Han pasado más de 80 años desde la primera publicación de Y14.5, en aquel entonces bajo ASA, y Y14.5 y GD&T han evolucionado hasta convertirse en el principal medio de comunicación de requisitos de producto para componentes mecánicos y ensamblajes de prácticamente todo tipo de productos. Aunque hay varias versiones diferentes de GD&T publicadas por varias naciones. Hay dos normas que dominan entre las industrias mundiales y en todas las cadenas de suministro mundiales. Se trata de los sistemas ISO y ASME. Existen varias diferencias notables en las especificaciones ISO y ASME de GD&T.
Aunque hay empresas que optan por utilizar la norma ISO dentro de Estados Unidos, el sistema de GD&T fundado en ese país (Y14.5), publicado hoy en día bajo la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME), es más común en todo el mundo. Incluso en Europa occidental, donde ISO GD&T es más común, ASME Y14.5 es a menudo el sistema de formación y aplicaciones GD&T que utilizan los profesionales. Las redes sociales, la lista de ASME de profesionales certificados en dimensionamiento geométrico y tolerancias (GDTP), y la experiencia personal de una década de formación en GD&T se combinaron para mostrar dónde dominan estas dos normas GD&T.
Hay muchas razones para que el sistema ASME Y14.5 de GD&T sea la norma más dominante a nivel mundial:
En todos los sectores, el incumplimiento de las especificaciones técnicas puede acarrear graves consecuencias. Las acciones de garantía y las retiradas de productos pueden suponer gastos multimillonarios. Las lesiones graves o la muerte de un cliente atribuidas a productos defectuosos han dañado marcas y han hecho inútiles brillantes campañas de marketing. Incluso algo tan mundano como los retrasos en los envíos y las piezas mal ajustadas han hundido el precio de las acciones de empresas que cotizan en bolsa. Las variaciones en la fabricación son inevitables, por lo que la capacidad de evaluar las especificaciones con exactitud garantiza el cumplimiento de los límites críticos de tolerancia. Cuando no es así, hemos sido testigos de implantes médicos que causan dolores crónicos a los pacientes, vehículos terrestres que mutilan a los conductores y aviones cuyo pilotaje puede resultar peligroso.
"Hemos aprendido a vivir en un mundo de errores y productos defectuosos como si fueran necesarios para la vida. Es hora de adoptar una nueva filosofía..." Dr. Edward Deming
Históricamente ha habido grandes deficiencias en lo que la inspección asistida por ordenador (CAI), como un sistema operativo MMC, hace para las evaluaciones de la especificación del dibujo de ingeniería en el esfuerzo por generar un valor reportado.
El principal de estos problemas ha sido el hecho de que muchos sistemas operativos de MMC utilizan el sistema de coordenadas de alineación, también conocido como sistema de coordenadas de pieza (PCS), como sustituto de un marco de referencia de referencia. Desde el principio fue una mala idea, pero resultaba intuitivo para el cliente y fácil de programar, por lo que la idea arraigó. Una explicación sencilla de las diferencias consiste en señalar las deficiencias del PCS como proxy (o sustituto) de un marco de referencia datum real. El eje del sistema de coordenadas de la alineación sólo puede apuntar en una dirección a la vez, y la intersección de estos ejes sólo define un origen posible para la MMC. Sin embargo, los marcos de referencia de referencia GD&T pueden requerir más de una dirección de eje fija y el origen a menudo puede desplazarse o flotar sobre una característica como un cilindro o la anchura de un plano paralelo. El resultado es que estas discrepancias en el software pueden informar de falsos valores de aprobación o de fallo.
El software CAMIO de LK Metrology utiliza un marco de referencia de referencia verdaderamente independiente. El marco de referencia del punto de referencia y el sistema de coordenadas de alineación a menudo tendrán diferentes restricciones en los grados de libertad, diferentes orígenes e incluso diferentes direcciones para los ejes X, Y y Z. La capacidad de seleccionar entre las principales normas también se proporciona en la configuración de preferencias del software. La capacidad de seleccionar entre las principales normas también se proporciona en la configuración de preferencias del software. La selección de normas ISO y ASME permite a los usuarios de ambas normas mundiales determinar cómo deben aplicarse las tolerancias geométricas. El cuadro de diálogo de selección de preferencias de CAMIO permite a los usuarios cumplir las especificaciones del ingeniero de una forma que el software CAI heredado sencillamente no puede.
Debería ser vital para el interés de los profesionales de la calidad tener una comprensión sólida de que la medición implica mucho más que sondear piezas o tomar lecturas de instrumentos de metrología. Una definición de "medir" es: "determinar la extensión, dimensiones, cantidad, capacidad, etc., de, especialmente por comparación con un patrón". En el caso de la ingeniería mecánica, las normas de acotación y tolerancia ISO y ASME desempeñan un papel fundamental a la hora de medir correctamente.
Posición de medición
En el pasado, muchos programadores de MMC han intentado solucionar las deficiencias del software con distintos métodos de alineación y generación de informes. La figura 7-5 de ASME Y14.5-2009 puede utilizarse para analizar algunos de los trucos que se han aplicado para superar las deficiencias del PCS.
En este primer ejemplo, el PCS se utilizó como sustituto de un marco de referencia de referencia.
Debido a que el dibujo sólo tiene un punto de referencia, hay muy pocos grados de libertad restringidos para que el programador utilice sólo el punto de referencia B como PCS. El programador eligió el agujero inferior derecho (1 de 6) para alinear la pieza. Se informa de una desviación posicional mínima dando a todos una falsa sensación de confianza en la pieza. Esta información errónea se traducirá en una falsa sensación de confianza en el proceso de fabricación, lo que puede dar lugar a índices de inspección más bajos a medida que aumenta la producción.
En un segundo ejemplo, el programador vuelve a darse cuenta de que el datum B por sí solo ofrece muy poca restricción para definir un PCS. En este caso se utilizó una alineación de plano, línea y cilindro, y el cilindro del datum B se utilizó únicamente para definir el origen X e Y en el PCS. En resumen, los ejes de este PCS, comparados con los del primer ejemplo, apuntan todos en direcciones ligeramente diferentes. Esto también difiere de los requisitos de diseño, ya que el datum primario B establece la dirección del eje y los orígenes para los otros 2 ejes del marco de referencia del datum. Este truco produce un valor de desviación más alto para la tolerancia de posición, sin embargo también es incorrecto. Tanto el primer ejemplo como el segundo se programaron de forma diferente al sistema de referencia del punto cero real y, por lo tanto, informan de un valor incorrecto para la tolerancia de posición. El ingeniero de diseño, o el cliente, debería estar muy decepcionado al descubrir que las especificaciones de diseño no se están cumpliendo. La "solución" de utilizar el PCS como sustituto de un punto de referencia no es, ni puede ser, equivalente a utilizar un punto de referencia real.
En un ejemplo final, la alineación es irrelevante. El programador permite a CAMIO hacer uso del marco de referencia del punto de referencia tal y como pretendía el ingeniero: sólo el eje de referencia B. Además, el diseño muestra la tolerancia de posición aplicada a 6X taladros. De la lectura de las definiciones de Y14.5 y del párrafo 4.19[vi] se desprende que se trata de un requisito simultáneo y que la posición de los 6 taladros en relación con este único eje de referencia debe considerarse en el contexto del patrón colectivo de 6 solamente. El informe muestra ahora que este orificio está muy fuera de posición. La pieza no es apta para su uso y el proceso debe corregirse de inmediato. En comparación con los ejemplos anteriores, en los que se había utilizado una línea entre este taladro y el eje de referencia B como parte de la alineación y el informe de este taladro (ocultando así las desviaciones), este informe que utiliza únicamente el eje de referencia B muestra que una gran parte de la desviación de este taladro se encuentra en la rotación sobre Z, es decir, manteniendo la cota de ángulo de 60° del dibujo. Los dos intentos de truco fueron incapaces de detectar esto porque rotaron la alineación basándose en dónde se encontraba esta característica, en lugar de una desviación de los otros 5 agujeros del patrón como requería la especificación de ingeniería.
Cabe señalar que el uso de marcos de referencia de referencia puede mostrar resultados "mejores" o "peores" que las alternativas tradicionales (truco). En estos ejemplos se optó por mostrar cómo la medición real podría estar eludiendo su departamento de calidad si su software MMC no utiliza marcos de referencia de referencia correctamente - muchos software MMC hasta el día de hoy no lo hacen.
Comprender mejor la ubicación
Durante mucho tiempo, la comunidad de ingenieros mecánicos no ha comprendido que las cotas lineales toleradas directamente no pueden definir con eficacia la ubicación de las características. A menudo denominadas "acotación por coordenadas", estas cotas lineales no definen ni limitan eficazmente la dirección en la que debe medirse la cota.
Las cotas directamente toleradas, o "cotas de coordenadas", son magníficas para definir la característica del tamaño, porque universalmente el tamaño es la distancia lineal entre puntos, líneas o planos directamente opuestos de una pieza. Así, la única dirección necesaria es la inherente a la medición hacia un elemento opuesto. Por este motivo, los calibres y los micrómetros siguen siendo opciones populares y viables para estas mediciones. Sin embargo, cuando se requiere una dimensión lineal para ubicaciones, se necesita más para definir la dirección de la medición. Por este motivo, la norma ASME Y14.5 establece que las cotas de ubicación deben basarse en un marco de referencia de referencia. Esto requiere intrínsecamente que las cotas sean cotas básicas. Las cotas básicas se suelen expresar con un marco o "caja" alrededor del valor de la cota. Sólo las cotas básicas se basan en un marco de referencia de referencia.
La necesidad de ir más allá de la utilidad extremadamente limitada de las dimensiones toleradas directamente fue el catalizador original de gran parte del desarrollo de Y14.5 y GD&T.
Muchos diseñadores e inspectores de productos imaginativos han considerado que la dirección de la línea de cota indicaba la dirección de medición de una cota tolerada directamente. Pero, sencillamente, esto no se indica en ninguna norma, ni existiría ningún medio real de controlar estas direcciones porque una dirección sólo puede entenderse en la teoría matemática del dibujo. Sin embargo, separada de esta teoría pura, la realidad física de la pieza transforma la dirección en una entidad elusiva y ambigua.
Ha sido la práctica de muchos programadores de MMC programar el informe de las dimensiones de localización de tolerancia directamente como distancias a lo largo del sistema de coordenadas de alineación (o PCS).
Siempre que haya que programar una "medición" para evaluar utilizando un eje de una alineación, todo el equipo debe ofrecer un serio escrutinio, tanto a la especificación como al método de evaluación, ya que estos métodos suelen estar saturados de oportunidades para cometer errores.
Como se ilustra, la dirección del eje puede influir significativamente en el lugar donde se percibe que se encuentra el orificio en su estado nominal. El orificio que se muestra en negro era la ubicación del dibujo, pero la alineación con las superficies imperfectas de la pieza ilustra que el software podría identificar fácilmente una ubicación diferente como nominalmente correcta. Esto, por supuesto, sería bastante perjudicial para el montaje y el funcionamiento.
Por lo general, se indicarán como "Distancia a lo largo del eje __", "Distancia entre elementos a lo largo del eje __" o se expresarán en los dibujos. Evite especificar ubicaciones con dimensiones toleradas directamente en todo momento, y evite utilizar informes de distancia que incluyan direcciones de ejes siempre que sea posible. El uso de tolerancias geométricas y marcos de referencia de referencia es un medio muy eficaz de evitar los problemas de las dimensiones directamente toleradas para la localización para el diseñador y el inspector. En el sistema operativo de MMC de la serie CAMIO 8 de LK Metrology, las funciones de referencia reciben un procesamiento adicional para establecer los planos perpendiculares entre sí, y el eje correspondiente, del marco de referencia de referencia de conformidad con las normas ASME e ISO seleccionadas en las preferencias.
LK Metrology cuenta con varios profesionales certificados GDTP en plantilla para ayudar a los clientes con la creación de programas de inspección de MMC precisos, la interpretación adecuada de los planos y la garantía de que el sistema operativo de MMC de LK, CAMIO, realiza las mediciones según lo previsto por el ingeniero de diseño y de conformidad con la norma ASME Y14.5.
Resumen
El incumplimiento de las especificaciones de ingeniería puede tener consecuencias graves y costosas. El software CAMIO de LK Metrology es un medio sofisticado y potente para evaluar la conformidad de sus productos con las especificaciones de ingeniería. El software es capaz de evaluar marcos de referencia de puntos de referencia a partir de una amplia gama de tipos de características de puntos de referencia: planos, cilindros, planos paralelos y varias combinaciones en patrones. La biblioteca de tolerancias de CAMIO admite las 14 tolerancias geométricas (Y14.5 1994 y 2009) y, cuando es necesario, las evalúa correctamente en un marco de referencia de referencia en lugar del eje PCS. La posibilidad de cambiar los estándares convierte a CAMIO en una solución global.
Fuente: Metrology News
