9.14. SOPORTES DE RELOJES COMPARADORES

Los relojes comparadores y, en general, los comparadores han de estar montados sobre soportes para poder ser utilizados.

Los tipos de soportes nórmales utilizados son:

Soporte universal (fig. 2.3).

Soporte con base magnética (fig. 2.4) : u n a llave C permite dar a la base magnetismo o no.

Soporte con mesa (fig. 2.5): utilizado únicamente para e f e c t u a r medidas comparativas con relación a piezas tipo.

Los tres modelos están provistos de u n a articulación o guía que facilita el reglaje en a l t u r a del aparato. La figura 2.6 representa un «palpador de interiores». dispositivo acoplable al tubo-guía del reloj comparador y que permite palpar directamente superficies verticales o interiores.

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9.15. MEDIDA POR COMPARACIÓN UTILIZANDO EL RELOJ COMPARADOR Montado el comparador sobre un soporte de la figura, a la al t u r a conveniente, se apoya el palpador contra la cala de comparación y se regla la esfera orientable a cero, es decir, se gira suavemente dicha esfera hasta que el cero coincida con la aguja

centesimal.

Sustituyendo la cala por la pieza, de no tener ésta la misma a l t u r a q u e la cala, la aguja señalará la diferencia de altura entre ambas.

Este método de medida encuentra sus principales ventajas en la verificación de series o lotes de piezas iguales, debido a su rapidez y exactitud.

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9.16. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN RELOJ COMPARADOR

Sobre la varilla (3) va tallada una cremallera (7) que engrana con el piñón (8), cuyo eje corresponde a la aguja indicadora de milímetros, solidario con éste va la rueda dentada (9) que transmite el movimiento a un segundo piñoncito (10), que acciona la aguja de la escala centesimal.

El muelle en espiral ( 1 1 ) , montado sobre una rueda auxiliar que engrana con el piñón (10), tiene como finalidad eliminar los juegos entre dientes de los distintos engranajes; el resorte (1 2) constituye el muelle de presión, cuya finalidad es asegurar el contacto entre palpador y pieza (presión = 100 gramos); la posición de la varilla (3) está asegurada por medio del pasador (5), que se aloja en la ranura (6).

9.17. MICROMETROS COMPARADORES

Son instrumentos de medida compuestos por un micrómetro ordinario en el que se sustituye el palpador fijo por un reloj comparador. La figura , muestra un micrómetro comparador para exteriores;

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la figura 2.10 muestra un micrómetro comparador para interiores, utilizado para grandes diámetros; la figura 2.11 representa un micrómetro comparador autocentrante para interiores. Este aparato se utiliza para pequeños y medianos diámetros (de 20 a 300 mm.). El palpador (a) actúa directamente, a través de la palanca angular (b) sobre la varilla (c) del comparador. Un apoyo móvil (f) permite centrar los palpadores en el agujero a verificar

9.18. EMPLEO DE COMPARADORES

Los comparadores, y principalmente los relojes comparadores, son de gran utilidad en los talleres mecánicos. Con estos instrumentos, utilizando soportes adecuados, se puede realizar:

FIG.2.12

—Control de paralelismo de superficies (fig. 2.12). Si la pieza es pequeña, se desplaza ésta bajo el comparador; tratándose de grandes piezas, se desplaza el comparador.

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Control comparativo entre piezas (fig. 2.13). Se coloca bajo el comparador la pieza patrón de altura h y se pone a cero la esfera del reloj comparador; después se coloca bajo el comparador la pieza a comprobar.

Control de paralelismo de guías (fig. 2.14) p. ej. para verificar el paralelismo de las guías del cabezal de una limadora con la superficie de la mesa, se monta el comparador en el cabezal y se palpa a lo largo de la mesa, desde a hasta b.

Control de perpendicularidad (fig. 2.15) p. ej. del eje de una taladradora con la superficie de la mesa; se m o n t a el comparador sobre el eje de la máquina y q u e palpe sobre la mesa, girando lentamente el eje, el comparador debe señalar la misma lectura en a que en b.

Control de coaxialidad (fig. 2.16), es decir, se está verificando la excentricidad de un mandril que va montado sobre el cono del eje principal de la máquina.

(27)

-Control de excentricidad (fig. 2.17), o sea, la perfecta coaxialidad del eje principal de la máquina y el eje de un muñón o de un agujero.

9.19 . NORMAS DE EMPLEO Y CONSERVACIÓN DE LOS COMPARADORES

Las principales normas de utilización de un comparador son:

Utilizar un comparador adecuado según la precisión exigible en la pieza a medir.

Emplear comparador milesimal cuando se trate de medir milésimas y centesimal para control de piezas con precisión menor.

Limpiar con esmero las superficies que intervienen en la medición (superficies de la pieza sobre las que se mide, caras de apoyo, mesa o mármol, base del comparador, etc.).

Antes de realizar medición alguna, asegurarse de que el comparador está perfectamente sujeto a su soporte.

Orientar el palpador siempre perpendicular a la superficie a controlar.

—No apoyar el palpador contra piezas de movimiento rápido.

Apoyar suavemente el palpador contra la superficie objeto de control, no soltar bruscamente la varilla del palpador.

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Cuando sea necesario desplazar el conjunto reloj-soporte, actuar siempre a través de la base del soporte.

Prever que las bases magnéticas sólo se adhieren a materiales magnéticos (hierro, acero y fundición).

Para la conservación de estos instrumentos deben tenerse en cuenta las siguientes precauciones:

E v i t a r q u e el i n s t r u m e n t o reciba golpes, sobre todo en la v a r i l l a y palpador.

Limpiar cuidadosamente el comparador y su soporte; este ú l t i m o debe protegerse en las partes p u l i das con u n a ligera capa de vaselina n e u t r a .

No engrasar el comparador.

Tratar con s u m o c uida do las superficies de apoyo de la base del soporte, colocarlas siempre sobre superficies limpias.

Cuando no se use la base magnética, cerrar el circuito magnético de la misma m e d i a n t e placa, armadura o por medio de la llave q u e para este fin llevan algunos modelos de bases.

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