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Diente por diente: Medición automática, integral y sin distorsiones de herramientas roscadas

Las herramientas roscadas, como las herramientas formadoras de rosca, además de las fresas madre figuran entre las más complejas y difíciles de medir. No sólo es la cantidad de dientes, sino también la gran cantidad de parámetros que ha de comprobarse para un análisis integral de estas herramientas. Si observamos en vertical respecto al eje de la herramienta hacia las herramientas roscadas, no sólo se detectará un diente en particular, sino, debido a la espiral, también se detectan otras partes del contorno que no se pueden sumar a la sección del diente. Para poder proporcionar información correcta sobre estas herramientas, deberán eliminarse estas distorsiones.
El fabricante de aparatos de ajuste y medición de la localidad suaba de Pleidelsheim cerca de Stuttgart en Allemagne equipa sus aparatos de comprobación y medición con un soporte óptico basculante. El soporte óptico se orienta en la rosca y, por tanto, está colocado en vertical sobre la sección del diente. Así pues, cada diente se puede medir de forma exacta y sin distorsiones en sus contornos externos.

Herramientas de rosca: una mezcla de indicaciones
Roscas métricas, roscas de pulgada, rosca para tubos Whitworth, rosca hacia la izquierda o hacia la derecha, rosca triangular, rosca de sierra, rosca trapezoidal de uno o varios pasos. Este breve resumen nos deja entrever la extensión del tema rosca y de su descripción. Y eso que aquí aún no se han mencionado los diferentes parámetros de medición. Los parámetros de medición esenciales de una rosca son el diámetro nominal, el diámetro del núcleo y de flancos, así como la pendiente y el ángulo de pendiente, la división y la forma de flancos, además del corte y el estrechamiento. En la medición óptica, la pendiente representa un desafío particular: si se mide cada uno de los dientes en vertical respecto al eje de la herramienta, se producirán distorsiones en la representación debido a la pendiente. Para eliminarlas, deberá orientarse la cámara respecto el ángulo de pendiente de la herramienta. De este modo, resulta una vision vertical respecto al flanco del diente y, con ello, una representación de las herramientas generadas sin distorsiones y con opción de análisis exacto.

Medición correcta de la herramienta: con »threadCheck« y »hobCheck« de ZOLLER
Con sus aparatos de medición y comprobación »threadCheck« y »hobCheck«, la empresa E. Zoller GmbH & Co. KG ofrece una solución para la medición integral de las herramientas roscadas y las fresas madre, para la medición integral de las herramientas roscadas y las fresas madre, y también de todas las demás herramientas para la producción con arranque de virutas. »threadCheck« y »hobCheck« destacan frente a otras máquinas de medición gracias a su sexto eje CNC adicional en el cual está montado el soporte óptico. Éste se orienta mediante eje CNC en el ángulo de pendiente para la medición de herramientas roscadas ey se orienta así en vertical sobre la superficie dentada. La técnica de medición óptica funciona sin contacto No requiere de un palpador de medición, sino que puede medir geometrías y superficies basándose en las imágenes capturadas y deducir así sus dimensiones. Esto alberga diversas ventajas: Las lentes no pueden desgastarse o deteriorarse como el palpador de medición, cuya punta de palpado podría deteriorarse debido a las fuerzas mecánicas y conllevar así resultados de medición distorsionados. Se pueden representar de forma óptica incluso los contornos extremadamente pequeños que no son accesibles con un palpador de medición. Además, la técnica de medición óptica no deja huellas en la superficie del objeto de medición, lo cual es inevitable en el caso de un palpador de medición. A ello se suma que los procesos de medición automatizados logran que las mediciones ópticas se efectúen con independencia del operario y sean reproducibles, con precisión de repetición en el rango μm. Gracias a las amplias opciones de análisis del software »pilot« para los equipos de medición, se pueden representar y analizar todos los parámetros, hasta incluso el método de medición convencional de tres hilos. Este procedimiento mecánico convencional para determinar el diámetro de flanco, y también la pendiente del ángulo de flanco parcial mediante la dependencia mutua, se simula con ayuda del software: En los dientes medidos, a partir de las indicaciones del tamaño de la rosca, se toma automáticamente el diámetro de hilo para la medición y se integra virtualmente en la imagen de los flancos de diente captados. De este modo, resulta así la comparabilidad entre los procedimientos de medición ópticos y mecánicos.

Generar procesos de medición automáticamente
Basándose en los datos CAD/CAM, se genera el programa de afilado para las herramientas, se simula y se transfiere a la máquina. Estos datos podrán emplearse gracias a las interfaces correspondientes también para generar un proceso de medición en el equipo de medición y comprobación. Ya a la hora de preparar el trabajo se leen estos datos en el sistema de medición virtual externo »caz«; Computer Aided ZOLLER. El sistema genera un proceso de medición a partir de estos datos, que también se puede simular previamente. Para ello, el operario puede seleccionar si se ha de medir la herramienta íntegramente o cada uno de los parámetros seleccionados. Las tablas de rosca registradas simplifican además el registro de datos. De este modo, se puede validar previamente la tolerancia dimensional de la herramienta independientemente de una pieza bruta, así como los tiempos de mecanizado en la máquina de lijado y comprobación. Si tanto la simulación del proceso de afilado como del de medición aportan un resultado positivo, a partir de los datos CAD/CAM generados, se puede enviar el proceso de afilado a la afiladora que fabrica la herramienta a partir de una pieza bruta. De forma paralela, se envía el proceso de medición generado previamente a la máquina de medición y comprobación. Cuando se haya fabricado el prototipo de la herramienta, ésta se medirá automáticamente conforme al proceso de medición generado previamente. Con ello podrá prepararse de antemano la documentación (diseño, logotipos, parámetros de medición, gráficas) y, en el marco de la medición, sólo se rellenará con valores reales.

Ya la segunda pieza de fabricación es una pieza buena
A partir de los valores reales medidos y de los valores de referencia conocidos por el control de la máquina de medición y comprobación, el software del aparato de medición »pilot« puede detectar las diferencias entre ambos datos y representarlos ópticamente con ayuda de la función de software »lasso«. En paralelo, con ayuda de la función de software »coCon«, se pueden calcular las diferencias de la afiladora respecto al valor de referencia. Si se ha afilado muy poco material, la muela abrasiva deberá penetrar más profundamente en la pieza bruta para obtener un resultado óptimo; si el afilado es demaciado, deberá afilar menos para obtener resultados correctos. Con ayuda de las interfaces entre la máquina de medición y comprobación, así como la afiladora, se podrán transferir de nuevo estos datos a la afiladora. Aquí, el control de la afiladora adapta debidamente los datos del proceso de afliado y la siguiente herramienta generada ya será una pieza válida. Por otra parte, la medición posterior se realiza en la máquina de medición y comprobación con ayuda del proceso de medición ya generado y registrado.

Medición automática de serie
Si se desea comprobar al 100% íntegramente las herramientas fabricadas de serie de forma que permitan la trazabilidad, existe una solución de automatización. »roboset« es una conexión de robot al máquina de comprobación y medición que toma automáticamente las herramientas entregadas en los palets, las coloca en el máquina de comprobación y medición e inicia el proceso de medición. La estación de limpieza previa y el rotulado láser posterior completan el proceso de comprobación. Tras la retirada de la herramienta por parte del robot, no sólo se registran y guardan los datos de herramienta individuales en la base de datos de la herramienta, sino que las herramientas se clasifican además según piezas válidas o de descarte o dependiendo de los valores de tolerancia preseleccionados. De este modo, el máquina de medición y comprobación puede medir por ejemplo por la noche las herramientas de serie a comprobar y emplearse de día para tareas de medición individuales o para el ajuste de las muelas abrasivas.

Muelas abrasivas: la base de los resultados del afilado
Las herramientas más importantes para los fabricantes de herramientas son las muelas abrasivas. Su posición y orientación es decisiva para los resultados de las herramientas afiladas. Los aparatos de medición y control de ZOLLER no sólo pueden analizar las herramientas producidas, sino también las muelas abrasivas y los paquetes de muelas abrasivas. También estos datos se pueden intercambiar directamente entre la afiladora y la máquina de comprobación y ayudan a preservar la calidad de las herramientas de fabricación desde un principio. Además de ello, las muelas abrasivas medidas fuera de la afiladora aumentan el tiempo de mecanizado y optimizan el tiempo de preparación, lo que contribuye de forma decisiva a una mayor rentabilidad. En un programa de medición especial, con los aparatos de ZOLLER se pueden medir todas las muelas abrasivas y los paquetes de muelas directamente según la norma FEPA. Las muelas abrasivas se seleccionan simplemente en un diálogo de entrada fotorealista, y a continuación se efectúa la medición también automáticamente y con independencia del operario. Estos valores de medición se pueden transferir a la afiladora y el proceso de lijado puede comenzar con los parámetros de muela abrasiva correctos.

Orden en las herramientas
Además del orden en los datos de herramienta gracias a los procesos de medición y del afilado registrados y accesibles en todo momento, así como los datos de herramienta y de muela abrasiva, los sistemas de almacén de ZOLLER ayudan a almacenar y a ordenar las herramientas reales. En este sentido, las soluciones de sistema son igualmente efectivas y útiles tanto para el fabricante de la herramienta como también para el usuario de la misma. El armario de almacenamiento de herramientas »keeper« puede alojar y almacenar tanto paquetes de muelas abrasivas como herramientas completas. El aspecto particular en los sistemas de almacenamiento de ZOLLER es la integración en el sistema de gestión de herramientas ZOLLER TMS Tool Management Solutions. Aquí cada herramienta o también cada muela abrasiva y cada paquete de muelas tiene asignado un puesto fijo al cual se puede acceder en el software en todo momento. De esta forma siempre es transparente el lugar donde se encuentra cada herramienta. Lo mismo se aplica para el almacenamiento en el armario de herramientas ZOLLER »toolOrganizer«. Este armario de cajones se puede configurar individualmente y equiparse también con compartimentos individuales bloqueables. Mediante la conexión al software de gestión de herramientas TMS Tool Management Solutions, también aquí se preserva la transparencia acerca del stock de herramientas y muelas abrasivas.

Los fabricantes de herramientas pueden aprovechar este armario con su cierre de compartimento individual también como almacén de consigna. Gracias a la supervisión electrónica de las existencias, ambas partes (fabricantes de herramientas y clientes finales) conocen el stock de herramientas disponible actualmente. Los fabricantes de herramientas podrán rellenar las herramientas conforme sea necesario y los clientes podrán estar seguros de tener siempre disponibles las herramientas necesarias in situ. El pago se efectúa a la recogida. Se evitan así los tiempos de inactividad de la máquina debido a la falta de herramientas. También se pueden registrar los stock mínimos, de forma los fabricantes de herramientas reciban un mensaje correspondiente y pueda asegurarse de nuevo la disponibilidad de las herramientas.