I riferimenti parziali (datum target) consentono di definire in modo accurato il sistema di coordinate quando le superfici reali dei componenti non sono perfettamente utilizzabili come riferimenti geometrici.
Basati su punti, linee o aree specifiche, garantiscono il corretto posizionamento del pezzo durante misurazioni, lavorazioni e assemblaggi, migliorando ripetibilità e controllo dimensionale.
Il riferimento indicato a disegno è un elemento geometrico ideale, il cui scopo è definire il sistema di coordinate rispetto al quale localizzare le zone di tolleranza del componente. Questo sistema stabilisce inoltre le modalità e la sequenza con cui eseguire il collaudo in modo accurato e ripetibile. Tuttavia, le superfici reali non sono mai geometricamente perfette. In molti contesti industriali, come nel caso di fusioni, stampaggi, particolari plastici complessi o lamiere di grandi dimensioni, l’utilizzo di un’intera superficie come riferimento risulta quindi impraticabile o tecnicamente scorretto.
Il problema può essere risolto con l’utilizzo dei riferimenti parziali (datum target) che permettono di definire il sistema di coordinate basandosi su punti, linee o aree specifiche invece che sull’intera superficie. In sostanza, viene presa come riferimento solo una porzione di una superficie grezza (da qui il termine di riferimento parziale). I riferimenti parziali rappresentano quindi un buon compromesso per ottenere la ripetibilità della misurazione e anche se vengono indicati sul disegno del pezzo, essi descrivono in effetti la forma e la posizione degli elementi di controllo utilizzati per simulare un datum.
L’uso dei riferimenti parziali è dettato da diverse necessità tecniche:
• superfici irregolari: componenti grezzi (fusi o forgiati) presentano rugosità e deformazioni che renderebbero instabile il contatto con un piano di riscontro completo.
• Stabilità Meccanica: per evitare l’effetto “rocking” (altalenamento) di un pezzo su un piano, si definiscono punti di appoggio precisi.
• Ripetibilità: assicurano che il pezzo venga posizionato nello stesso modo in fase di lavorazione, collaudo e assemblaggio finale.
• Deformabilità: per pezzi sottili o in plastica, il contatto su tutta la superficie potrebbe deformare il pezzo stesso.
Le normative ISO 5459 e ASME Y14.5 definiscono tre tipologie principali di datum target (fig. 1):
• Punto (Point Target): Contatto puntiforme, solitamente realizzato con un tastatore a punta o una spina sferica.
• Linea (Line Target): Contatto lineare, tipico dell’appoggio sul fianco di un cilindro o di un prisma a coltello.
• Area (Area Target): Contatto su una porzione definita di superficie (es. un’area circolare di Ø10 mm).
I riferimenti parziali sono indicati da un cerchio diviso in due settori da una linea orizzontale. La casella superiore è riservata alle informazioni sulla dimensione dell’area di contatto (se applicabile). Se il settore è vuoto, si intende un datum target punto o una linea. La casella inferiore è riservata ad una lettera che rappresenta l’elemento di riferimento e ad una cifra che indica il numero progressivo di riferimento parziale (es. A1, A2, B1).
Ogni riferimento parziale viene localizzato mediante quote riquadrate per definire la posizione e l’orientamento corretto rispetto al sistema di riferimento, come in figura 2. In questo caso le quote riquadrate non si riferiscono agli elementi del pezzo, ma indicano che bisogna applicare il grado di precisione dei sistemi di controllo.
Uno degli obiettivi dei riferimenti è il bloccaggio completo del componente durante la misura, in modo da eliminare i 6 gradi di libertà come quelli di un corpo rigido nello spazio. In questi casi, si applica solitamente lo schema 3-2-1. Infatti, per il componente di figura 2:
1. Riferimento Primario (A): 3 aree di contatto (A1, A2, A3) definiscono il piano principale e vincolano 1 traslazione e 2 rotazioni.
2. Riferimento Secondario (B): 2 linee di contatto (B1, B2) definiscono una direzione e vincolano 1 traslazione e 1 rotazione.
3. Riferimento Terziario (C): 1 punto di contatto (C1) vincola l’ultima traslazione residua.
Il riferimento parziale definito da un punto viene simulato da una spina avente un’estremità sferica. I riferimenti parziali definiti da linee sono simulati dalla generatrice di una spina cilindrica. Infine i riferimenti parziali aree sono simulati da una spina con estremità piana.
Esempio applicativo per l’impostazione dei datum target
L’obiettivo è la verifica metrologica di un componente di forma complessa, prodotto per stampaggio (fig. 3). Nel disegno sono stati specificati 3 datum target area A1, A2, A3 (Æ 8), 2 target linea B1, B2 e un target punto C1. Per la verifica metrologica con una macchina di misura a coordinate, viene utilizzato un kit commerciale composto da una piastra con dei fori filettati e una serie di attrezzi modulari che consentono di simulare ogni tipo di datum target (fig. 4).
Come è illustrato in figura 5, la macchina di misura a coordinate non tasterà la superficie del pezzo per creare il datum A, ma andrà a prelevare esattamente le coordinate corrispondenti ad A1, A2 e A3 per costruire l’allineamento matematico e associare un piano primario. Viene poi creato un piano perpendicolare ad A e passante per una delle generatrici dei perni (datum B). Infine, per creare il datum C, basta far passare per il datum target C1 un piano perpendicolare ai primi due.
La figura 6 mostra una foto dell’attrezzatura finale con i datum target simulati. Idealmente i datum target dovrebbero eliminare tutti i gradi di libertà, ma in realtà è necessario predisporre un sistema di bloccaggio per evitare movimenti indesiderati durante la misura.
Fig. 5. La macchina di misura a coordinate non tasterà la superficie del pezzo per creare il datum A, ma andrà a prelevare esattamente le coordinate corrispondenti ad A1, A2 e A3 per costruire l’allineamento matematico e associare un piano primario. Viene poi creato un piano perpendicolare ad A e passante per una delle generatrici dei perni (datum B). Infine, per creare il datum C, basta far passare per il datum target C1 un piano perpendicolare ai primi due.
