DETERMINACIN DE LAS MEDIDAS Y TOLERANCIAS, PARA LA CONSTRUCCIN DE CALIBRES PASA Y NO PASA Calibradores de lmites Pasa y No Pasa Comoyasehaexpresado,lanormalizacindelastoleranciashapermitido asimismoefectuarlanormalizacindeloscalibrescorrespondientesparala verificacindecadaunadeellas,deacuerdoconlasdimensionesnominalesa controlarenunafabricacinenserie.Eltipodecalibresusados,sonlosllamados calibres fijos delmites, Pasa-No Pasa(o tambinloscalibresregistrables Pasa-No Pasa,cuyapuestaapuntoesmediantepatrones),queestablecenelmximoyel mnimodelamedidaacontrolar, dentro delos cualesdebencaertodaslaspiezas buenas. Los calibres fijos, por consiguiente, no miden, sino verifican o controlan. Se tiene as: a)Calibres fijos para agujeros, cilndricos o tapones, planos y varillas. Figura 21 en adelante. b)Calibresmordazaparaejes,forjadosparagrandesseriesotipomandbula fabricadosenchapa.LosdistintostiposseaprecianenlaFigura29y siguientes,pudiendo estarelmximoy elmnimoen distinto oenelmismo lado. Esto hace ms rpido el control de la pieza. Se usan asimismo para ejes, los anillos calibres o virolas (Figura 18). Enlamedicinconcalibresfijosesnecesariotenerencuentaelesfuerzode medicin,ya quela elasticidad delosmateriales,cuyo efectose sientems enlas mordazas,puedecausarerrores,sobretodoenlaverificacindetolerancias estrechas. Es importante destacar que aqu como en varios textos y publicaciones se emplea la expresin presin de medicin. No es correcto. Se trata de la fuerza de medicin, que es controlable. Lasdiferentesformasdepalpadoresysuperficies,atendiendotantoalamicro como a la macrogeometra pueden conducir a valores a veces extremadamente altos delapresindemedicin,empleandounamismafuerzademedicin.Las consecuenciasencuantoaexactituddelasmedicionescomoaladuracindelos calibres pueden ser de mucha importancia. Es por ello que se establece como norma, que en ciertos casos los calibres deben realizar la verificacin, es decir, pasar o no pasar, bajo la accin de su propio peso. En el caso de verificaciones de dimensiones grandes, donde se hace necesario disminuir el esfuerzo producido por el peso del calibre, se establecen elementos compensadores del mismo, para definir el esfuerzo adecuado de medicin. EnlatablaVIIqueseacompaa,seindicanloscalibresrecomendadospara agujeros y ejes, en relacin a la magnitud de la dimensin a controlar, para los lados P y NP. Regin de medidas nominales Hasta 100 mm Ms de 100 a 250 mm Ms de 250 a 315 mm Ms de 315 a 500 mm Para agujeros Lado PasaCalibre cilndricoCalibre planoVarilla calibre Lado No Pasa Calibre cilndrico o con superficie de contacto reducido Varilla calibre o instrumento anlogo Para ejes Calibres de mandbulas Anillos (para pequeas medidas) Palanca, tornillos micromtricos,... Tabla VII. Calibres recomendados para agujeros y ejes. Se puede asimismo establecer una clasificacin en: 1)Calibresdeproduccin,utilizadosparalaverificacindepiezasduranteel proceso de elaboracin. 2)Calibres de verificacin (verificadores), que controlan los calibres anteriores, en forma peridica, para asegurar que los desgastes no los han puesto fuera de medida. 3)Calibresdeinspeccin,utilizadosexclusivamentepordichoservicio,para verificarlaspiezasdefabricacinyquepuedencontrolarlasmismas tolerancias que los de produccin, o bien tolerancias mayores, siempre como es lgico, dentro de la precisin impuesta a la cota que verifican, con el objeto de disminuir el nmero de rechazos de fabricacin. Por ello, algunas industrias imponen a la fabricacin tolerancias ms estrechas que las de inspeccin. La ISO no establece diferenciacin. Para una fabricacin en serie y paracadaunadelascotasaverificar(avecessecontrolamsdeuna simultneamente), es corriente que se construyan tres calibres: uno para fabricacin, otro para inspeccin y el tercero como reserva para el depsito de calibres. El que salga con las medidas ms estrechas en cuanto a tolerancias, se destinar al servicio de produccin, y uno de los otros dos a inspeccin. El primero se desgasta ms rpidamente, ya que el control en Fabricacin se suele hacer en mayor porcentaje depiezasqueenInspeccin,ycuandollegaasuperarlastoleranciasdelde Inspeccin,seintercambian,tenindoseespecialcuidadodecontrolaracadatanto dichos calibres, para evitar que se excedan los lmites de desgaste admisibles. Si bien los calibres se fabrican con mquinas que dan grandes precisiones en el labrado de las piezas, no se pueden obtener como ya se expres, medidas exactas. Por ello tanto el lado P como el NP del calibre nuevo, debern gozar de una tolerancia de fabricacin. En las Figuras 18 que corresponden, a las establecidas por ISO, para dimensionar calibres fijos, se dan, con respecto a T (tolerancia a controlar), la posicin y magnitud delastoleranciasdeconstruccindecalibre,paraejes(mordazas)yagujeros (tapones, planos o varillas, segn el caso), menores de 180mm y mayores de 180mm. Figura 18. En ellas se aprecia lo siguiente: a)Para el lado NP que no se desgasta o se gasta muy poco, la tolerancia H o H1 queda repartida, con respecto al extremo de la tolerancia correspondiente. b)Para el lado P, la misma queda repartida, pero respecto a la cota Z o Z1, hacia adentro de la zona tolerada. Se fija asimismo un valor Y o Y1, que define el lmite de desgaste y de vida del lado P. Ese valor de Y puede ser cero (para calidades superiores a 8). Ver la tabla correspondiente. c)Paracalibresdemsde180mmaparecelacota,endetrimentodela tolerancia a medir, que se establece por la inseguridad en el control del calibre, que aumenta a medida que la longitud a controlar se hace mayor. Eldimensionamientodeloscalibresperjudicaevidentementelatoleranciadela pieza, restringindola con calibres nuevos y pudindose producir rechazos de piezas buenas, pero favoreciendo la intercambiabilidad y en especial modo, la duracin de la vida del calibre, cuya fabricacin es costosa. Ese porcentaje de estrechamiento de la tolerancia, no conviene que supere el 33% a calibre nuevo, para tolerancias pequeas y el 25% para tolerancias ms amplias. Quedaran en consecuencia en ese supuesto, tolerancias iniciales del 66 y el 75% de las establecidas para la cota en cuestin. Sin embargo, del cuadro comparativo para un eje ISO, de dimetro 40 mm(Figura 19), se ve que los porcentajes pueden llegar a reducir, para calidades IT5 IT6 hasta un 47% de la tolerancia nominal. Es en esos casos y para calidades menores que suele pre-ferirse la medicin con amplificadores de aguja como por ejemplo los microkatores u otros aparatos de lectura. Figura 19. Hay industrias que establecen sus propias normas para dimensionar calibres. Por ejemploenlafabricacindearmas,nosesuperanengeneralanacalibre desgastado, la tolerancia de la cota establecida para la pieza. LanormaISOestableceasimismo,lastoleranciasdelosverificadorespara calibres mordaza y de anillo, que son del tipo tapn. Se establece as: un verificador para el lado NP y otro para el P del calibre nuevo, y un tercero, el ms importante, para el lmite de desgaste encargado de dar de baja al calibre. Este ltimo verificador debe entrar en el lado pasa P bajo el efecto de una pequea presin, para producir la baja del mismo. Para los calibres de interior no se indican verificadores en las normas por cuanto su control se realiza con instrumentos y mquinas de medir de gran precisin. Materiales usados en la fabricacin de calibres de lmite. El ms comnmente utilizado es el acero de mquinas con 0,15 a 0,25% de C, aunquepuedellegara0,50%paracalibrestaponesyanillos.Unaaleacin recomendable es de 0,20% de C, 0,90 a 1,10% de Manganeso y alrededor de 0,05% dePyS.NodebecontenerSiparaevitardeformacioneseneltemplado.Las mordazas forjadas son de bajo porcentaje de C (0,20). Se prefieren a veces un alto % de C (0,90%), para evitar la cementacin que se debe hacer en los de bajo contenido de dicho componente. Se han desarrollado asimismo aleaciones especiales del tipo indeformables con cromo, que confiere gran resistencia al desgaste. Se usan asimismo aceros rpidos y aceros para cojinetes de rodamientos. Todos ellos, se deben tratar trmicamente (temple y revenido) con una dureza de trabajo comprendida entre 56 y 64 Rc. La caracterstica fundamental de los calibres, debe ser su resistencia al desgaste. Sehanobtenidoexcelentesresultadosmediantelanitruracinymejoranconel cromadoduro.Esteltimoconsisteencubrirlasuperficiedelcalibrepormedios electrolticos, con una capa de muy pequeo espesor, algunos centsimos de cromo. El procedimiento es muy eficaz para recuperar calibres desgastados, descromndolos ycromndolosdenuevo.Todosvanrectificadosfinalmenteensussuperficiesde palpacin y se aconseja lapidarlos para aumentar su duracin. Se usan asimismo y cada vez ms, calibres de metal duro (metales fritados como laWidia,Coromant,etc.)congranaumentodeserendimiento.Lasmordazasse preparan con plaquitas soldadas por alta frecuencia a los palpadores. El desgaste mayor se produce en los de acero. Los nitrurados aumentan su vida de dos a tres veces aproximadamente. Los cromados de 4 a 10 veces y en algunos ensayos,hasta50veces.Losdemetaldurode30a50veces.Eldesgaste,sin embargo,enlosdeacero,dependemsdelacalidaddelaterminacinquedela dureza. Por ello se fija como grado de terminacin normal el bruido o lapidado. Durantelaltimaguerraydadala escasezde acerosespecialesse fabricaron calibres de cristal con resultados muy satisfactorios para piezas de acero y de bronce, peronoparaaluminio.Sondebajocosto,nosecorroenytienenmuybaja conductibilidadtrmica.Sehanhechocalibresanillos,tapnymordazasPyNP. Tiene mejor visibilidad en la medicin, no se oxidan, inconveniente que debe tenerse muy en cuenta en los de acero, engrasndolos no se producen rebabas, en algunos casossedesgastanmenosyalcaerpuedenromperseperonodeformarseconla gravedad que esto entraa en el control de piezas. Los calibres de Norbide (Carburo de Boro, B4C), que es el material artificial ms durodeusocomercial,sehaempezadoausarparacalibrestapones,yaquesu resistencia al desgaste supera en ms de diez veces a los carburo de tungsteno (metal duro). Los de zafiro, han dado en ensayos gran resultado. En general a partir de los de metal duro, en valores crecientes de dureza, pueden eliminarse las cotas de desgaste, amplindose en esa forma el campo de tolerancia a calibre nuevo, haciendoZ =0. La cilindridad de los tapones y la planitud y paralelismo riguroso de los palpadores deloscalibresmordazas,debecontrolarsecongrancuidado.Laplanitudy paralelismo, se realiza, en cuanto a su control, por medios pticos, usando el sistema de interferencias luminosas, que veremos ms adelante. En cuanto a los instrumentos utilizados para el control de medidas de los calibres, los estudiaremos en otro captulo. Con mquinas de desgaste que reproducen la accin de control de los calibres durante el proceso de produccin, se han obtenido datos comparativos de duracin de calibres de distintas caractersticas tecnolgicas. As, para un desgaste de 2,5 micrones de un calibre tapn, verificando piezas de acero al C, se han obtenido estos valores: Calibre de acero de alto tenor de C y Cr8000 piezas Calibre de acero rpido25000 piezas Calibre de acero cromado duro200000 piezas La fundicin desgasta ms los calibres que el acero. Las normas ASA establecen el grado de rugosidad para calibres: 0,1 m para calibres ejecutados segn la calidad de trabajo IT2 a IT3; 0,2 m para calidad de trabajo IT4 y hasta 0,4 m para calibres ejecutados en calidades IT5 a IT7. En general la calidad del calibreesdenmero4o5vecesinferiorquelacalidaddetrabajoacontrolar.Es decir: para piezas IT7, calibres IT3 aproximadamente. Caractersticas constructivas de los calibres fijos y registrables En todo lo que antecede a calibres P y NP, debemos considerar el principio de Taylor que dice: ElcalibrePdeberepresentarelprototipodelaformadelapieza controlada y limitar todos sus parmetros geomtricos; mientras que loscalibresNPdebencontrolartodoparmetrogeomtricopor separado. Efectivamente, supongamos el caso de la Figura 20 en la que se trata el caso de un agujero. Las circunferencias concntricas representan los lmites superior e inferior y la lnea irregular, representa la forma y dimensin del agujero real. Se entiende que las proporciones son exageradas. Al efectuar el control, los lados pasa y no pasa de un calibre tapn completo, responden a las exigencias y la operacin es aceptada como buena a pesar de que ciertos valores del dimetro exceden la medida mxima admitida. Figura 20. Si para el lado no pasa se hubiera empleado un calibre reducido o del tipo varilla (verFiguras21,22y23)sehubierapodidodetectarlafallamedianteposiciones cruzadas del calibre. Figura 21. Figura 22. Figura 23. LaFigura24representaelcasodeuneje.Lasconclusionessonidnticas, suponiendo que tanto el lado pasa" como el "no pasa" son anillos. Correspondera un calibre anillo para el lado "pasa" y un calibre mordaza o herradura para el lado "no pasa". Figura 24. Adaptandoestetipodecontrolaseguramoslaposibilidaddemontajey rechazamos las piezas fuera de tolerancia. En la prctica, para ste tipo de piezas, ejes y agujeros, se trabaja con calibres mordazaytaponescompletosrespectivamente,osea,quesalvoparapiezasde grandes dimensiones, no se cumple con el principio de Taylor, pero el concepto es de importanciasobretodotratndosedepiezasdeformacomplicada.Eneltrabajo prctico correspondiente se podr analizar un caso particular. LanormaISOnoestablecedetallesparalaconstruccindeloscalibrespara fabricaciones en serie, salvo claro est, en sus cotas de medicin. Las normas ASA americanas, si lo hacen. La ISO no quiere restringir la libertad de los fabricantes, frenando las tendencias evolutivas de perfeccionamiento. La IRAM 5033 p, da un esquema solamente de los calibres. Sin examinar detalles constructivos,vamosaestudiarlosdistintostiposusadosenlasfabricaciones mecnicas en serie. As para agujeros tenemos: Los calibres tapn Pasa y No Pasa son en general independientes del manguito de sujecin y van montados en l con tornillos o con encajes cnicos, Figura 25 y 26. El " Pasa"escasisiempremslargoyesnormalque excedalalongituddelagujeroa calibrar. El pequeo ancho de "No pasa" disminuye el peso lo cual es ventajoso en los calibres grandes. Suelen hacerse con el mnimo y mximo del mismo lado para hacer ms rpido el calibrado de las piezas. Sobre el calibre se graban las caractersticas del orificio a verificar. Para ms de l00 mm, se usan los "planos" a fin de hacerlos ms livianos, Figura 21. Figura 25. Figura 26. Conviene dejar los centros para poder rectificarlos en las superficies cilndricas y transformarlas en calibres de medidas inferiores y tambin para facilitar su medicin o verificacin. Para dimetrosmayores de 250mm,se usanloscalibresvarillas de extremos esfricos,Figura22unaparaelmximoyotraparaelmnimo.Dichascalotas esfricas extremas son de dimetro iguales al mximo y al mnimo respectivamente. Se pueden hacer de puntas con dimetros extremos ms pequeos que los dimetros mximos y mnimos. Son ms precisas y se usan generalmente para el NP. Las superficies cilndricas de les calibres planos pueden corres pender a cilindros iguales o menores que los dimetros a verificar. Se puede combinar el P cilndrico y el NP varilla. La verificacin de agujeros presenta ms dificultades que lade ejes, sobre todo si el agujero tiene bordes agudos. El calibre "Pilote", Figura 27, lleva un surco en la extremidad anterior, dejando una fajaredondeadaquecentradeinmediatoeltapnevitandoatascamientosy disminuyendo el desgaste, dado que facilita la entrada. Figura 27. En la Figura 28 se ve el construido por el ingeniero Ternebon (Sueco), llamado Tebo,cuyomnimocorrespondeaunaesferadeesedimetro,establecindoseel mximoconunacalotadestacadadelresto,quepuedeserpostiza.LaposicinI indica agujero menor que el mnimo; la IIpasa el mnimo y al girar el Tebo toca el mximo, correspondiendo a piezas buenas y la III que no traba el mximo, la piezas malas por exceso de dimensin. Paracalibrarejesseusan,comoseenuncianteriormente,loscalibresanillos Figura 30 ymordazas, Figura 29 cuyo tipo clsico es forjado. Las caras de palpacin deben ser planas y paralelas con muy buena terminacin superficial (lapidado). La buena terminacin de los calibres mejora el rendimiento teniendo dicho factor msinfluenciaqueladureza,comoyasehadicho,ydeacuerdoavaloresde resistencia comprendidos entre los lmites enunciados, es decir, 56 a 64 Rc. En los calibres que estamos analizando se distingue el lado NP pintando una zona del mismo de color rojo. Elcalibredebocaomordazapermiteverificarlaspiezasmontadassobrela mquinaquelaproduce,entrepuntas,cosaquenosepuedehacerconcalibres anillos.

Figura 28 Figura 29 Figura 30 LaFigura31muestraunodemordazasimpleconelPyNPdelmismolado. Calibresmseconmicos parapequeascantidadesde piezasa verificary que no justifican su fabricacin como calibres forjados son los de chapa de la Figura 32. Para pequeos espesores, hasta 6 mm, se fabrican en dos partes (Figura 33) unidos por tornillos sellados o remaches. Se pueden as recuperar, rectificando la superficie de unin cuando los mismos estn gastados. Para calibrar superficies planas paralelas se usan calibres como el de la Figura 34. Figura 31 Figura 38 Figura 32 Figura 33Figura 34 Los calibres registrables, Figuras 35, 36 y 37, inventados por J ohansson, permiten fijarlamagnituddelacotaaverificar,regulandolaposicindelospalpadoresy ponindolosapuntomedianteplacascalibradorasyaccesoriosespeciales.Son especialesparaseriesrelativamentepequeas,enlasquenosejustificafabricar calibresfijosparacadacotaaverificar.Paraindustriasdeproduccionesvariables, tambinsonmuyventajosos,siendodedestacarlainfluenciafavorablesobrelos costos de produccin. Figura 35 Figura 36 Figura 37 Resultaasimismoconestoscalibres,aplicarla tolerancia de fabricacin delas piezas a controlar, llevndola a los extremos del desgaste en el P, es decir, sin tomar encuentalosvaloreszyaprovechandolosvaloresyenfavordelatolerancia. Asimismo,laregulacinypuestaapuntoconbloquescalibradores,puedehacerse convaloresHmsestrechosquelosprevistosporlanorma.Conunjuegode20 calibres, se logran todas las medidas entre 0 y 305 mm, y para tener una idea de su campo de regulacin, diremos que el 11, va de 100 hasta 115 mm, y el 20 de 275 a 305mm.Untornilloposterior1,alvstagopalpador,lodesplazaaste,yotro2 medianteunacua,loinmoviliza.Sesuelen sellarala ceralostornillos paraevitar correcciones por el hombre que los usa. Pueden tener tambin los cuatro palpadores registrables. El de la Figura 37 es para calibrados interiores (uno para el mximo y otro para el mnimo, van de 36 a 300 mm) Los calibres registrables exigen verificaciones ms frecuentes. El de la Figura 36 tiene el vstago 1 telescpico y es impulsado hacia afuera por un resorte. Introducido en el orificio a verificar se libera el resorte, los dos extremos apoyansobreeldimetrodelagujeroyentoncesseinmovilizalaposicinde1, mediante un tornillo accionado desde 2. La cota deseada se obtiene midiendo la dis-tancia entre los dos extremos, con un instrumento a lectura. El calibrado, si no se especifica nada en contrario, se realiza por el propio peso del calibre. Enpiezasdedimetroconstantequepodrannosercilndricascomoenlas obtenidas por rectificado sin centro (Figura 38), o piezas trefiladas, etc., tal error es slo evidenciable con apoyos en V y un amplificador a lectura.