Metrologia

Instrumentos de Medição

Profª. Vanessa A. O. R.

Autores: Rosenda Valdés Arencibia1

Cláudio Costa Sousa1 Colaboradores:

Monique Alves Franco1 Lucas Lopes Lemos1

Adriell Oliveira Diniz1 1Universidade Federal de Uberlândia

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Sumário

1. Régua Graduada 3

2. Paquímetro 12

3. Micrômetro 32

4. Blocos-Padrão 43

5. Relógio Comparador 50

6. Transferidor 60

7. Rugosímetro 65

8. Máquina de Medir por Coordenadas 77

9. Traçador de Altura 87

10. Projetor de Perfil 91

11. Microscópio Ferramenteiro 102

12. Máquina Universal de Medir Comprimentos 111

13. Referências Bibliográficas 115

3

1. Régua Graduada

A régua graduada é um instrumento empregado nas medições de dimensões lineares, que se caracteriza por sua simplicidade e pela facilidade de realização

das leituras. Ela consiste em uma lâmina que apresenta marcações ao longo de seu comprimento.

As réguas devem ser constituídas de materiais resistentes, podendo ser rígidas ou flexíveis. Normalmente, emprega-se aço na fabricação destes instrumentos. Entretanto, alguns metais submetidos a tratamento térmico podem

também ser utilizados. Existem réguas de diferentes intervalos de indicação. As mais utilizadas

possuem 150 ou 300 mm. É importante que elas sejam polidas e tenham um bom

acabamento para que o contato com o objeto de medição ocorra de maneira adequada.

Nas superfícies das duas bordas da régua são gravados traços que constituem as suas escalas. Desta forma, a graduação é feita de maneira distinta em cada borda, possibilitando a realização das leituras no sistema métrico,

caracterizado pelas divisões em centímetros e milímetros, e no sistema inglês, com a indicação dos valores em polegadas.

É fundamental que todos os traços do instrumento estejam bem definidos, legíveis e igualmente espaçados.

No sistema métrico, existem réguas com divisão da escala (diferença entre

dois traços consecutivos) igual a 0,5 ou 1,0 mm. Já no sistema inglês, a divisão de uma polegada inteira pode ocorrer em 2, 4, 8, 16, 32 ou até 64 partes iguais.

Figura 1.1: Régua de aço (Starrett).

Quanto à resolução, pode-se dizer que está diretamente relacionada à

divisão da escala. Assim sendo, existem réguas com resolução de 0,5 ou 1 mm. Entretanto, se o operador for habilidoso e bem treinado poderá estar melhorando a resolução a través da interpolação. A interpolação deve ser efetuada durante a

leitura de instrumentos analógicos. A medição com a régua é realizada de maneira simples, apenas posicionando

o instrumento sobre a peça e verificando o valor da escala que corresponde ao valor do mensurando. Quando se utiliza a régua sem encosto é preciso verificar também o ponto inicial da medição se este for diferente de zero.

Na Figura 1.2, a medição de uma peça é efetuada no sistema métrico. Neste caso, basta verificar qual traço da escala em milímetros coincide com a dimensão

analisada. Considerando a dimensão “a”, observa-se que seu comprimento é igual a 10 mm. A dimensão “b” tem início em 10 mm, se estendendo até 25 mm. Seu

4

comprimento é igual a 15 mm, já que o valor inicial é subtraído do final. Note que foi utilizada uma face externa da peça como referência para a medição.

Alguns cuidados devem ser tomados com a régua, dentre eles: evitar quedas ou quaisquer tipos de danos que possam deformá-la; evitar a flexão da lâmina

pois pode provocar a quebra da régua e evitar riscos que dificultam a leitura.

Figura 1.2. Medição de comprimento com a régua graduada.

Após a utilização, deve-se limpar o instrumento para retirar a poeira

acumulada e aplicar uma camada fina de óleo. Recomenda-se guardá-lo em local seco e livre da influência direta do sol ou do calor.

O operador deverá julgar a respeito da necessidade ou da possibilidade de

interpolação. Interpolar durante a leitura de uma régua com divisão da escala de 1 mm é recomendado e viável, uma vez que resulta fácil dividir o milímetro em duas partes significativamente percebidas. Consequentemente, a parcela de

incerteza relacionada à resolução diminui de forma considerável. Porém, para réguas com divisão de escala de 0,5 mm a interpolação deve ser feita somente se

o operador conseguir dividir de forma significativa a distância entre dois traços consecutivos.

A Figura 1.3 mostra um exemplo de como fazer a interpolação durante a

medição com régua.

Figura 1.3. Interpolando durante a leitura da indicação da régua.

5

O comprimento do corpo do parafuso está entre 25 e 26 mm. A distância entre dois traços consecutivos da régua é o suficientemente grande, que permite

que a mesma seja dividida em 2 partes perfeitamente distinguíveis. Assim sendo, a leitura neste exemplo é de 25,5 mm.

Observe que com esta prática a resolução foi diminuída pela metade, sendo agora de 0,5 mm. Entretanto, se a régua indicar um comprimento do parafuso de milímetros inteiros o zero deverá ser acrescentado depois da vírgula. A leitura

será de 25,0 mm, por exemplo. O zero à direita da vírgula tem significado físico, indicando que essa dimensão foi medida com um sistema de medição cuja resolução permite ler até 0,5 mm.

Quanto ao tipo, as réguas são classificadas como réguas com encosto interno, com dois encostos ou sem encosto. Existem ainda as réguas de

profundidade. A régua com encosto interno é utilizada nos casos em que o comprimento é

medido utilizando como referência uma face interna da peça, cuja superfície é

perpendicular àquela onde está posicionada a escala do instrumento. Esta face indica também o início da faixa de medição.

Figura 1.4. Medição utilizando a régua graduada com encosto interno.

A régua com dois encostos pode ser utilizada para dois tipos de medição. Uma das faces da lâmina apresenta uma escala para medições que têm como referência uma face interna, enquanto a outra apresenta uma escala cuja

referência é uma face externa.

Figura 1.5. Régua graduada com dois encostos.

A régua sem encosto apresenta uma geometria simples. Nela, a leitura do mensurando pode ser iniciada a partir de qualquer ponto de sua faixa de

medição, contanto que o valor tomado como inicial seja subtraído do resultado final.

A medição com a régua sem encosto pode ainda ser realizada tendo como

referência uma face externa, que indicará a posição inicial da faixa de indicação. Esse tipo de medição pode apenas ser efetuado caso o zero da escala seja

coincidente com uma das extremidades do instrumento.

6

Figura 1.6. Medição com a régua graduada sem encosto.

Figura 1.7. Medição com régua graduada sem encosto.

A régua de profundidade possui um suporte que, durante a medição de profundidades atua como referencial, além de marcar o ponto da escala que representa a medida a ser lida.

Figura 1.8. Medição com a régua graduada de profundidade.

Durante a medição com régua podem ser efetuadas apenas 3 medições da

característica avaliada. Isto para poder detectar erros grosseiros e efetuar uma

análise estatística dos dados. Assim sendo, devem ser calculados a média e o desvio padrão das leituras, para posteriormente apresentar o resultado da

medição de forma adequada. De forma geral é fornecida a média aritmética acompanhada da incerteza

expandida para uma abrangência de 95 % (Equação 1.1).

mm )Upx(medição da sultadoRe ±= (1.1)

7

A média aritmética é dada por:

xx

n

i

i

n

1

(1.2)

Onde xi representa as leitura e n o número de observações.

No pior dos casos a média aritmética deve ser declarada juntamente com o

desvio padrão, considerando 95 % de confiabilidade (Equação 1.2).

mm )s2x(medição da sultadoRe ±= (1.3)

O desvio padrão pode ser calculado pela equação (1.4).

s

x x

n

ii

n

( )2

1

1 (1.4)

Cabe ressaltar que a média aritmética, a incerteza expandida e o desvio

padrão deverão ser arredondados de forma a conter a mesma quantidade de algarismos que as leituras. Leitura de medida em polegada

A polegada divide-se em frações ordinárias de denominadores iguais a 4, 8, 16, 32, 64, 128... Temos, então, as seguintes divisões da polegada:

8

Os numeradores das frações devem ser números ímpares:

Quando o numerador for par, deve-se proceder à simplificação da fração:

No sistema inglês, as escalas de precisão chegam a apresentar até 64 divisões por polegada, embora a mais comumente utilizada só apresente frações de 1/16”. A Figura 1.9 mostra essa divisão, representando a polegada em

tamanho ampliado.

Assim, o objeto na ilustração acima tem "

8

11 (uma polegada e um oitavo de

polegada) de comprimento.

9

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

1. Faça as leituras indicadas abaixo.

Resolução da régua: 1 mm.

10

2. Faça as leituras indicadas abaixo em frações de polegadas. Observe a indicação da resolução de cada régua.

11

12

2. Paquímetro

Os paquímetros, essencialmente os quadrimensionais, são instrumentos de

medição muito utilizados na engenharia mecânica, por serem de fácil manuseio e eficazes no controle dimensional de peças.

Eles possibilitam medições diretas de dimensões externas, internas,

ressaltos e profundidades. Isso denota uma vantagem da aplicação de um paquímetro do tipo universal ou quadrimensional, já que com um único

instrumento é possível acessar as peças de quatro formas diferentes. São compostos, basicamente, por uma régua principal graduada sobre a

qual se movimenta um cursor, que apresenta uma escala secundária chamada

nônio ou Vernier (Figura 2.1).

Figura 2.1. Escalas principal e secundária (nônio) do paquímetro.

Na Figura 2.2, segue a nomenclatura das partes básicas de um paquímetro

universal.

Figura 2.2. Partes constituintes de um paquímetro universal.

Onde: (1) Orelha fixa. (2) Orelha móvel. (3) Nônio ou Vernier (em polegadas). (4) Parafuso de trava ou fixação. (5) Cursor. (6) Escala fixa ou principal (em

polegadas). (7) Bico fixo. (8) Encosto fixo. (9) Encosto móvel. (10) Bico móvel. (11) Nônio ou Vernier (em milímetros). (12) Impulsor. (13) Escala fixa no sistema

métrico (em milímetros) e (14) Haste de profundidade.

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Durante a medição das características de uma peça, são empregados diferentes componentes do paquímetro. As faces das orelhas (superfícies de

medição para internos) são utilizadas para medições internas, enquanto que os encostos (superfícies de medição para externos) são as faces para medições

externas. Os ressaltos são medidos por meio das superfícies de medição para ressaltos (faces externas do bico fixo e do cursor) e, para medir profundidades é usada a haste de profundidade.

Ainda em destaque, o cursor, componente indicado pelo número 5 na Figura 2.2, deve mover-se suavemente sobre a régua em toda a faixa de indicação, devendo inclusive ser equipado com um parafuso ou dispositivo de trava,

conforme especificado pela NBR NM 216 (2000). E a sua velocidade máxima de movimento admissível deve ser indicada pelo fabricante, sendo de pelo menos 0,5

m/s. A norma NBR NM 216 (2000) informa que o comprimento de uma divisão da

escala principal sobre a régua de um instrumento com nônio deve ser de 1 mm. E

ainda, que a escala principal deve ter o comprimento da escala da faixa nominal mais o comprimento do nônio.

2.1. Princípio de funcionamento dos paquímetros

O principio de funcionamento dos paquímetros foi proposto por Pierre Vernier. O desenvolvimento e a incorporação do nônio à régua graduada através do cursor móvel representaram um avanço dos instrumentos de medição,

permitindo efetuar medições com resolução de até 0,02 mm. Basicamente, o princípio do nônio pode ser interpretado da seguinte forma:

Suponhamos duas réguas A e B, sendo a régua A com comprimento de 10 mm dividida em 10 divisões iguais e a régua B com comprimento de 9 mm dividida também em 10 divisões iguais (Figura 2.3).

Figura 2.3. Réguas A e B.

Cada divisão da régua A tem a dimensão de 1 mm enquanto a divisão da régua B tem a dimensão de 0,9 mm. A divisão de 1 mm da régua A corresponde à divisão da escala principal do paquímetro enquanto a divisão de 0,9 mm da régua

B corresponde à divisão do nônio. Assim, um nônio de 9 mm de comprimento e de 10 divisões corresponde a

um comprimento equivalente a 9 divisões na escala fixa. De forma geral, o número n de divisões do nônio corresponde a n-1 divisões da escala principal.

Quando o zero das duas escalas (nônio e escala principal) coincidirem, a

distância entre as primeiras linhas será de 0,1 mm, entre as segundas será de 0,2 mm, entre as terceiras de 0,3 mm e assim sucessivamente. Se o cursor

14

deslocar sobre a régua principal e as linhas 6 coincidirem, por exemplo, então a distância entre os zeros será de 0,6 mm (Figura 2.4).

Quando as primeiras linhas são coincidentes, os zeros estarão afastados de 0,1 mm, e os bicos do paquímetro sofrerão uma abertura de mesmo

comprimento. Se as duas segundas linhas forem coincidentes, os zeros estarão afastados de 0,2 mm e os bicos abertos de 0,2 mm.

Figura 2.4. Princípio do nônio de 9 mm e 10 divisões.

Existem paquímetros com nônio dividido em 20 partes, portanto a distância entre dois traços consecutivos é de 0,95 mm (Figura 2.5).

Figura 2.5. Paquímetro com nônio de 20 divisões.

Assim sendo, quando as primeiras linhas de ambas as escalas forem

coincidentes, os zeros estarão afastados de 0,05 mm, e os bicos do paquímetro sofrerão uma abertura de mesmo comprimento.

A Figura 2.6 mostra um paquímetro com nônio com 50 divisões. Desta forma, a distância entre duas linhas consecutivas no nônio é de 0,98 mm.

2.2. Resolução do paquímetro.

A resolução do paquímetro pode ser estimada através da divisão da unidade

da escala fixa pelo número de divisões do nônio (Equação 2.1).

nônio do divisões de Número

fixa escala da UnidadesoluçãoRe (2.1)

15

Sendo 1 mm a menor divisão da escala principal e o nônio de 10 divisões, a

resolução é de:

mm 1,0divisões 10

mm 1soluçãoRe (2.2)

Quando o nônio tiver 20 divisões, a resolução será de:

mm 05,0divisões 20

mm 1soluçãoRe (2.3)

Se o nônio for composto por 50 divisões, tem-se:

mm 02,0divisões 50

mm 1soluçãoRe (2.4)

Figura 2.6. Paquímetro com nônio de 50 divisões.

Resumindo, tem-se que os paquímetros analógicos apresentam resolução de 0,1 mm 0,05 mm ou 0,02 mm, enquanto que a resolução dos paquímetros digitais é de 0,01 mm.

2.3. Leitura dos paquímetros

A leitura da indicação do paquímetro é feita da seguinte maneira: a parte

inteira é fornecida pela escala fixa, sendo o número do traço imediatamente

anterior ao zero marcado no nônio (Figura 2.7). Enquanto que a parte decimal é dada pelo traço da escala do nônio que mais coincide com um traço da escala principal. Isto é, a fração da leitura é obtida multiplicando-se a resolução pelo

número de divisões do nônio até a marcação coincidente. Neste caso, a leitura é dada por: Leitura = 42,0 mm + 0,7 mm = 42,7 mm

16

É importante salientar que, em qualquer leitura, a casa decimal deve conter o número de algarismos significativos que corresponda à resolução do

instrumento. Por exemplo, a leitura de 10,3 mm, em um paquímetro, deve ser exatamente essa para uma resolução de 0,1 mm e de 10,30 mm, para uma

resolução de 0,05 mm ou 0,02 mm.

Figura 2.7. Leitura de paquímetros.

Leitura de polegada milesimal

nônio do divisões de Número

fixa escala da UnidadesoluçãoRe

".".

"

Re 001025

0250

25

40

1

divisões

solução

17

Leitura de polegada fracionária

Na figura a seguir, podemos ler "

4

3na escala fixa e

"

128

3no nônio. A medida

total equivale à soma dessas duas leituras.

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2.4. Recomendações especiais para o uso do paquímetro

Existem algumas recomendações a serem seguidas para que o operador utilize corretamente um paquímetro e forneça resultados confiáveis.

Nas medições externas (Figura 2.8), realizadas por intermédio das faces de

medição para externos, convém que a peça a ser medida seja colocada o mais próximo possível da escala principal, de modo a minimizar o erro de Abbé (Figura 2.9). Este erro vem do fato de os paquímetros não obedecerem ao Princípio de

Abbé, visto que a linha de medição da peça não coincide com a linha de referência (escala principal) do instrumento.

Figura 2.8. Recomendações para medições externas.

O princípio de Abbé foi proposto pelo Dr. Ernst Abbé no final do século XIX e expressa a possibilidade de ocorrer um erro de cosseno, também conhecido como

erro de Abbé, sempre que o objeto a ser medido e a escala do instrumento estiverem separados por uma distância conhecida como braço de Abbé.

Os paquímetros não seguem as condições prescritas nesse princípio, pois existe uma folga causada pelo jogo do movimento do cursor bem como pela pressão da superfície de medição móvel contra a peça a ser medida. Isso resulta

em desvios angulares, influenciando o resultado de medição e contribuindo como uma fonte de incerteza. Dessa forma, pode-se relacionar o erro de Abbé ao desvio

de paralelismo. A NBR NM 216 (2000) recomenda que o braço de Abbé seja reduzido para o

erro a ele associado seja minimizado. Tal erro será máximo quando a medição da

peça for efetuada utilizando-se a ponta dos bicos, como acontece na medição de larguras de cordões de solda.

Durante a medição de características internas são utilizadas as orelhas do

paquímetro. Neste caso, o correto posicionamento do paquímetro é aquele em que as pontas dos bicos alcançam a maior profundidade possível. Especificamente

para a medição de diâmetros internos, seu eixo deve estar perpendicular ao eixo do furo.

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Figura 2.9. Erro de Abbé na medição de dimensões externas com paquímetro.

A figura abaixo mostra as formas corretas e incorretas de se realizar uma

medição interna.

Figura 2.10. Recomendações para medições internas.

Cabe ressaltar que a geometria do equipamento afeta as medições internas,

principalmente as medições de diâmetros pequenos. Devido às características construtivas do instrumento, as faces das orelhas tangenciam a superfície do furo em dois pontos diametralmente opostos que não corresponde com aqueles que

definem o máximo diâmetro do furo. Isso acontece, porque as faces de medição para internos não estão em um

mesmo plano e apresentam uma determinada espessura, a qual faz com que o contato entre elas e a peça objeto de medição não seja o desejado. Assim, o diâmetro real é impossível de ser obtido. A situação agrava-se quando se trata de

diâmetros pequenos, principalmente os menores que 4 mm (Suga, 2007). A Figura 2.11 representa o contato entre as superfícies de medição para

internos e a peça.

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Figura 2.11. Representação do erro de medição de diâmetros internos.

Como mostrado, a geometria das orelhas é um fator limitante nas medições de diâmetros internos, gerando um desvio que afeta o resultado de medição.

Durante a medição de profundidade, são utilizadas a haste de profundidade e a base da régua do paquímetro. Essa base deve estar bem apoiada na peça e mantida perpendicularmente a ela, de modo que não ocorra folga no contato

entre o instrumento e a peça durante a medição (Figura 2.12). Os ressaltos são medidos utilizando-se as superfícies de medição para

ressaltos, localizadas nas partes externas do bico fixo e do cursor. Para medir corretamente essa característica, o bico deve estar perpendicular à superfície de referência (Figura 2.13).

Analisando a medição de profundidades e ressaltos, respectivamente, percebe-se o uso de componentes do paquímetro que seguem o princípio de Abbé, diferentemente das medições internas e externas.

2.4. Fabricação do paquímetro

De acordo com a NBR NM 216 (2000), os paquímetros devem ser fabricados

de material resistente ao desgaste, apropriado para ter uma superfície bem

acabada e que assegure uma estabilidade dimensional pela sua própria natureza ou por meio de um tratamento adequado. E o fabricante deve indicar o coeficiente

de expansão térmica do material empregado. As superfícies de medição do equipamento devem ser duras, resistentes, sem

bordas agudas e revestidas com titânio.

O aço inoxidável é normalmente utilizado na fabricação do paquímetro, visto que é um material temperado e estabilizado. Dessa forma, apresenta resistência mecânica e características adequadas de dureza, assegurando sua

indeformabilidade em função do tempo. Os paquímetros de indicação analógica devem ter um ponto de zero fixo,

enquanto que os com indicação digital podem ser zerados em qualquer posição na faixa de indicação.

21

Figura 2.12. Recomendações para medição de profundidades.

Figura 2.13. Recomendações para medição de ressaltos.

Na maioria dos paquímetros disponíveis no mercado as escalas do nônio e da

régua principal se encontram em planos diferentes (Figura 2.14). Logo, para evitar o erro proveniente desse desnível, o erro de paralaxe, é necessário que os olhos do operador estejam perpendiculares às escalas.

Quanto à faixa de indicação existem paquímetros com: 150, 200, 300, 450, 600, 750, 1000, 1500 e 2000 mm.

22

Figura 2.14. O nônio e a escala principal encontram-se em planos diferentes.

2.4. Tipos de paquímetros

Os paquímetros podem ser analógicos ou digitais. Os analógicos diferem

entre si, basicamente, pelo número de divisões do nônio e consequentemente pela

resolução dos mesmos. Estes podem ter nônio com 10, 20 e 50 divisões e resolução de 0,1; 0,02 e 0,05 mm, respectivamente.

Figura 2.15. Paquímetro analógico (Quadrimensional) com guias revestidas.

Figura 2.16. Paquímetro analógico com relógio.

Na Figura 2.16, o cursor se movimenta através de uma cremalheira na escala principal o que permite a incorporação do sistema de leitura com o ponteiro giratório, uma leitura mais simples e com menos fontes de erros. Por sua

vez, na Figura 2.17 é mostrado um paquímetro com leitura por relógio e contador mecânico. Enquanto que na Figura 2.18 pode ser observado um paquímetro

destinado para medição de peças fabricadas de materiais moles. Este possui um dispositivo que permite ajustar a pressão de medição do cursor.

23

Figura 2.17. Paquímetro analógico com relógio e contador mecânico.

Figura 2.18. Paquímetro analógico com relógio e contador mecânico.

Na Figura 2.19, é mostrado um paquímetro para serviços pesados. Estes são

fabricados para capacidades acima de 300 mm e possuem um corpo mais

robusto. Observe que a medição de dimensões internas é efetuada com bicos reforçados no lugar das orelhas convencionais.

Figura 2.19. Paquímetro analógico com relógio e contador mecânico.

A Figura 2.20 mostra um paquímetro para medição de profundidades.

Observe que este paquímetro possui uma escala principal sem bico e um cursor

especial com duas partes para apoiar na peça. Em alguns paquímetros o bico de medição do cursor possui movimento tipo

dobradiça de ± 90 º. Isto permite efetuar a medição entre faces de diâmetros diferentes.

24

Figura 2.20. Paquímetro analógico para medição de profundidades.

Na Figura 2.21 é mostrado um paquímetro com ajuste fino. Observe que um

pequeno dispositivo com parafuso e porca recantilhada foi adicionado, permitindo a movimentação lenta do cursor durante a medição.

Figura 2.21. Paquímetro analógico com ajuste fino.

Há também um tipo especial de paquímetro universal (Figura 2.22), no qual tanto a escala principal quanto o cursor possuem guias prismáticas em V, permitindo que a escala principal e o nônio fiquem no mesmo plano. Com isto o

erro de paralaxe é evitado, além de aumentada a rigidez do conjunto. Para medição de eixos em grande quantidade são utilizados paquímetros

com superfícies de medição fabricadas de metal duro, isto é, são inseridas pastilhas de metal duro nos bicos.

Existe uma grande variedade de formas e tamanhos de bicos de medição,

que permitem a realização de medições em locais de difícil acesso, especialmente na realização de medições internas como diâmetros de fundo de canais,

distâncias entre canais, espessura de paredes, etc.

25

Figura 2.22. Guias prismáticas na régua e no nônio.

Figura 2.23. Paquímetro analógico com bicos especiais.

Figura 2.24. Paquímetro analógico com bicos longos e ajuste fino.

Os paquímetros digitais apresentam resolução de 0,01 mm e podem

apresentar as seguintes configurações. Estes paquímetros possuem leitura através de visor LCD (cristal líquido), que elimina os erros de leitura do operador

como o erro de paralaxe. Existem paquímetros com leitura digital eletrônica, modelo solar. Este

modelo dispensa a utilização de baterias, podendo operar em ambientes com

iluminação normal, tanto com luza natural (luz do sol) tanto com luz artificial (luz por lâmpadas).

Dentre os vários tipos existentes de paquímetros, aquele que é selecionado para um determinado serviço deve corresponder às especificações da grandeza a ser medida, considerando, por exemplo, as dificuldades da medição da

característica requerida, o campo de tolerância, bem como a exatidão desejada.

26

Figura 2.25. Paquímetro digital.

2.5. Cuidados com o paquímetro

Existem alguns cuidados que devem ser tomados antes, durante e após o uso de um paquímetro, dentre eles:

Antes da medição:

Selecionar o paquímetro mais adequado para atender plenamente a necessidade de medição.

É recomendada uma limpeza com material pouco abrasivo, a fim de eliminar a sujeira e o pó depositados, especialmente nas superfícies de medição e nas superfícies de contato da régua com o cursor.

Verificar se o movimento do cursor é suave e sem folgas em toda a sua capacidade útil.

Deve ser observado se as marcações das duas escalas, fixa e móvel, estão

nítidas e perpendiculares às superfícies da guia e se não há indícios de oxidação das superfícies de medições.

Verificar se o traço inicial do nônio coincide com o traço zero da escala principal, sem que transpareça alguma fenda de luz por entre as faces de medição (Figura 2.26).

Figura 2.26. O zero do nônio deve coincidir com o zero da escala fixa.

Examinar se as peças a medir não têm rebarbas que possam danificar as faces de medição do paquímetro.

Nunca executar medições em que a peça a ser medida tenha, devido a um processo de usinagem, uma temperatura diferente de 20 °C. É necessário que a peça chegue ao equilíbrio térmico com o ambiente antes de se efetuar

a medição.

Durante a medição:

Nunca se deve forçar o paquímetro ao colocá-lo ou retirá-lo da peça.

27

Ao medir, usar sempre uma pressão de medição apropriada e constante, aproximadamente 300 gf, a fim de assegurar o contato entre as superfícies

de medição e a peça. Evitar derrubá-lo no chão e utilizá-lo inapropriadamente, como o uso dos

bicos de medição como compasso ou chave inglesa. Deve-se colocar a peça a medir o mais próximo possível da régua principal

para evitar inclinação do cursor ao efetuar a leitura.

Levar o paquímetro à peça a medir em qualquer circunstância, e não o contrário.

Nunca medir peças em movimento.

Fazer a leitura olhando frontalmente as escalas, para evitar o erro de paralaxe, visto que o nônio encontra-se em um plano mais elevado que o da

escala principal. Manter sempre os bicos de medição no plano da seção transversal da peça

a ser medida ou as orelhas perpendiculares ao plano diametral da

dimensão interna. Posicionar corretamente a vareta de profundidade, que deve estar

perpendicular ao furo.

Nunca deixar o paquímetro com o parafuso de fixação travado.

Após a medição: É recomendada uma limpeza com material pouco abrasivo, a fim de

eliminar a sujeira e o pó depositados, especialmente nas superfícies de

medição e nas superfícies de contato da régua com o cursor. Manter ou guardar o instrumento no seu estojo e colocá-lo em lugar seco e

sem influência direta do calor ou sol. Não colocar os paquímetros junto de outros equipamentos que não

necessite dos mesmos cuidados.

Ao término do trabalho, deve-se guardar o paquímetro em seu respectivo estojo, deixando as faces de medição ligeiramente abertas.

Manter as faces de medição e da peça sempre limpas, para evitar

oxidações.

Se recomenda que durante a medição com paquímetro sejam efetuadas 3 ou 5 leituras.

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

28

1. Determine a resolução do paquímetro, quando for necessário, e faça a leitura das medidas indicadas.

1)

2)

3)

4)

5)

29

6)

7)

8) 9)

g)

10) 11)

g)

12) 13)

g)

30

14) 15)

g)

16) 17)

g)

18) 19)

g)

20) 21)

g)

31

22) 23)

g)

24) 25)

g)

26) 27)

g)

28) 29)

g)

32

3. Micrômetro

Atualmente, são comercializados micrômetros para medições externas, internas e profundidades. Dentre eles, o mais utilizado é o micrômetro para

medições externas. O valor do mensurando pode ser indicado com uma resolução de até um milésimo de milímetro.

O funcionamento do micrômetro se baseia no Princípio de Palmer, que consiste basicamente no deslocamento axial de um parafuso com passo de alta exatidão no interior de uma porca fixa, permitindo o ajuste adequado entre a

peça e o instrumento. Os micrômetros podem ser analógicos ou digitais. 5.1. Micrômetro para Medições Externas

A norma brasileira NBR NM-ISO 3611 trata a respeito das características

funcionais básicas deste tipo de micrômetros, além de fazer referência a procedimentos de calibração e manutenção. O erro máximo permitido para cada faixa de medição também é padronizado e apresentado nesta norma.

Dentre os componentes que definem a geometria do micrômetro para dimensões externas estão: o fuso, o batente, o arco, o cilindro e o tambor. Os

outros componentes são a trava do fuso, a catraca e o nônio, encontrado apenas em micrômetros com resolução de 0,001 mm (Figura 5.1).

Figura 5.1. Componentes do micrômetro para medições externas (Mitutoyo).

O fuso e o batente entram diretamente em contato com a peça durante o processo de medição. Suas faces localizadas nas extremidades recebem o nome

de superfícies de medição e as bordas podem apresentar chanfros. O batente é fixo e não se movimenta em relação ao arco, enquanto o fuso se desloca com a rotação da rosca.

Para evitar o desgaste excessivo, deve-se fabricar o fuso e o batente com materiais resistentes. O fuso pode ser de aço inoxidável ou de aço-ferramenta temperado. As superfícies de medição também devem ser constituídas por

materiais suficientemente duros. O arco deve apresentar um formato que possibilite a medição de um

diâmetro igual à faixa de medição do instrumento. A rigidez é um aspecto importante, pois a força aplicada para girar o parafuso não pode fazer com que as

33

superfícies de medição se desloquem além do valor estipulado pela NBR NM-ISO 3611. Recomenda-se que o arco seja feito de aço ou ferro fundido.

Normalmente, reveste-se o arco com placas isolantes, cuja finalidade é reduzir a troca de calor entre o operador e o instrumento. O cilindro contém a

escala principal do instrumento. O tambor está conectado a ele e é também graduado, podendo apresentar 50 divisões, caso o passo da rosca seja igual a 0,5 mm, ou 100 divisões, caso o passo seja de 1 mm.

A trava do fuso é um componente que, quando acionado, impede o deslocamento do parafuso e, consequentemente, a movimentação do fuso. Ela é utilizada quando a peça e o instrumento estão devidamente posicionados e se

deseja realizar a leitura da indicação do instrumento. Os micrômetros possuem, também, uma catraca para regular a pressão

exercida na peça. É necessário girar a catraca duas ou três voltas para se obter o contato ideal entre o instrumento e a peça.

O nônio está presente nos micrômetros analógicos de resolução

micrométrica. Ele é dividido em dez partes iguais, possibilitando a leitura dos milésimos de milímetros.

Figura 5.2. Nônio do micrômetro de resolução 0,001 mm.

As marcações feitas em todo o instrumento como as divisões das escalas, a

resolução, a faixa de indicação e o nome do fabricante ou marca devem ser legíveis e bem gravadas.

Frequentemente os micrômetros são fixados em um suporte para facilitar a

medição (Figura 5.3). A faixa de indicação do micrômetro é usualmente de 25 mm. Os limites

inferior e superior estão entre 0 e 500 mm. Contudo, em alguns micrômetros para aplicações especiais esse valor máximo é ultrapassado.

A resolução do micrômetro depende do passo da rosca e do número de

divisões do tambor, sendo obtida através da Eq. (5.1).

tambor

rosca

divisões de número

passosoluçãoRe = (5.1)

Se o instrumento possui uma rosca de passo 0,5 mm e um tambor dividido em cinquenta partes iguais, sua resolução é de 0,01 mm. Para uma rosca de passo 1 mm e um tambor de 100 divisões, tem-se igualmente 0,01 mm. Nos

micrômetros com nônio, a resolução é obtida considerando-se ainda o número de divisões do nônio, que é igual a 10, conforme a Eq. (5.2).

34

tambor

rosca

divisões de número

passo

10

1soluçãoRe = (5.2)

Figura 5.3. Suporte para micrômetros (Pantec).

Alguns micrômetros apresentam o valor do mensurando em polegadas. As

resoluções dos instrumentos podem ser iguais a 0,001″ quando eles não

apresentam nônio, ou 0,0001″ quando o nônio está presente. Para escolher o instrumento ideal para a realização de uma medição,

considera-se a sua resolução, que deve ser igual ou inferior a um décimo da faixa de tolerância da peça medida. Quando esta relação não for garantida, admite-se ainda que ela seja igual a um quinto da tolerância.

A medição com o micrômetro para externos obedece ao Princípio de Abbé, pois o eixo do instrumento é coincidente com a linha de medição da peça. A

distância entre o eixo e a linha de medição é denominada braço de Abbé, que neste caso assume valor nulo (Figura 5.4).

Figura 5.4. Medição com micrômetro obedecendo ao Princípio de Abbé.

Para efetuar a medição com micrômetro é necessário, primeiramente, posicionar a peça corretamente entre as superfícies de medição. Desloca-se o fuso

e regula-se a pressão a ser exercida para que não ocorram deformações consideráveis nos componentes do micrômetro e no objeto de medição. O

35

operador deve se posicionar de maneira correta, com relação à escala do instrumento a ser lida situada em frente aos olhos. Isso evita o erro de paralaxe,

que pode surgir quando as marcações das diferentes escalas não estão situadas no mesmo plano.

Os micrômetros digitais fornecem o valor medido instantaneamente de acordo com sua resolução.

No micrômetro analógico, primeiramente são lidos os milímetros inteiros na

escala principal. Quando o tambor é dividido em 50 partes, existe também uma escala que marca a metade de cada milímetro. Se o tambor estiver posicionado imediatamente após algum traço dessa escala, considera-se o último número da

escala principal antes do tambor mais 0,5 mm. Em seguida, são lidos os centésimos de milímetros na escala do tambor. O traço que melhor coincidir com

a linha longitudinal da escala principal é somado àquele verificado no cilindro.

Figura 5.5. Micrômetro para externos com mostrador digital (Starrett).

A Figura 5.6 mostra os valores apresentados pelas escalas do micrômetro para uma determinada posição do fuso. O último algarismo visualizado na escala

principal antes do tambor é o 23. Não há o acréscimo de 0,5 mm, pois o traço da escala inferior do cilindro não pode ser visto. O valor da escala do tambor que melhor coincide com a linha longitudinal da escala principal é o 9, que representa

os centésimos de milímetro. Portando, o valor indicado pelo instrumento é 23,09 mm.

Os milésimos de milímetro podem apenas ser lidos através do nônio. O

número da marcação que melhor coincidir com algum traço da escala do tambor deve ser considerado.

Na Figura 5.7, a leitura dos algarismos inteiros e dos décimos e centésimos de milímetro é realizada como na Figura 5.6. Neste caso, deve-se somar 0,5 mm ao valor indicado na escala principal. O traço de número 8 pertencente ao nônio é

o único que coincide com algum traço do tambor, devendo ser considerado para a indicação dos milésimos de milímetro. O valor de indicação é, portanto, 20,618 mm.

36

Figura 5.6. Indicação do micrômetro sem nônio para medições externas.

Figura 5.7. Indicação do micrômetro com nônio para medições externas.

Nos micrômetros que fornecem os valores dos comprimentos em polegadas, a

escala principal situada no cilindro indica os algarismos até a casa dos milésimos de polegada. O escala do tambor fornece os algarismos que serão somados a eles. O nônio indica o valor na ordem dos décimos de milésimos de polegada.

Assim, por exemplo, um micrômetro apresenta as seguintes características: na bainha está gravado o comprimento de uma polegada, dividido em 40 partes

iguais. Desse modo, cada divisão equivale a 1” : 40 = 0.025”; o tambor do micrômetro, com resolução de 0.001”, possui 25 divisões. Logo, a resolução desse micrômetro é de 0.001”.

37

Para a leitura do micrômetro de 0.0001”, além das graduações normais que

existem na bainha (25 divisões), há um nônio com dez divisões. O tambo divide-se, então, em 250 partes iguais.

A leitura do micrômetro é:

38

Sem o nônio ".".

Re 0010

25

0250

tambor

rosca

divisõesdenúmero

passosolução

Com o nônio ".".

Re 00010

10

0010

nônio

tambor

divisõesdenúmero

resoluçãosolução

Para medir, basta adicionar as leituras da bainha, do tambor e do nônio.

Os micrômetros com contador mecânico fornecem o valor de indicação sem a

necessidade da leitura das escalas, assim como nos instrumentos digitais. Isso exclui a possibilidade do erro de paralaxe influenciar o resultado da medição.

Figura 5.9. Micrômetro para externas com contador mecânico (Digimess).

Existem diversos tipos de micrômetros para medições externas, dentre eles o

micrômetro analógico (Figura 5.8) e o digital (Figura 5.10a). O micrômetro digital fornece o valor medido instantaneamente de acordo com sua resolução. Podem

ser encontrados, também, micrômetros com características especiais, dentre eles com pontas finas (Figura 10b) e com pontas cônicas (Figura 5.11a). Ambos utilizados nas medições de flancos de roscas, ranhuras e rasgos de chavetas.

39

Micrômetro com discos (Figura 5.11b), que permite medições sobre dentes de engrenagens, assim como, a verificação das dimensões de aletas, rasgos de

chaveta e ranhuras. Micrômetro com arco profundo (Figura 5.12a) para medição de regiões afastadas da extremidade em peças de grandes dimensões ou chapas.

Os micrômetros com batente em V (Figura 5.12b) utilizados na medição de ferramentas de corte. Como para qualquer instrumento metrológico, existe um valor máximo para o erro de medição. Caso seja identificado um valor superior ao

especificado pela norma, o instrumento é considerado inadequado para uso. Isso pode ser verificado através do levantamento de uma curva de erros, com base na medição de blocos-padrão de comprimento conhecido e que garantam a

rastreabilidade a padrões nacionais de medida.

Figura 5.8. Micrômetro para externas analógico, resolução 0,001 mm (Mitutoyo).

Figura 5.10. Micrômetro digital, Starrett (a) e com pontas finas, Digimess (b).

Figura 5.11. Micrômetro com pontas cônicas, Starrett (a) e para engrenagens,

Digimess (b).

(a)

(a) (b

)

40

Figura 5.12. Micrômetro com arco profundo, Mitutoyo (a) e com batente em V,

Starrett. (b).

A Equação (5.3) permite calcular o erro máximo permitido em função do

limite inferior da faixa de medição.

50/A4maxF (5.3)

Onde Fmax é o erro máximo de medição em micrometros, podendo assumir

valores positivos ou negativos e A é o limite inferior da faixa de medição do

instrumento.

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

1. Faça a leitura das medidas indicadas.

(b

)

1)

2)

3)

41

4)

5)

6)

7)

8)

42

9)

10)

11)

12)

43

4. Blocos-Padrão

Um bloco padrão pode ser definido como: "Uma medida de comprimento materializada. Isto é, corpo rígido em aço, metal sinterizado ou cerâmico

resistente ao desgaste, com comprimento definido por duas superfícies planas e paralelas entre si. Estas superfícies são lapidadas com grau de acabamento

espelhado, permitindo que ele seja aderido ao outros blocos ou superfícies com acabamento similar”. Os blocos possuem comprimentos na ordem de fração de uma unidade de medida padrão, por exemplo o metro (Sistema Internacional de

Unidades (SI), 2007). A origem dos blocos-padrão data do século XIX, quando para garantir

intercambiabilidade entre peças, a indústria mecânica utilizava-se de uma

infinidade de padrões dimensionais, um para cada peça que se desejasse. Assim sendo, as dimensões de cada peça produzida eram verificadas contra estes

padrões, os quais garantiam a precisão das montagens. Em particular, a indústria armamentista e a de máquinas de costura eram as que mais tinham exigência de altos níveis de precisão. Porém, não foi até a última década do século

XIX, que Carl Edvard Johansson trabalhando em uma fábrica de rifles na Suécia, concebeu e implementou a idéia de selecionar padrões de tamanhos apropriados

que combinados entre si, fornecessem uma ampla faixa de dimensões com pequenos incrementos.

Johansson propôs um conjunto limitado de blocos-padrão (102 padrões),

que combinados temporariamente permitiam teoricamente obter qualquer dimensão entre 1 e 201 mm, com incrementos de 0,01 mm. Isto é, com 102 padrões era possível obter 20.000 dimensões diferentes. Este conjunto de blocos

padrões estava constituído como segue: 49 padrões em incrementos de 0,01 mm de 1,01 a 1,49 mm;

49 padrões em incrementos de 0,5 mm de 0,5 a 24,5 mm; 4 padrões em incrementos de 25 mm de 25 a 100 mm;

Johansson estabeleceu o formato retangular dos blocos-padrão, a largura de

face igual a 9 mm e a temperatura de 20º para calibração dos mesmos. Atualmente, o conjunto de blocos-padrão mais comumente utilizado é

composto de 112 unidades, permitindo em torno de 200.000 combinações

diferentes entre 1 e 201 mm (Figura 7.1). 1 padrão de 1,0005 mm;

9 padrões com incrementos de 0,001 mm de 1,001 a 1,009 mm; 49 padrões em incrementos de 0,01 mm de 1,01 a 1,49 mm; 49 padrões em incrementos de 0,5 mm de 0,5 a 24,5 mm;

4 padrões em incrementos de 25 mm de 25 a 100 mm;

Segundo a NBR NM 215 (2000), a nomenclatura das partes para blocos-padrão é a seguinte (Figura 7.2): superfície de medição com marcação; superfície de medição sem marcação; superfície de medição direita; superfície de medição

esquerda; superfície lateral com marcação e superfícies laterais. Comprimento do bloco padrão em um ponto qualquer (l): distância

perpendicular entre um ponto particular sobre a face de medição do bloco padrão e um plano de referência de mesma textura superficial sobre o qual a outra fase

de medição foi aderida.

44

Figura 7.1. Conjunto de blocos-padrão de cerâmica.

Figura 7.2. Nomenclatura dos blocos-padrão.

Comprimento centra (lc): comprimento do bloco padrão tomado no ponto central da fase de medição. Esta é a principal característica para determinação do grau de qualidade a ser atribuído para o bloco padrão (Figura 7.3a).

Máxima variação de comprimento (v): diferença entre o máximo comprimento

(lmáx) e o mínimo comprimento (lmín) dentre todos os comprimentos (l) do bloco padrão (Figura 7.3b).

O desvio de planeza pode ser avaliado com um plano óptico. O feixe de luz é refletido em a e parcialmente transmitido através do colchão de ar, refletindo-se

em b que é o ponto da superfície inspecionada. Ambos são recombinados pelo olho humano.

45

Na Figura 7.6a, o contato ocorre no ponto mais alto, formando-se franjas concêntricas. Cada uma de elas representa uma diferença de altura na superfície

inspecionada (Superfície convexa).

Figura 7.3. Comprimento no ponto central e máxima variação no comprimento.

Planeza da fase de medição: distância entre dois planos teóricos paralelos entre si, e que envolvem a face de medição com mínima separação.

Figura 7.4. Desvio de planeza.

Na Figura 7.6b, resultados similares são observados, entretanto a superfície verificada é côncava.

Portanto, recomenda-se verificar a planeza várias vezes, mudando o ponto de

contato entre vidro e superfície. Se as franjas exteriores ficam mais perto umas às outras então a superfície é convexa. Se a superfície for côncava a distribuição das

franjas permanece constante.

Tabela 7.1. Valores permissíveis para desvio de planeza (DIN 861)

Grau K 0 1 2

Tolerância (m) 0,05 0,10 0,15 0,25

Perpendicularidade entre as faces: mínima distância entre dois planos teóricos paralelos entre si e que envolvem a face lateral e estes planos paralelos devem ser

ortogonais ao plano de referência onde esta aderida à face de medição considerada.

46

Figura 7.5. Avaliação do desvio de planeza com um plano óptico.

Figura 7.6. Avaliação da planeza de superfície côncava (a) e convexa (b).

47

Tabela 7.2. Valores permissíveis para desvio de perpendicularidade entre

face de medição e face lateral de acordo com DIN 861

de 10 até 25 50

acima de 25 até 60 70

acima de 60 até 150 100

Fenômeno de Aderência: capacidade que alguns elementos com excelente acabamento superficial têm de se unirem perfeitamente a outros elementos com

acabamentos superficiais semelhantes como resultado das forças moleculares. Pilha de blocos padrões: combinação de dois ou mais blocos padrões entre si.

A capacidade de aderência é uma das características mais importantes dos blocos-padrão, pois com ela pode-se garantir que o comprimento da pilha de blocos estará sujeita a mínimos desvios de justaposição, tendo, portanto, um

desvio mínimo de comprimento. A espessura do interstício entre dois blocos

padrões aderidos entre si é de aproximadamente 0,005 m. Embora, os erros de

justaposição sejam pequenos, deve-se escolher a menor quantidade de blocos-padrão para materializar um comprimento determinado. A escolha dos blocos

deve ser efetuada de forma cuidadosa. A seguir é apresentado um exemplo. Exemplo: Determine as duas pilhas de blocos-padrão necessários para efetuar o

controle dimensional de um lote de peças, na linha de produção, utilizando um relógio comparador e uma mesa de medição. A dimensão nominal das peças é de

50 mm e os afastamentos superior e inferior são de 25 e 3 µm, respectivamente. Inicialmente, devem ser determinadas as dimensões máximas e mínimas permissíveis. Elas são.

eriorsup oafastamentalminno DimensãomaxD += (7.1)

riorinfe oafastamentalminno DimensãominD += (7.2)

Em seguida procede-se á identificação dos blocos que conformarão as 2 pilhas. A pilha 1 deve materializar a Dmax = 50,025 mm. Assim sendo, deve-se procurar

na caixa de blocos-padrão disponível aquele que tiver 5 µm em sua dimensão, sendo de 1,005 mm.

A seguir o valor do bloco 1 (1,005 mm) deve ser subtraído da Dmax. 50,025 mm – 1,005 mm = 49,020 mm

Se procede à identificação do segundo bloco o qual deve ter 2 centésimos de milímetros em seu comprimento, sendo de 1,020 mm. A dimensão do bloco 2

deve ser subtraída da dimensão 49,020 mm.

49,020 mm – 1,020 mm = 48,000 mm Não existe na caixa um bloco padrão com dimensão igual a 48,000 mm, assim, esta dimensão deve ser obtida como sendo o somatório de dois blocos. Podem ser

40,000 mm e 8,000 mm. Ou 30,000 mm e 18,000 mm e assim por diante.

48

Desta forma a pilha de blocos padrão 1 que materializa a dimensão 4,025 mm está formada pelos seguintes blocos.

Bloco 1 – 1,005 mm Bloco 2 – 1,020 mm

Bloco 3 – 40,000 mm Bloco 4 – 5,000 mm.

Aplicando o mesmo procedimento são encontrados os blocos que materializam a Dmin = 50,003 mm. São eles: Bloco 1 – 1,003 mm

Bloco 2 – 40,000 mm Bloco 4 – 9,000 mm.

Às vezes pode ser utilizado um único bloco para obter os décimos e centésimos de milímetros. Exemplo para a dimensão 35,135 mm.

Bloco 1 – 1,005 mm Bloco 2 – 1,130 mm Bloco 3 – 35,000 mm

Bloco 4 – 5,000 mm.

Visando diminuir os erros de justaposição decorrentes da montagem de vários blocos-padrão, atualmente os fabricantes colocam a disposição caixas de blocos para aplicações específicas (Figura 7.7).

Figura 7.7. Caixa de blocos para calibração de micrômetros para externos.

Materiais Usados Para Fabricar Blocos-Padrão

Os materiais usados para fabricar blocos-padrão são:

Ligas de aço (liga de aço-cromo fundida com alto teor de carbono);

Aço revestido com cromo; Aço inoxidável;

Carbeto de cromo; Carbeto de tungstênio;

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Cerâmica. Dentre as características destes materiais tem-se: boa resistência ao

desgaste; mínima distorção por têmpera; estabilidade geométrica; estabilidade dimensional; custo relativamente baixo e boa usinabilidade.

Graus de Qualidade dos Blocos-Padrão

A norma NBR NM 215 (2000) especifica 4 graus de exatidão para os blocos-padrão: Grau de exatidão K; Grau de exatidão 0; Grau de exatidão 1 e Grau de exatidão 2.

Os blocos-padrão de grau de qualidade K (Referência) apresentam as tolerâncias mais estreitas e, portanto, são os de maior exatidão. Usados

geralmente para calibrar outros blocos-padrão de graus inferiores, em laboratórios de metrologia dimensional altamente especializados.

Os blocos-padrão de grau de qualidade 0 apresentam alta exatidão, porém

inferior aos blocos de grau de referência. Utilizados no ajuste de máquinas e instrumentos de medição e também na calibração de blocos-padrão de graus inferiores.

Os blocos-padrão de grau de qualidade 1 (Inspeção) são usados também no ajuste de máquinas e instrumentos de medição, porém onde não se exigem as

mesmas exatidão que aquelas atribuídas aos blocos de grau Zero. Os blocos-padrão de grau de qualidade 2 (Oficina): apresentam a menor

exatidão. Usados como ferramentas de medição direta, onde não se exijam.

50

5. Relógio Comparador

A invenção do relógio comparador no início da década de 40 pelo norte-americano John Logan Walthan representou uma grande evolução na medição de

desvios lineares. O projeto inicial deste previa a utilização dos relógios comparadores como calibradores de bancada. Contudo, o crescimento da

economia capitalista nas décadas posteriores à Segunda Guerra Mundial fez aumentar o ambiente competitivo e o desenvolvimento de novas tecnologias ligadas à produtividade e qualidade industrial. É neste contexto que cresce a

necessidade do controle de desvios lineares no chão de fábrica. O relógio criado por Logan foi então adaptado de tal forma que permitisse a comparação de comprimentos com um padrão pré-determinado em bancadas industriais.

Hoje, os relógios comparadores representam uma importante categoria. O mercado coloca a disposição vários modelos com as mais variadas faixas de

medição e aplicações (Figura 6.1).

Figura 6.1. Relógios comparadores digital (a) e analógicos (b e c).

Figura 6.2. Comparador de Diâmetro Interno de Alta Exatidão. (Mitutoyo).

Os relógios comparadores podem ser agrupados em categorias definidas de

acordo com os seguintes critérios:

51

Tamanho do mostrador: os mostradores de diâmetros 40, 60, 75 e 90 mm são os mais encontrados.

Posição do fuso: paralelo ao plano do mostrador (convencional) ou perpendicular ao plano do mostrador;

Com curso morto: zona do mostrador sem graduação, a qual não é ultrapassada pelo ponteiro. Possui a finalidade de evitar erros de interpretação da tolerância.

Especiais: relógios construídos com componentes especiais projetados para medições específicas;

Figura 6.3. Comparadores para Furos Escariados (Starrett).

O relógio comparador digital é um dos preferidos na atualidade devido ao baixo custo de aquisição e à redução do nível de dificuldade de utilização destes

instrumentos. Eles apresentam o valor medido em um mostrador de LCD. Existem muitas vantagens na utilização do LCD como o monitoramento em tempo real das dimensões e a ausência de erros de leitura devidos a fatores como o erro

de Paralaxe. Nos países em que o sistema de medida não segue o Sistema Internacional

de Unidades (SI), como os Estados Unidos, frequentemente é necessário converter unidades no momento da medição. Os relógios comparadores digitais normalmente possuem escalas em polegadas e em milímetros que são definidas a

partir de um botão. Basta que o operador de um toque para que valores sejam facilmente transferidos de um sistema para outro. Além disso, o zero pode ser ajustado com um simples pressionamento de botão. Alguns relógios mais

modernos até permitem a transferência de dados para outros dispositivos como computadores.

6.1. Nomenclatura

A nomenclatura do relógio comparador é dada na Figura 6.4. A função de cada um dos componentes é descrita a seguir:

capa da haste: mantém a ponta da haste protegida contra a deterioração;

parafuso de fixação do aro: realiza a fixação a posição zero do ponteiro

maior; limitador de tolerância: marca sobre a escala do instrumento os valores

máximos e mínimos permitidos especificados pela tolerância dimensional;

52

ponteiro principal: indica o valor do deslocamento sofrido pela haste; mostrador: contém da escala principal (maior) e o contador de voltas

(escala menor), normalmente esta parte é móvel;

Figura 6.4. Partes do relógio comparador.

aro: capa que reveste o visor, que serve de proteção para o mesmo e que

permite a movimentação do mostrador; contador de voltas: através do ponteiro menor indica sobre a escala

pequena o número de voltas que o ponteiro principal realizou;

canhão: superfície destinada a fixação do instrumento em suportes; haste: componente que transmite o movimento linear para o sistema de

amplificação; ponta de contato: parte do relógio que efetivamente entra em contato com

a superfície medida.

Uma das desvantagens do relógio comparador é o fato de que ele sozinho não

é capaz de realizar uma medição. O sistema de medição formado a partir deste

instrumento necessita de dispositivos e acessórios para estar completo. São eles: Uma mesa de medição (Figura 6.5) para fixar o relógio firmemente e posicionar a

peça objeto de medição.

53

Figura 6.5. Mesa de medição (Mitutoyo).

Uma mesa de desempeno (Figura 6.6) onde são posicionadas as peças objeto de medição e o relógio fixo a um suporte.

Figura 6.6. Mesa de desempeno e suporte para desempeno (Mitutoyo).

Dentre os dispositivos utilizados para fixar a peça tem-se: Blocos em V

(Figura 6.7) e suportes de contra pontas (Figura 6.8).

Figuras 6.7. Blocos em V.

Na Figura 6.7 (a) são mostrados 2 blocos em V Blocos com grampos.

Fabricados de aço temperado com superfícies retificadas e com entalhes em V

(90°) nas superfícies superior e inferior. Na Figura 6.7 (b) tem-se um bloco em V

a)

b)

c)

54

magnético. Fabricado em aço com superfície retificada, com entalhes em V (90°) na superfície superior e inferior. As superfícies superior, inferior e posterior ficam

imantadas quando acionada a chave liga/desliga do imã. Em (c) são apresentados dois Blocos em V, fabricados em ferro fundido com superfícies retificadas.

Figura 6.8. Suportes de contra pontas.

Por sua vez, para fixar os relógios são utilizados diferentes tipos de suportes,

dentre eles: Suporte universal para relógio comparador com bloco em V e suporte universal para relógio comparador com bloco em V e coluna flexível (Figura 6.9).

Figura 6.9. Bases magnéticas para relógio comparador (Starret).

55

6.1. Princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento simples aliado a um custo de aquisição relativamente baixo fazem dos relógios comparadores um dos instrumentos de

medição mais utilizados pela indústria. Entre outras vantagens deste instrumento pode-se citar o fato de realizar medições rápidas, confiáveis e com pouca influência do operador.

Existem diferentes tipos de relógios comparadores. Em função do sistema ou mecanismo de amplificação podem ser classificados em:

Comparadores de amplificação mecânica;

Comparadores de amplificação óptica; Comparadores de amplificação pneumática;

Comparadores de amplificação elétrica. Os comparadores de amplificação mecânica são os mais comuns. A

amplificação pode ser por engrenagens, por alavanca ou por lamina tensionada.

O princípio de funcionamento do relógio comparador mecânico por engrenagens consiste de: o movimento linear da haste (fuso) é amplificado por um conjunto de engrenagens e cremalheira-pinhão e transformado em movimento

angular de um ponteiro. O ponteiro move-se sobre um mostrador que possui escala circular graduada em 360º.

Quando a haste do equipamento toca a superfície a ser medida, esta produz um movimento na cremalheira à qual esta acoplada que é transmitido ao pinhão principal através de um pequeno pinhão solidário com a engrenagem principal. O

ponteiro principal, que é montado em conjunto com o pinhão principal, recebe o movimento do fuso por meio do pinhão ao qual está acoplado. Para eliminar as

folgas existentes entre pinhões e engrenagens é utilizada mola cabelo, montada em conjunto com o sistema anterior.

Figura 6.10. Sistema Cremalheira – trem de Engrenagens (Mitutoyo).

A construção do relógio comparador baseada em engrenagens torna este

instrumento susceptível a um erro de medição gerado pelos componentes mecânicos. O fenômeno em questão ocorre quando há inversão no sentido de

rotação do ponteiro. Nestes casos, o trem de engrenagens não consegue amplificar o deslocamento do fuso da mesma maneira que realizado

56

anteriormente. Desta forma, quando a medição de uma determinada peça é realizada com o giro do ponteiro principal em uma direção e posteriormente com

o giro do ponteiro na direção contrária, possivelmente existirá discrepâncias entre os dois resultados obtidos. A diferença entre estes dois valores é conhecida como

histerese. A histerese pode ser avaliada e compensada através da calibração do relógio comparador. É recomendado que as leituras sejam realizas primordialmente em um único sentido para que a histerese não influencie a

medição. 6.2. Resolução

A resolução do relógio comparador é determinada a partir do grau de

amplificação do deslocamento que o fuso experimenta quando entra em contato com a superfície a ser medida. O valor correspondente a uma volta completa do ponteiro maior sobre a escala principal é divido em partes iguais e marcadas

sobre o mostrador. O intervalo entre duas marcações é o menor valor que pode ser medido com o relógio comparador sendo, portanto, a resolução deste instrumento. Os relógios comparadores mais comuns possuem resolução de 0,01

mm, correspondente ao valor de uma divisão. O giro de 360º do ponteiro implica em um deslocamento de 1 mm da haste do relógio.

Figura 6.11. Resolução do Relógio Comparador (Mitutoyo).

Porém, sempre que possível, durante a medição com relógios analógicos recomenda-se interpolar.

A NBR 6388 que fixa as condições mínimas exigidas para a aceitação dos

relógios comparadores com resolução de 0,01 mm. São tratados neste documento assuntos relacionados às características construtivas, especificações de compra,

condições de operação, inspeção e calibração dos relógios comparadores. A norma estabelece que o mostrador do instrumento deve ser construído de

forma a facilitar a leitura das medições. Para tanto, a distância entre duas

graduações da escala principal deve ser maior que 1 mm, as linhas divisórias devem ser nítidas e contrastar com o fundo do mostrador.

O ponteiro principal deve movimentar no sentido horário quando a haste do

equipamento for comprimida. Em repouso, este ponteiro deve estar localizado o mais próximo possível da parte superior do mostrador. É aceito o desvio de no

57

máximo um décimo de volta para a posição do mesmo nesta situação. Além disso, o ponto superior deve ser alcançado pelo ponteiro maior quando a haste é

acionada e no contador de voltar o ponteiro menor alcança o ponto zero. O mostrador do relógio deve possuir uma parte móvel que permita o ajuste

do zero para qualquer ponto do seu curso útil. Ainda, a ponta de contato deve ser rosqueada no fuso com uma rosca M 2,5

x 0,45. Desta forma, esta ponta pode ser facilmente removida e intercambiável. A

extremidade normalmente é resistente ao desgaste e esférica com raio mínimo de 1,5 mm.

O canhão deve ter diâmetro mínimo de 7,985 mm e máximo de 8,000 mm.

Outro sistema de fixação localizado na tampa traseira também deve estar presente no relógio comparador.

6.3. Leitura

Para efetuar medições com os relógios comparadores deve-se determinar, primeiramente, quais são componentes ideais para formar o sistema de medição. A definição correta do mensurando é uma ação importantíssima para a realização

da tarefa anterior. O relógio comparador a ser utilizado deve atender inteiramente os requisitos

da medição desejada. Para tanto, algumas considerações importantes sobre as características do instrumento necessitam ser consideradas:

DIMENSÕES: o tamanho do relógio deve ser escolhido de modo que este

facilite a adaptação em dispositivos, máquinas ou outros instrumentos de medição;

LEITURA: é extremamente importante que a leitura mínima do relógio seja menor ou igual a um décimo da tolerância dimensional das peças;

CURSO: selecionar relógio com curso que atendam as dimensões

máximas da grandeza medida bem como as tolerâncias dimensionais; TIPO: o local de trabalho, a frequência das medições, a característica do

mensurando, entre outros fatores devem ser levantados para a seleção do tipo

mais adequado. Após a escolha correta do relógio comparador, deve-se selecionar a ponta de

contato que melhor adapta-se a superfície do objeto medido. Existe disponível uma variedade enorme de pontas.

O próximo passo para a montagem do sistema de medição é a seleção

correta do suporte ou mesa de medição. A escolha deve ser feita observando-se se tal componente permite o alinhamento correto entre instrumento e peça. Os

suportes devem ter uma coluna vertical rígida com presilhas que matem o relógio firme.

Para finalizar, um plano de referência, como uma mesa desempeno, e uma

dimensão padrão, como bloco-padrão, devem ser escolhidos. A montagem do sistema de medição deve ser realizada com certo cuidado

para minimizar ao máximo as fontes de erro. Um exemplo disso é o tamanho da

coluna vertical do suporte. As presilhas presentes no suporte permitem, além de fixar firmemente o relógio, ajustar o tamanho da coluna do mesmo. Porém, caso a

temperatura no momento da medição comece a variar, a coluna irá experimentar alterações na dimensão e estas provocarão flutuação na leitura do relógio. Por isso, é importante deixar a coluna vertical com o menor comprimento possível a

fim de reduzir a suscetibilidade do componente à variação da temperatura.

58

Após a montagem da bancada para os ensaios de medição com o relógio comparador, os procedimentos necessários para a realização das medições

diretas e indiretas estão descritos separadamente logo abaixo: Durante o processo de medição algumas medidas devem ser tomadas para

que os resultados de medições com o relógio comparador sejam confiáveis, com a menor influência de erros possível e para proteger o sistema de medição contra possíveis avarias. São elas:

efetuar no mínimo três leituras para cada ponto medido; realizar as medições na temperatura de 20 ºC; selecionar o relógio comparador ideal para as medições e montar

corretamente o sistema de medição, observar se a montagem do relógio ocorreu de forma que o instrumento fique perpendicular à superfície a ser medida;

não expor o instrumento à incidência direta da luz do sol; definir o tipo de ponta que melhor se adapte a superfície do objeto de

medição, verificar o estado da ponta atual e trocá-la caso esta esteja deteriorada

ou não possua dureza necessária para o atrito entre peça e ponta; retirar o pó e a sujeira dos elementos da medição (relógio comparador,

base, padrão e peça) com um pano limpo e macio antes de iniciarem os ensaios;

prender o relógio pelo canhão, introduzindo este o quanto for possível no furo destinado à fixação. O furo deve ter um bom acabamento para possibilitar

uma fixação mais eficiente e evitar a deformação do canhão; levantar o fuso por meio da alavanca, impedindo assim possíveis

alterações na posição do instrumento;

realizar as leituras com o relógio situado na linha do olho para evitar o erro de paralaxe;

Após a utilização do relógio comparador e nas situações em que este instrumento não estiver sendo utilizado, alguns cuidados devem ser tomados no sentido de preservar a integridade do equipamento:

calibrar o relógio comparador periodicamente em um laboratório de calibração;

limpar a sujeira e as marcas deixadas pelo manuseio com um pano

limpo e macio; evitar que instrumento sofra quedas, impactos ou forças excessivas;

caso o relógio comparado seja guardado por um longo período de tempo, aplicar uma camada fina de óleo anti-ferrugem em todas as partes do instrumento, exceto o visor;

guardar o relógio em seu estojo, em um local com baixa umidade e com proteção contra a incidência de raios solares.

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

1. Faça a leitura e escreva-a. Observações: a posição inicial do ponteiro pequeno mostra a carga inicial ou de

medição. Deve ser registrado se a variação é negativa ou positiva.

59

1) 2)

3) 4)

5) 6)

60

6. Transferidor

A necessidade da marcação e da transferência de ângulos no chão de fábrica e na confecção de desenhos e mapas levou à criação de um equipamento

composto por uma chapa na forma de uma circunferência e uma escala graduada na borda do mesmo. Mais tarde, observou-se que este instrumento, chamado de

transferidor, poderia ser útil para a medição de ângulos em laboratórios de metrologia. Para tanto, o transferidor necessitou de uma série de adaptações para que pudesse desempenhar suas atividades com maior exatidão, resolução e

facilidade. Dentre as melhorias promovidas pode-se citar a adição de réguas para uma correta demarcação dos ângulos e, principalmente, a incorporação de um nônio à escala do instrumento.

No cenário atual, o transferidor figura como um importante sistema de medição, indispensável na composição de qualquer conjunto ferramenteiro. O

mercado coloca à disposição uma grande variedade destes instrumentos, com os mais diversos tamanhos, materiais, formas e resolução. Existem desde simples equipamentos fabricados de acrílico para a utilização em escolas até complexos

instrumentos digitais com interface de transmissão de dados para dispositivos externos.

Figura 4.1. Transferidor Digital (Digmess).

Contudo, a sofisticação deste dispositivo exige por parte do operador um conhecimento maior sobre o mensurando e o funcionamento do instrumento. A

definição correta sobre a grandeza a ser medida é imprescindível para a seleção do transferidor a ser empregado.

4.1. Tipos de transferidores

A seguir são apresentados alguns tipos de transferidores.

Figura 4.2. Transferidor Combinado com Régua (Starrett).

61

Figura 4.3. Transferidor Universal (Mitutoyo).

Figura 4.4. Transferidor Universal com Lupa (Digmess).

Figura 4.5. Transferidor com Relógio (Digmess).

Apesar da evolução dos transferidores, o preferido pela indústria e pelos

laboratórios de metrologia ainda é o analógico universal com nônio, um dos primeiros a surgirem. Isto deve-se ao fato deste instrumento ter baixo custo de aquisição, facilidade de manuseio e alta portabilidade. Ele consiste

fundamentalmente de uma régua de base, um disco o qual possui uma escala graduada em graus em torno dos 360º e um nônio (Figura 4.6).

4.2. Princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento deste transferidor é baseado em um par de escalas, a principal e o nônio, graduadas geralmente em graus e minutos, respectivamente, que deslizam uma sobre a outra.

O nônio permite aumentar a resolução do instrumento ao promover a subdivisão da menor divisão da escala principal. Assim, a resolução de um transferidor que possui um nônio é dada pela equação 4.1.

nônio do divisões de Número

fixa escala da divisão MenorsoluçãoRe = (4.1)

62

Os transferidores universais mais comuns possuem nônio duplicado e simétrico, com um total de 23 marcações e doze divisões para cada lado. A

marcação do zero (ponto central do nônio) é comum para ambos, o direito e o esquerdo. Logo, um transferidor com divisão de escala de 1º e nônio com 12

divisões terá resolução igual a 5' (cinco minutos). 4.3. Nomenclatura do transferidor

As partes de um transferidor universal são:

Figura 4.6. Elementos de um Transferidor Universal (Digmess).

4.4. Medição com transferidor

A medição de ângulos com transferidores analógicos com nônio consiste dos

seguintes passos: encostar o transferidor firmemente em uma das faces da peça e girar a

régua até que esta encoste, com cuidado, na outra face (Figura 4.7);

Figura 4.7. Esquema de Medição com Transferidores.

ler a indicação da escala principal do instrumento; ler a indicação do nônio na parte correspondente ao sentido do giro da

régua.

63

A fim de garantir que as medições com o transferidor sejam confiáveis, tenham o menor erro possível e que durante os ensaios o instrumento esteja

protegido contra avarias, um conjunto de medidas deve ser adotado para tanto. São elas:

efetuar, no mínimo, três leituras para cada ângulo medido; realizar as medições na temperatura de 20 ºC, conforme a NBR NM ISO 1,

(1997);

não expor o instrumento à incidência direta da luz do sol; verificar se o transferidor e a peça estão limpos e isentos de poeira e, caso

negativo, retirar a sujeira com um pano limpo e macio antes do início dos

trabalhos; certificar se o instrumento não está escorado em uma superfície com

rebarbas, uma vez que isto compromete o posicionamento e o resultado da medição;

observar o sentido do giro da régua para definir corretamente a região do

nônio para leitura; efetuar as leituras com instrumento na linha dos olhos para minimizar o

erro de paralaxe.

Algumas ações que visam preservar a integridade do transferidor devem ser

tomadas logo após o encerramento das atividades com o instrumento e periodicamente nos períodos em que este não estiver sendo utilizado.

limpar a sujeira e as marcas deixadas pelo manuseio com um pano limpo

e macio; realizar a calibração do instrumento periodicamente;

aplicar uma camada fina de óleo anti-ferrugem com um pano limpo e seco em todas as partes do instrumento;

guardar o transferidor em seu estojo, em um local com baixa umidade e

com proteção contra a incidência de raios solares. Leitura do transferidor

Os graus inteiros são lidos na graduação do disco, com o traço zero do

nônio. Na escala fixa, a leitura pode ser feita tanto no sentido horário quanto no sentido anti-horário. A leitura dos minutos, por sua vez, é realizada a partir do zero do nônio, seguindo a mesma direção da leitura dos graus.

A1 = 64º A2 = 42º A3 = 9º B1 = 30’ B2 = 20’ B3 = 15’ Leitura: 64º30’ Leitura: 42º20’ Leitura: 9º15’

64

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

1. Leia e escreva as medidas.

65

7. Rugosímetro

Nas peças cujo acabamento é obtido mediante processos de usinagem resulta difícil a obtenção da superfície ideal prescrita no projeto, já que os meios

técnicos utilizados na sua fabricação não produzem uma superfície real coincidente com a nominal ou ideal esperada. Isto ocorre pela superposição de

toda uma série de alterações na superfície real da peça, tais como as representadas na Figura 11.1.

Figura 11.1. Desvios de forma, ondulações e rugosidade superficial.

A rugosidade superficial ou textura primária é um desvio de forma

microgeométrico, caracterizado por sulcos ou marcas deixados pelo agente que atacou a superfície da peça durante a usinagem. Essas marcas representam um conjunto de irregularidades repetidas em ondas de comprimento semelhantes à

sua amplitude, ou seja, são ondas de altas frequências. A rugosidade é função do tipo de acabamento, da máquina-ferramenta ou do

processo de fabricação utilizado. Para avaliá-la, utilizam-se rugosímetros óticos, a laser ou eletromecânicos, também, padrões de rugosidade (Figura 11.2).

Estes padrões permitem a avaliar o acabamento superficial de peças por

comparação visual e táctil com superfícies de diferentes acabamentos obtidas pelo mesmo processo de fabricação.

A Figura 11.3. mostra um rugosímetro mecânico de 1941.

66

Figura 11.2. Avaliação da rugosidade utilizando padrões de rugosidade.

Figura 11.3. Rugosímetro mecânico.

Os rugosímetros evoluíram desde então, sendo mais compactos e

sofisticados. A Figura 11.4 mostra um rugosímetro digital da Tylor Hobson.

67

Figura 11.3. Rugosímetro digital.

Por sua vez, a Figura 11.4 apresenta um rugosímetro a laser da Taylor Hobson.

Figura 11.4. Rugosímetro a laser.

Este moderno equipamento permite medições de rugosidade com elevada

exatidão e fornece o perfil tridimensional das irregularidades (Figura 11.5).

68

Figura 11.5. Superfície da peça.

A Fig. 11.6 apresenta um rugosímetro digital portátil – Modelo TR200 H138-

004 da TIME.

Figura 11.6. Rugosímetro digital TR200.

69

Dentre as características técnicas deste, tem-se: Medição de diversos parâmetros de rugosidade;

Sensor para medição de alta precisão; Quatro tipos de filtros: RC, PC-RC, GAUSS e D-P;

Compatibilidade com as normas ISO, DIN, ANSI e JIS; Display LCD tipo matriz de pontos, útil para mostrar os valores medidos e

gráficos;

Micro chip tipo DSP, utilizado para controle e processo rápidos dos dados e com baixo consumo;

Bateria interna recarregável. Com a bateria totalmente carregada, o

aparelho pode ser utilizado continuamente por mais de 20 horas. Portabilidade e facilidade de operação;

Interface de comunicação compatível com a micro impressora TA220s, para a impressão dos valores medidos e os gráficos;

Interface RS232 para comunicação com computadores;

Memória para armazenamento dos dados e desligamento automático.

Para medir a rugosidade superficial, com este rugosímetro, o sensor deve ser

posicionado sobre uma parte da superfície em análise e, a partir do ponto inicial, ele traça um percurso a velocidade constante. A rugosidade da superfície, no

momento em que é feito o percurso de medição, causa um deslocamento no sensor, resultando em uma mudança do valor indutivo nas bobinas internas do mesmo. Consequentemente há a geração de um sinal analógico proporcional à

variação da rugosidade superficial medida. O sinal analógico é recebido por um bloco do circuito responsável por

amplificá-lo e processá-lo utilizando filtros digitais e um DSP (Digital Signal Processing). Após o processamento dos dados, estes são enviados para o display ou, ainda, existe a opção de serem impressos através da interface de

comunicação RS232. O procedimento de medição da rugosidade superficial se inicia com a

preparação do rugosímetro no intuito de garantir a precisão das mesmas. As

etapas a seguir são: ligar a chave da bateria para verificar a carga da mesma;

limpar a superfície a ser verificada; posicionar o aparelho e o sensor de forma correta sobre a área a ser

medida, isto é, perpendicularmente aos riscos da rugosidade a ser medida.

O sensor do rugosímetro TR200 é do tipo indutivo, com escala de medição de 160 µm. Com relação à resolução pode-se dizer que é variável, podendo ser de 0,1

e 0,01 mm. As microirregularidades conhecidas como rugosidade se distribuem

normalmente em forma tridimensional nas superfícies das peças, entretanto,

para seu estudo é possível simplificar suas características a duas dimensões. Em outras palavras, é possível estudar o perfil real obtido mediante o processo de acabamento utilizado. Esta simplificação se justificada pelo fato de que

experimentalmente tem-se comprovado que para texturas de caráter unidirecionais, o valor da rugosidade dependerá da direção escolhida para sua

medição e alcançará seus valores máximos em um plano perpendicular à direção das marcas deixadas pela ferramenta de corte, a exemplo, no torneamento, no fressamento e inclusive na retificação.

70

Para texturas multidirecionais, os valores da rugosidade são usualmente independentes da direção de medição escolhida, tal é o caso dos processos de

lapidação e superacabamento, entre outros. A importância em estudar a rugosidade reside no fato de ela influenciar

diretamente as características funcionais das peças, por estar ligada a fatores como: resistência ao desgaste, transmissão de calor, resistência à fadiga e lubrificação. Além disso, a qualidade do acabamento superficial incide

notavelmente no custo de produção das peças, devido a que valores de rugosidades indicativos de uma alta qualidade no acabamento superficial, representam sempre um aumento do custo de produção de um componente

qualquer. Desta forma, resulta importante estabelecer e adotar métodos de avaliação da rugosidade superficial, que satisfaçam as necessidades atuais da

indústria de construção mecânica. Para avaliar a rugosidade superficial são usados dois sistemas básicos nos

diversos países, a saber, o da linha média M e o da envolvente E. O sistema da

linha média é o mais utilizado no mundo todo e foi adotado no Brasil, através da norma ABNT P-NB-13 (1963).

No sistema da linha média, ou sistema M, todas as grandezas de medição da rugosidade são definidas a partir do seguinte conceito.

Linha média: linha localizada na parte media do perfil de rugosidade, com a

mesma forma do perfil geométrico, dentro dos limites do percurso de medição, de tal modo que a soma das áreas superiores, compreendidas entre ela e o perfil

efetivo, seja exatamente igual à soma das áreas inferiores (Figura 11.7).

Figura 11.7. Representação da linha média.

71

Os sistemas de medição da rugosidade baseados na linha média podem ser divididos em:

Parâmetros de amplitude: são determinados por alturas dos picos, profundidades dos vales ou os dois, sem considerar o espaçamento entre as

irregularidades ao longo da superfície. Parâmetros de espaçamento: são determinados pelo espaçamento do desvio

do perfil ao longo da superfície.

Parâmetros híbridos: são determinados pela combinação dos parâmetros de amplitude e espaço.

Comprimento de amostragem cut-off

É muito importante determinar de forma correta o comprimento de onda (cut-off) do filtro a ser aplicado durante a avaliação da rugosidade superficial, pois, a rugosidade está superposta às ondulações e aos desvios de forma.

Visto que o sinal da rugosidade apresenta altas frequências ou pequenos comprimentos de onda, o perfil de rugosidade é obtido a partir do perfil efetivo, após a filtragem mediante a aplicação de um filtro passa-alta. E a melhor

estimativa do valor de corte do comprimento de onda do filtro, acima do qual só passa o sinal de rugosidade, depende da periodicidade do perfil de rugosidade da

superfície em análise (Tabelas 11.1, 11.2 e 11.3).

Tabela 11.1 - Cut-off para perfis não periódicos (NBR 4288).

Ra (µm) Comprimento de

amostragem (mm)

Comprimento de avaliação

da rugosidade (mm)

(0,006) < Ra ≤ 0,02 0,08 0,4

0,02 < Ra ≤ 0,1 0,25 1,25

0,1 < Ra ≤ 2 0,8 4

2 < Ra ≤ 10 2,5 12,5

10 < Ra ≤ 80 8 40

Tabela 11.2 - Cut-off de perfis não periódicos (NBR 4288).

Rz e Rz1max (µm) Comprimento de amostragem (mm)

Comprimento de avaliação da rugosidade (mm)

(0,025) < Rz, Rz1max ≤ 0,1 0,08 0,4

0,1 < Rz, Rz1max ≤ 0,5 0,25 1,25

0,5 < Rz, Rz1max ≤ 10 0,8 4

10 < Rz, Rz1max ≤ 50 2,5 12,5

50 < Rz, Rz1max ≤ 200 8 40

72

Tabela 11.3 - Cut-off para medições de parâmetros R de perfis periódicos e RSm de perfis periódicos e não periódicos (NBR 4288).

RSm (mm) Comprimento de

amostragem (mm)

Comprimento de avaliação

da rugosidade (mm)

0,013 < RSm ≤ 0,04 0,08 0,4

0,04 < RSm ≤ 0,13 0,25 1,25

0,13 < RSm ≤ 0,4 0,8 4

0,4 < RSm ≤ 1,3 2,5 12,5

1,3 < RSm ≤ 4 8 40

A medição da rugosidade deve ser realizada através do apalpamento de um comprimento de medição igual a 5 comprimentos de amostragem. Entretanto, o

apalpador deverá percorrer uma distância igual a 7 vezes o cut-off, incluindo, assim, o percurso inicial lv necessário para atingir a velocidade de medição e o percurso ln para a parada do apalpador (Figura 11.8).

nvet lll5l (11.1)

Figura 11.8. Comprimento de amostragem (cut-off).

Parâmetros para Avaliação da Rugosidade Superficial

Altura máxima do pico do perfil (Rp): Maior altura dos picos do perfil Zp no

comprimento de amostragem (Figura 11.9).

73

Figura 11.9. Altura máxima do pico do perfil – (Rp). Profundidade máxima do vale do perfil (Rv): Maior profundidade do vale do

perfil no comprimento de amostragem (Figura 11.10).

Figura 11.10. Profundidade máxima do vale do perfil – (Rv). Altura máxima do perfil (Rz): Soma da altura máxima dos picos do perfil Zp e a

maior das profundidades dos vales do perfil Zv, no comprimento de amostragem

(Figura 11.11).

74

Figura 11.11. Altura máxima do perfil (Rz).

Altura média dos elementos do perfil (Rc): O valor médio das alturas dos

elementos do perfil Zt no comprimento de amostragem (Figura 11.12).

Figura 11.12. Altura média dos elementos do perfil (Rc).

Desvio médio aritmético (Ra): média aritmética dos valores absolutos das

coordenadas de afastamentos dos pontos do perfil de rugosidade em relação à linha média, tendo por comprimento o percurso de medição (Lm).

n

1i

ia yn

1R (11.2)

Este parâmetro é o mais utilizado e tem como características que é aplicável na maioria dos processos de fabricação e está presente em quase todos os equipamentos. É usado no controle de rugosidade nas linhas de produção devido

à facilidade de obtenção do resultado, em superfícies com riscos de usinagem

75

bem orientados (torneamento, fresagem, etc.), em superfícies retificadas, brunhidas, lapidadas e em superfícies de pouca responsabilidade, isto é, fins

apenas estéticos.

Desvio médio quadrático (Rq): Raiz quadrada da média dos quadrados das ordenadas do perfil efetivo em relação à linha média em um comprimento de amostragem. Matematicamente:

n

1i

2

iq

L

0

2

q yR ou dxyL

1R (11.3)

Altura total do perfil (Rt): Soma das maiores alturas de pico do perfil Zp e das

maiores profundidades dos vales do perfil Zv no comprimento de avaliação.

Além dos parâmetros citados, é possível traçar curvas para caracterizar o perfil de rugosidade. Dentre as quais a curva da razão portante do perfil (Curva de Abbott

Firestone) é frequentemente utilizada (Figura 12.13).

Figura 11.13. Curva de Abbott Firestone.

Esta curva representa a razão do comprimento material como uma função de nível e pode ser interpretada como uma amostra acumulativa da função probabilidade do valor da ordenada Z(x), no comprimento de avaliação.

Existe uma relação direta entre o grau de acabamento superficial e o tempo

necessário para atingi-lo, assim sendo, para o estabelecimento dos valores de acabamento, além do aspecto estético e da função específica, deve-se considerar o custo. A seguir são apresentados os valores de acabamentos médios obtidos em

diversos processos de fabricação (Tabela 11.4).

76

Tabela 11.4. Valores de acabamentos médios para diferentes processos.

Processo de fabricação Acabamento superficial (m, Rms)

Corte por chama

Torneamento grosseiro

Serra de fita

Esmerilhamento grosseiro

Plainamento

Furação

Fresamento-aço rápido

Torneamento de acabamento

Broqueamento

Mandrilamento

Alargamento

Esmerilhamento comum

Fressamento com vidia

Planeamento com engrenagem

Retificação cilíndrica

Torneamento com diamante

Polimento por rolamento

Mandrilamento de precisão

com diamante

Retificação de precisão

Polimento

Faixa usual mais econômica

Faixa total de uso comercial

77

8. Máquinas de Medir por Coordenadas

As Máquinas de Medir por Coordenadas (MMC) possuem uma estrutura

mecânica que representa fisicamente um sistema de coordenadas cartesiano. Elas são instrumentos metrológicos encarregados de atender as demandas apresentadas pela indústria moderna no que diz respeito ao controle dimensional

e geométrico das peças. As MMC podem ser manuais ou controladas numericamente (CNC), apresentando os mesmos mecanismos de funcionamento,

simplicidade de operação, flexibilidade e boa exatidão. Nas Máquinas mais modernas são incluídos programas para compensar os erros próprios da máquina, tais como, os erros geométricos e os termicamente induzidos.

Elas permitem medir estruturas complexas e efetuar o controle simultâneo de diversas características metrológicas de uma peça substituindo grande parte da instrumentação convencional nos laboratórios de metrologia.

Figura 12.1. Medição de peças na MMC.

No passado, a inspeção das peças era efetuada separadamente por

dimensão, forma, características da superfície e posição relativa dos elementos geométricos. Atualmente, com as MMC, diversas propriedades metrológicas de

uma peça podem ser verificadas. Desde sua criação, em 1954, as MMCs evoluíram significativamente,

entretanto poucas foram as modificações estruturais feitas até o presente.

Segundo a Norma Americana ASME B89.4.1, 1995 existem 11 tipos diferentes de Máquinas de Medir por Coordenadas. Na Figura 12.2 são mostrados alguns deles.

Entretanto, o princípio de medição de todas elas é similar.

78

Figura 12.2. Máquinas de Medir a Três Coordenadas.

Máquina de Medir CNC

79

Estas máquinas determinam pontos coordenados (X, Y e Z) sobre a superfície de uma peça, a partir dos quais é definida a característica medida

(diâmetro de círculo, diâmetro de esfera, distância, ângulo, desvio de forma, etc.). A Máquina de Medir do tipo Ponte Móvel (Figura 12.3) apresenta-se como a

configuração mais utilizada no meio industrial. Ela é composta por três eixos ortogonais entre si, que conformam um sistema de coordenadas cartesianas, além de guias, escalas de medição e sensores, ou sistema apalpador,

responsáveis por atingirem os pontos a serem inspecionados. Ao sistema está incorporado, também, um microcomputador e programas especialmente desenvolvidos que reduzem o tempo de inspeção de maneira considerável.

Os componentes de uma MMC do tipo Ponte Móvel são. Três eixos (X, Y e Z) cada um formado por uma guia, um carro e mancais

aerostáticos; Três escalas com leitura baseada no princípio das franjas de Moiré; Mesa desempeno de granito, onde são posicionadas e fixadas as peças a

serem medidas; Sensor com uma ou várias pontas, encarregados de apalpar a peça. Computador com programas dedicados para determinar as características

a partir dos pontos adquiridos; Sistema de alimentação de ar.

Figura 3. Componentes da MM3C.

Figura 12.3. Componentes de uma MMC do tipo Ponte Móvel.

O sistema apalpador ou sonda de medição é utilizado para identificar as

coordenadas dos pontos que definem as dimensões da geometria da peça durante as medições. Existem diferentes tipos de sondas: rígidas, ópticas ou

optoeletrônicas e as sondas por contato. Estas últimas são as mais precisas e as mais usadas. Na prática será usada uma sonda Renishaw das mais conhecidas.

Desempeno

de granito

Guia do eixo Y

X Y Z

Ponta de

medição

Guia do eixo X

Computador

Eixo Z

80

Em geral, as sondas de contato não têm capacidade de medição, apenas liberam um sinal elétrico no momento do contato com a peça, indicando as coordenadas

do ponto de medição. Estas sondas podem utilizar várias pontas ao mesmo tempo (até cinco), possibilitando uma maior versatilidade do sistema de medição.

Programa computacional: Os algoritmos matemáticos que definem as características de uma peça a partir dos pontos coordenados (diâmetro de um

furo, distância entre centro de dois furos, desvio de circularidade de um furo ou de um eixo, etc.) estão baseados nos princípios da geometria analítica vetorial. Nas máquinas mais modernas, além dos programas que determinam as

dimensões e formas reais da peça, são incluídos programas para compensar os erros próprios da máquina (efeitos das mudanças de temperatura, erros

geométricos dos elementos móveis da máquina, etc.). Estes programas corrigem os pontos coordenados que serão utilizados para calcular as diferentes características da peça. Desta forma, as dimensões e forma das peças são

determinadas com maior exatidão. O desempenho das Máquinas de Medir é afetado por diversos fatores, que

atuam de maneira conjunta, combinando-se de forma complexa por todo o volume de trabalho da máquina, gerando o denominado erro volumétrico.

Erros decorrentes da geometria: constituem a parcela mais significativa do erro volumétrico. Estes erros, oriundos das imperfeições da geometria da máquina de medir (resultantes da manufatura, da montagem e do

desgaste de seus componentes) interferem no posicionamento relativo entre ponta de medição e peça, comprometendo o resultado das medições.

Erros termicamente induzidos: As MMC, como qualquer sistema de medição, são sensíveis às mudanças nas condições ambientais. De todas as condições ambientais, são as variações de temperatura que produzem os maiores

efeitos sobre a exatidão e repetitividade das Máquinas de Medir. Portanto, normas

internacionais recomendam efetuar as medições a 20C. Quando a temperatura é

alterada, acontecem variações nos comprimentos das escalas de medição, na peça a ser medida e na estrutura da MMC devido ao fenômeno de dilatação e ao efeito dos gradientes térmicos.

Erros dinâmicos: forças externas transmitidas pelo ar ou pelo solo produzem movimentos no suporte, na base de isolamento onde a máquina se

encontra, afetando a repetitividade e a exatidão das medições. Caso as vibrações tenham amplitudes consideráveis, provocarão movimentos relativos entre a ponta de medição, os eixos da máquina e a peça objeto de medição.

Erro de Abbé: O projeto das MMCs não obedece ao princípio de Abbé. Outros erros: Na MMC estão presentes outros erros relacionados ao

sistema de medição; aos algoritmos matemáticos; à estratégia de medição (número de pontos e dispersão destes sobre a superfície da peça) e à influência das propriedades da peça a ser medida (desvios de forma, rugosidade, peso e

dureza). Medições Efetuadas na MMC

Antes de iniciar uma medição é necessário decidir sobre vários aspectos, tais

como: o número de pontos a apalpar e sua distribuição na superfície da peça; o tipo e tamanho do sensor utilizado; a velocidade e força de medição; entre outros. Esse conjunto de decisões resulta na denominada “estratégia de medição”.

81

A definição da estratégia de medição está relacionada sempre ao interesse metrológico de aumentar a qualidade e quantidade de informação sobre a

característica a medir, bem como, o tempo e dinheiro que podem ser razoavelmente investidos na medição. Dessa forma, o operador torna-se uma

peça-chave na área de medição por coordenadas, pois, na maioria dos casos, é ele quem toma as decisões que podem afetar a rastreabilidade dos resultados de medição e sua compatibilidade com as especificações geométricas do produto.

Decisões erradas no planejamento da medição podem resultar em erros que estão muito além dos erros intrínsecos do equipamento.

Dentre os diferentes tipos de medições efetuados em MMC tem-se: diâmetro

de círculo, diâmetro de esfera, angulo de cone, alturas, espessuras, profundidades, ressaltos, desvios de planeza, circularidade, cilindricidade,

paralelismo, perpendicularidade, distâncias ponto-ponto, ponto-reta, ponto–plano, entre centros de dois círculos, ângulos.

As Máquinas de Medir por Coordenadas determinam qualquer medição a

partir de pontos que definem a característica inspecionada, através de um programa computacional. Estes programas estão baseados nos princípios da geometria analítica vetorial. A quantidade mínima de pontos de medição esta

relacionada à geometria que se deseja medir.

Tabela 12.1. Número de pontos para definição de geometrias.

Geometria euclidiana Número mínimos de pontos

Reta 2

Plano 3

Círculo 3

Esfera 4

O método matemático mais usado nos programas computacionais fornecidos pelos fabricantes dessas máquinas é o Método dos Mínimos Quadrados. Este é

aplicado na função matemática definida pela característica geométrica da peça objeto de medição.

Preparação da MMC (Qualificação e Alinhamento) Um procedimento de medição em uma MMC inicia-se com a definição do sistema de coordenadas de referência da máquina (0, 0, 0). Normalmente este sistema

coincide com o zero de cada uma das três escalas de medição.

Qualificação: Este procedimento é realizado para informar ao programa da máquina as características da ponta de medição que será utilizada na medição de uma determinada peça. Este procedimento chamado de qualificação baseia-se na

medição de uma esfera padrão (o diâmetro da esfera serve de referência). A escolha da ponta de medição com suas características (comprimento da haste,

diâmetro da esfera e posição (vertical, horizontal, à direita ou à esquerda) depende da característica da peça a ser medida.

Alinhamento: Este procedimento tem como objetivo a obtenção da dimensão procurada diretamente dos pontos medidos e não a partir de outras dimensões. Em princípio, é possível medir uma peça em qualquer posição e orientação dentro

do volume de trabalho da MMC, mas às vezes não é possível calcular uma dimensão diretamente, com relação ao sistema de coordenadas da mesma, então

82

são utilizados “sistemas de coordenadas na peça”. Estes sistemas são definidos com relação ao sistema da máquina e facilitam e agilizam as medições. É possível

definir um ou mais sistemas na peça, dependendo das características a medir. Existem diferentes formas de fazer o alinhamento da peça, basta acessar no

menu do programa da máquina o ícone referente à qualificação. Geralmente devem ser medidas três características (planos, retas, círculos, cilindros, etc.) onde as duas primeiras localizam a origem do sistema de coordenadas e a

terceira define a direção do eixo principal. O eixo secundário é definido perpendicularmente ao eixo principal, no sentido anti-horário.

Pontas de Medição

A ponta de medição permite definir os pontos a serem medidos, podem ser

classificadas em dois grupos: com contato, que definem os pontos através do contato físico da ponta com a superfície da peça (rígida e de gatilhamento) e sem contato que definem os pontos de medição sem contato físico (tipo laser e tipo

sistema de visão). As pontas com contato são as melhores e, portanto, muito usadas. Quando em contato com a peça liberam um sinal elétrico indicando as coordenadas do ponto

de medição. Estas pontas podem ter várias hastes, possibilitando uma maior versatilidade do sistema de medição.

Figura 12.4. Pontas de medição.

A MMC mostrada na Fig. 12.5 é do tipo Ponte Móvel, manual, do fabricante

MITUTOYO, modelo BR443. Assim sendo, possui um volume de trabalho de 400 x 400 x 300 mm para os eixos X, Y e Z, respectivamente.

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Figura 12.5. MMC do tipo ponte móvel.

Esta máquina possui um programa computacional dedicado, o COSMOS.

Este é um programa versátil que possui a última tecnologia em técnicas de

medição dimensional. O COSMOS é composto por: Part manager: Gerenciador de programas.

Geopak-Win: medição geométrica e controlo de MMC. Geo-scan: Digitalização do perfil e comparação para 2D.

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Figura 12.6. Part manager.

Figura 12.7. Geopak-Win.

O Geopak-Win é o módulo principal do COSMOS, sendo responsável por

controle de leitura dos dados da máquina e pela medição. Com um menu básico, os comandos são acessados por botões, facilitando o uso.

Assim, a medição de uma característica geométrica se inicia com o acesso ao

botão correspondente. Em seguida, são definidos: o tamanho amostral ou número de pontos a serem apalpados durante a medição; o plano de projeção da

característica, entre outros. Para medição de um circulo, por exemplo, basta acessar o botão

correspondente ao círculo na janela do Geopak-Win (Figura 12.8).

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Figura 12.8. Geopak-Win.

Em seguida se abre uma janela Figura 12.9.

Figura 12.9. Medição de círculo.

Nessa janela deve ser definido o número de pontos a serem apalpados

durante a medição e outros parâmetros do processo de medição. Depois de confirmar as informações procede-se a apalpar os pontos na superfície da peça.

Automaticamente, o programa fornece o diâmetro do círculo e o desvio de circularidade (Figura 12.10).

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Figura 12.10. Resultado da medição de círculo na MMC.

Para efetuar o controle geométrico das peças, basta acessar na tela o menu

inferior correspondente aos símbolos das tolerâncias (Figura 12.11).

Figura 12.10. Menu para o controle geométrico.

87

9. Traçador de Altura

O traçador de altura é um instrumento de medição composto basicamente

de uma base plana onde é fixada uma régua graduada (escala principal) em posição perpendicular, na qual desliza um cursor para traçagem ou medição, Figura 3.1.

Figura 3.1. Traçador de altura digital (Mitutoyo).

O traçador de altura se caracteriza por um principio de funcionamento

simples, similar ao do paquímetro. É utilizado para medir alturas e ressaltos

(degraus). No chão de fábrica, os traçadores de altura são bastante empregados na verificação de tolerâncias geométricas durante a fabricação mecânica. Os

nomes de seus componentes são apresentados na Figura 3.2. Existem vários tipos de traçadores de altura, dentre eles: convencionais, com

relógio e digital. Sendo que cada um deles apresenta características específicas.

O modelo convencional foi o primeiro modelo desenvolvido e possuía o princípio de funcionamento baseado na leitura de um nônio. Devido a esse fato, os traçadores de altura são comumente associados aos paquímetros (Figura 3.2).

O dispositivo fixado ao cursor deste tipo de traçador é o riscador, que atua como elemento sensor durante o processo de medição. Ele possui uma superfície

de medição que possibilita o contato do instrumento com a peça a ser medida. Na Figura 3.3 é mostrado um detalhe do sensor.

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As medições com esses instrumentos eram efetuadas posicionando-se a peça sob a superfície de medição do sensor e realizando-se a leitura do valor de

indicação através das escalas principal e do nônio. É importante ressaltar que tanto o traçador de altura quanto a peça objeto de medição devem estar apoiados

sobre uma superfície plana de referência (mesa de desempeno) durante a execução deste procedimento.

Figura 3.2. Nomenclatura do traçador.

Figura 3.3. Sensor do traçador.

Apesar da simplicidade, os traçadores de altura com nônio exigem certo nível de habilidade para serem manuseados. Os operadores devem estar cientes de que possuem um papel fundamental na realização de medições confiáveis, pois caso

elas não sejam realizadas de maneira adequada, erros significativos podem interferir nos resultados finais obtidos.

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Um dos erros mais frequentes consiste no erro de paralaxe visto no capítulo anterior. Pode-se adicionar o fato do traçador não obedecer ao principio de Abbé,

já que o eixo da escala principal não coincide com a linha de medição da peça. Como o cursor se desloca ao longo da coluna vertical, existe uma folga entre

ambas as partes que, apesar de mínima, interfere no valor de indicação. É aconselhável que a peça seja posicionada o mais próximo possível do eixo do instrumento para minimizar o erro de Abbé.

O segundo tipo de traçador de altura criado apresentava um cursor que suportava um relógio capaz de mostrar o valor de indicação durante o processo de medição (Figura 3.4). Isso reduziu consideravelmente o tempo necessário para

a realização de medições e para a verificação dimensional, já que a escala do relógio apresenta traços maiores e mais espaçados em relação àqueles presentes

em um nônio, facilitando a leitura por parte do operador.

Figura 3.4. Traçador com relógio.

Apesar da inovação, os erros de paralaxe e de Abbé ainda eram motivo de

preocupação, pois o ponteiro do relógio não se situava no mesmo plano da escala principal e o cursor continuava se deslocando com folga em relação à haste do

traçador de altura. Com o passar dos anos e o desenvolvimento da tecnologia, foram criados os

traçadores de altura digitais (Figura 3.5), que exibiam os valores das medições

diretamente em um display. Isso tornou dispensável a leitura de escalas e simplificou as operações que envolviam esse instrumento.

Apesar da facilidade de realizar medições com o traçador de altura digital, existem outros aspectos que devem ser levados em consideração antes de optar por qualquer um dos modelos existentes. Apenas os instrumentos analógicos

possibilitam a realização da interpolação quando o valor da medição é indicado entre dois traços sucessivos da escala do instrumento.

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Figura 3.5. Detalhe do traçador de altura digital.

No entanto, a rapidez e a simplicidade de manuseio dos instrumentos de

medição digitais os tornam mais indicados nos casos em que o tempo é um dos

fatores mais importantes a serem considerados. Atualmente existem traçadores digitais mais sofisticados (Figura 3.6). Este

equipamento é totalmente pneumático, permite efetuar medições de forma rápida

e simples. Possui porta com saída de dados RS-232C. Na Figura 3.6, também, é mostrada em detalhe a unidade de procesamento

de dados.

Figura 3.6. Traçador de altura e unidade de processamento de dados.

A escolha do sistema de medição depende, portanto, do tipo de aplicação e

das necessidades do operador.

A resolução dos traçadores é determinada de forma similar a dos paquímetros. A leitura é conduzida do mesmo jeito. Existindo traçadores com

resolução de 0,02 mm nos modelos convencionais e de 0,01 mm para os digitais. Os traçadores apresentam diferentes faixas de medição, dentre elas: 150, 200, 250, 300, 400, 600 e 1000 mm. Com traçador de altura devem ser efetuadas de 3

a 5 leituras.

91

10. Projetor de Perfil

Quando uma peça é muito pequena ou apresenta certo grau de

complexidade, fica difícil visualizar seu perfil e verificar suas medidas com os aparelhos e instrumentos convencionais. Esse problema é resolvido utilizando-se

um projetor de perfil. O projetor de perfil (Figura 8.1) destina-se à verificação de peças pequenas,

principalmente as de formato complexo.

Figura 8.1. Projetor de perfil.

Uma imagem mais detalhada da mesa de coordenadas móvel é apresentada

na Figura 8.2. Por sua vez, a Figura 8.3 mostra um detalhe de um dos cabeçotes

micrométricos. As peças, objeto de medição, são colocadas na mesa de coordenadas móvel,

que possui dois cabeçotes micrométricos, ou duas escalas lineares, posicionados a 90º. A imagem ampliada da peça é projetada em uma tela de vidro. Esta tela possui gravadas duas linhas perpendiculares, que devem ser utilizadas como

referência durante as medições. O tamanho original da peça pode ser ampliado 5, 10, 20, 50 ou 100 vezes

por meio de lentes intercambiáveis (Figura 8.4).

Mesa de coordenadas móvel

Tela de projeção

Cabeçotes micrométricos

Manivela

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Figura 8.2. Mesa de coordenadas móvel.

Figura 8.3. Cabeçote micrométrico.

A leitura deste cabeçote é similar à do micrômetro. Observe que tanto na

bainha quanto no tambor há duas escalas, uma em cor vermelha e outra em cor

preta. A leitura deverá ser efetuada nas escalas da mesma cor. A divisão da escala da bainha é de 1mm, enquanto o tambor apresenta 200

divisões. Portanto a resolução é de 0,005 mm conforme gravado. A faixa nominal é de 25 mm.

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Figura 8.4. Lentes intercambiáveis.

No projetor de perfil podem ser medidos ângulos de até 360 º. Para tanto a tela onde são projetadas as peças é rotativa e graduada com divisão da escala de

1 º. A incorporação de um nônio de 30 divisões permite realizar medições com uma resolução de 2 ' (Figura 8.5).

Figura 8.5. Tela de vidro.

Na Figura 8.6 é mostrado um detalhe das escalas para medir ângulos. Observe as 30 divisões do nônio, permitindo a leitura de ângulos com resolução

de 2 '.

Nônio

Escala 1 - 360°

94

Figura 8.6. Escalas para medição de ângulos.

A leitura da indicação é efetuada de forma similar ao paquímetro. Para a

leitura dos graus deve-se observar o traço da escala principal que antecede o zero do nônio, enquanto que para os minutos deve-se identificar qual o traço do nônio

que mais coincide com um traço da escala principal. A Figura 8.7 mostra a indicação durante a medição de um ângulo.

Figura 8.7. Indicação durante a medição de um ângulo.

Neste caso, a leitura é de 10 ° porque o traço 10 da escala principal antecede o zero do nônio. Por sua vez, devem ser acrescentados 40 ' para completar a leitura da indicação de 10 ° e 40 '.

Alguns cuidados devem ser tomados quando se calculam a média e o desvio padrão de um conjunto de leituras referentes à medição de um ângulo. Os

resultados devem ser expressos na mesma unidade das leituras (graus e minutos) nunca utilizando vírgula para separar a parte inteira dos graus da parte fracionária.

Durante a medição no projetor e perfil a peça objeto de medição pode ser iluminada de duas formas:

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Iluminação diascópica (ou projeção) Neste caso o feixe de luz incide paralelamente ao eixo das lentes.

Enxergando-se na objetiva somente o contorno da peça que esta sendo avaliada, o restante da peça é enxergado como um campo escuro (Figura 8.8). Por isso este

método de iluminação é chamado, também, de silueta ou sombra. No projetor de perfil, da objetiva parte um feixe de luz (iluminação

diascópica) o qual atravessa a mesa que possui em seu centro um campo circular

vazado com um vidro superposto. Nessa mesa são colocadas as peças e os raios que atravessam levam a imagem do seu contorno até a objetiva onde sofre ampliação e por reflexões apropriadas é projetada na tela. A focalização do

sistema é feita pelo manípulo.

Figura 8.8. Projeção obtida com iluminação diascópica.

Para que a imagem não fique distorcida, o projetor possui diante da lâmpada um dispositivo óptico chamado condensador. Esse dispositivo concentra o feixe de luz sob a peça. Os raios de luz, não detidos por ela, atravessam a objetiva

amplificadora. Desviados por espelhos planos, passam, então, a iluminar a tela. A projeção diascópica é empregada na medição de peças com contornos especiais,

tais como pequenas engrenagens, ferramentas, roscas, etc. A iluminação diascópica tem como limitação que só podem ser examinadas

com ela os entalhes das peças que possam ser atravessados pela luz. Neste caso,

não é possível medir-se o diâmetro de um furo cego. Iluminação episcópica (superfície)

Nesse sistema, a iluminação se concentra na superfície da peça, cujos detalhes aparecem na tela (Figura 8.9). Eles se tornam ainda mais evidentes se o

relevo for nítido e pouco acentuado. A iluminação episcópica é feita de forma obliqua, da direita para a esquerda.

Esse sistema é utilizado na verificação de moedas, circuitos impressos, gravações,

acabamentos superficiais etc. A Figura 8.9 mostra três imagens utilizando iluminação diascópica,

episcópica e ambas.

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Figura 8.8. Superfície de uma peça (iluminação episcópica).

Figura 8.9. Imagens projetadas de uma peça.

Com um projetor de perfil podem ser medidas dimensões lineares e ângulos.

Durante a medição de dimensões lineares a peça é colocada na mesa de

coordenadas, que sofre deslocamentos ortogonais pela ação dos cabeçotes micrométricos que permitem leituras de 0,01 ou 0,005 mm com faixa de

indicação em geral de 25 mm. As peças planas devem ser colocadas sobre a mesa de coordenadas, enquanto que as peças cilíndricas com furo central devem ser fixadas entre pontas.

Figura 8.10. Suporte de contrapontas.

Para o exame de superfícies de revolução (eixos em geral, calibradores tampão, etc.) pode ser acoplado à mesa um suporte de contrapontas, ou prismas, calços e outros acessórios. Existem modelos de aparelhos destinados à medição

de peças mais pesadas, onde a mesa é mais robusta e não vazada, pois a iluminação é feita paralela ao plano da mesa (as objetivas são colocadas

horizontalmente).

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Medidas lineares

Todas as medidas lineares são efetuadas tomando como referência os eixos

ortogonais gravados na tela. É preciso que a peça seja centrada com relação aos eixos, caso contrário não será medida a dimensão desejada. Feito isto a mesa deve ser deslocada com auxilio dos cabeçotes micrométricos (e, portanto a

imagem da peça) até fazer que o ponto “0” de cruzamento dos dois eixos, coincida com o ponto A (Figura 8.11) e anota-se a leitura do referido cabeçote. Após isto com um novo deslocamento se faz coincidir 0 e B, anotando-se novamente a

leitura. Em seguida se calcula o valor da dimensão desejada como sendo a diferença entre ambos os valores registrados.

Assim são feitas todas as medições de características lineares, superpondo 0 aos extremos da característica a ser medida e calculando-se a diferença entre as indicações do cabeçote micrométrico.

Figura 8.11. Medidas lineares no projetor.

Medidas angulares

A medição de ângulos é feita da seguinte forma. A tela do projetor, onde são projetadas as peças, é giratória em torno do ponto 0 e possui divisões em graus (360°). Fixo no painel está um nônio ou vernier que permite leituras de até 2'

(minutos).

B

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Exemplo: Considere uma determinada peça da qual é preciso saber o valor do ângulo α. Suponha, também, que seja feita a seguinte identificação das faces

da peça que representam os catetos do referido ângulo (Figura 8.12).

Figura 8.12. Ângulo α a ser medido.

Para se obter o valor do ângulo A0'B, basta fazer coincidir (para facilitar) 0 e

0' e girando-se a tela fazer coincidir, agora, um dos eixos com 0'B e após com 0'A

e descontar suas respectivas leituras.

Figura 8.12. Medidas angulares no projetor.

Comparação e controle de formas

Com o projetor de perfil pode-se controlar ou comparar formas de peças,

raios de concordância, contornos retilíneos ou curvilíneos, etc. Basta saber a

ampliação óptica do aparelho e fazer um gabarito de papel vegetal com a forma desejada devidamente ampliada. Este gabarito colocado sobre a tela será

comparado com a imagem da peça. Nele é possível, também, desenhar a tolerância de fabricação da peça.

Medição de roscas O projetor de perfil, também, pode ser utilizado para medir o passo e o

ângulo de uma rosca. Para isso, basta fixar a peça entre pontas e inclinar a rosca que se quer medir.

Para determinar o passo, basta deslocar a rosca por meio do cabeçote micrométrico. Isso deve ser feito de modo que a linha de referência coincida,

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primeiro, com o flanco de um filete e, depois, com o flanco do outro filete, os quais aparecem na tela (Figura 8.13).

Figura 8.13. Medição de passo de rosca no projetor de perfil.

A medida do passo corresponde, portanto, à diferença entre as duas

indicações do cabeçote micrométrico. Durante a medição do ângulo da rosca é preciso que uma das linhas de

referência da tela seja alinhado com o perfil da rosca (Figura 8.14). Em seguida deve-se fazer a leitura na escala da tela e no nônio correspondente. Posteriormente, deve-se girar a mesa até que a referida linha de referência

coincida com o outro perfil.

Figura 8.14. Medição de ângulo de rosca.

É importante observar que o projetor de perfil mede dimensões contidas num plano perpendicular ao feixe de luz, da projeção da peça nesse mesmo plano. Assim somente será obtida a verdadeira grandeza da secção normal de um perfil

de rosca, se o filete for colocado paralelamente ao feixe de luz. Montagem e regulagem

1. Em primeiro lugar, deve-se selecionar a objetiva que permita visualizar com

nitidez o detalhe da peça. 2. A seguir, posiciona-se a chave que permite a projeção episcópica, diascópica ou ambas.

3. Regula-se o foco por meio do manípulo.

100

4. É necessário, então, alinhar a peça sobre a mesa. Isso deve ser feito de modo que a imagem do objeto na tela se desloque paralelamente a um eixo de

referência.

Figura 8.15. Alinhamento da peça com um eixo de referência.

Observação - No caso de projeção episcópica, deve-se posicionar o feixe de luz sobre a peça; em seguida, colocamos o filtro que protege a visão do operador; e,

por fim, regulamos a abertura do feixe de luz. Conservação

Algumas práticas devem ser adotadas para conservar o projetor de perfil de

forma adequada. Dentre elas: Limpar a mesa de vidro e a peça que será examinada com benzina ou

álcool.

Limpar as partes ópticas com álcool isopropílico somente quando necessário.

Manter as objetivas cobertas e em lugar bem seco quando o aparelho não

estiver em uso. Lubrificar as peças móveis com óleo fino apropriado.

Limpar as partes expostas, sem pintura, com benzina, e untá-las com vaselina líquida misturada com vaselina pastosa.

101

11. Microscópio Ferramenteiro

De construção robusta e fácil manipulação, o microscópio ferramenteiro (Figura

9.1), é particularmente apropriado para o chão de fábrica.

Figura 9.1. Microscópio Ferramenteiro.

Nas Figuras 9.1 e 9.2 é indicada a nomenclatura do microscópio

ferramenteiro, o qual é constituído por um sistema óptico e um sistema

mecânico. O sistema óptico compõe-se de: conjunto de lentes (ocular revolver, ocular goniométrica, objetivas e condensador) e uma fonte de luz. O sistema

mecânico é constituído pela estrutura que suporta os elementos do sistema óptico, e inclui os elementos de focagem.

A parte mecânica é composta por:

1. Pé ou base – serve de apoio dos restantes componentes do microscópio. 2. Coluna ou Braço – fixo à base, serve de suporte a outros elementos.

3. Mesa de coordenadas móvel – onde se posicionam as peças objeto de medição. Apresenta movimento horizontal e longitudinal, por meio de dois cabeçotes micrométricos, ou duas escalas lineares, posicionados a 90º. A

mesa possui também movimento giratório em tono de seu centro. 4. Tubo ou canhão – suporta a ocular na extremidade superior. 5. Ocular Revólver: peça giratória portadora de objetivas de diferentes

ampliações. 6. Parafuso macrométrico – a sua rotação é responsável por movimentos

verticais, rápidos e de grande amplitude, que permitem aproximar a ocular à peça e focalizá-la.

Fonte

de luz

Mesa de

Coordenadas Móvel

Cebeçotes

Micrométricos

Canhão

102

7. Parafuso micrométrico – a sua rotação é responsável pelos movimentos verticais, lentos e de pequena amplitude, que permitem aperfeiçoar a

focagem.

Figura 9.2. Vista lateral do Microscópio Ferramenteiro. Na parte óptica tem-se:

8. Objetivas - Sistemas ópticos constituídos por conjuntos de lentes. 9. Oculares - São compostas de duas lentes que aumentam a imagem

formada pela objetiva e corrige possíveis aberrações ópticas. Sistema de lentes que permite ampliar a imagem real fornecida pela objetiva, formando uma imagem virtual que se situa a aproximadamente 25 cm dos olhos do

observador. As oculares mais utilizadas são as de ampliação 10x. 10. Condensador - Tem por objetivo projetar um cone de luz uniforme sobre

o objeto. Após a passagem pelo objeto, o feixe penetra na objetiva. A objetiva projeta uma imagem aumentada, no plano focal da ocular, que novamente a amplia. O olho vê uma imagem virtual, ampliada e invertida do objeto.

11. Diafragma - Reduz ou aumenta a área iluminada ao nível da preparação. Permite regular a intensidade da luz que incide no campo de visão do microscópio.

Coluna

Ocular

Revolver

Ocular

Goniométrica

revolver

Parafuso

Micrométrico

oluna

Parafuso

Macrométrico

oluna

103

Figura 9.3. Detalhe ampliado das oculares.

Figura 9.4. Detalhe ampliado do cabeçote micrométrico.

A leitura deste cabeçote é similar à do micrometro para externos com nônio.

Observe que há três escalas, uma na bainha, outra no tambor e o nônio. A divisão da escala da bainha é de 1 mm e o tambor apresenta 100 divisões.

Portanto a resolução é de 0,01 mm. Dividindo este valor pelo número de divisões

do nônio (10) obtém-se uma resolução de 0,001 mm, conforme gravado no tambor. A faixa nominal é de 25 mm.

Na Figura 9.5 é apresentado um detalhe ampliado dos parafusos utilizados para deslocar o conjunto óptico e permitir a focalização adequada do objeto.

Ocular

Revolver Ocular

Goniométrica

revolver

Escala do Tambor

Nônio

Escala Principal

104

Figura 9.5. Parafusos Macro e Microgeométrico.

A Figura 9.6 mostra um detalhe ampliado da mesa de coordenadas móvel, a qual é vazada, possuindo uma placa de vidro no local onde as peças objeto de

medição são posicionadas. Desta forma as peças podem ser iluminadas por cima e por baixo. Esta mesa pode ser girada em torno de céu centro utilizando o parafuso acoplado

à mesma.

Figura 9.5. Mesa de coordenadas móvel.

Parafuso Micrométrico

Parafuso Macrométrico

Placa de Vidro

Parafuso para girar a mesa

105

A ampliação total é dada pela combinação das lentes do microscópio; é igual ao produto das ampliações individuais das objetivas e da ocular. Assim, por

exemplo, se a ampliação da objetiva é 100x e a ampliação da ocular 10x, a ampliação total será 1000x. Os valores das ampliações individuais são

normalmente indicados nas lentes, pelo fabricante. Uma das características mais importantes de um microscópio não é a sua

capacidade de ampliação, mas sim o poder de resolução, isto é a fineza de detalhe

que o aparelho permite. O aumento por si só não permite obter uma imagem perfeita, em conseqüência, entre outras razões, do fenômeno da difração.

O poder de resolução de um sistema óptico é a capacidade do aparelho

fornecer imagens distintas de dois pontos adjacentes. O poder de resolução depende do comprimento de onda (λ) da radiação utilizada e da abertura

numérica (AN) da lente objetiva. O limite de resolução (LR) pode ser definido como a distância mínima entre dois pontos de modo que as respectivas imagens, fornecidas pelo sistema óptico, sejam distintas. Para o olho humano, o limite de

resolução é de, aproximadamente, 0,1 mm. Isto significa que a olho nu apenas conseguimos distinguir objetos distanciados entre si até 0,1 mm.

Aplicações do microscópio ferramenteiro. Permitem a medição de roscas colocando a peça entre pontas;

Comprobação de um perfil: Usando a ocular revólver para roscas. A peça sobre suportes em V ou prismáticos.

Medição do diâmetro interno de um calibrador utilizando um dispositivo

óptico-mecânico e interiores. Medição da distância entre furos: utilizando a ocular de dupla imagem.

Usada também para medir ranhuras. Esta ocular possibilita o enfoque do eixo do microscópio visor com o centro das peças, servindo de referência para a medição da distância entre centros de ditas peças.

O microscópio de oficina é semelhante ao projetor de perfil fazendo também o mesmo tipo de medição. O microscópio é mais apropriado para peças pequenas e ferramentas. A imagem é vista através de uma ocular.

As medidas lineares são feitas como no projetor de perfil. Os dois eixos ortogonais estão agora gravados em um retículo sob a ocular. Existem dois

tipos de oculares: ocular revólver e ocular goniométrica ou cabeçote goniométrico.

Adaptando-se a ocular revólver, pode-se fazer passar sob a ocular uma

série de formas gravadas em um retículo girando-se o botão lateral. O referido retículo em forma de disco é também mostrado. Além dos eixos

ortogonais podem ser gravados perfis de vários tipos de roscas, raios de concordância, etc.

Medições lineares As medidas lineares são efetuadas tomando como referência os eixos de

referência gravados no reticulado de uma ocular comum. Neste caso o procedimento é similar ao descrito para o Projetor de Perfil. As indicações do

cabeçote são registradas e calculada a diferença entre ambas. Todos os parâmetros de uma rosca externa, inclusive o ângulo do perfil,

passo, diâmetro interno e externo, podem ser medidos em um microscópio

ferramenteiro sem grandes dificuldades. O procedimento é simples e direto. Cada parâmetro deve ser medido de forma independente durante uma única

106

montagem. Os valores numéricos são obtidos sem cálculos intermediários complexos.

Figura 9.6. Ocular com eixos de referência.

Nas roscas internas é possível medir-se apenas os semi-ângulos de flanco,

através da confecção de uma "amostra" do perfil real do ângulo da rosca, feita de material com características de deformação volumétrica muito pequena.

Alguns parâmetros da rosca podem ser medidos utilizando a ocular da Figura 9.6 e os cabeçotes micrométricos. Entretanto, o microscópio possui um conjunto de oculares específico para medição de roscas, as quais são chamadas

de oculares revólver. Cada ocular é constituída de uma placa giratória de vidro, com vários desenhos de roscas e traços perfeitamente delineados, obtidos por

gravação a ácido. As figuras gravadas aparecem no campo visual do microscópio junto com a imagem da rosca a ser medida.

Existem diferentes tipos de roscas, portanto existem oculares especificas

para cada uma delas. Na figura 9.7, tem-se o exemplo do campo visual de um microscópio munido

com ocular revólver para roscas métricas.

O contorno do perfil da rosca a ser medido é desenhado na figura com traço grosso, enquanto que os perfis que constam da placa giratória da ocular revólver

aparecem em linha tracejada com números indicando o passo de cada um dos perfis.

No campo visual aparece uma escala em graus (a margem esquerda do

campo visual na figura 9.7 para o posicionamento correto de perfis da placa giratória. Deve-se lembrar ainda que no campo visual aparece, de uma vez, só

parte dos desenhos gravados; o resto é visível ao girar a placa por intermédio do parafuso apropriado.

107

Figura 9.6. Ocular revolver ISO 2.

Figura 9.7. Ocular para medição do passo de rosca Métrica.

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Para determinação do passo da rosca, neste caso, o perfil real da rosca amplificado e projetado no campo de visão deve ser coincidente com um dos

perfis gravados no reticulado da ocular. O microscópio ferramenteiro possui ainda um cabeçote goniométrico que

permite a medição de ângulos com resolução de 1 minuto. È semelhante ao dispositivo descrito anteriormente, mas possui uma ocular auxiliar. No interior do cabeçote existe um disco que pode ser girado, como na ocular revólver em torno

de seu centro que é coincidente com o eixo óptico da ocular principal. Nele estão gravados, em seu centro, dois eixos ortogonais e na sua periferia a divisão da circunferência em 360 graus. Estas marcações podem ser vistas pela ocular

auxiliar que também mostra, solidária à estrutura do cabeçote o arco de um grau dividido em 60 partes (60 ').

O microscópio de oficina pode contar com iluminação episcópica, bastante útil para medir desgaste de ferramentas. Também suporte entre centros, prismas, calços, etc.

Na Figura 9.8 pode-se observar que a indicação na ocular revolver é de zero graus e zero minuto. Neste caso, os traços zeros de ambas as escalas são coincidentes.

Figura 9.8. Campo visual da ocular goniométrica indicando zero.

Para efetuar a leitura dos graus basta observar qual traço da escala principal está coincidente com o zero da escala secundária ou entre os traços zero e sessenta da escala secundária. Desta forma, na Figura 9.9, a indicação é de 120

º. Para efetuar as leituras dos minutos deve-se verificar qual traço da escala

secundária coincide com o traço da escala principal que indica os graus inteiros ou encontra-se à direita do mesmo. Neste caso, 36 '.

A figura 9.10 mostra uma ocular revolver especifica para medição de

diâmetros.

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Figura 9.9. Campo visual da ocular goniométrica indicando de 120° 36'.

Figura 9.10. Ocular revolver E2.

110

12. Máquina Universal de Medir Comprimentos

A Máquina Universal para Medição de Comprimentos (Figura 10.1) é aquela

máquina que faz a diferença em qualquer laboratório de metrologia dimensional devido a suas excelentes propriedades metrológicas.

Figura 10.1. Máquina universal de medir comprimentos. Utilizando os diferentes acessórios e dispositivos complementares esta

máquina pode ser utilizadas para medir dimensões externas, internas e roscas. Medições de exteriores: Podem ser verificadas peças com superfícies planas

e paralelas; com superfícies esféricas; peças com superfícies cilíndricas nas posições vertical e horizontal.

Medições de interiores: Verificação de peças com superfícies planas e

paralelas e peças com furos. Medições de roscas: Tanto exteriores quanto interiores.

Dentre as principais características desta máquina podem ser citadas: Resolução de 0,2 µm e com interpolação de 0,1 µm; Faixa nominal: 100 mm; Aceita peças de até 7 kg e Obedece ao princípio de Abbé.

Para assegurar a alta precisão requerida esta máquina foi projetada e fabricada de forma a obedecer ao principio de Abbé. Existe uma régua graduada fixa ao encosto de medição móvel, no mesmo eixo longitudinal o que possibilita

seu deslocamento à medida que o mensurando for maior. Na Máquina Universal, geralmente, são realizadas medições por comparação

direta da peça com uma régua graduada de cristal cuja leitura é feita através de um microscópio especial.

A seguir são apresentados alguns componentes da Máquina Universal.

Bancada: Sua forma satisfaz todas as exigências estáticas referentes à flexão e

serve para receber os componentes principais e complementares necessários para realizar uma medição. Inclusive peças de até 7 kg sem influenciar no resultado da medição. A bancada com estrutura robusta (Figura 10.2) está apoiada em três

parafusos possibilitando o nivelamento da mesma por meio do nível esférico. As guias da bancada servem, também, para receber a peça a ser medida.

111

Na parte dianteira se encontra a manivela 1 (Figura 10.2) que permite a regulagem da altura da mesa de medição (de 0 a 105 mm) na vertical e a

manivela 2 (Figura 10.2) que permite o deslocamento da mesa na transversal (de 0 a 25 mm). Por sua vez os parafusos X e Y servem para limitar o deslocamento

da mesa para cima e para baixo, respectivamente.

Figura 10.2. Componentes da Máquina universal de medir comprimentos.

No lado direito se encontra uma manivela que permite o movimento vertical suave

da mesa quando sobre ela se encontram peças com pesos diferentes. No lado esquerdo encontra-se um transformador para conectar a máquina à corrente alternada 220 V.

Mesa de medição: mesa regulável onde são posicionadas as peças.

Elementos de medição: Para a medição é utilizado um microscópio espiral como dispositivo indicador e o dispositivo de iluminação. Ambos formam uma unidade

(1) que pode ser deslocada sobre as guias do lado esquerdo da bancada a qual pode fixar-se em qualquer posição com ajuda do parafuso de fixação.

No campo visual do microscópio espiral há três escalas diferentes. Uma régua graduada de cristal com comprimento de 100 mm e divisão da escala de 1 mm onde são lidos os milímetros inteiros. Superposta encontra-se uma escala fixa ou

nônio com 10 divisões, numerada de esquerda à direita, onde são lidos os décimos de milímetros. Uma escala com formato circular onde são lidos os centésimos, milésimos e dez milésimos de milímetros. Ainda, pode ser observada

uma espiral dupla O dispositivo de iluminação esta formado pelo dispositivo para fixação da

lâmpada de 6 V e 0,25 A e um cabo para conexão ao transformador. No lado direito da unidade de medição há uma cavidade por onde se desloca a haste de medição sobre rolamentos de esferas sem folga e quase sem fricção. Nela

está a superfície de medição móvel. A superfície de medição fixa está no cabeçote apoiado na parte direita da bancada

(Unidade 2). O mesmo pode ser fixado em qualquer posição com ajuda do parafuso de fixação.

Ajuste do zero: O inicio de toda medição, na Máquina Universal, deve ser o ajuste do zero (Figura 10.3).

Manivela 1

Manivela 2

Bancada

Mesa de medição

Unidade 1 Unidade 2

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Figura 10.3. Escala com indicação diferente de zero.

Figura 10.4. As três escalas indicando zero.

As três escalas devem estar indicando zero como mostra a Figura 10.4. Para efetuar a leitura, primeiro são lidos os milímetros inteiros como sendo o

número da escala principal (móvel) que está contido entre as espirais. Como exemplo a Figura 10.5 onde a leitura corresponde a 53 mm. Em seguida são lidos os décimos de milímetros. Para tanto, basta identificar o

traço do nônio que se encontra à esquerda do traço 52 da escala principal. Neste caso, o traço correspondente ao número 2 e a leitura será 0,2 mm.

113

Figura 10.5. Indicação das escalas principal e nônio.

Por fim são lidos os algarismos correspondentes aos centésimos, milésimos e dez milésimos. Para tanto é preciso acionar o ajuste fino de forma que o traço 53 da

escala principal fique entre os dois arcos da espiral dupla que se encontram a sua esquerda (Figura 10.6).

Figura 10.6. Indicação da escala circular.

Neste caso a leitura na escala circular é 0,0490 mm.

Somando as leituras obtêm-se, o resultado final de 53,2490 mm.

mm 53,2490

mm 0,0490

mm 0,2000

mm 0000,53

50

48

114

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