Pruebas de calidad para piezas mecanizadas por CNC

Las máquinas de control numérico computarizado (CNC) se utilizan principalmente cuando el mecanizado de una pieza debe ser impecable. En industrias críticas, como la aeroespacial, la automotriz, la energética y la médica, estas máquinas son fundamentales para la fabricación de diversas piezas. Si bien producen piezas con eficiencia y precisión, no garantizan que se fabriquen con tolerancias estrictas.

Para confirmar que cumple con todas las especificaciones y tolerancias, las pruebas de calidad son un paso fundamental que se realiza desde la adquisición de materiales hasta el producto final, antes de su uso en la aplicación. Este artículo ofrece información sobre el papel que desempeñan las pruebas de calidad en las piezas mecanizadas por CNC.

¿Por qué es importante realizar pruebas de calidad en las piezas mecanizadas por CNC?

Las pruebas de calidad se refieren básicamente a la verificación de dimensiones, precisión geométrica, acabado superficial, propiedades del material y características funcionales mediante el uso de diferentes herramientas de prueba de calidad, como un micrómetro, un calibrador de tornillo, una máquina de medición de coordenadas (MMC), escáneres láser, medidores de rugosidad superficial, etc.

Las pruebas de calidad son importantes para las piezas mecanizadas por CNC, ya que cualquier error en las dimensiones, el acabado superficial, etc., puede afectar al rendimiento, la durabilidad y la fiabilidad de la pieza.

Aseguramiento de la calidad vs. Control de calidad vs. Pruebas de calidad

El aseguramiento de la calidad, el control de calidad y las pruebas de calidad son términos interrelacionados, pero existen algunas diferencias, que se muestran en la siguiente tabla:

¿Qué se debe inspeccionar en una pieza mecanizada por CNC?

Las máquinas CNC mecanizan las piezas con alta precisión, sin duda, pero no hay confirmación de que la pieza se produzca estrictamente de acuerdo con los requisitos geométricos o funcionales. Por lo tanto, se deben utilizar pruebas de calidad para inspeccionar diferentes características de las piezas mecanizadas por CNC. Estas características incluyen:

• Dimensiones (longitud, altura, espesor, radio, ranura, etc.)
• Acabado superficial (rugosidad superficial, arañazos, bordes afilados, rebabas, etc.)
• Precisión geométrica (planitud, cilindricidad, concentricidad, posición, desviación, etc.)
• Características críticas del ensamblaje (alineación de orificios, holgura y ajustes de interferencia, etc.)

• Inspección de características (profundidad del orificio, estrías, chaveteros, conicidades, etc.)

Dimensiones y tolerancias de las piezas de prueba

Las pruebas de calidad se realizan para asegurar que las dimensiones de la pieza se ajusten al plano y a las variaciones dimensionales permitidas especificadas en el plano de ingeniería. Este paso es importante porque cualquier defecto, como una diferencia de longitud de tan solo 0.5 mm en una pieza de aeronave, puede provocar su fallo durante el funcionamiento.

¿Qué dimensiones de las piezas deben medirse?

En una pieza mecanizada por CNC, es necesario medir las siguientes dimensiones y verificar que sean correctas o no:

• En dimensiones generales

Longitud total

Ancho promedio

Altura total

Espesor

• En diámetros

diámetros exteriores

Diámetros interiores

Diámetro del avellanado

Diámetro de avellanado

• Dimensiones del agujero

Diámetro del agujero

Profundidad del agujero

Ubicación del agujero

Distancia de centro a centro entre agujeros

• Dimensiones de la rosca

Diámetro mayor

Diámetro menor

Diámetro de paso

Paso de rosca

Profundidad del hilo

• Chaflanes

Ancho del chaflán

Ángulo de chaflán

¿Qué herramientas se utilizan para la inspección dimensional?

Las herramientas que se utilizan para el control de calidad de las piezas mecanizadas por CNC se seleccionan en función del tipo de dimensión que se va a inspeccionar. Esta sección describe brevemente los diferentes tipos de herramientas para distintos tipos de dimensiones:

• Para medir dimensiones lineales (longitud, anchura, espesor), se utilizan una regla de acero, un calibrador Vernier, un calibrador digital y un micrómetro.
• Para la inspección de alta precisión del diámetro exterior, se utiliza un micrómetro láser.
• Para la inspección del diámetro interior, se puede utilizar un calibre de interiores. También se puede utilizar un calibrador Vernier, pero no es preciso.
• Para la inspección del ancho y la profundidad de la ranura, se utiliza un comparador óptico y CMM son usados.
• Para inspeccionar el espesor con alta precisión, se puede utilizar un medidor de espesor ultrasónico.

Verificar la precisión geométrica en piezas CNC

La verificación de la precisión geométrica en piezas mecanizadas por CNC implica comprobar que la forma, la orientación y la relación espacial de las características mecanizadas cumplen con las especificaciones. Requisitos de GD&T En el plano de ingeniería. Esto significa que no se trata solo de que las dimensiones sean correctas. Se verifica si la característica tiene el tamaño y la posición correctos.

¿Qué características geométricas deben revisarse?

Las siguientes características geométricas son importantes con respecto a las aplicaciones de la pieza y, por lo tanto, deben ser inspeccionadas:

• Rectitud
• Cilindricidad
• Paralelismo
• Perpendicularidad
• Angularidad
• Posición
• Concentricidad
• descentramiento

¿Qué herramientas se utilizan para verificar la precisión geométrica?

• Para verificar la planitud de la pieza mecanizada por CNC, se utilizan una placa de superficie y un comparador de cuadrante. Para mayor precisión, se emplea una herramienta óptica de planitud.
• Para comprobar la rectitud se utilizan reglas y máquinas de medición por coordenadas (CMM).
• Para comprobar la cilindricidad, se utilizan una máquina de medición de redondez y una CMM.
• Medidor de altura e indicador de cuadrante para paralelismo
• Se utilizan escuadras de precisión y máquinas de medición de coordenadas (CMM) para verificar la perpendicularidad de la pieza.
• Para la angularidad, se utilizan un protector de bisel y una barra sinusoidal con bloques patrón.

Inspeccione las características críticas de las piezas mecanizadas por CNC.

A continuación se detallan las características críticas de las piezas mecanizadas por CNC que deben inspeccionarse utilizando diferentes herramientas pertinentes.

Probar las características de subprocesos

En una pieza mecanizada por CNC existen muchos tipos de roscas que cumplen diferentes funciones. Por ejemplo:

• Las roscas internas están hechas para pernos, tornillos, etc.
• Las roscas externas sirven para fijar tuercas, tuberías, conjuntos de conectores, etc.

Para roscas internas se utilizan diferentes herramientas, como el calibre pasa/no pasa y el calibre anular pasa/no pasa para roscas externas. La inspección de estas roscas garantiza que se mantengan dentro de las tolerancias permitidas especificadas en el plano.

Características del orificio de prueba

Los agujeros pasantes, ciegos, escariados, avellanados y avellanados son las características más importantes de los agujeros en una pieza mecanizada por CNC. Por ejemplo, un agujero avellanado se utiliza como rebaje para tornillos de cabeza hexagonal. Para inspeccionar estos agujeros, se utilizan diversas herramientas:

• calibre macho
• CMM
• Pie de rey
• Calibre de calibre
• Calibre de avellanado
• comparador óptico

Características de ranura y hendidura de prueba

En una pieza mecanizada por CNC se realizan diferentes tipos de ranuras y hendiduras, por ejemplo, ranuras rectas, ranuras para chavetas, ranuras en T, ranuras circulares, ranuras para anillos de retención, ranuras de alivio, etc. Durante su inspección, se verifican su ancho, profundidad, paralelismo, perpendicularidad y ubicación, etc., utilizando diferentes herramientas como:

• Calibrador Vernier, CMM, micrómetro, etc., para ranuras
• Calibrador de profundidad, calibrador de radio, comparador óptico, etc., para ranuras

Características de sellado de prueba

Los sellos en piezas mecanizadas por CNC se fabrican para controlar fugas de combustibles, gases, vacío, presión, etc. Por lo tanto, su inspección es fundamental para prevenir cualquier tipo de pérdida. Existen diferentes tipos de sellos, como ranuras para juntas tóricas, ranuras para juntas tóricas dinámicas, superficies de sellado de juntas, superficies de sellado de bridas, etc. Para inspeccionar estos sellos, se utilizan las siguientes herramientas:

• Placa superficial
• Dial Indicator
• Calibre de planitud
• Barra sinusoidal
• CMM

Inspeccione la calidad de la superficie de las piezas mecanizadas por CNC.

La calidad de la superficie es una parte importante de las piezas mecanizadas por CNC, ya que afecta a la vida útil por fatiga, por lo que su inspección es un tema importante a tratar.

¿Cómo se mide la rugosidad de la superficie?

La rugosidad superficial se refiere a cómo es la superficie, por ejemplo, si es lisa o rugosa. Para inspeccionar la rugosidad superficial, existen diferentes herramientas disponibles, tales como:

• Perfilómetro de contacto con palpador
• Perfilómetro óptico
• Fuerza atómica microscópica
• Interferometria

Para medir la superficie, se mide la rugosidad microscópica residual en las piezas mecanizadas por CNC mediante las herramientas mencionadas anteriormente. Esta se expresa en valores Ra, Rz, Rt o Rq.

¿Cómo inspeccionar el estado de los bordes?

El estado de los bordes se refiere a la condición de los bordes de una pieza mecanizada por CNC. Estos bordes incluyen bordes afilados, rebabas, chaflanes, radios, bordes de quiebre, bordes enrollados y bordes de pluma, etc.

• Inspección visual
• Inspección de chaflanes mediante un calibrador vernier o una máquina de medición de coordenadas (CMM).
• Inspección del radio mediante medidores de radio, comparador óptico, etc.
• Medición de la altura de la rebaba mediante un microscopio digital.

Las herramientas mencionadas anteriormente se utilizan para inspeccionar los bordes de las piezas mecanizadas por CNC.

defectos superficiales

Los defectos superficiales incluyen rayones, rebabas, marcas de alimentación, marcas de vibración, porosidad y picaduras, etc. Se pueden utilizar diferentes herramientas para identificar estos defectos. Estas herramientas incluyen:

• Microscopio digital para fresas
• Medidor de rugosidad superficial para marcas de alimentación
• Perfilómetro para marcas de vibración
• Inspección mediante líquidos penetrantes o partículas magnéticas para detectar grietas superficiales y subsuperficiales.

Inspeccione los acabados superficiales después del mecanizado CNC.

Esta sección ofrece información sobre cómo se inspeccionan los acabados superficiales de las piezas mecanizadas por CNC.

Espesor y cobertura del recubrimiento

Las piezas mecanizadas por CNC a veces se recubren para prevenir la corrosión o los efectos térmicos a altas temperaturas. Los recubrimientos se inspeccionan para comprobar si son lo suficientemente gruesos y si cubren todas las piezas de manera uniforme. Para inspeccionar el espesor y la cobertura del recubrimiento, se utilizan medidores de espesor, mediciones de sección transversal microscópica (SEM), fluorescencia de rayos X, inspección UV, etc.

Adherencia de recubrimiento

La adherencia del recubrimiento se inspecciona mediante un probador de adherencia por tracción, un probador de adherencia por rayado cruzado, un probador de adherencia por rayado, una prueba de adherencia por indentación Rockwell y un equipo de prueba de flexión.

Cambios dimensionales en características críticas

Las dimensiones críticas pueden variar tras cualquier proceso de recubrimiento. Para inspeccionar dichas dimensiones, se pueden utilizar calibradores vernier, micrómetros exteriores, calibres de interiores, calibres de rosca, máquinas de medición por coordenadas (CMM) y comparadores ópticos.

¿Probar el rendimiento funcional de las piezas CNC?

Tras el mecanizado CNC, las piezas se someten a diferentes tipos de pruebas funcionales para examinar su comportamiento en las condiciones reales de aplicación.

Pruebas de resistencia a la presión

Esta prueba se realiza para comprobar si la pieza contiene fluidos o gases de forma segura bajo una presión determinada. Algunos ejemplos de estas piezas son los cuerpos de válvulas, los componentes de motores de cohetes, los intercambiadores de calor, etc. Durante la prueba, la pieza se llena con agua o gas y se presuriza a una presión específica. Esta presión se mantiene durante un tiempo determinado para detectar cualquier fuga, deformación o grieta.

Prueba de fugas

Se trata de un ensayo no destructivo que se realiza para comprobar si la pieza es capaz de contener fluidos o gases sin fugas. En las pruebas de fugas se realizan pruebas como la de burbujas, la de inmersión en agua, la de caída de presión y la de caída de vacío.

Pruebas de par

Si el objetivo es comprobar si la pieza mecanizada por CNC es capaz de soportar una carga de torsión sin fallos ni deformaciones, se realiza esta prueba.

• Prueba de par de roscado
• Prueba de par hasta la falla
• Ranchos de torsión
• analizador de par digital

Las pruebas y herramientas mencionadas anteriormente se utilizan en las pruebas de torsión.

Práctica: Problemas comunes de calidad en piezas mecanizadas por CNC y sus causas

En el control de calidad de piezas mecanizadas por CNC, estos son los problemas que suelen aparecer:

Dimensiones correctas, pero el montaje se atasca.

La siguiente tabla muestra las posibles causas de dimensiones incorrectas y su impacto en la falla del sellado:

Tamaño correcto del orificio pero posición incorrecta del orificio

La siguiente tabla muestra las posibles causas de una posición incorrecta de los agujeros:

Acabado superficial aceptable, pero ajuste de montaje deficiente.

La siguiente tabla muestra las posibles causas de un acabado superficial deficiente y su impacto en el ajuste del montaje:

Rugosidad aceptable pero fallo del sellado

La siguiente tabla muestra las posibles causas de la rugosidad superficial y su impacto en la falla del sellado:

¿Cómo gestiona Tuofa las piezas mecanizadas por CNC que no cumplen con los requisitos?

Es imposible mecanizar un lote de piezas sin ningún problema. Por eso, saber cómo manejar las piezas defectuosas es también uno de los estándares para evaluar la capacidad de fabricación de una proveedor de servicios de mecanizado CNC confiableCon muchos años de experiencia en la fabricación, Tuofa lleva a cabo las siguientes medidas para evitar que se entreguen piezas defectuosas a nuestros clientes.

Identificar y separar las piezas no conformes

En el primer paso, nuestro personal altamente experimentado identifica y separa las piezas no conformes del lote. Tuofa proporciona dos inspecciones de calidad completas antes y después. tratamiento de superficiesIncluso durante el proceso de empaquetado, nuestro personal verifica la calidad de las piezas. Estas piezas mecanizadas por CNC se separan según presenten defectos o errores dimensionales.

Determinar si las piezas se pueden reacondicionar o reparar.

En la segunda etapa de la gestión de piezas no conformes, los profesionales expertos de Tuofa verifican si la pieza puede ser reprocesada o reparada. La experiencia de nuestro personal nos permite gestionar las piezas mecanizadas por CNC no conformes de forma rápida y precisa.

Por ejemplo, los problemas superficiales como rebabas y contaminación superficial leve pueden repararse, mientras que los agujeros sobredimensionados o la posición de características críticas fuera de tolerancia no se pueden reparar fácilmente. Es importante que las piezas reparadas se vuelvan a probar para verificar sus dimensiones, superficie y funcionamiento.

Revise la causa antes de continuar la producción.

En Tuofa, no ignoramos la causa de ningún error, sino que nuestro personal altamente experimentado la analiza. Generalmente, Tuofa revisa minuciosamente las causas de las piezas defectuosas e intenta tomar medidas para evitar que se repitan los mismos problemas en la siguiente producción. Por ejemplo, revisamos lo siguiente:

• herramientas de corte
• Programas de mecanizado
• Proceso de tratamiento de superficies
• Proceso de limpieza de piezas

Tras confirmar las causas, ajustaremos la configuración.

Conclusión

El control de calidad es fundamental para el éxito de las aplicaciones de piezas mecanizadas por CNC, ya que cualquier defecto que pase desapercibido puede convertirse en una fuente potencial de fallos posteriores. Existen diferentes herramientas para la inspección de distintas piezas mecanizadas por CNC, que se utilizan según los requisitos. Por ejemplo, para inspeccionar un orificio, se puede utilizar un calibre de tapón, una máquina de medición por coordenadas (CMM), etc.

Preguntas Frecuentes

¿Qué herramientas y tecnologías se utilizan habitualmente para la inspección CNC?

Las herramientas comunes son:

• Calibrador a vernier
• Calibre de orificio
• Micrómetro
• Calibre de roscas
• calibre macho
• Comparador óptico

Las tecnologías comunes son:

• Escaneo 3D
• Tomografía computarizada
• Inspección de MMC
• Sondeo en proceso

¿Cuándo se requiere una máquina de medición por coordenadas (CMM) para la inspección de piezas CNC?

Una máquina de medición por coordenadas es una máquina avanzada que se utiliza cuando las tolerancias de la pieza son estrictas y la geometría es compleja.

¿Por qué se deben revisar nuevamente las piezas mecanizadas por CNC después del anodizado?

El anodizado proporciona un recubrimiento a la pieza mecanizada por CNC. Después del anodizado, las piezas mecanizadas por CNC deben revisarse nuevamente para comprobar el espesor del recubrimiento y detectar cualquier cambio en las dimensiones de las características críticas de la pieza.