Medición en máquina y en proceso

Los fabricantes son reacios a utilizar sistemas de medición en máquina, salvo en contadas tecnologías como el rectificado, a pesar de que han estado disponibles para máquinas CNC durante años. El mayor impedimento para usarlos es la tarea a veces difícil y siempre lenta de escribir los ciclos de medición. Además, las ideas erróneas de que 'hacer cualquier cosa que no sea cortar en una máquina herramienta desperdicia un tiempo precioso' y 'nunca debe medir una pieza con la misma máquina que la fabricó', también plantean obstáculos.

La aplicación de operaciones de calidad en todos los puntos del proceso de fabricación tiene una larga historia. Los fabricantes de todo el mundo continúan realizando actividades de medición de la calidad en piezas y equipos en puntos seleccionados a lo largo del ciclo de vida del producto, donde y cuando parece mejor hacerlo, optimizando el rendimiento, la calidad, el costo, la seguridad y la responsabilidad. Se ha demostrado que las mediciones realizadas dentro del espacio de trabajo físico de una máquina-herramienta, que definimos como medición en la máquina, reducen el tiempo de mecanizado, el desperdicio y otros costos para ciertos casos de uso importantes, por ejemplo, donde hay altos costos materiales y piezas complejas
Cuando las máquinas-herramienta eran menos precisas y los métodos omnipresentes para controlar el entorno dentro y alrededor de la máquina eran raros, existía una verdadera prohibición de realizar mediciones por medio de sensores en el husillo, en la máquina y en el proceso. Los fabricantes ahora no prohíben la medición en máquina, pero existe una sospecha persistente de su valor y / o ignorancia sobre cómo realizarla con éxito. Los argumentos dados a favor de esta sospecha incluyen:

1. medir con la misma herramienta (ejes, husillo y bastidor) con la que se está mecanizando parece manifiestamente sospechoso,
2. medir en la máquina no tiene valor añadido y reduce la productividad, ya que lleva tiempo lejos de las operaciones de mecanizado,
3. escribir rutinas de palpado suele ser difícil y requiere mucho tiempo, y
4. el entorno de la máquina-herramienta es tan inestable e impredecible en términos de humedad, temperatura, fluido de corte pegajoso y virutas impredecibles, nunca se puede estar seguro de que una medición en la máquina producirá mediciones precisas. Las respuestas a estas objeciones incluyen:

• Con máquinas-herramienta cada vez más precisas, ahora se puede calibrar una máquina-herramienta, sondas de medición a voluntad, antes de la medición, si es necesario, y reducir la incertidumbre de la medición.
• El costo de cometer un error al mecanizar una característica crítica a veces constituirá un costo mayor que la pérdida de tiempo de mecanizado causada por la medición en la máquina.
• El mecanizado de gran tamaño, tolerancias estrechas, alto costo de material (por ejemplo, Titanio y compuestos) y / o piezas altamente maleables tiende a favorecer la realización de la medición en máquina.
• Cada vez hay más proveedores de software que ofrecen macros de sondeo y rutinas de software más precisas.
• El palpado en el husillo se emplea de manera rentable:

a) en proceso intermitente para enviar datos al control de la máquina que monitoriza las condiciones críticas, por ejemplo, errores, rotura de la herramienta y movimientos físicos de la pieza, y
b) en postproceso fuera del proceso de mecanizado mientras la pieza todavía está fijada en la máquina, aumentando si no reemplazando una máquina de medición de coordenadas (CMM) separada.

• Ciertos tipos de errores que son difíciles de eliminar mediante el mantenimiento / certificación de la máquina-herramienta se pueden descubrir fácilmente a través de la medición en el proceso, por ejemplo, los problemas comunes durante el mecanizado, como la deflexión / distorsión de la máquina, el desgaste de la herramienta y la vibración.
• La eliminación de virutas y líquido de corte ha tenido éxito con varios sistemas y técnicas de limpieza, por ejemplo, accesorios de lápida y baños de limpieza de piezas.

En general, los sistemas de medición en máquina son más propensos a errores que las mediciones en un CMM autónomo en un área ambientalmente controlada. El entorno de mecanizado sufre condiciones de temperatura, humedad y partículas muy variables e inciertas, todo lo cual desafía la precisión del sistema de medida. Controlar esta variabilidad puede resultar difícil, costoso y / o lento. Cuando una máquina-herramienta se desajusta de la calibración para el mecanizado, simultáneamente se desajusta de la calibración para la medición. Por el contrario, las mediciones en MMC se realizan a menudo en un entorno libre de partículas con temperatura y humedad estables, todo lo cual reduce la incertidumbre de la medición. Para industrias críticas, como la aeroespacial, las MMC precisas brindan evidencia documentada del cumplimiento del producto fabricado con los estándares aceptados.
Un metrólogo considera cuidadosamente los detalles de cada medición y su entorno, al decidir qué características deben medirse en la máquina y cuáles deben medirse en una MMC independiente en un área ambientalmente controlada. Por ejemplo, si el costo de entregar una pieza defectuosa al cliente es suficientemente alto, por ejemplo, la pieza es muy costosa o el fallo en su aspecto funcional sería catastrófico, entonces puede ser necesario realizar una medición posterior al proceso fuera de la máquina, aunque la medición en máquina también se puede realizar en ciertas características de la pieza.
No obstante, existen varias circunstancias que favorecen el uso de la medición en máquina. Se sabe que el costo de las piezas defectuosas aumenta exponencialmente a lo largo de la línea de tiempo del proceso de fabricación. Por lo tanto, este tipo de medición puede mejorar la calidad del producto, la satisfacción del cliente y la rentabilidad, si el sistema de medición es lo suficientemente preciso y el costo de realizarlo es menor que el costo de las piezas defectuosas. Las máquinas-herramienta modernas de alta calidad también pueden lograr y mantener tolerancias muy precisas y, por lo tanto, pueden producir mediciones precisas, cuando se acompañan de prácticas de medición cuidadosas. La medición en máquina añade beneficios al reducir el tiempo de mecanizado desperdiciado y las piezas de desecho. Esta forma de medir evita el segundo problema que es el de la fijación de la pieza de trabajo al mover la pieza a una MMC.