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Guía

¿Cuándo exigir el reporte de la máquina de medición por coordenadas (CMM) y cómo leerlo?

Respuesta corta

La máquina de medición por coordenadas es un equipo que toca la pieza con un palpador en muchos puntos, registra sus coordenadas en tres ejes y, con software, calcula diámetros, planos, posiciones y perfiles para compararlos con el plano en el marco de referencia de datums que este define. En inglés se le llama CMM (coordinate measuring machine), y su reporte es una de las evidencias que más se piden en las plantas de México cuando el plano trae tolerancias geométricas de posición o de perfil. Esta guía no trata de comprar una CMM: explica cuándo exigir el reporte a su proveedor, cómo leerlo línea por línea contra el plano globeado y qué revisar antes de aceptarlo, incluida la inspección de primera pieza.

Por Equipo de ingeniería de Saola Manufacturing · Publicado · Actualizado

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Datos clave

  • La NOM-008-SE-2021, Sistema general de unidades de medida, se publicó en el Diario Oficial de la Federación el 29 de diciembre de 2023, tomó como base el Sistema Internacional de Unidades y canceló la NOM-008-SCFI-2002 (DOF, 29 de diciembre de 2023)
  • La norma ISO 1 fija en 20 °C la temperatura de referencia a la que se especifican las dimensiones y tolerancias geométricas de una pieza (ISO 1:2022)
  • La prueba de aceptación y reverificación del error de medición de longitud de una CMM está definida en la norma ISO 10360-2 (ISO 10360-2:2009)
  • Las reglas para decidir si una medición cercana al límite demuestra conformidad, tomando en cuenta la incertidumbre, están en la norma ISO 14253-1 (ISO 14253-1:2017)
  • Saola Manufacturing hace el torneado CNC, el fresado CNC y la inspección en su planta asociada principal de maquinado CNC en Vietnam.

¿Qué mide una CMM y en qué se diferencia de los instrumentos manuales?

Una CMM mide puntos y calcula elementos geométricos a partir de ellos, por lo que puede relacionar varias características entre sí y con los datums del plano. Un micrómetro, un medidor de alturas o un calibre pasa / no pasa miden una sola característica, a menudo con menor incertidumbre, pero no construyen el marco de referencia.

La máquina más común es la de puente: una mesa de granito, un puente móvil y un cabezal que se mueve en tres ejes perpendiculares. Un palpador de disparo registra un punto cada vez que la punta toca la superficie; uno de escaneo se mantiene en contacto y toma una línea densa de puntos. Después, el software ajusta un plano, un cilindro, un círculo o una superficie libre a cada grupo de puntos y reporta el resultado.

De ahí salen dos consecuencias para quien compra. El resultado depende de cuántos puntos se tomaron y dónde: un barreno medido con pocos puntos dice poco de su forma. Y depende del algoritmo de ajuste: muchos programas usan por omisión mínimos cuadrados, que promedia los puntos, mientras que las definiciones de tamaño y de datum de ASME Y14.5-2018 se basan en la envolvente de acoplamiento y en el contacto con los puntos altos de la superficie. En una cara bien maquinada la diferencia es pequeña; en una cara arqueada o en un barreno ovalado puede decidir si la característica pasa.

¿Qué cotas del plano exigen CMM y cuáles se miden mejor de otra forma?

La CMM es la herramienta correcta para tolerancias de posición, perfil y orientación referidas a datums, y para cualquier característica cuya ubicación deba relacionarse con otras en tres dimensiones. Es la herramienta equivocada, o solo parcial, para el ajuste de cuerdas, la rugosidad, las paredes delgadas y flexibles y los diámetros simples con tolerancia cerrada.

Revise esta tabla antes de escribir «CMM al 100» en una orden de compra: un reporte CMM que incluye renglones de cuerdas o de rugosidad no demuestra que esas características estén bien. Las cuerdas se aceptan con calibres, la rugosidad con un rugosímetro de palpador y la CMM se reserva para la geometría que solo ella puede relacionar con los datums.

Cotas del plano y método de inspección más confiable, con base en las definiciones de ASME Y14.5-2018, el alcance de prueba de ISO 10360-2:2009 y los parámetros de rugosidad de ISO 21920-2:2021
Cota en el planoMejor métodoPor qué
Posición de un patrón de barrenos respecto de datumsCMM, o calibre funcional a MMC en producciónNecesita el marco de referencia y el cálculo de posición verdadera
Perfil de una superficie o de una líneaCMM con escaneo, comparada contra el modelo CADCientos de puntos contra un modelo nominal
Perpendicularidad, paralelismo o angularidad a un datumCMM, o mármol e indicadorAmbos sirven; la CMM lo documenta en una sola preparación
Planitud de una cara grandeEscaneo en CMM, o mármol e indicadorPocos puntos de contacto pueden perder un punto alto local
Cabeceo y cabeceo totalIndicador con la pieza girando sobre su eje de datumLa definición es una medición en rotación; la CMM solo la aproxima
Diámetro torneado o barreno con tolerancia cerradaMicrómetro, medidor de interiores o medidor neumáticoMedición de dos puntos con menor incertidumbre que un cilindro ajustado
Ajuste de una cuerda interior o exteriorCalibres de cuerda pasa / no pasaLa aceptación de cuerdas es funcional; la CMM no evalúa los flancos
Posición de un barreno roscadoCMM palpando un perno de localización roscadoUbica el eje de la cuerda, no el diámetro menor
Rugosidad Ra o RzRugosímetro de palpadorLa punta de la CMM es demasiado grande para resolver la rugosidad
Chaflanes, radios pequeños y aristasComparador óptico, sistema de visión o calibre de radiosDemasiado pequeños para palparlos de forma confiable

¿Cuándo exigir el reporte CMM: solo en la primera pieza o en cada lote?

Exíjalo completo en la inspección de primera pieza y después de cualquier cambio de diseño, proceso, herramental o sitio de fabricación. En lotes repetidos, pídalo solo para las características críticas que un calibre más sencillo no puede verificar.

Un requisito de CMM tiene dos costos. Programar y validar la rutina es un costo único por número de parte y revisión, y se paga de todos modos si se pide inspección de primera pieza. Correr el programa y escribir el reporte es un costo por pieza que se repite en cada lote y crece con el número de características y el tamaño de muestra. Ese segundo costo es el que multiplica una nota de «reporte CMM de todas las cotas en cada lote», sin agregar mucha información una vez que el proceso está probado. Para la primera pieza, puede partir del reporte de inspección de primera pieza, que toma los resultados de la CMM y de los demás instrumentos.

Alcance del reporte CMM según la situación de compra, con el criterio de decisión de conformidad de ISO 14253-1:2017; criterio de ingeniería, no texto de la norma
SituaciónQué pedir en la orden de compraAlcance del reporte
Número de parte nuevo o proveedor nuevoInspección de primera pieza completa, con CMM, contra el plano globeadoTodas las características, con calibres y rugosímetro para lo que la CMM no verifica
Revisión del plano, herramental, proceso o sitio nuevoPrimera pieza parcialLas características afectadas por el cambio
Lotes repetidos con datums y características críticasDatos CMM de los globos críticos, por muestreoGlobos listados en la orden y tamaño de muestra por lote
Lotes repetidos con solo tamaños y elementos simplesRegistro dimensional con instrumentos manualesNo se necesita reporte CMM
Pieza de seguridad o reguladaDatos CMM de las características críticas en cada piezaResultados por número de serie, con la incertidumbre considerada en los límites

¿Cómo se lee un reporte CMM contra el plano globeado?

Lea cada renglón como nominal, tolerancia, medición y desviación, revise la bandera de fuera de tolerancia y confíe solo en los renglones que corresponden a un globo del plano. Un reporte que nombra las características con los nombres internos del software no se puede auditar contra el plano.

Empiece por el encabezado. Debe decir el número de parte y la revisión del plano, el nombre del programa, la alineación (qué datums y en qué orden), la fecha, el operador, la máquina con su fecha de calibración, la temperatura de la sala y las unidades. Después revise que los datums de la alineación sean los del marco de control de la característica y en el mismo orden: si el programador alineó con otras caras, cada resultado de posición y de perfil está medido en un marco equivocado. Para las tolerancias geométricas, la medición es la zona que consumió la característica, por ejemplo el diámetro de la zona de posición, y el reporte debe mostrar la bonificación si la aplicó.

Ejemplo de renglones de un reporte CMM numerados por globo, leídos con el criterio de decisión de ISO 14253-1:2017; los valores son ilustrativos, no mediciones de una pieza real
Globo y característicaNominal y toleranciaMedición / desviaciónCómo leerlo
4: diámetro de barreno12.000 mm +0.018 / 012.011 / +0.011Dentro; usa cerca del 60 % de la banda
7: posición de 4 barrenos a A|B|CØ 0.10 mm a MMCØ 0.12; permitido 0.14 con bonificación de 0.04Pasa solo por la bonificación; revise el tamaño de los barrenos
9: perfil de superficie a A|B0.20 mm0.23Fuera de tolerancia; debe abrirse un reporte de no conformidad
12: planitud del datum A0.05 mm0.048Dentro pero en el límite; pregunte cuántos puntos se tomaron y considere la incertidumbre
15: cuerda M8 × 1.25-6HCalibre pasa / no pasaReportada por CMMNo válida: la cuerda se acepta con calibres de cuerda

Dos hábitos hacen más útiles los reportes. Pida la desviación y la parte de la tolerancia que se usó, no solo «pasa» o «no pasa», porque una familia de piezas que siempre usa casi toda la banda es un proceso que se acerca al rechazo. Y pida que los resultados cercanos a un límite se juzguen tomando en cuenta la incertidumbre, que es lo que regula la norma ISO 14253-1 con sus reglas de decisión: si no se acordó otra regla, la incertidumbre cuenta en contra de quien quiere demostrar la conformidad, así que una lectura del proveedor apenas dentro del límite, con una incertidumbre que lo cruza, no demuestra que la pieza pasa.

¿Por qué importan la temperatura y las unidades en el reporte?

Porque, según ISO 1:2022, las dimensiones de un plano se especifican a una temperatura de referencia de 20 °C, y una pieza más caliente es más grande de lo que sería a esa temperatura; si la máquina no compensa la diferencia, el reporte la registra como error de la pieza. Y porque un reporte en una unidad distinta a la del plano es una fuente frecuente de rechazos falsos.

La tabla muestra cuánto crece una pieza medida a 25 °C, una temperatura típica de un taller sin clima controlado. En una tolerancia amplia no importa; en un barreno de alojamiento de rodamiento en aluminio puede consumir buena parte de la banda. Pida que el reporte diga la temperatura de la sala y de la pieza, que la pieza se haya estabilizado en la sala antes de medir, y si el software aplicó compensación de temperatura.

Dilatación de piezas medidas a 25 °C respecto de la temperatura de referencia de 20 °C de ISO 1:2022, con coeficientes típicos de dilatación térmica lineal de las fichas de materiales de este sitio (2026)
MaterialCoeficiente típico (µm/m·°C)Pieza de 100 mm a 25 °C (µm)Pieza de 300 mm a 25 °C (µm)
Acero 414012.26.118.3
Acero inoxidable 30417.28.625.8
Latón C36020.510.330.8
Aluminio 606123.211.634.8

Las unidades son el otro tropiezo. En México el sistema oficial de unidades es el de la NOM-008-SE-2021, basado en el Sistema Internacional, pero muchas plantas reciben planos de su casa matriz en Estados Unidos con cotas en pulgadas, o planos con cotas duales. Si el plano está en pulgadas, pida el reporte en pulgadas, con el mismo número de decimales del plano; convertir al final del proceso y redondear es una forma segura de convertir una pieza buena en una pieza rechazada. Las fichas de aluminio 6061 y de acero inoxidable 304 tienen sus coeficientes de dilatación con la fuente.

¿Es suficientemente exacta la CMM para su tolerancia?

Casi siempre lo es para tolerancias generales de maquinado, pero no en automático para tolerancias cerradas. Compare el error máximo permitido de la máquina, declarado según ISO 10360-2:2009, con su tolerancia más cerrada, y recuerde que la incertidumbre real en su pieza es mayor que esa cifra.

Los fabricantes de CMM declaran el error de medición de longitud como un error máximo permitido, que suele escribirse como una constante más un término que crece con la longitud medida; el error del palpador se prueba aparte. Esas cifras describen la máquina con patrones calibrados en una sala controlada. Su pieza agrega sus propias fuentes de error: temperatura, sujeción, elección de la punta, número de puntos, error de forma de la característica y algoritmo de ajuste.

La regla práctica que usan muchos ingenieros de calidad, como guía de la industria, es que el proceso de medición consuma solo una fracción pequeña de la tolerancia, la misma idea de la regla de diez a uno para instrumentos. Cuando la tolerancia es tan cerrada que la incertidumbre de la CMM pesa mucho en ella, un calibre dedicado, un medidor neumático o un micrómetro sobre una pieza estabilizada dan una respuesta más defendible. Pida también la trazabilidad: la fecha de la última reverificación de la máquina y el certificado de calibración de un laboratorio acreditado. En México, el CENAM es el instituto nacional de metrología y la entidad mexicana de acreditación (ema) acredita a los laboratorios de calibración; un proveedor en otro país lo demuestra con la cadena de su propio instituto nacional.

¿Qué escribir en la orden de compra y en la solicitud de cotización?

Escriba qué globos necesitan datos CMM, si es solo en la primera pieza o en cada lote, el tamaño de muestra por lote y el formato del reporte. Con esas cuatro respuestas, el proveedor arma el plan de inspección antes de cotizar y no en su andén de recibo.

Agregue las unidades del reporte, la revisión del plano, si quiere el archivo nativo del software o una hoja de cálculo, y si los resultados cercanos al límite deben reportarse con su incertidumbre. En Saola Manufacturing el fresado CNC y el torneado CNC se hacen en nuestra planta asociada principal de maquinado CNC en Vietnam, igual que la inspección de esas piezas. Si su plano requiere un reporte CMM en un formato específico, indíquelo en la solicitud para que el alcance de inspección se revise junto con la cotización; la página de calidad describe los documentos de inspección, y la calculadora de tolerancias ISO 2768 ayuda con las cotas sin tolerancia propia. Cuando el plano esté listo, puede enviarlo desde la página para cotizar, y encontrará más temas de inspección en la sección de guías.

Preguntas frecuentes

¿Un brazo de medición portátil sustituye a una CMM de puente?

No siempre. El brazo articulado sirve para piezas grandes o para medir en la línea, pero su incertidumbre suele ser mayor que la de una CMM de puente en sala controlada. Pida que el encabezado del reporte diga qué equipo se usó, para juzgar si alcanza para la tolerancia.

¿El reporte CMM es lo mismo que el reporte de primera pieza?

No. El reporte de primera pieza cubre todas las características del plano, además de materiales y procesos, con el instrumento adecuado para cada una. El reporte CMM cubre solo lo que midió la CMM y suele ser el anexo más grande del reporte de primera pieza.

¿Una CMM puede medir rugosidad o cuerdas?

No de una forma que demuestre conformidad. La rugosidad se mide con rugosímetro y el ajuste de una cuerda con calibres pasa / no pasa. La CMM sí puede ubicar un barreno roscado palpando un perno de localización atornillado en él.

¿Cómo reviso rápido un reporte que me envió el proveedor?

Relacione cada renglón con un globo del plano, confirme la revisión y la alineación de datums en el encabezado, busque renglones marcados y revise con cuidado los que usan casi toda su tolerancia.

¿El reporte debe traer certificado de calibración?

Debe ser trazable. Pida la fecha de la última calibración o reverificación en el encabezado y el certificado del laboratorio cuando lo necesite su auditoría.

Si ya tiene el plano de esta pieza, envíelo para cotizar.

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