FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA

CURSO TÉCNICO DE MECÂNICA

LEONARDO REIS VIEIRA

MATHEUS FELIPE KONRATH

CenterLoc – Localizador de Centros

Orientador:

Diógenes Francisco Dias

Novo Hamburgo

2016

CenterLoc – Localizador de Centros

Trabalho apresentado ao Curso de

Mecânica da Fundação Escola

Técnica Liberato Salzano Vieira da

Cunha como requisito parcial para

aprovação no ano letivo.

Orientador: Prof. Diógenes Francisco

Dias

Novo Hamburgo, setembro de

2016

RESUMO

O fato de ter sido observada a dificuldade no que diz respeito à centralização

de peças em processos de furação e fresamento, o que vem a ser o problema

desta pesquisa, despertou o interesse em encontrar soluções alternativas das

disponíveis para a execução dessa tarefa, o que se tornou o objetivo geral. A

pesquisa tem, como objetivo específico, criar um sistema novo de localizador

de centros, de forma que diminua a velocidade da operação, que seja de fácil

utilização e tenha um baixo custo operacional. A hipótese é que, utilizando um

sistema de indicação a laser com exatidão, isso seja possível. O trabalho foi

subdividido em 9 capítulos que abordam os temas como lasers, métodos de

fixação e as maneiras atuais para a localização de coordenadas. Na sequência,

apresenta-se a nova hipótese para centralização de peças, testes efetuados

para sua comprovação e seus resultados, elaboração de um protótipo de

localização de centros, finalizando com um detalhamento dos itens e circuitos

necessários, para sua elaboração. Conclui-se afirmando que os testes

comprovaram a hipótese, ou seja, efetivamente, é possível realizar a

localização de centros através de um sistema indicativo de laser.

Palavras-chave: Localizador de centros. Lasers indicativos. Instrumentos de

indicação.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 5

2 PROJETO ....................................................................................................... 6

3 LASERS .......................................................................................................... 7

4 MÉTODOS DE CENTRALIZAÇÃO ............................................................... 10

4. 1 Método pela verificação visual (broca) ...................................................... 10

4.2 Localizador de Arestas ............................................................................... 11

4.3 Localizador Óptico ...................................................................................... 13

4.4 Método por Relógio Comparador ............................................................... 14

5 MÉTODOS DE FIXAÇÃO.............................................................................. 16

5.1 Mandril........................................................................................................ 16

5.2 Porta Pinças ............................................................................................... 17

6 NOVA HIPÓTESE PARA LOCALIZAÇÃO DE CENTROS ............................ 18

6.1 Elementos para a Localização de centros .................................................. 18

7 TESTES SUBMETIDOS AO PROTÓTIPO.................................................... 20

7.1 Testes para a confirmação da hipótese...................................................... 20

7.2 Testes para a viabilidade do produto ......................................................... 22

8 RESULTADOS GERAL DOS TESTES ......................................................... 24

9 ELABORAÇÃO DO PROTÓTIPO FINAL ...................................................... 25

10 SISTEMA ELÉTRICO .................................................................................. 28

CONCLUSÃO ................................................................................................... 30

REFERÊNCIAS ................................................................................................ 31

FOLHA DE ASSINATURAS

LEONARDO REIS VIEIRA

MATHEUS FELIPE KONRATH

CenterLoc – Localizador de Centros

FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA

CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA

Novo Hamburgo, setembro, 2016.

__________________________

Diógenes Francisco Dias - professor Orientador

5

1 INTRODUÇÃO

O fato de termos observado haver dificuldade no que diz respeito à

identificação de centros para operações em máquinas operatrizes,

particularmente no processo de furação, que é o mais afetado por este

obstáculo, fez com que nos interessássemos por encontrar alguma solução

inovadora para o problema e, consequentemente, à elaboração do presente

trabalho.

Este foi subdividido em 9 capítulos, como descrito a seguir.

O primeiro capítulo é relativo ao próprio Projeto de Pesquisa.

No segundo capítulo fazemos uma abordagem geral sobre o que são

lasers, sua composição e uso, assim como uma classificação dos mesmos.

No terceiro, tratamos sobre os métodos de centralização utilizados

atualmente na indústria mecânica e metalúrgica.

Já para o quarto capítulo pesquisamos sobre os métodos de fixação

utilizados nas máquinas operatrizes que o dispositivo a ser projetado será

utilizado.

O quinto capítulo trata da nova hipótese de identificação de centros

através de um método não mecânico, bem como dos elementos necessários

para construí-lo.

No sexto capítulo são descritos os testes feitos para confirmar a

hipótese da pesquisa e, no sétimo, mostramos os resultados que foram obtidos

nos mencionados testes.

O oitavo capítulo é dedicado à elaboração de um protótipo de

equipamento para indicar e revelar o centro de eixos, seu dimensionamento,

materiais necessários para sua confecção e demais detalhamentos

necessários e, no nono, tratamos sobre o sistema elétrico do dispositivo,

detalhamos seu circuito e o tempo de duração do laser.

6

2 PROJETO

Até o presente, são poucos os métodos conhecidos e utilizados para a

centralização de peças em máquinas operatrizes, quando essa se faz

necessária, o que se deve, principalmente, a redução de tempo da operação,

ou seja, maior velocidade no tempo total da produção.

Por outro lado, além de não haver muitos métodos, esses podem

apresentar alguns problemas, principalmente quando se trata da dificuldade em

efetuar a ajustagem da mesa de operações. Nessa ajustagem, em geral, é

composta por muitas etapas, tornando a operação uma atividade mais

complexa do que deveria ser. É possível realizar esta ajustagem através de um

instrumento chamado localizador de arestas, que usa o contato com a peça

mudando seu cilindro para uma posição concêntrica em relação ao corpo.

Além do localizador, pode-se aplicar um método utilizando um relógio

comparador, aonde se utiliza o contato com a peça e a variação no mostrador.

Um terceiro método é pela verificação visual através de uma broca.

Isso considerado, elaboramos o presente Projeto de Pesquisa:

Problema: dificuldade e complexidade na identificação de centros em

máquinas operatrizes.

Objetivo geral: Identificar a localização do centro do eixo árvore.

Objetivos específicos: criar um sistema novo de identificação de centros,

de forma que aumente a velocidade da operação, que seja de fácil utilização e

tenha um baixo custo operacional.

Hipótese: utilizando um sistema com laser indicativo é possível

identificar o centro do eixo árvore com exatidão.

7

3 LASERS

Laser é uma sigla, em inglês, para Light Amplification by Stimulated

Emission of Radiation, que em português significa Amplificação da Luz por

Emissão Estimulada de Radiação é um dispositivo que emite radiação

eletromagnética que acaba efetuando influência nas partículas de luz, os que

são chamados de fótons.

Com a radiação eletromagnética, que deve ser monocromática (apenas

uma cor), coerente (ondas dos fótons permanecem em fase)

e colimada (propaga-se como um feixe de ondas praticamente paralelas),

os fótons passam a se comportar da mesma maneira e se propagam em uma

mesma direção formando um feixe de luz como mostra a figura abaixo.

Figura 1 – Laser em funcionamento

Fonte: www.webetec.com.br/site/article.php?cod=224

Com a finalidade de se produzir luz, é preciso excitar os átomos do

princípio ativo. Este estímulo pode ocorrer por uma fonte de luz, pela luz de

outro laser menos potente, por reações químicas ou ainda por eletricidade, que

é o mais comum. Assim, se energiza os elétrons e os força a tentarem escapar

dos átomos.

Com a formação da luz é necessário o posicionamento de espelhos

8

(lente) para que ocorra um direcionamento dos fótons que estão dentro do

cilindro. Ao invés dos fótons ficarem dispersos, os espelhos proporcionam um

feixe de luz coerente, que não se difundi.

O laser é classificado pelo seu meio ativo para a produção de luz e seu

regime de operação (continuo ou pulsado). Os lasers a gás são normalmente a

mistura de dois gases, tendo como fonte de energia a descarga elétrica por um

meio ativo.

Já o meio ativo dos lasers sólidos são os íons de um determinado

elemento embebidos em um cristal. O cristal sofre uma dopagem de íons.

Quem realiza troca de energia são os íons, os cristais são apenas os

hospedeiros. Neste caso, a fonte de energia para a produção do feixe não é

elétrico, se prefere o uso de uma luz intensa para abastecer de energia os íons

dentro dos cristais. Estas luzes são colocadas com contato com os cristais

emitindo uma forte potência. As características do laser dependem dos íons e

dos cristais empregados no sistema.

Existe também outra classe dentro dos meios ativos para produção do

laser, que são os meios ativos líquidos. Também chamados de lasers de

corante, esse meio ativo tem como princípio de funcionamento uma molécula

orgânica dissolvida em solvente apropriado que é transformada em um jato.

Semelhante ao meio ativo de cristais, recomenda-se o uso de uma luz intensa

ou de outro laser de baixa potencia para ter a função de fonte de energia.

Como essas moléculas de corantes tem uma grande variedade de

estados de energia, acaba-se notando uma característica não vista nos outros

meios ativos que é a “tunabilidade” que é a capacidade de variar o

comprimento da onda. Assim, por ter a capacidade de ser ajustar esse

comprimento de onda, esse tipo de laser é muito utilizado no campo de estudo

científico e tecnológico.

Outra classificação é os semicondutores, esses lasers tem o meio ativo

formado pela união de dois semicondutores, cada um deles com um dopante

distinto, e são chamados de dispositivos de junção. São dispositivos bem

pequenos tendo a junção em valores de micra. Durante o processo de

produção do feixe de luz a junção faz com que ocorra um decaimento de

fótons fazendo com que fiquem presos ao material.

Devido ao abastecimento do meio ativo ser feito através de uma

9

corrente de energia de forma direta e pelo seu tamanho, os lasers

semicondutores tem uma vasta aplicação. Podendo mudar a distância das

bandas de energia por causa de seus dopantes pode-se alterar o comprimento

da onda da luz gerada. Abaixo na figura podemos perceber como funciona o

meio ativo com o sistema do laser.

Figura 2 - Constituição do laser

Fonte: www.neograf.ind.br/funcionamento.php?categoria=1

O laser se tornou usual e comum, trazendo diferentes aplicações nas

mais diversas áreas estando dentro da soldagem, cirurgias, holografia, para

fazer cortes de tecidos, em leitores de código de barras no supermercado,

impressoras, equipamentos de cirurgia dentária, pesquisa científica, leitores de

CD e DVD, uso militar, entre diversas outras aplicações presentes no nosso

cotidiano. Dentro do projeto, o laser utilizado terá a função de agente indicador,

indicando através de um feixe de luz o centro do eixo árvore.

10

4 MÉTODOS DE CENTRALIZAÇÃO

Existem alguns métodos que atualmente são usados para o ajuste de

mesas ou ferramentas para a localização correta de usinagem. A seguir

explicaremos as etapas e os instrumentos das maneiras mais usuais.

4. 1 Método pela verificação visual (broca)

Existe um método muito utilizado para a preparação das coordenadas

de um processo de furação, pois possui praticidade em seu desenvolvimento e

não exige o uso de nenhum outro tipo de instrumento.

Esse método consiste em pintar a face onde será feito a furação na peça

com tinta especial para metais ou com uma caneta apropriada. Após o

operador deve sobrepor a peça em um desempeno utilizando um traçador de

altura, realizando as marcações conforme as coordenadas requeridas para a

localização do furo. Ajusta-se o traçador de alturas, na altura desejada e com a

ponta de metal duro raspa a peça fazendo com que remova a tinta onde ela foi

conduzida marcando uma linha paralela à face que está sobre o desempeno.

Depois de ter marcado no eixo X vem a marcação na coordenada do

eixo Z em que se resume ao mesmo procedimento anterior, mas agora com a

medida requerida no eixo Z.

Tendo-se as coordenadas nos dois eixos marcadas, há a existência de

um ponto onde essas duas linhas se encontram e exatamente neste local deve-

se realizar a marcação com um pulsão, para que quando a broca realizar o furo

não desvie seu percurso. Esta marcação, além de servir para indicar o local da

furação, também serve como guia para a broca, facilitando a operação.

Depois do ponto ser marcado e puncionado é necessário que a peça

seja fixada na morsa. Movimentado o carro longitudinal e o carro transversal

centraliza-se a broca no ponto puncionado. A confirmação de que a broca esta

alinhada ao ponto puncionado é feita pelo operador da máquina, este abaixa a

broca próximo a peça e verifica se está concêntrica ao ponto desejado e em

seguida realiza a operação. Esta atividade acaba desgastando quem esta

realizando a operação, pois é necessário que mantenha-se a broca abaixada e

ao mesmo tempo que se ajusta os carros da mesa, além de trazer o risco de

11

quebra da broca.

4.2 Localizador de Arestas

Localizador de aresta é o instrumento mais próximo de ter a função do

dispositivo a ser projetado pelo grupo. Ele é composto por dois cilindros que

não são concêntricos, ou seja o centro do dispositivo não é o mesmo ao longo

de seu corpo. Na figura 3 podemos observar estes cilindros.

Figura 3 - Localizador de Arestas

Fonte: starrett.com.br/produtodetalhe.asp?codprod=355

De acordo com a STARRET, ele tem a função de determinar o zero

peça no colar graduado da mesa, pode ser utilizado em máquinas operatrizes,

como furadeiras e fresadoras que podem ser manuais ou terem comando por

CNC (controle numérico computadorizado). Ele é inserido na pinça das

fresadoras ou no mandril das furadeiras.

Após fixado, a mesa de trabalho é então movida através de um

movimento rotatório do manípulo, até que o localizador de aresta entre em

contato com a face da peça perpendicular a face a ser realizada a usinagem. O

contato com a peça mudará os cilindros para uma posição concêntrica em

relação ao corpo e com um ajuste fino nos carros dos eixo X ou Z da mesa, o

localizador se moverá para fora de seu centro não sendo mais concêntrico.

12

Quando os cilindros estiverem concêntricos, o centro do localizador de

aresta e também o centro do ponto de trabalho, estará exatamente a um raio

do cilindro de distância, assim move-se o carro e sabe-se o ponto 0 da peça,

que é o alinhando do centro do mandril com a aresta da peça (figura 4). Em

seguida ajusta-se a mesa para a distância em que uma das coordenadas do

furo está.

Para localizar a outra coordenada, repete-se a operação no outro eixo.

Após encontrada as duas coordenadas realiza-se a furação. Este método

oferece mais precisão e retira a necessidade de realizar a pintura e a marcação

do ponto com um pulsão. Em contra ponto, é uma operação demorada que

acaba tornando um processo longo.

Figura 4 - Funcionamento do Localizador de arestas

Fonte: www.mmc.net.br/localizador-de-arestas-modelo-6562-insize

Atualmente existe um outro tipo de localizador de arestas, este

dispositivo trabalha por condutividade elétrica que há entre todas as partes ou

seja entre o mandril da máquina, a haste do localizador, a peça metálica e a

mesa. Assim, realiza-se o mesmo processo descrito anteriormente, a única

diferença é o modo de verificação de que o localizador esta em contato com a

peça, ao invés de cilindros girarem concêntricos, o localizador emite um sinal

luminoso e um sinal sonoro, indicando que está em contatos com a face da

peça. Sua precisão é de 0,005 milímetro. Na figura abaixo, mostra o

13

funcionamento deste dispositivo.

Figura 5 - Funcionamento do Localizador de Aresta Eletrônico

Fonte:insize.com.br/Tools/paquimetros/ferramentas/pdf/desempenos-l/6566.pdf

4.3 Localizador Óptico

Existe um método que utiliza a mistura de tecnologias de hardware e

software para realizar o encontro dessas coordenadas. O LOP (localizador

óptico) é uma câmera de vídeo precisa e compacta que é montada no eixo Z,

que localiza os pontos, arestas ou furos das peças a serem usinadas, não

existe a necessidade de uma verificação visual.

Este método é só para máquinas CNC, pois necessita o uso de

hardware e software, o que acaba retirando o método da área aonde queremos

implantar o dispositivo sugerido no trabalho. Abaixo a foto de um Localizador

Óptico.

14

Figura 6 - Localizador Óptico

Fonte: www.omaxbrasil.com.br/produto/localizador-optico/

4.4 Método por Relógio Comparador

Existe ainda, um último método que é através do uso de um relógio

comparador. Neste método o operador fixa o relógio comparador onde a haste

do mesmo fica concêntrico ao eixo árvore. Após fixar o relógio no mandril ou

pinça ele deve entrar em contato com a peça, ocorrendo uma variação no

ponteiro do mostrador.

Com o relógio pressionado contra a peça, deve-se mover o carro em

uma das direções, haverá uma pequena variação no mostrador pela

irregularidade da peça, quando chegar próximo a extremidade, deve ser

movido com cuidado, pois quando a haste do relógio sair do contato com a

superfície da peça, saberemos que o centro da máquina esta a um raio (da

ponta de contato) de distância da aresta da peça. Sabendo disso, efetua-se o

mesmo processo realizado pelo método localizador de arestas, desconta-se o

15

raio, achando a localização da aresta, assim, deve ser zerado o anel graduado

da máquina e logo em seguida ajustar nas coordenadas requeridas para

realizar a operação.

Depois de ser realizado o ajuste da mesa em um dos sentidos, deve-se

repetir todas as etapas, agora no outro sentido. Este processo, oferece

precisão e é usado principalmente em máquinas com comando CNC. Porém,

para máquinas com folgas ou que não necessitam de tanta precisão e até para

máquinas sem anéis graduados não é uma boa opção. Assim é pouco usado

na indústria.

16

5 MÉTODOS DE FIXAÇÃO

Faremos um breve resumo sobre métodos de fixação, pois é necessário

conhecimentos sobre aonde será realizado a fixação do dispositivo sugerido

pelo trabalho.

5.1 Mandril

Conforme TUIUTI, um mandril é uma ferramenta simples e versátil,

utilizada em equipamentos que realizam funções de furações, tais como

furadeiras, tornos e fresas, ou seja uma ferramenta muito utilizada na área da

indústria metal mecânica.

Ela é fixada de maneira acoplante no eixo da máquina, que por sua vez

transmite a rotação e o torque gerados pelo motor do equipamento. É fixado no

mandril, uma broca com o diâmetro requerido para a operação, a broca fica

exatamente no centro do eixo, pois o mandril possui uma fixação autocentrante

através de três ou mais castanhas em seu corpo interno.

O modo de fixar a broca no mandril é executando um efeito rotatório em

sentido horário do cilindro estriado até que a broca esteja firme. Para o aperto

final, utilizar a chave de mandril que é uma haste fina de metal de formato

cilíndrico, com a cabeça em forma de estrela com orifícios que é onde se

encaixa no mandril, como mostra a imagem abaixo.

Figura 7 - Mandril

FONTE: marejardim.com.br/Furadeira_Profissional_Meghi_Para_Motosserra

17

5.2 Porta Pinças

Porta pinças é uma ferramenta utilizada para encaixar pinças, e com

encaixe para máquinas operatrizes, como furadeiras de bancada, fresadoras e

mandrilhadoras.

Pinças são acessórios utilizados nos porta pinças instalados nas

fresadoras, com a função de prender as ferramentas de corte nos processos de

usinagem. Os tipos de pinças existentes são derivados do diâmetro da

ferramenta de corte que será fixada. Na figura 8 podemos observar o porta

pinça preparado para a usinagem.

Figura 8 - Porta pinças, pinça e fresa de topo

FONTE: www.worldtools.com.br/buscar/cone-porta-pinca/-/1

18

6 NOVA HIPÓTESE PARA LOCALIZAÇÃO DE CENTROS

A ideia de inventar uma maneira de preparar as máquinas operatrizes no

processo de furação, que não exigem uma alta precisão, surgiu a partir da

constatação de que os métodos adotados na grande maioria, não estava

apresentando bons resultados e de que há uma lacuna entre uma maneira

grosseira com a verificação com a própria broca e a inviabilidade de um

localizador de arestas em operações simples.

A hipótese é que seja possível construir um protótipo leve e eficaz que

possa ser utilizada para realizar a localização do eixo árvore, tentando diminuir

o tempo da operação e com custos baixos, sem utilizar nenhum processo de

contato com a peça, como o localizador e a verificação com a broca.

Como base na pesquisa e avaliação dos produtos e métodos existentes,

constatamos que o protótipo deveria ser construído com materiais de fácil

acesso no mercado, assim surgiu a ideia de utilizarmos um cabo de fibra óptico

com um LED ou um laser de agente indicador.

O cabo de fibra óptico transmite a luz do led e pode ser direcionado em

qualquer direção, mas necessita de lentes para que forme um feixe de luz mais

preciso. Devido a isso, concentramos nossas pesquisas no Laser por ser um

famoso dispositivo de indicação. Assim foi decidido que adaptaríamos um laser

de indicação, comuns nas “canetas a lesers” para o nosso dispositivo.

O laser tem a vantagem de possuir uma lente que direciona os fótons

para um mesmo feixe de luz, conseguindo fazer a indicação de um ponto,

assim, se colocado em um dispositivo concêntrico ao mandril, consegue indicar

o ponto aonde será realizado a furação. Sendo de baixo custo e de fácil acesso

foi o agente indicador escolhido para o protótipo.

6.1 Elementos para a Localização de centros

Para realizar a localização é necessário, além de lasers, algum

dispositivo aonde manterá a concentricidade do sistema. É, também,

necessário que haja um circuito para que mantenha-se o laser ligado durante

toda a operação e que possa ser desligado de maneira fácil. Esse circuito é

necessária devido ao fato de que, o laser escolhido para ser adaptado tem um

19

sistema de botões sem trava, assim só aciona o circuito com uma pressão

constante sobre ele, algo que não é possível durante a operação.

É também necessário um operador para colocar o novo dispositivo no

mandril e fazer o ajuste da mesa. Esse deve ter conhecimento adequado sobre

o funcionamento da máquina e usar equipamentos de proteção para garantir

sua segurança (figura 9).

Figura 9 - Equipamentos de segurança

Fonte: http://cosegur.com.br/

20

7 TESTES SUBMETIDOS AO PROTÓTIPO

Descreveremos os testes que submetemos ao dispositivo feito.

Mostraremos a metodologia usada para realizar os testes também como os

parâmetros estabelecidos.

7.1 Testes para a confirmação da hipótese

Com os dados das pesquisas em mãos, passamos a fazer testes para a

avaliação da hipótese. O teste principal foi para saber se o laser identificaria o

ponto na peça com boa visualização e, também, qual seria seu desempenho e

como reagiria em relação ao tempo e ao processo adotado, assim teríamos

que realizar testes com os outros métodos, para ter algum parâmetro de tempo

de operação.

Para fazer os testes, foi usado um laser de indicação comum (Tipo

caneta laser), comprado facilmente no comércio. Esse foi desmontado e

analisado. Ao abrirmos percebemos que era usado como fonte de alimentação

três pilhas de 1,5V. Além das pilhas, junto ao sistema, estava uma placa

eletrônica com dois botões, um para acionar o laser e outro para a lanterna, e

o laser propriamente dito. Foi necessário realizar uma adaptação ao circuito do

laser para que este ficasse ligado durante o processo, sem a necessidade de

um botão de pressão. Usamos então uma chave Liga/desliga de duas

posições.

O local aonde os testes foram efetuados foi a oficina mecânica do Curso

Técnico de Mecânica da Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da

Cunha. Foi utilizado uma sucata de geometria retangular como peça para

encontrar as coordenadas da furação.

Primeiramente usinamos um cilindro, também sucata, de aço para

construir um primeiro protótipo. Seu diâmetro é de 15mm, em um dos lados

faceado esta um furo de 1,5mm aonde passará o feixe de luz, este furo tem

certa de 3mm de profundidade, além de diminuir o diâmetro do feixe de luz,

também tem a função de manter fixado o cilindro do laser, como mostra os

desenhos feitos no AutoDesk Inventor.

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Figura 10 - Carcaça do primeiro protótipo

Fonte: os autores

Figura 11 - Desenho técnico do primeiro protótipo

Fonte: os autores

Na outra extremidade faceada, foi realizado um furo de 6mm (diâmetro

do cilindro do laser) até o furo de 1,5mm. Também foi realizado um furo de

10mm para que pudesse ser colocado a placa eletrônica que é presa ao

cilindro do laser, como mostra a figura 11. Além desses furos, foi realizado um

último de 13mm, prendendo, de forma perpendicular ao cilindro, a chave

Liga/Desliga do circuito eletrônico.

22

Após, ter usinado o protótipo para testes, montamos o sistema eletrônico

dentro do cilindro, dando início aos testes. Todos os envolvidos no teste

colocaram equipamento de segurança, com óculos e jalecos.

No teste testamos se ao girarmos o mandril, o laser mantinha o mesmo

ponto. Além disso, foi testado o tempo necessário para realizarmos o processo

como um todo. Junto a isso, também foi utilizado o ensaio visual para

determinar se era possível ou não a identificação com o laser.

7.2 Testes para a viabilidade do produto

Para ser considerado um dispositivo viável, o protótipo deve estar dentro

de alguns parâmetros estabelecidos pelo grupo. Um deles é na questão do

tempo da operação. Para isso foi realizado uma pesquisa sobre o tempo de

operação das outras maneiras. Foi realizado os processos descritos no ítem

“Métodos de Centralização” para cada uma das formas de centralização, a fim

de cronometrarmos o tempo do processo. Cada processo foi realizado 10

vezes com o objetivo de descobrirmos uma média de tempo. Abaixo está uma

tabela com os valores encontrados.

Tabela 1 - valores do tempo de operação

Fonte: os alunos

Podemos observar que o método por localizador de arestas foi o mais

longo. Em compensação este método não necessita a pintura da peça e sua

marcação com um pulsão. Como não há uma necessidade da preparação da

peça para realizar o ajuste da mesa, acaba trazendo precisão ao processo,

evitando etapas. Como é um instrumento relativamente caro e que

normalmente é utilizado em fresadoras, principalmente em centros de

usinagem com comando CNC, para processos em furadeiras ou em peças de

baixa precisão acaba não se tornando prático e por isso, muitas vezes não é

utilizado. Também é importante ressaltar que este método é apenas para

23

processos em mesas com anéis graduados, ou seja, aonde pode ser

controlado a distância que se move a mesa.

Também percebemos que com o método de verificação visual com a

broca o processo se tornou mais veloz, porém, mesmo sendo mais veloz acaba

trazendo o risco da quebra da broca, pois para ser verificado a concentricidade

é encostado a broca no ponto marcado pelo pulsão. Além disso é necessário

que o operador mantenha a broca abaixada, segurando no sistema motriz

(figura 12), enquanto ajusta a mesa com apenas uma mão. Para isso, a

posição de trabalho do operador se torna cansativa, além de tornar o próprio

processo fadigoso. Portanto, este processo deveria ser inviável.

Figura 12 - Constituições de uma furadeira de bancada

Fonte: ebah.com.br/content/ABAAAAJC0AE/furacao?part=2

Pela maneira sugerida pelo grupo, o processo se torna mais rápido que

pelo o localizador de arestas, mas mais longo que pelo processo de verificação

com a boca , porém é muito mais viável para furações que não necessitam de

uma grande precisão.

24

8 RESULTADOS GERAL DOS TESTES

O resultado dos testes foi satisfatório, pois conseguimos provar a

hipótese de que é possível indicar o centro da furadeira através de um

dispositivo com um laser indicativo. Trazendo simplicidade, agilidade e

praticidade ao processo. O resultado pode ser observado na figura 13.

Figura 13 - Resultado do teste

Fonte: os autores

Figura 14 - Resultado do teste

Fonte: os autores

25

9 ELABORAÇÃO DO PROTÓTIPO FINAL

A elaboração do protótipo foi desenvolvida com base nos dados

coletados nos testes e tem como objetivo ampliar a efetividade do protótipo

antecessor. Primeiramente seria a facilidade no processo de montagem, ou

seja, facilitar a manutenção quando necessária, na troca de pilhas por exemplo.

Durante a montagem foi vista uma dificuldade nesse aspecto, por ser

apenas um protótipo para a verificação da viabilidade da hipótese, não foi

observado estes problemas anteriormente. No antigo protótipo, as pilhas eram

seguradas por um suporte plástico com o auxílio de uma fita isolante. Porém,

para realizar a troca das pilhas iria ser necessário a remoção da chave

Liga/Desliga que ocasionaria a remoção de todo o sistema elétrico e eletrônico

do dispositivo.

Assim para evitarmos todo o desmonte do sistema elétrico, decidimos

mover a chave Liga/Desliga da traseira, como mostra a figura 15, para o corpo

do cilindro, deixando o dispositivo mais curto e possibilitando a troca das pilhas

de maneira muito mais ágil, evitando a quebra de algum componente do

sistema elétrico, além de proporcionar ao operador a possibilidade de ligar o

laser apenas quando o dispositivo estivesse preso a máquina o que

corroboraria para a economia de energia, proporcionando uma vida mais longa

as baterias.

Figura 15 - chave na traseira do dispositivo

Fonte: os autores

26

Outro ponto avaliado para a construção de um novo protótipo é a

identificação da face onde é expelido o feixe de luz. Assim foi adicionado ao

desenho do cilindro uma conicidade clara. Deste modo, o operador que utilizar

o dispositivo conseguirá de uma maneira fácil e visual identificar rapidamente a

posição que deve ser colocado o dispositivo no acessório de fixação da

máquina.

Além disso, decidimos utilizar como material para o protótipo o alumínio,

pois como o dispositivo não necessita grande resistência mecânica, não há a

necessidade de utilizarmos um material com essas características, como um

aço carbono. Essa escolha fez com que facilitasse a usinagem do protótipo e a

diminuição do peso do mesmo.

Tomando por base essas condições, iniciamos a criação de um protótipo

final.

Como falado anteriormente, era necessário a passagem da chave

Liga/Desliga para o corpo do cilindro, para isso, foi aumentado o diâmetro do

dispositivo e realizado um rasgo de dimensões 13x8 mm, mesmas dimensões

da chave. Esse rasgo pode ser visto no desenho abaixo.

Figura 16 - Novo protótipo

Fonte: os autores

27

Mantivemos o mesmo sistema elétrico do primeiro dispositivo, que será

explicado em seguida. O comprimento do dispositivo diminuiu, passando de 65

mm para 50 mm, porém, foi necessário o aumento do diâmetro no centro do

cilindro, tendo seu maior diâmetro com 22 mm. Abaixo está o desenho técnico

do dispositivo.

Figura 17 - Desenho técnico do dispositivo

Fonte: os autores

28

10 SISTEMA ELÉTRICO

O circuito utilizado é composto por uma fonte de alimentação DC,

proveniente de três pilhas de 1,5V que gera ao total 4,5V, uma chave

normalmente aberta, um diodo emissor de luz (laser) e um resistor, que limita a

corrente do circuito.

Este circuito foi desenvolvido da seguinte forma, quando a chave

normalmente aberta for acionada, liga o diodo emissor de luz (laser), que

continua acionado até que o operador desligue o circuito através da chave

Liga/Desliga.

Foi constatado que a ligação deveria ser em série já que era a ligação

utilizada pelo circuito do laser indicativo, utilizando as três pilhas de 1,5V. Do

circuito original foi removido o botão de pressão e foi inserido uma chave

normalmente aberta, para quando for acionada o diodo fique ligado

permanentemente. Abaixo está o desenho técnico do circuito utilizado, que foi

feito pelo aluno em eletrônica Rafael Ribeiro Schaeffer no Software para

desenho: CadSoft EAGLE 7.6.0 Professional.

Figura 18 - Desenho do circuito do dispositivo

Fonte: Rafael Ribeiro Schaeffer

29

Figura 19 – Circuito Elétrico

FONTE: os autores

30

CONCLUSÃO

O resultado final se tornou satisfatório, pois foi comprovado a hipótese

de que é possível indicar o centro do procedimento de operação, através de um

dispositivo com um laser indicativo. Que trouxe simplicidade, agilidade e

praticidade ao processo.

Após ter sido identificado a dificuldade na identificação de centros e ter

sido estudado todos os métodos existentes, com o protótipo em mãos e todos

valores, desde tempo do procedimento até o custo dos materiais necessários

para a fabricação do dispositivo e a comprovação de sua funcionalidade,

percebemos que o CenterLoc- Localizador de Centros conseguiu alcançar os

objetivos propostos.

Mesmo não substituindo uma ferramenta de precisão como um

localizador de arestas, realiza sua função com perfeição, não sendo um

instrumento, mas sim, um acessório para os processos em máquinas

operatrizes. Ele substitui métodos não viáveis, trazendo uma forma de localizar

centros, sem contato com a peça e de maneira veloz e eficaz.

31

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