Un mecanizado CNC correcto implica más que alcanzar una dimensión una sola vez. Significa saber qué tan cerca se está del objetivo. También significa saber con qué constancia se puede mantener. Esto es lo que define la precisión frente a la exactitud en el mecanizado.
Un proceso puede ser preciso pero no exacto. Puede ser exacto pero no preciso. Puede ser ambas cosas, o ninguna. Si no comprende la diferencia, podría fabricar piezas defectuosas. Estas piezas podrían parecer correctas en teoría, pero fallar posteriormente. Podrían fallar durante el ensamblaje, las pruebas o el uso a largo plazo. Este artículo explica la precisión y la exactitud para un maquinista. Abarca su significado, su relación con las tolerancias y cómo medirlas y mejorarlas.
¿Qué son la precisión y la exactitud en el mecanizado?
En mecanizado, la precisión describe la consistencia de las piezas repetidas. Por el contrario, la exactitud describe la proximidad de las mediciones al valor real del plano.
La precisión en el mecanizado indica si una característica está "en el objetivo". Imagine que un eje debe medir 10,00 mm. Si lo mide y obtiene 10,00 mm o una medida muy cercana, el proceso es preciso. Formalmente (ISO 5725-1), la precisión combina veracidad y precisión. Pero en el lenguaje de taller, precisión suele significar "fidelidad al plano".“
La precisión en el mecanizado se basa en la repetibilidad. Imagine que mecaniza muchos ejes. Si todos tienen una diferencia de unas pocas micras, el proceso es preciso. Esto es así incluso si se desvían ligeramente del tamaño objetivo. La precisión refleja los cambios aleatorios en un proceso. Esto incluye pequeños cambios en el agarre de la herramienta, la carga de viruta o la vibración.
He aquí una forma sencilla de recordarlo:
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Aspecto |
Precisión en el mecanizado |
Precisión en el mecanizado |
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Pregunta |
“¿Son consistentes las partes?” |
“¿Las piezas están en el punto correcto?” |
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Enfocar |
Spread entre resultados repetidos |
Distancia desde el valor objetivo |
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Impulsado por |
Errores aleatorios (ruido, variación) |
Errores sistemáticos (sesgos, desviaciones) |
Precisión vs. Exactitud
La precisión y la exactitud tienen enfoques diferentes. La precisión analiza la dispersión de los resultados, mientras que la exactitud analiza la distancia al objetivo. Confundirlas provoca decisiones de proceso deficientes.
Desde el punto de vista del error, la precisión se ve afectada por errores aleatorios. Estos son pequeños cambios impredecibles en las fuerzas de corte, el desgaste de la herramienta o la temperatura. Varían de un ciclo a otro. La precisión se ve afectada por errores sistemáticos. Estos pueden ser una compensación incorrecta de la herramienta o una superficie de referencia desgastada. Estos errores modifican todos los resultados en una proporción similar.
Para medir, se necesita un conjunto de mediciones para comprobar la precisión. Se necesitan muchos componentes para ver cómo se agrupan los resultados. Se puede comprobar la precisión con una sola medición comparándola con el objetivo. En la práctica, solemos utilizar el promedio de varias lecturas.
Un error común es decir "mecanizado de alta precisión" cuando se quiere decir "alta precisión con una tolerancia ajustada". Un proceso puede ser muy repetible (alta precisión), pero podría ser 0,05 mm más pequeño cada vez (baja precisión). Esto supone un problema si la tolerancia es de tan solo ±0,02 mm.
Cómo la precisión, la exactitud y la tolerancia trabajan juntas en el mecanizado CNC
La precisión, la exactitud y la tolerancia están vinculadas. Describen la desviación permitida, la proximidad al objetivo y la constancia con la que se mantiene.
- Tolerancia CNC Es lo que permite el dibujo. Es el rango aceptado alrededor del valor objetivo.
- La precisión describe dónde se encuentra su proceso dentro de esa banda de tolerancia.
- La precisión describe la amplitud de la dispersión del proceso. Muestra cuánto varían las piezas con respecto a su promedio.
Para cualquier característica, un buen mecanizado significa dos cosas:
- El valor medio medido está muy cerca del objetivo (alta precisión).
- La dispersión de las medidas es pequeña en comparación con la tolerancia (alta precisión).
En términos de proceso, la precisión se refiere a σ (sigma). La exactitud se refiere a la desviación media respecto al objetivo. Es necesario controlar ambos. Esto mantiene el proceso dentro de la tolerancia sin necesidad de clasificación ni reprocesamiento constantes.
Ejemplos típicos de tolerancia en características mecanizadas
Un ejemplo de eje simple muestra la relación:
- Diámetro nominal: 10,00 milímetros
- Tolerancia: ±0,02 mm → El rango aceptable es 9,98–10,02 milímetros
Ahora, piense en tres resultados diferentes de un Proceso de torneado CNC:
- El diámetro medio es 10,00 milímetros. Casi todas las partes están entre 9,995–10,005 milímetros. El proceso es preciso y exacto. Hay mucho espacio dentro de los límites de tolerancia.
- El diámetro medio es 9,97 milímetros. Las partes están entre 9,965–9,975 milímetros. El proceso es preciso pero no exacto. Todas las partes son demasiado pequeñas, aunque son muy consistentes.
- El diámetro medio es 10,00 milímetros. Pero las piezas varían desde 9,97–10,03 milímetros. El proceso es Preciso en promedio, pero no preciso. Muchas piezas estarán fuera de tolerancia en ambos lados.
Al solicitar tolerancias más estrictas, se busca mayor precisión y exactitud. Esto suele ser más costoso.
Piezas mecanizadas precisas vs. exactas
La mejor manera de aprender sobre precisión y exactitud es observar las cuatro combinaciones clásicas. Podemos relacionarlas con situaciones reales de taller.
Preciso y exacto
Un proceso es preciso y exacto cuando las mediciones son precisas y centradas en el valor objetivo.
Imagine una fresadora CNC cortando una cavidad de 20,00 mm. La tolerancia es de ±0,01 mm. Las medidas de las piezas indican 20,00, 20,01, 19,99 y 20,00 mm. Todos los valores son muy cercanos a 20,00 mm y entre sí. Las herramientas, los accesorios, las compensaciones y la temperatura están bajo control. Este es el estado ideal. Las piezas encajan, el montaje es sencillo y la cantidad de piezas desechadas es baja.
Preciso pero no exacto
Un proceso es preciso pero no exacto cuando los resultados son consistentes pero se alejan del objetivo.
Por ejemplo, un eje debería tener 15,00 ±0,02 mm. Sin embargo, las mediciones muestran 14,94, 14,95, 14,94 y 14,95 mm. La distancia entre ejes es muy pequeña, por lo que la precisión es alta. Sin embargo, todas las piezas están por debajo del límite inferior de tolerancia. Esto suele deberse a compensaciones incorrectas de la herramienta o a un ajuste incorrecto de las coordenadas de trabajo. En este caso, corregir la precisión implica eliminar un sesgo, no combatir cambios aleatorios.
Preciso pero no exacto
Un proceso es preciso pero no exacto cuando el resultado promedio está cerca del objetivo, pero las partes varían ampliamente.
Supongamos que un orificio perforado debe tener 8,00 ±0,05 mm. Las mediciones indican 7,95, 8,03, 7,98, 8,05 y 7,99 mm. El promedio se acerca a 8,00 mm, por lo que el proceso es preciso en promedio. Sin embargo, la amplia diferencia de medidas indica poca precisión. Esto puede deberse a una sujeción inestable, una velocidad de avance inconsistente o vibraciones. Puede que la comprobación inicial sea satisfactoria, pero los resultados a largo plazo serán deficientes.
Ni preciso ni exacto
Un proceso no es ni preciso ni exacto cuando los resultados están dispersos y centrados lejos del objetivo.
Una dimensión debería ser de 50,00 ±0,05 mm. Sin embargo, sus lecturas son 49,80, 49,92, 50,10, 49,85 y 50,05 mm. El proceso tiene un error medio y una gran dispersión. Esto suele indicar problemas mayores. Podría tener piezas de la máquina desgastadas, accesorios defectuosos o un error grave de configuración. En este punto, no está realizando un ajuste fino. Está solucionando un problema en un proceso fuera de control.
¿Cómo medir la precisión y exactitud en su proceso de mecanizado?
Para saber la precisión y exactitud de su trabajo, debe inspeccionar las dimensiones y verificar la repetibilidad. También debe comparar los resultados con su objetivo y su tolerancia.
Sistemas de inspección y medición dimensional
La inspección dimensional le proporciona los datos para comprobar la precisión y exactitud.
Las herramientas comunes incluyen calibradores, micrómetros, calibres de orificios y máquinas de medición por coordenadas (MMC). Para medir la rugosidad superficial, se utilizan otras herramientas. La lógica es la misma: se registran las mediciones y se comprueba su correspondencia con el objetivo. El sistema de medición debe ser bueno. Las herramientas o métodos deficientes ocultarán el verdadero estado del proceso.
Comprobaciones de repetibilidad/reproducibilidad para precisión
Puede comprobar la precisión con estudios de repetibilidad y reproducibilidad (R&R).
- La repetibilidad verifica la variación cuando la misma persona mide la misma pieza varias veces con la misma herramienta. Una pequeña variación significa buena repetibilidad.
- La reproducibilidad verifica la variación al utilizar diferentes personas, máquinas o configuraciones. Si los resultados se mantienen similares, el proceso es reproducible.
También puede calcular la desviación estándar de sus mediciones. Los gráficos de control también muestran la agrupación de los datos. Una banda estrecha y estable indica buena precisión. Una banda ancha o con tendencia a la deriva significa que la variación aleatoria es un problema.
Comparación con la tolerancia y la nominal para la precisión
La precisión se comprueba comparando los valores medidos con la dimensión objetivo y su tolerancia.
Para una dimensión, puedes encontrar el error:
Error = Valor medido − Valor nominal
O puedes mostrarlo como porcentaje:
Precisión (%) = (1 − |Medido − Nominal| / Rango de tolerancia) × 100%
En la práctica, comprobamos si el promedio de múltiples mediciones se ajusta a la tolerancia. Si el promedio se acerca al objetivo, la precisión es buena. Si el promedio se desvía, se produce un error sistemático. Debe corregirse mediante calibración o cambios de compensación.
Cómo mejorar la precisión y exactitud en el mecanizado CNC
Mejorar la precisión y la exactitud requiere diferentes acciones. Se reduce la variación para una mayor precisión. Se elimina el sesgo para una mayor exactitud. Estos pasos son aún más importantes en configuraciones de 5 ejes de mecanizado CNC, donde las especificaciones estrictas suelen ser imprescindibles.
Control de máquinas, herramientas y accesorios para una mayor precisión
Para mejorar la precisión, hay que centrarse en hacer que el proceso sea estable y repetible.
Las acciones clave incluyen:
- Mantenimiento de la máquina para evitar juegos y contragolpes.
- Usando el bien fijación De esta manera, la pieza se sujeta siempre de la misma manera, lo que reduce el movimiento y la vibración.
- Estandarización de parámetros de corte como avances y velocidades. Esto mantiene cargas de corte similares en cada ciclo.
- Gestione el desgaste de las herramientas con un plan claro. Cambie las herramientas antes de que fallen.
El objetivo es que cada ciclo se parezca al anterior. Esto minimiza los cambios aleatorios en la parte final.
Calibración, compensación y control ambiental para una mayor precisión
Para mejorar la precisión, concéntrese en qué tan cerca está su proceso del valor objetivo.
Los pasos prácticos incluyen:
- Calibración periódica de máquinas CNC y herramientas de medición. Esto elimina errores sistemáticos.
- Ajuste y verificación correctos de las compensaciones de herramientas y piezas. Realice esto después de cambiar herramientas o ajustar utillajes.
- Uso de funciones de compensación en el control de la máquina. Por ejemplo, el desgaste de la herramienta y la compensación térmica.
- Controlar factores como la temperatura. Permitir que la máquina y la pieza se estabilicen antes de los cortes finales en trabajos críticos.
Estas acciones reducen los errores sistemáticos y acercan el valor promedio del proceso al objetivo.
Equilibrio entre la calidad requerida, el costo y el tiempo del ciclo
Los ingenieros y planificadores deben plantearse una pregunta importante. No se trata solo de "¿cuán buenos podemos ser?", sino de "¿cuán buenos necesitamos ser?".“
Las tolerancias más estrictas requieren mejores máquinas, herramientas e inspección. A menudo implican una menor producción. Un soporte simple podría funcionar bien con una tolerancia de ±0,1 mm. Especificar ±0,01 mm solo aumenta el costo, no el valor. La mejor estrategia es:
- Especifique tolerancias que sean lo suficientemente estrictas para la función, pero no más estrictas.
- Alinee las tolerancias de dibujo con las capacidades realistas del CNC, incluidas las de Mecanizado CNC de 5 ejes.
- Guarde tolerancias ultra estrictas para características críticas, no para piezas enteras.
Conclusión
En Mecanizado CNC, La precisión y la exactitud son herramientas diferentes para controlar la calidad. La precisión indica si el proceso es consistente. La exactitud indica si es correcto. Las tolerancias definen el margen de error aceptable.
Si solo se centra en la precisión, a veces podría dar en el blanco, pero tendría problemas con las piezas defectuosas. Si solo busca la precisión, podría generar desechos de forma constante. Al medir ambos factores y corregir sus causas, puede desarrollar procesos de mecanizado estables, eficaces y rentables.
Preguntas frecuentes
¿Puede un proceso de mecanizado ser preciso pero impreciso?
Sí. Un proceso es preciso, pero impreciso si produce resultados consistentes que no se ajustan al objetivo. Esto ocurre cuando las compensaciones de la herramienta o las coordenadas de trabajo tienen un error sistemático. Por ejemplo, cada pieza es 0,03 mm más pequeña, pero todas son muy similares. Solucionar esto implica ajustar la compensación, no luchar contra cambios aleatorios.
¿Qué es más importante en el mecanizado CNC, la precisión o la exactitud?
Ninguna es siempre más importante. Se necesita suficiente de ambas para mantenerse dentro de la tolerancia. En el caso de las piezas clave, la precisión es crucial para que se ajusten al diseño. La precisión es vital para la consistencia entre lotes. Un proceso eficaz primero logra la precisión correcta y luego la mejora para reducir los desechos.
¿Cómo puedo saber si tengo un problema de precisión o de exactitud?
Tienes un problema de precisión si tus datos se agrupan de forma compacta, pero están descentrados respecto al objetivo. Tienes un problema de precisión si el promedio está cerca del objetivo, pero los datos están muy dispersos. Representar las mediciones en un gráfico lo demuestra claramente. Una banda estrecha pero desplazada indica un problema de precisión. Una banda ancha centrada en el objetivo indica un problema de precisión.
¿Cómo influyen la precisión, la exactitud y la tolerancia en el costo de la pieza?
Las tolerancias más estrictas requieren mayor precisión y exactitud, lo que casi siempre incrementa el costo. Alcanzarlas puede requerir mejores máquinas, herramientas y más tiempo de inspección. Si se especifican tolerancias demasiado estrictas, se encarece el trabajo sin mejorar su funcionalidad. Las tolerancias deben basarse en las necesidades reales.
¿Una mejor medición mejora automáticamente la precisión y la exactitud?
No, una mejor medición no soluciona el proceso de mecanizado en sí. Pero sí permite detectar los problemas con mayor rapidez. Unas herramientas bien calibradas ayudan a distinguir entre problemas de precisión y exactitud. Permiten medir los cambios y comprobar la eficacia de las soluciones. Sin embargo, aún es necesario ajustar la máquina, las herramientas y el proceso para mejorar los resultados.
