Perpendicularidad en GD&T: Símbolo importante de tolerancia geométrica

En dibujo y fabricación, se utiliza principalmente el dimensionamiento y tolerancia geométricos (GD&T). En un dibujo se emplean diversos términos para indicar diferentes dimensiones. La perpendicularidad es uno de estos términos para verificar si una dimensión se aproxima a 90°. Este artículo se centra en la perpendicularidad y sus conceptos relacionados.

¿Qué es la perpendicularidad en GD&T?

En GD&T, el control de orientación se utiliza para comprobar la proximidad de una característica a 90° con respecto a un dato de referencia, lo que se denomina perpendicularidad. Más específicamente, controla si un eje o plano central está a 90° con respecto a un eje o plano de dato. No controla la planitud ni la rectitud.

¿Por qué es importante la perpendicularidad?

Se utiliza habitualmente en diseño de ingeniería y fabricación. Es una característica importante en el diseño de una pieza porque garantiza:

• Montaje adecuado
• Estabilidad estructural
• Funcionalidad de los componentes

Por ejemplo, en ingeniería y fabricación, este control GD&T verifica que todos los orificios o pasadores estén a 90° de una superficie para un ensamblaje correcto. Además, desempeña un papel crucial para confirmar la funcionalidad y durabilidad de las estructuras, componentes y sistemas.

¿Cómo entender el símbolo de perpendicularidad?

En los diseños y dibujos de las piezas, siempre se menciona mediante un símbolo, como Ø, para indicar el diámetro. Generalmente, se utilizan símbolos en los dibujos en lugar de escribir la palabra, ya que es una forma rápida de representar el tipo de dimensión. Otro ejemplo son los símbolos químicos, como Hf, que se utilizan para representar un elemento químico, como el hafnio.

Símbolo de perpendicularidad

“⊥” es un símbolo de perpendicularidad. Los dibujos de muchas piezas, como caras de engranajes, asientos de cojinetes, soportes, etc., contienen este símbolo. Se utiliza cuando una relación de 90° es funcionalmente crítica.

Función del dato

En GD&T, estas son las funciones de un dato:

• Establece una referencia fija
• Garantiza una orientación consistente
• Define la ubicación de otras características de una pieza.
• Elimina la ambigüedad durante la fabricación y la inspección.

Zona de tolerancia de perpendicularidad

Una zona de tolerancia es una pequeña zona que permite una variación específica desde un punto determinado. En el caso de una zona de tolerancia de perpendicularidad, se refiere a la variación permitida desde un ángulo perfecto de 90°.

¿Tipos de símbolo de perpendicularidad en GD&T?

En GD&T, el símbolo de perpendicularidad se puede aplicar de dos maneras, según el requisito respectivo:

Perpendicularidad del eje

El símbolo de perpendicularidad se aplica como perpendicularidad axial para agujeros, pasadores, ejes, etc. Controla la orientación del eje de una pieza con respecto a un eje de referencia. Por ejemplo, en la figura anterior, significa que el eje de un agujero debe estar dentro de la zona de tolerancia cilíndrica de 0.02 mm y que el cilindro está orientado a 90° con respecto al eje de referencia A.

Perpendicularidad de la superficie

Cuando se trata de la perpendicularidad de una superficie en un plano, se refiere a la orientación de una superficie plana respecto al eje de referencia. Sus aplicaciones comunes incluyen caras de montaje, caras de bridas, etc.

Funciones del símbolo de perpendicularidad en diferentes etapas

El primer paso en la fabricación de una pieza es realizar un dibujo de la misma. Esta pieza puede ser un eje, un tornillo, etc. En los dibujos, se utilizan varios símbolos para representar diferentes dimensiones. Por ejemplo, Ø representa el diámetro y ◎ la concentricidad . De igual forma, la perpendicularidad se representa con ⊥. Esta sección le ayudará a comprender las funciones de la perpendicularidad en las distintas etapas de sus proyectos.

Planos de ingeniería

Para comprender el significado o uso de la perpendicularidad en dibujos de ingeniería, consulte el siguiente dibujo:

En general, en este dibujo se mencionan las siguientes características:

1. Ø: Para diámetro
2. Eje controlado
3. ⊥: Para perpendicularidad
4. Un eje de referencia

En este dibujo (GD&T), hay un eje de pasador relativo al dato D, para el cual este dibujo especifica ⊥.

Aquí, el dato D es el plano de referencia principal. Observe la cara plana a la izquierda del dibujo.

En este dibujo, ⟂| ⌀0.3 | D, es un marco de control de características, lo que significa:

• El eje del pasador debe ser perpendicular al eje de referencia D
• ⟂| ⌀3 | D significa una zona de tolerancia de 0.3 mm. Por lo tanto, el eje debe estar dentro de esta zona de referencia cilíndrica.
• Esta zona de tolerancia está orientada a 90° con respecto al dato D.

Mecanizado CNC

Supongamos que un bloque rectangular está bajo mecanizado CNC:

• La cara inferior se definirá como dato A
• Se perfora un agujero vertical desde la cara superior.

Por lo tanto, la tolerancia de perpendicularidad se aplicará al eje del agujero con respecto al dato A.

En palabras simples, significa que el eje del agujero debe ser perfectamente vertical (a 90°) con respecto a la cara inferior y dentro de la tolerancia establecida.

En el mecanizado CNC, la perpendicularidad garantiza que el agujero permanezca perfectamente a 90° con respecto a la cara inferior. Si la broca se inclina ligeramente, la pieza se considerará fuera de tolerancia.

Inspeccion de calidad

El propósito de la inspección de calidad con respecto a la perpendicularidad es verificar la proximidad de una característica a los 90° verdaderos con respecto a su referencia y dentro de la zona de tolerancia especificada. Se inspecciona:

1. Usando una coordenada máquina de medición de (CMM)
2. Usando placa de superficie + indicador de cuadrante
3. Cuadrado de precisión
4. Indicador de cuadrante + pasador de calibre

¿Cómo medir la perpendicularidad en GD&T?

En GD&T, se utilizan las normas ISO 1101 y ASME Y14.5 para medir la perpendicularidad utilizando diferentes herramientas, como una máquina de medición de coordenadas (CMM).

Máquina de medición coordinada (CMM)

A continuación se detallan los pasos para evaluar la perpendicularidad utilizando una máquina de medición de coordenadas:

• Establecer el dato
• Mida la característica controlada a través de una sonda CMM
• Construir el eje perpendicular ideal
• Calcular la desviación

La fórmula para medir el eje de perpendicularidad es:

Perpendicularidad = 2 × d _máx.

d _max = distancia máxima entre el eje real y el eje perpendicular ideal

Mientras que para la perpendicularidad de la superficie se utiliza esta fórmula:

Perpendicularidad=máx(ΔZ)−mín(ΔZ)

ΔZ indica la desviación de los puntos de la superficie respecto del eje de perpendicularidad ideal.

Indicadores de no paso

Los calibres de no paso se utilizan para comprobar si el eje de la característica se encuentra dentro de la zona de tolerancia cilíndrica. En pocas palabras:

Si una pieza se ajusta a los indicadores No-Go, falla

Si una pieza no encaja en los indicadores No-Go, pase

Perpendicularidad vs. otros símbolos GD&T

Como se mencionó anteriormente, en un dibujo se utilizan varios símbolos a la vez que indican diferentes significados. Estos símbolos pueden representar un diámetro o un ángulo. Por eso es importante comprender en qué se diferencian de la perpendicularidad.

Perpendicularidad vs Paralelismo

El ejemplo común de paralelismo se encuentra en las vías del tren, donde cada lado debe estar a 0° con respecto al otro. Por lo tanto, la principal diferencia entre perpendicularidad y paralelismo radica en el ángulo, es decir, 90° frente a 0°.

Perpendicularidad vs Angularidad

Angularidad significa simplemente controlar el ángulo. A diferencia de la perpendicularidad, que se centra únicamente en los 90°, la angularidad comprueba si la pieza está perfectamente orientada en el ángulo especificado.

Perpendicularidad vs. Posición

Mientras que la perpendicularidad se centra únicamente en si una característica está perfectamente orientada a un ángulo perfecto de 90° con respecto al dato, la posición controla si las características están ubicadas respecto de los datos (X, Y, Z).

Planitud vs. Perpendicularidad

La principal diferencia entre perpendicularidad y planitud es:

La planitud comprueba si existe distorsión en la superficie, por ejemplo, si es realmente plana. La perpendicularidad, por su parte, comprueba si una característica es perpendicular a otra.

Importancia de la perpendicularidad en el mecanizado CNC

Cada término geométrico es importante en el mecanizado GD&T y CNC, ya que, en última instancia, afecta la eficiencia de la pieza. La perpendicularidad es importante cuando la alineación de una característica con respecto a un eje de referencia es crucial. Los siguientes puntos muestran su importancia en el mecanizado CNC:

Garantizar la precisión de las piezas

La perpendicularidad en GD&T y durante el mecanizado CNC garantiza la precisión de las piezas al proporcionar:

• Montaje preciso
• Fiabilidad funcional
• Intercambiabilidad
• Distribución de carga uniforme
• Reducción de reprocesos y desechos

En términos de ingeniería, garantiza la precisión de una pieza al asegurarse de que la característica de la pieza permanezca exactamente a 90° con respecto al eje de referencia.

Mejorar la consistencia de la calidad

Durante el mecanizado CNC, al fabricar cada pieza asegurándose de que su característica se mantenga exactamente a 90° con respecto al eje de referencia, se mejora la consistencia de la calidad. Esta consistencia se debe a:

• Referencia común
• Resultados de mecanizado repetido
• Comportamiento funcional predecible
• Criterios de inspección estable
• Variación reducida en el montaje

Garantizar un montaje adecuado

Cuando el mecanizado sigue la perpendicularidad correctamente, se obtiene un ensamblaje correcto debido a la desalineación entre las características de acoplamiento. Además, la perpendicularidad garantiza un ensamblaje perfecto gracias a:

• Alineación precisa de los sujetadores
• Acoplamiento correcto de las piezas
• Espacios libres mantenidos
• Control de apilamiento

Desafíos en el control de la perpendicularidad durante el mecanizado

Durante el mecanizado CNC, pueden surgir múltiples desafíos. Estos problemas pueden deberse a herramientas incompatibles con el material o la ubicación de la pieza, etc. Algunos de ellos son:

Limitaciones de la herramienta

Debido a problemas como un diseño complejo, desgaste, rigidez o limitaciones de precisión, la herramienta de corte por sí sola no puede lograr una alineación perfecta de 90°. Esto provoca la deflexión de las herramientas y una baja precisión de mecanizado.

Efecto de secuencia de mecanizado

Durante el mecanizado de las piezas, otro problema es la secuencia de los procesos de mecanizado. Por ejemplo, si una cara de referencia se mecaniza en la etapa inicial, pero puede distorsionarse debido a cortes posteriores de gran espesor, se pierde la perpendicularidad.

Deformación de materiales

En el caso de piezas delgadas o largas o debido a que la presión de sujeción deforma la pieza, se produce la pérdida de perpendicularidad.

Consejos para usar la perpendicularidad en GD&T

Existen algunos factores que afectan el uso de la perpendicularidad en GD&T. Si se comprenden bien, estos factores ayudan a lograr la perpendicularidad y, por consiguiente, los resultados del mecanizado. Los diseñadores pueden consultar estos consejos para optimizar los dibujos de ingeniería, y los ingenieros o fabricantes pueden mejorar la calidad de las piezas con esta guía.

Defina siempre un dato

Cuando se realiza un dibujo de una pieza, el primer paso debe ser definir un eje de referencia porque éste es el punto de referencia estándar alrededor del cual se orientan otras características de una pieza.

Orientación del control

Orientación de control en GD&T, asegura que un eje esté exactamente a 90° con respecto a un eje de referencia.

• Reduce los errores angulares acumulativos introducidos durante las configuraciones de mecanizado.
• Permite a los maquinistas centrarse en mantener la cuadratura en lugar de perseguir tolerancias estrictas

Determinar tolerancias razonables

Si las tolerancias razonables se determinan con anterioridad, estas:

• Evitar tolerancias de perpendicularidad demasiado estrictas
• Asegúrese de que las tolerancias coincidan con la función de la pieza
• Evite la precisión falsa donde la exactitud extrema no agrega ningún beneficio funcional

Conclusión

La perpendicularidad es una característica importante en GD&T que garantiza que todas las características de una pieza se mantengan a 90° con respecto a un eje de referencia. Se representa con el símbolo ⊥. Mejora la funcionalidad de una pieza mediante la distribución precisa de la carga, la alineación y el desgaste, etc. Se mide con herramientas como una máquina de medición por coordenadas (MMC). Un error al lograr la perpendicularidad puede causar problemas durante el ensamblaje de las piezas.

El fabricante de máquinas CNC Tuofa puede ofrecerle recomendaciones profesionales para la creación de prototipos de sus piezas. Ofrecemos análisis DFM antes de la fabricación, lo que garantiza que sus piezas cumplan su función correctamente.

Preguntas Frecuentes

¿Qué es GD&T?

El dimensionamiento y tolerancia geométricos (GD&T) se utiliza en la fabricación para fijar las dimensiones y tolerancias de las piezas en los dibujos.

¿Para qué se utiliza GD&T?

Se utiliza en:

• Planos de ingeniería
• Producción en masa
• Industria automotriz
• Mecanizado de alta precisión
• Inspección y control de calidad

¿Cuál es la diferencia entre tolerancia y GD&T?

La tolerancia significa la variación permisible en las dimensiones de una pieza, mientras que GD&T controla la geometría.