controle geométrico - joinville.udesc.br · para eixos com ajustes de “a até j”, os...

• O objetivo do controle geométrico é dar suporte à gestão de processos de fabricação na obtenção da qualidade geométrica dos produtos.

Para tal, contribui:

• na avaliação de conformidade de produto, permitindo a segregação do produto não-conforme;

• no controle dos processos de fabricação, permitindo a redução da variabilidade e com isso o aumento da fração conforme;

• na pesquisa e no desenvolvimento de novos produtos e processos.

Controle Geométrico

• Trata dos procedimentos de determinação de medições, forma e

posição de sólidos. Para tal deve-se considerar:

Condição do

objeto a medir.

Comportamento

metrológico do SM


Especificação

geométrica do

objeto a medir.

Tolerância Dimensional

• Associada ao conceito de tamanho (diâmetro ou distância entre dois planos paralelos);

• Estabelece os limites permissíveis para o tamanho de uma característica de qualidade;

• Sistemas normalizados de tolerâncias e ajustes:

– Eixo / furo (NBR 6158);

– Cones (DIN 229);

– Engrenagens;

– Parafusos / roscas (DIN 13).

•Limites de erros dimensionais que uma peça pode apresentar em

sua geometria, são estabelecidos pelo projetista, em função da

aplicação prevista para a mesma.

• Dimensão nominal (D ou d);

• Dimensão Efetiva (De ou de);

• Linha Zero (Lz);

• Dimensão Máxima (Dmáx ou dmáx);

• Dimensão Mínima (Dmín ou dmín);

•Sistemas de tolerâncias e ajustes normalizados eixo/furo para

elementos geométricos:

Tolerância Dimensional

• Afastamento Superior (As ou as);

• Afastamento Inferior (Ai ou ai)

Para furos:

As = Dmax – D

Ai = Dmin – D

Para Eixos:

as = dmax – d

ai = dmin – d

• Tolerância Dimensional (t)

t = dmax – dmin ou t = Dmax – Dmin

t = as – ai ou t = As – Ai

Tolerância DimensionalParâmetro Característicos

Tolerância Dimensional (NBR 6158)

Qualidade de Fabricação (IT) e Grupos de Dimensões

Valores de afastamentos de referência para Eixos (µm)

Para eixos com ajustes de “a até j”, os afastamentos da tabela são superiores, de “j até zc” são inferiores.· Para furos, os afastamentos são iguais aos valores negativos dos tabelados.· Para furos com ajustes de “A até H”, os afastamentos da tabela são inferiores, de “J até ZC” são superiores.

Tolerâncias Dimensionais

Exemplo:• Pino 4g7

– Valor da tolerância (IT)?– as e ai ?– Dimensões Máx. e Min?

Solução– IT= 12 µm; as = -4 µm e ai =-16 µm– dmax = 3,996 mm– dmin = 3,984 mm


Exemplo:• Diâmetro interno 40H8

– Valor da tolerância (IT)?– As e Ai?– Dimensões Máx. e Min?

Solução– IT= 39 µm; Ai = 0 e As= 39 µm– Dmax = 40,039 mm– Dmin = 40,000 mm

Ajustes

• É o acoplamento de dois elementos com a mesma dimensão nominal caracterizando-se pelas tolerâncias adotadas, grau de acabamento exigido para a execução das peças e pela diferença das dimensões efetivas do eixo e furo.

• Categorias de ajuste:

– com folga;

– com Interferência;

– Incertos.

Categorias de Ajustes

Ajuste com Folga Ajuste Incerto Ajuste com Interferência

Ajustes – ExemplosSistema Furo-Base (Folga)

Ajustes – ExemplosSistema Furo-Base (Incertos)

Ajustes – ExemplosSistema Furo-Base (Interferência)

Ajustes

Exemplo de aplicação:

• Assento do virabrequim nos mancais (Ajuste típico F7/h6)

Mancais

Colos do virabrequim

• As tolerâncias Dimensionais (mesmo em conformidade com o projeto) não são suficientes para garantir a montagem de peças.

• É necessário, também que a peça apresente as formas previstas, para poder ser montada e funcionar adequadamente (Tolerâncias Geométricas)

Peça Projetada Peça Medida


Tolerâncias Geométricas

• Limites dentro dos quais as dimensões e

formas geométricas podem variar sem que haja

comprometimento do funcionamento e

intercambiabilidade das peças.

Tolerâncias Geométricas- Forma

Tolerâncias Geométricas- Orientação

Tolerâncias Geométricas- Posição

Tolerâncias Geométricas- Batimento

Especificações Geométricas

Tolerância de Forma

• Retitude: Cada linha deve estar dentro

de um valor especificado

• Planeza: A superfície deve estar

limitada por dois planos paralelos

afastados por uma distância “t”

• Circularidade: O círculo deve estar situado entre outros dois

concêntricos, distantes no valor da tolerância

Tolerância de Forma

• Forma de Superfície: Duas superfícies

envolvendo esferas que tem centro na

superfície desejada

• Cilindricidade: distância radial

entre dois cilindros coaxiais

Tolerância de Posição

• Posição de um Elemento: Desvio

de um elemento de sua posição

teórica

• Concentricidade: Coincidência

entre eixos de duas figuras

• Simetria: Limitado por duas retas –

ou planos – paralelos, dispostos

simetricamente a um eixo/plano

referencia

Tolerância de Orientação

• Paralelismo: Linha/plano equidistante em relação ao eixo de referência

• Perpendicularidade: O elemento

deve estar dentro de um desvio

angular em referência a um ângulo

reto de uma superfície

• Inclinação: Tolerância limitada

por dois planos paralelos

inclinados em relação a superfície

Tolerância de Batimento

•Batimento Radial: Distância t

entre dois círculos concêntricos

•Batimento Axial: distância entre duas

superfícies paralelas, perpendiculares

ao eixo de rotação, dentro das quais

devem estar a superfície da peça

Rugosidade

• Conjunto de irregularidades, isto é, saliências e reentrân-

cias que caracterizam uma superfície

A rugosidade influi na:

• Qualidade de deslizamento;

• Resistência ao desgaste;

• Transferência de calor;

•Escoamento de fluidos.

• O parâmetro de rugosidade mais usado baseia-se nas medidas de

profundidade da rugosidade.

• Onde:

Ra – Media aritimética dos valores absolutos das ordenadas

L – Comprimento da amostragem

A – Média da soma das área abaixo e acima da linha média

Lc – Comprimento analisado para obtenção de A

Rugosidade

• Material da peça: Usinabilidade, dureza

• Meio de Medição: Incerteza de medição, instrumentos e etc

• Máquina-Ferramenta: corte, erro de posicionamento

• Mão de obra: má interpretação, falta de treinamento

• Meio ambiente: Temperatura, limpeza do local;

• Método: Processo de fabricação, parâmetros de corte.

Causas dos Desvios de Forma

Controle de uma Dimensão

Causas de Erros nas Medições de Comprimento

• Fatores de Natureza Mecânica:– Força de medição;– Deformações;

• Variação do comprimento;• Flexão;• Achatamento.

– Desgaste.• Fatores de Natureza Geométrica:

– Forma geométrica da peça a medir;– Erro de contato;– Relações geométricas de posição.

• Fatores de Natureza Física:– Deformação térmica.

Fatores de Natureza Mecânica Força de medição

• Uma certa força é necessária para que o apalpador possa penetrar (ou deslocar para o lado) camadas de sujeira, de óleo, de graxa, de gases aderentes e semelhantes que aderem nas superfícies de contato.– micrômetro externo➔entre 5 a 10 N

– relógio comparador comum ➔ entre 0,8 até 1,5 N(variação de 0,4 N no máximo)

Fatores de Natureza Mecânica Força de medição

–Paquímetro Digital

Peça

Mecanismo de

aproximaçãoForça de

Medição

Fatores de Natureza Mecânica Deformação- Conceitos

• Elasticidade: propriedade que permite que um material regresse à sua forma e dimensões iniciais quando a carga que lhe está aplicada é removida.

• Lei de Hooke: a tensão num material é proporcional à extensão por ela provocada, dentro de certos limites. (material elástico)

• Módulo de Elasticidade (Módulo de Young-E): parâmetro de comportamento mecânico de um material que traduz a sua rigidez.

Fatores de Natureza Mecânica Deformação- Conceitos

E = σ / ε

Variação de comprimento:• A variação elástica de comprimento L em (mm) calcula-se com base

na lei de Hooke:F (N): Força atuante

L (mm): Comprimento sujeito a variaçãoE (N/mm2): Módulo de elasticidadeA (mm2): Área da seção transversal

• Exemplo : Uma régua de E = 21,5. 104 N/mm2, de aço com dimensões 9 x 35 mm, A = 315 mm2, L = 1000 mm, sendo carregada axialmente por uma força de medição de 10 N, sofrerá encurtamento,L =(10).(1000)/(315).(21,5.104) = 0,000147 mm L = 0,15 m

Fatores de Natureza Mecânica Deformação

Flexão:• as deformações transversais podem ser calculadas

em casos simples usando-se as fórmulas para vigas sobre dois apoios ou engastadas.


Deformações devidos ao peso próprio


a = 0,21130 L (Planos Extremos Paralelo-

Pontos de Airy)a = 0,22031 L (Encurtamento mínimo

do comprimento -Pontos de Bessel)

a = 0,22315 L (Deflexão Transversal Mínima) a = 0,23860 L (Deformação Transversal

Pequena

• Achatamento:aproximação entre o sensor do sistema de medição e a peça após o primeiro contato físico, em função da ação de uma força de medição.


• ocorre quando há movimento relativo entre as superfícies em contato e, portanto, quando se tem atrito;

• superfícies em contato dos instrumentos de mediçãoem materiais de alta resistência ao desgaste: aços de ferramentas com liga especial, camadas de cromo duro, minerais (por exemplo: ágata).

Fatores de Natureza Mecânica Desgaste

Fatores de Natureza GeométricaForma Geométrica da Peça a Medir

• A peça real diverge da projetada (ideal) em suas dimensões e em sua forma geométrica.

– Erros macrogeometricos (desvios da forma geométrica geral: retitude, cilindricidade, planeza de superfícies, etc.);

– Erros microgeométricos (rugosidades, asperezas, etc.).

Erros macrogeométricos em peças


Erros macrogeométricos em peças cilíndricas


• Determinação dos diâmetros

máximo e mínimo com

paquímetro/micrômetro

• Determinação dos diâmetros

máximo e mínimo com relógio

comparador apoiado num prisma


Erros geométricos de circularidade - ovalidade

Erros macrogeométricos de circularidade – iso-espesso


• Os sensores de medição, devem ter a forma adequada, a fim de que se obtenha o contato geométrico bem definido:– peça plana ➔ sensor de medição esférico;– peça esférica ou cilíndrica ➔ sensores planos de

medição;– roscas ➔pontas sensoras de forma cônica,

cilíndrica ou esférica.

• A maioria dos problemas com erro de contato elimina-se por uma forma geométrica impecável das superfícies de medição.

Fatores de Natureza GeométricaErros de Contato

Não há recobrimento geométrico

peça plana ➔ sensor de medição esférico

peça esférica ou cilíndrica ➔ sensores planos de medição

Fatores de Natureza GeométricaErros de Contato

• Erros geométricos de posição de medição são evitados pelo emprego do método da substituição:– A dimensão da peça é captada com auxilio de um dispositivo e

depois comparado a padrões de medição colocados exatamente no lugar e na posição da peça.

– Assim, não podem ocorrer erros de posição devidos a movimentação de cursores (não perfeição de guias) ou problemas semelhantes.

• Se o método da substituição não puder ser aplicado ➔ obedecer ao princípio de ABBE:

“O trecho a medir deve constituir o prolongamento retilíneo da escala que serve como dispositivo de medição”.

Fatores de Natureza GeométricaRelações Geométricas de Posição


• Paquímetro Analógico

Eixo da indicação

Eixo de mediçãoDeslocar a peça mais próxima

possível da escala

l

• Erro de primeira ordem – disposição paralela do padrão com a peça



• Paquímetro analógico

• Micrômetro digital


Eixos de medição Tambor

Escala

• Erro de segunda ordem – disposição alinhada do padrão com a peça


• Por convenção, 20 °C é a temperatura de referência para a metrologia dimensional.

• Os desenhos e especificações sempre se referem às características que as peças apresentariam a 20 °C

• Medições em Laboratório:

– Temperatura= (20±1) °C

– Umidade Relativa= (55±5)%

Fatores de Natureza FísicaTemperatura

ΔL = L . α . ΔT


• Quando os traços de uma escala principal e outra secundária (nônio) não estão no mesmo plano, a leitura do SM deve ser feita sempre no melhor posicionamento perpendicular da vista;

Posição do ObservadorParalaxe

Paralaxe

• Erro de 1ª ordem:

Paralaxe

• Escala principal e secundária no mesmo plano:

Paralaxe

Paralaxe

• Reduzir ao mínimo possível a distância entre as escalas e/ou ponteiro:

Paralaxe

• Colocação de espelho no plano da escala:

Espelho

controle geométrico - joinville.udesc.br · para eixos com ajustes de “a até j”, os...

Documents