Controle geométrico

Controle geométrico

(Parte 1 de 5)

Prof. Marco Antonio Martins CavacoProf. Marco Antonio Martins Cavaco

2002 – I2002 – I Laboratório de Metrologia e AutomatizaçãoLaboratório de Metrologia e Automatização

Departamento de Engenharia MecânicaDepartamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa CatarinaUniversidade Federal de Santa Catarina

ConteúdoConteúdo

1 CONTROLE GEOMÉTRICO1 CONTROLE GEOMÉTRICO

1.1.1 Tolerâncias Dimensionais (Tolerâncias de Fabricação)
1.1.2 Desvios de forma
1.1.2.1 Tolerâncias de Posição
1.1.2.2 Tolerância de orientação
1.1.2.3 Tolerância de forma
1.1.2.4 Tolerância de movimentação
1.1.2.5 Rugosidade
1.1.3 Causas dos desvios de forma

1.1 TOLERÂNCIA GEOMÉTRICA

1.2 MEDIÇÃO DE UM COMPRIMENTO 1.3 CONTROLE DE UMA DIMENSÃO

1.4.1 Fatores de Natureza Mecânica
1.4.2 Fatores de Natureza Geométrica
1.4.2 Fator de Natureza Física

1.4 CAUSAS DE ERROS NAS MEDIÇÕES DE COMPRIMENTO

2 BLOCOS PADRÃO2 BLOCOS PADRÃO

2.1.1 Definição
2.1.2 Tipos
2.1.3 Fabricação
2.1.4 Normas e Fabricantes
2.1.5 Apresentação – Jogos
2.2.1 Recomendações de Utilização
2.2.2 Composição de Blocos Padrão
2.2.3 Acessórios
2.3.1 Comprimento de um Bloco Padrão

2.1 GENERALIDADES 2.2 ASPECTOS OPERACIONAIS 2.3 DEFINIÇÃO DE COMPRIMENTO DE UM BLOCO PADRÃO E ERROS 2.3.2 Caracterização dos Erros

2.4 AS CLASSES DE ERRO E SUAS APLICAÇÕES 2.5 ERRO DE UMA COMPOSIÇÃO DE BLOCOS

2.6.1 Resistência a Corrosão
2.6.2 Resistência à Abrasão
2.6.3 Estabilidade Dimensional
2.6.4 Coeficiente de Expansão Térmica, Módulo de Elasticidade, Dureza e
2.6.5 Aderência das Superfícies
2.6.6 Resistência Mecânica a Impactos
2.6.7 Gravações
2.7.1 Método Diferencial
2.7.2 Método Interferométrico

2.6 BLOCOS PADRÃO DE CERÂMICA Condutibilidade Térmica 2.7 MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO DE BLOCOS PADRÃO

3 PAQUÍMETRO3 PAQUÍMETRO

3.1.1 Definição
3.1.2 Características Construtivas
3.1.3 Tipos de Paquímetros
3.1.4 Aspectos Operacionais

3.1 ASPECTOS GERAIS 3.2 COMPORTAMENTO METROLÓGICO

4 MICRÔMETROS4 MICRÔMETROS

4.1 INTRODUÇÃO 4.2 PARAFUSOS DE MEDIÇÃO 4.3 MICRÔMETROS

4.3.1 Tipos de Micrômetros
4.3.2 Micrômetros Digitais

4.4 FONTES DE ERROS NAS MEDIÇÕES COM MICRÔMETROS 4.5.1 PROCEDIMENTO DE CALIBRAÇÃO

4.5.1 Cuidados Iniciais
4.5.2 Normas Técnicas
4.5.3 Parâmetros a Serem Qualificados
4.5.4 Intervalos de Calibração

4.6 EXEMPLOS 4.7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

5 MEDIDORES DE DESLOCAMENTO MEDIDORES DE DESLOCAMENTO 5.1 INTRODUÇÃO

5.1.2 Medição Diferencial

5.1.1 Importância 5.2 MEDIDORES MECÂNICOS

5.2.1 Sistema de Mola Torcional
5.2.2 Relógios comparadores

5.3 MEDIDORES PNEUMÁTICOS 5.4 ELÉTRICOS ANALÓGICOS

5.4.1 Resistivos
5.4.2 Indutivo
5.4.3 Capacitativo
5.4.4 Fotoelétrico

5.5 MEDIDORES ELÉTRICOS DIGITAIS

5.5.1 Medidores com Escalas Eletroópticas Incrementais
5.5.2 Medidores com Escalas Eletroópticas Absolutas
5.5.3 O Laser Interferométrico

5.6 NORMAS RELATIVAS AOS MEDIDORES DE DESLOCAMENTO

6 INSTRUMENTOS AUXILIARES DE MEDIÇÃO6 INSTRUMENTOS AUXILIARES DE MEDIÇÃO

6.1 MATERIALIZAÇÃO DE FORMAS GEOMÉTRICAS SIMPLES 6.2 DESEMPENOS 6.3 RÉGUAS 6.4 ESQUADROS

7 CALIBRADORES7 CALIBRADORES

7.1 INTRODUÇÃO 7.2 CARACTERÍSTICAS DE FABRICAÇÃO 7.3 TIPOS E APLICAÇÕES 7.4 CALIBRADORES FIXOS

7.4.1 Calibradores Tampões
7.4.2 Calibradores Anulares
7.4.3 Calibradores de Boca e Calibradores Planos
7.4.4 Calibradores tipo Haste
7.4.5 Calibradores de Roscas Cilíndricas
7.4.6 Calibradores de Roscas Cônicas

7.5 QUALIFICAÇÃO DE CALIBRADORES

8 MÁQUINAS DE MEDIR8 MÁQUINAS DE MEDIR

8.1 INTRUDUÇÃO 8.2 MÁQUINA ABBÉ 8.3 MICROSCÓPIOS DE MEDIÇÃO

8.4 PROJETORES DE PERFIL 8.5 MÁQUINAS DEDICADAS

8.6 MESAS DIVISORAS

9 MÁQUINAS DE MEDIR POR COORDENADAS9 MÁQUINAS DE MEDIR POR COORDENADAS

9.1 IMPORTÂNCIA 9.2 MEDIÇÃO POR COORDENADAS

9.3 CONFIGURAÇÕES MECÂNICAS 9.4 APALPADORES

9.5 ERROS DE MEDIÇÃO 9.6 NÍVEIS DE AUTOMAÇÃO 9.7 ASPECTOS ECONÔMICOS

10 AUTOMAÇÃO DO CONTROLE DIMENSIONAL10 AUTOMAÇÃO DO CONTROLE DIMENSIONAL

10.1 INTRODUÇÃO 10.2 ESTAÇÕES AUTOMÁTICAS DE MEDIÇÃO

10.3 CONTROLE DIMENSIONAL NO PROCESSO

10.3.1 Controle próximo à Unidade de Fabricação
10.3.2 Controle junto à Unidade de Fabricação
10.3.3 Controle dentro da Unidade da Fabricação

10.4 INTEGRAÇÃO DA INFORMAÇÃO

1 MEDIÇÃO DE ROSCAS1 MEDIÇÃO DE ROSCAS

1.1 GEOMETRIA DE ROSCAS 1.2 MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE ROSCAS

1.2.1 Comparação dos Métodos Ópticos e Mecânicos
1.2.2 Métodos Mecânicos de Medição de Roscas

1.2.3 Método Óptico de Medição de Roscas Externas

Capítulo 1Capítulo 1 CONTROLE GEOMÉTRICOCONTROLE GEOMÉTRICO

O controle geométrico trata basicamente dos procedimentos de determinação de dimensões, forma e posição de elementos sólidos. Para isto deve-se considerar o comportamento metrológico do sistema de medição e a condição do objeto a medir.

Deve-se ter em mente que na fabricação de uma peça não se consegue obter a forma geométrica perfeita, assim ao usinar um cilindro tem-se erros de circularidade na seção transversal. Se este cilindro foi usinado em um torno comum, um torno de precisão ou uma retifica, naturalmente e de se esperar que os erros de circularidade sejam, respectivamente, de valor decrescente. Quanto mais sofisticado o processo de fabricação, menor será o valor da tolerância de fabricação estipulada para a geometria em questão.

Desse modo, para garantir que os desvios de fabricação não prejudiquem a montagem e o funcionamento perfeito das peças, o controle geométrico passa a ser necessário e é realizado através de especificações de tolerâncias geométricas.

Os desvios geométricos permissíveis para a peça são previamente indicados, aplicando-se tolerâncias geométricas que são os limites dentro dos quais as dimensões e formas geométricas possam variar sem que haja comprometimento do funcionamento e intercambiabilidade das peças.

Tais desvios podem ser macrogeométricos, sendo desvios macroscópicos como retilineidade, planeza, dimensões nominais e desvios microgeométricos, sendo desvios superficiais microscópicos como rugosidade e aspereza.

A figura 1.1 ilustra os tipos de tolerâncias que compõem as tolerâncias geométricas.

Tolerâncias Geométricas

Tolerância Dimensional

Tolerância de Forma

Tolerância de Orientação

Desvios de Forma

Tolerância de Movimento

Tolerância de Localização

Tolerância deOndulação Rugosidade

Figura 1.1 – Quadro geral das Tolerâncias Geométricas.Figura 1.1 – Quadro geral das Tolerâncias Geométricas.

Os limites de erros (tolerâncias dimensionais) que uma peça pode apresentar em sua geometria, são estabelecidos pelo projetista da mesma, em função da aplicação prevista para a peça.

A determinação destas tolerâncias é um problema de projeto mecânico e não será abordado neste curso. Esta determinação exige grande experiência e/ou o conhecimento de procedimentos normalizados.

Existem sistemas de tolerância e ajustes normalizados para os elementos geométricos rotineiramente utilizados, como: elementos unidimensionais (eixo/furo, cones, parafuso/rosca, engrenagens, etc.

A seguir, serão apresentados alguns conceitos sobre as tolerâncias dimensionais do sistema eixo/furo:

· Dimensão nominal (D ou d): dimensão teórica indicada no desenho ou projeto.

• Dimensão efetiva (De ou de): dimensão real da peça obtida através de instrumentos de medição.

• Linha zero (Lz): nos desenhos de peças que se faz necessária a indicação dos limites permissíveis para a dimensão efetiva, indica-se linha zero, que é uma linha tracejada, colocada exatamente na posição correspondente à dimensão nominal.

• Dimensão máxima (Dmax ou dmax): dimensão máxima permitida para a dimensão efetiva sem que a peça seja rejeitada.

• Dimensão mínima (Dmin ou dmin): dimensão mínima permitida para a dimensão efetiva sem que a peça seja rejeitada.

• Afastamento superior (AS ou aS): diferença entre a dimensão máxima e a dimensão nominal.

AS = DMAX - D (para furos)eaS = dMAX - d (para eixos) • Afastamento inferior (Ai ou ai): diferença entre a dimensão mínima e a dimensão nominal.

Ai = DMIN - D (para furos)eAi = dMIN - d (para eixos)

• tolerância dimensional (t): variação permissível da dimensão, podendo ser dada pela diferença entre as dimensões máxima e mínima ou pela diferença entre os afastamentos superior e inferior.

t = dMAX – dMINout = DMAX – DMIN t = as – aiout = As - Ai tLinha zero a i a st dimensão nominal

A iA s eixo furo

Figura 1.2 – Esquema dos afastamentos superiores e inferiores (eixos e furos).Figura 1.2 – Esquema dos afastamentos superiores e inferiores (eixos e furos).

Os afastamentos superiores e inferiores podem ser positivos ou negativos. Quando a dimensão máxima ou mínima está acima da linha zero, o afastamento correspondente é positivo; caso a dimensão máxima ou mínima esteja abaixo da linha zero, o afastamento é negativo.

O sistema de tolerâncias e ajustes para eixo/furo, por exemplo, prevê 18 níveis de qualidade. Escolhido o nível de qualidade a ser adotado na fabricação de um elemento da peça, a tolerância dimensional pode ser obtida pelo quadro da Tabela 1.1, em função do grupo de dimensão em que se enquadra.

Exemplo:Um eixo de 48 m de diâmetro, qualidade 7, terá uma tolerância de fabricação de 25 m.

A posição do campo de tolerância em relação a dimensão nominal (para mais, para menos, distribuído em relação ao mesmo ou outro) é um problema de ajuste, isto é, diz respeito ao tipo de encaixe que deverá ser assegurado.

O posicionamento do campo de tolerância para os diferentes ajustes, pode ser obtido a partir da tabela da Tabela 1.2.

ExempIos:1) O eixo com ajuste 48 g7, terá como limites de dimensão: 48,0 - 0,009 m - 0,034 m, isto é, diâmetro mínimo: 47,966 m diâmetro máximo: 47,991 m

2) Eixo com ajuste 48 p7: 48,0 + 0,051 m + 0,026 m, isto é, diâmetro mínimo: 48,051 m diâmetro máximo: 48,026 m

Grupos deGrupos de dimensõesdimensões Qualidade IT (Qualidade IT (m)m)

Tabela 1.1 – Qualidade de fabricação IT e grupos de dimensões.Tabela 1.1 – Qualidade de fabricação IT e grupos de dimensões.

O ajuste é o acoplamento de dois elementos com a mesma dimensão nominal caracterizandose pelas tolerâncias adotadas, grau de acabamento exigido para a execução das peças e pela diferença das dimensões efetivas do eixo e furo.

Existem três condições de ajuste:

· com folga: são aqueles que sempre apresentam um jogo efetivo entre os elementos, de forma que o eixo pode girar ou deslizar dentro do furo.

• com Interferência: são aqueles que sempre apresentam uma resistência ao acoplamento, caracterizando-se pela dimensão mínima do eixo superior à dimensão máxima do furo.

• incertos: entre dois elementos a serem acoplados, poderá existir uma interferência ou folga conforme as dimensões efetivas das peças, as quais devem manter-se entre os limites impostos. Para que ocorra o ajuste incerto, a dimensão máxima do furo é superior à dimensão máxima do eixo, enquanto que a dimensão mínima do furo é inferior à dimensão máxima do eixo.

Outros elementos geométricos caracterizados por duas ou mais dimensões tem seus próprios sistemas de tolerância e ajuste.

Exemplo: - Cones : (DIN 229) - Roscas : (DIN 13)

PosiçãoGrupo de dimensões m a b c cd d e ef f fg g h js j5j6 j7 j8 k4 a k<3k>7 m n p r s t u v x y z za zb zc

Tabela 1.2 – Valores de afastamentos de referência para eixos (Tabela 1.2 – Valores de afastamentos de referência para eixos (m).m).

Observações: • Para eixos com ajustes de “a até j”, os afastamentos da tabela são superiores, de “j até zc” são inferiores.

Fig. 1.3 – Tolerâncias de Posição –Fig. 1.3 – Tolerâncias de Posição –simbologia.simbologia.

· Tolerância de posição: definida como desvio tolerado de um determinado elemento (ponto, reta, plano) em relação a sua posição teórica.

Fig. 1.4 – Tolerância de posição – especificação em desenho e interpretação.Fig. 1.4 – Tolerância de posição – especificação em desenho e interpretação.

• Tolerância de simetria: o campo de tolerância é limitado por duas retas paralelas, ou por dois planos paralelos, distantes no valor especificado e dispostos simetricamente em relação ao eixo (ou plano) de referência.

Fig. 1.5 – Tolerância de simetria – especificação em desenho e interpretação.Fig. 1.5 – Tolerância de simetria – especificação em desenho e interpretação.

· Tolerância de concentricidade: define-se concentricidade como a condição segundo a qual os eixos de duas ou mais figuras geométricas, tais como cilindros, cones etc., são coincidentes.

Fig. 1.6 – Tolerância de concentricidade – especificação em desenho e interpretação.Fig. 1.6 – Tolerância de concentricidade – especificação em desenho e interpretação. 1.1.2.21.1.2.2 Tolerância de orientação Tolerância de orientação

Fig. 1.7 – Tolerâncias de orientação – Fig. 1.7 – Tolerâncias de orientação – simbologia.simbologia.

• Tolerância de paralelismo: é a condição de uma linha ou superfície ser equidistante em todos os seus pontos de um eixo ou plano de referência.

Fig. 1.8 – Tolerância de paralelismo – especificação em desenho e interpretação.Fig. 1.8 – Tolerância de paralelismo – especificação em desenho e interpretação.

· Tolerância de perpendicularidade: é a condição pela qual o elemento deve estar dentro do desvio angular, tomado como referência o ângulo reto entre uma superfície, ou uma reta, e tendo como elemento de referência uma superfície ou uma reta, respectivamente.

Fig. 1.9 – Tolerância de perpendicularidade – especificação em desenho e interpretação.Fig. 1.9 – Tolerância de perpendicularidade – especificação em desenho e interpretação.

• Tolerância de inclinação: o campo de tolerância é limitado por dois planos paralelos, cuja distância é o valor da tolerância, e inclinados em relação à superfície de referência do ângulo especificado.

Fig. 1.10 – Tolerância de inclinação – especificação em desenho e interpretação.Fig. 1.10 – Tolerância de inclinação – especificação em desenho e interpretação. 1.1.2.31.1.2.3 Tolerância de forma Tolerância de forma

Fig. 1.1 - Tolerâncias de forma – Fig. 1.1 - Tolerâncias de forma – simbologia.simbologia.

· Tolerância de retilineidade: é a condição pela qual cada linha deve estar limitada dentro do valor de tolerância especificada.

Fig. 1.12 – Tolerância de retilineidade – especificação em desenho e interpretação.Fig. 1.12 – Tolerância de retilineidade – especificação em desenho e interpretação.

• Tolerância de planeza: é a condição pela qual toda superfície deve estar limitada pela zona de tolerância “t”, compreendida entre dois planos paralelos, distantes de “t”.

Fig. 1.13 – Tolerância de planeza – interpretação.Fig. 1.13 – Tolerância de planeza – interpretação.

• Tolerância de circularidade: condição pela qual qualquer círculo deve estar dentro de uma faixa definida por dois círculos concêntricos, distantes no valor da tolerância especificada.

Fig. 1.14 – Tolerância de Fig. 1.14 – Tolerância de circularidade.circularidade.

· Tolerância de forma de superfície: o campo de tolerância é limitado por duas superfícies envolvendo esferas de diâmetro igual à tolerância especificada e cujos centros estão situados sobre uma superfície que tem a forma geométrica correta.

Fig. 1.15 – Tolerância de forma de superfície – especificação em desenho e interpretação.Fig. 1.15 – Tolerância de forma de superfície – especificação em desenho e interpretação.

• Tolerância de cilindricidade: é a condição pela qual a zona de tolerância especificada é a distância radial entre dois cilindros coaxiais.

Fig. 1.16 – Tolerância de forma de cilindricidade – especificação em desenho e interpretação.Fig. 1.16 – Tolerância de forma de cilindricidade – especificação em desenho e interpretação.

• Tolerância de batimento radial: é definida como um campo de distância t entre dois círculos concêntricos, medidos em um plano perpendicular ao eixo considerado.

• Tolerância de batimento axial: é definida como o campo de tolerância determinado por duas superfícies, paralelas entre si e perpendiculares ao eixo de rotação da peça, dentro do qual deverá estar a superfície real quando a peça efetuar uma volta, sempre referida a seu eixo de rotação.

Fig. 1.17 – Tolerância de batimento radial e axial.Fig. 1.17 – Tolerância de batimento radial e axial.

É o conjunto de irregularidades, isto é, pequenas saliências e reentrâncias que caracterizam uma superfície. Essas irregularidades podem ser avaliadas com aparelhos eletrônicos, a exemplo do rugosímetro. A rugosidade desempenha um papel importante no comportamento dos componentes mecânicos. Ela influi na:

• resistência à corrosão e à fadiga;

O parâmetro de rugosidade mais usado baseia-se nas medidas de profundidade da rugosidade. Ra é a média aritmétrica dos valores absolutos das ordenadas do perfil efetivo em relação à linha média num comprimento de amostragem. Pode ser calculado da seguinte forma:

dxyLRa 0

1 ou onde: A = média da soma das áreas acima e abaixo da linha média; Lc = comprimento analisado para a obtenção de A.

Os desvios de forma que afetam as dimensões nominais das peças podem ser ocasionados por diversos fatores, sendo os principais (conhecidos por 6M) listados a seguir:

· material da peça: usinabilidade, conformabilidade ou dureza; • meio de medição: incerteza de medição, adequação do instrumento ao mensurando;

Na determinação de um comprimento ou de um ângulo de uma peça, procede-se da mesma forma como na determinação de qualquer outra grandeza física, para se alcançar a resultado da medição.

(Parte 1 de 5)

Comentários