relatorio metrologia 30 maio
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1. Introdução
Em muitas aplicações as tolerâncias dimensionais são insuficientes para
se determinar exatamente como deve estar a peça depois de pronta para evitar
trabalhos posteriores. Uma comparação entre a peça real fabricada e a peça
ideal especificada pelo projeto e mostrada no desenho mostra que existem
diferenças. Ou seja, durante a fabricação de peças pelas máquinas-ferramenta,
surgem desvios (ou erros) provocando alterações na peça real.
Causas dos desvios geométricos:
Tensões residuais internas;
Falta de rigidez do equipamento e/ou de um dispositivo de usinagem;
Perda de gume cortante de uma ferramenta;
Forças excessivas provocadas pelo processo de fabricação (Ex.: Entre
pontas de um torno).
Velocidade de corte não adequada para remoção de material;
Variação de dureza da peça ao longo do plano de usinagem e
Suportes não adequados para ferramentas.
Tais desvios devem ser limitados e enquadrados em tolerâncias, de tal
forma a não prejudicar o funcionamento do conjunto.
1.1 Tolerâncias de Planicidade (ou planeza)
É o espaço limitado por dois planos paralelos entre si. A superfície
real deve estar situada dentro da distância TB. (Fig. 3.5).
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Os desvios de planicidade mais comuns são a concavidade e a
convexidade (Fig. 3.6)
Tolerâncias usuais de planicidade:
Torneamento: 0,01 a 0,03 mm;
Fresamento: 0,02 a 0,05 mm;
Retífica: 0,005 a 0,01 mm.
Aplicação: Assento de carros sobre guias prismáticas ou paralelas em
máquinas ferramentas.
1.2. Tolerâncias de Circularidade (ou Ovalizações)
É a diferença entre os diâmetros de dois círculos concêntricos. O perfil
real deve situar-se entre os dois círculos. (Fig. 3.7)
Aplicação: Cilindros de motores de combustão interna - As tolerâncias
dimensionais são abertas (H11); A tolerância de circularidade deve ser estreita
para evitar vazamentos.
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Tolerâncias usuais de circularidade:
• Torneamento: até 0,01 mm;
• Mandrilamento: 0,01 a 0,015 mm;
• Retífica: 0,005 a 0,015 mm.
1.3. Tolerância de Paralelismo
Tolerância de paralelismo entre retas e planos
A tolerância de paralelismo entre duas retas é o espaço contido em um
cilindro de diâmetro TPL cujo eixo é paralelo a uma das retas. Pode-se
distinguir:
i) Tolerância de paralelismo entre duas retas em um mesmo plano: É a
diferença entre a máxima e a mínima distância entre duas linhas num
determinado comprimento L , como mostra a Fig. 3.15. TPL = A-B. A
especificação da tolerância de paralelismo entre duas retas no mesmo plano
está mostrada na Fig. 3.15B. Nas figuras 3.16 e 3.17 estão mostrados alguns
casos possíveis de erros de paralelismo.
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ii) Tolerância de paralelismo entre eixos de superfícies de revolução: É o
desvio admissível de um eixo em relação ao outro.
iii) Tolerância de paralelismo entre um eixo e um plano: É a diferença
entre as distâncias máximas e mínimas entre o eixo e a superfície plana
tomada como referência (Fig. 3.18). Estes desvios ocorrem em operações de
alargamento de furos.
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Tolerância de paralelismo entre dois planos
É a distância entre dois planos paralelos a um plano de referência, entre
os quais devem-se situar os planos reais (Fig. 3.19). A tolerância de
paralelismo pode ser definida também com relação a um comprimento de
referência (Fig. 3.20). Conforme esta figura, a superfície real deve estar situada
em uma zona de tolerância limitada por dois planos paralelos à superfície A e
entre si e distantes entre si de 0,02 mm.
1.4. Tolerância de Batimento
Desvios de batida (ou batimento): São desvios compostos de forma e
posição de superfície de revolução quando medidos a partir de um eixo ou
superfície de referência.
Tolerância de batida (ou batimento): Indica a variação máxima
admissível "t" da posição do elemento considerado, em relação a um ponto fixo
(um eixo ou superfície de referência), no transcorrer de uma revolução
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completa sem se deslocar axialmente. A tolerância de batida deve ser aplicada
separadamente para cada posição medida.
As tolerâncias de batimento podem limitar os defeitos de circularidade,
coaxilidade, perpendicularidade ou de planicidade, desde que a soma destes
defeitos não exceda o valor da tolerância de batimento especificada.
1.4.1. Tolerância de Batida Radial
A tolerância de batida radial "Tr" será definida como o campo de
tolerância, determinado por um plano perpendicular ao eixo de giro, composto
de dois círculos concêntricos, distantes entre si de Tr (Fig. 3.27). As Fig. 3.28
mostra casos distintos de medição do desvio de batida radial.
1.4.2. Tolerância de Batida Axial
A tolerância de batida axial "Ta" será definida como o campo de
tolerância determinado por duas superfícies paralelas entre si e
perpendiculares ao eixo de rotação da peça, dentro da qual deverá estar a
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superfície real, quando a peça efetuar uma volta completa em torno do seu eixo
de rotação (Fig. 3.30).
O desvio de batida axial também é conhecido como excentricidade
frontal ou excentricidade de face (face run-out).
A tolerância de batida axial deverá prever erros compostos de forma
(planicidade) e posição (perpendicularismo das faces em relação à linha de
centro).
Para a medição desta tolerância, faz-se girar a peça ao redor de um eixo
perpendicular à superfície a ser medida, impedindo seu deslocamento axial
(Fig. 3.31). A Fig. 3.32 mostra casos comuns de medição do desvio de batida
axial.
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1.5. O relógio comparador
O relógio comparador é um instrumento de medição por comparação,
dotado de uma escala e um ponteiro, ligados por mecanismos diversos a uma
ponta de contato.
O comparador centesimal é um instrumento comum de medição por
comparação. As diferenças percebidas nele pela ponta de contato são
amplificadas mecanicamente e irão movimentar o ponteiro rotativo diante da
escala.
Quando a ponta de contato sofre uma pressão e o ponteiro gira em
sentido horário, a diferença é positiva. Isso significa que a peça apresenta
maior dimensão que a estabelecida. Se o ponteiro girar em sentido anti-horário,
a diferença será negativa, ou seja, a peça apresenta menor dimensão que a
estabelecida.
Existem vários modelos de relógios comparadores. Os mais utilizados
possuem resolução de 0,01 mm. O curso do relógio também varia de acordo
com o modelo, porém os mais comuns são de 1 mm, 10 mm, .250" ou 1".
Em alguns modelos, a escala dos relógios se apresenta
perpendicularmente em relação à ponta de contato (vertical). E, caso
apresentem um curso que implique mais de uma volta, os relógios
comparadores possuem, além do ponteiro normal, outro menor, denominado
contador de voltas do ponteiro principal.
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Alguns relógios trazem limitadores de tolerância. Esses limitadores são
móveis, podendo ser ajustados nos valores máximos e mínimos permitidos
para a peça que será medida.
Existem ainda os acessórios especiais que se adaptam aos relógios
comparadores. Sua finalidade é possibilitar controle em série de peças,
medições especiais de superfícies verticais, de profundidade, de espessuras de
chapas etc.
As próximas figuras mostram esses dispositivos destinados à medição
de profundidade e de espessuras de chapas.
medidores de profundidade medidores de espessura
Os relógios comparadores também podem ser utilizados para furos.
Uma das vantagens de seu emprego é a constatação, rápida e em qualquer
ponto, da dimensão do diâmetro ou de defeitos, como conicidade, ovalização
etc.
Consiste basicamente num mecanismo que transforma o deslocamento
radial de uma ponta de contato em movimento axial transmitido a um relógio
comparador, no qual se pode obter a leitura da dimensão. O instrumento deve
ser previamente calibrado em relação a uma medida padrão de referência.
Esse dispositivo é conhecido como medidor interno com relógio
comparador ou súbito.
1.6. Relógio com ponta de contato de alavanca (apalpador)
É um dos relógios mais versáteis que se usa na mecânica. Seu corpo
monobloco possui três guias que facilitam a fixação em diversas posições.
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Existem dois tipos de relógios apalpadores. Um deles possui reversão
automática do movimento da ponta de medição; outro tem alavanca inversora,
a qual seleciona a direção do movimento de medição ascendente ou
descendente.
O mostrador é giratório com resolução de 0.01mm, 0.002mm, .001"
ou .0001".
Relógio Apalpador
Por sua enorme versatilidade, pode ser usado para grande variedade de
aplicações, tanto na produção como na inspeção final.
Exemplos:
Excentricidade de peças.
Alinhamento e centragem de peças nas máquinas.
Paralelismos entre faces.
Medições internas.
Medições de detalhes de difícil acesso.
Observações:
A posição inicial do ponteiro pequeno mostra a carga inicial ou de
medição.
Deve ser registrado se a variação é negativa ou positiva.
1.7. Objetivo
O objetivo principal da aula de experimentos práticos de laboratório
é a familiarização com a interpretação e com a medição de desvios
de forma e posição. Neste relatório analisam-se os princípios de
medição envolvidos na avaliação de alguns desvios.
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2. Instrumentos utilizados:
Relógio comparador (resolução 0,01mm)
Relógio apalpador (resolução 0,01mm)
Prisma de Medição
Desempeno
Três calços reguláveis
Eixo cônico de medição
Mesa entre-pontas
3. Procedimentos Experimentais
Procedimento I
Medir os erros de circularidade de cinco peças amostras girando-as por
uma volta completa sobre o prisma de medição que esta no desempeno, e com
o relógio comparador obter esses valores.
Medir os batimentos axiais e radias das mesmas peças que foram
utilizadas no experimento de circularidade, colocando-as na mesa entre-
pontas.
Usou-se o relógio comparador para a obtenção dos batimentos radiais, e
o relógio apalpador para os axiais.
Dados Obtidos:
CIRCULARIDADE BAT.RADIAL BAT. AXIALPEÇA 1 0,03mm 0,07mm 0,05mmPEÇA 2 0,02mm 0,12mm 0,15mmPEÇA 3 0,03mm 0,02mm 0,02mmPEÇA 4 0,02mm 0,02mm 0,02mmPEÇA 5 0,02mm 0,07mm 0,06mm
Procedimento II
Medir erros de planeza colocando a peça sobre os três calços reguláveis
que estão no desempeno.
Calibram-se os três calços de modo que formem uma superfície plana.
Medir vinte pontos quaisquer distribuídos por toda a peça amostra
utilizando o relógio comparador.
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Retiram-se os calços e apóia-se a peça sobre o desempeno e com o
relógio comparador obter mais vinte postos sobre a peça.
Dados Obtidos:
LOCAL PLANEZA PARALELISMOPONTO 1 0,00mm 0,00mmPONTO 2 0,01mm 0,00mmPONTO 3 0,01mm 0,00mmPONTO 4 0,01mm 0,01mmPONTO 5 0,01mm 0,02mmPONTO 6 0,01mm 0,03mmPONTO 7 0,01mm 0,04mmPONTO 8 0,00mm 0,05mmPONTO 9 0,00mm 0,09mmPTO 10 0,01mm 0,10mmPTO 11 0,01mm 0,09mmPTO 12 0,00mm 0,10mmPTO 13 0,01mm 0,00mmPTO 14 0,00mm 0,02mmPTO 15 0,01mm 0,01mmPTO 16 0,00mm 0,03mmPTO 17 0,01mm 0,05mmPTO 18 0,00mm 0,08mmPTO 19 0,01mm 0,10mmPTO 20 0,01mm 0,10mm
Discussão dos resultados obtidos:
Resolução dos exercícios propostos:
1) Definir os sistemas furo-base e eixo-base. Qual o mais usado?
Por quê?
Furo-base é o mais disseminado. É reconhecido quando o
ajuste do furo for 'H' seguido de um número. Ex: '125 H7' (cento
e vinte e cinco é a medida do furo, “H’ é o afastamento e sete é
a tolerância). Dentro deste sistema, todos os furos daquele
componente serão H. Se desejar que eixo tenha maior ou
menor folga ou interferência, será usada com afastamentos
posicionados de modo que ele fique maior ou menor. Já o Eixo-
base é quando o ajusto do furo for “h” seguido de um número.
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2) Como é feita a medição do desvio de circularidade em furos?
Posicione a peça a ser medida no eixo cônico preso à
mesa entre pontas, este eixo devera girar suavemente entre as
pontas cônicas da mesa. Ajuste o relógio comparador fazendo
com que a ponta oscilante toque no diâmetro externo da peça.
Ajuste o zero da escala do relógio com o ponteiro analógico.
Gire o eixo suavemente executando a medição da peça.
Registre os dados coletados e remova a peça da mesa entre
pontas.
3) Cite três exemplos de peças nas quais há necessidade do controle do desvio da forma plana.
4. Conclusão
Os experimentos e demonstrações realizados exemplificaram os erros
de forma e posição, bem como a influência dos mesmos nos diversos meios de
medição. Os mesmos estão amplamente presentes no dia-a-dia de inúmeras
indústrias e interferem diretamente na aprovação ou reprovação de produtos. A
aplicação correta dos instrumentos e dispositivos de medição propiciam que
todos os desvios geométricos sejam facilmente identificados.
5. Bibliografia
João Baptista Domiciano, Klemensas Rimgaudas Juraitis, “Introdução à Física
Experimental”, Departamento de Física, Universidade Estadual de Londrina, 2003.
Vuolo, J. H., "Fundamentos da Teoria de Erros", Ed Edgard Blúcher, São Paulo, 1992.
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