1. Introdução

Em muitas aplicações as tolerâncias dimensionais são insuficientes para

se determinar exatamente como deve estar a peça depois de pronta para evitar

trabalhos posteriores. Uma comparação entre a peça real fabricada e a peça

ideal especificada pelo projeto e mostrada no desenho mostra que existem

diferenças. Ou seja, durante a fabricação de peças pelas máquinas-ferramenta,

surgem desvios (ou erros) provocando alterações na peça real.

Causas dos desvios geométricos:

Tensões residuais internas;

Falta de rigidez do equipamento e/ou de um dispositivo de usinagem;

Perda de gume cortante de uma ferramenta;

Forças excessivas provocadas pelo processo de fabricação (Ex.: Entre

pontas de um torno).

Velocidade de corte não adequada para remoção de material;

Variação de dureza da peça ao longo do plano de usinagem e

Suportes não adequados para ferramentas.

Tais desvios devem ser limitados e enquadrados em tolerâncias, de tal

forma a não prejudicar o funcionamento do conjunto.

1.1 Tolerâncias de Planicidade (ou planeza)

É o espaço limitado por dois planos paralelos entre si. A superfície

real deve estar situada dentro da distância TB. (Fig. 3.5).

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Os desvios de planicidade mais comuns são a concavidade e a

convexidade (Fig. 3.6)

Tolerâncias usuais de planicidade:

Torneamento: 0,01 a 0,03 mm;

Fresamento: 0,02 a 0,05 mm;

Retífica: 0,005 a 0,01 mm.

Aplicação: Assento de carros sobre guias prismáticas ou paralelas em

máquinas ferramentas.

1.2. Tolerâncias de Circularidade (ou Ovalizações)

É a diferença entre os diâmetros de dois círculos concêntricos. O perfil

real deve situar-se entre os dois círculos. (Fig. 3.7)

Aplicação: Cilindros de motores de combustão interna - As tolerâncias

dimensionais são abertas (H11); A tolerância de circularidade deve ser estreita

para evitar vazamentos.

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Tolerâncias usuais de circularidade:

• Torneamento: até 0,01 mm;

• Mandrilamento: 0,01 a 0,015 mm;

• Retífica: 0,005 a 0,015 mm.

1.3. Tolerância de Paralelismo

Tolerância de paralelismo entre retas e planos

A tolerância de paralelismo entre duas retas é o espaço contido em um

cilindro de diâmetro TPL cujo eixo é paralelo a uma das retas. Pode-se

distinguir:

i) Tolerância de paralelismo entre duas retas em um mesmo plano: É a

diferença entre a máxima e a mínima distância entre duas linhas num

determinado comprimento L , como mostra a Fig. 3.15. TPL = A-B. A

especificação da tolerância de paralelismo entre duas retas no mesmo plano

está mostrada na Fig. 3.15B. Nas figuras 3.16 e 3.17 estão mostrados alguns

casos possíveis de erros de paralelismo.

3

ii) Tolerância de paralelismo entre eixos de superfícies de revolução: É o

desvio admissível de um eixo em relação ao outro.

iii) Tolerância de paralelismo entre um eixo e um plano: É a diferença

entre as distâncias máximas e mínimas entre o eixo e a superfície plana

tomada como referência (Fig. 3.18). Estes desvios ocorrem em operações de

alargamento de furos.

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Tolerância de paralelismo entre dois planos

É a distância entre dois planos paralelos a um plano de referência, entre

os quais devem-se situar os planos reais (Fig. 3.19). A tolerância de

paralelismo pode ser definida também com relação a um comprimento de

referência (Fig. 3.20). Conforme esta figura, a superfície real deve estar situada

em uma zona de tolerância limitada por dois planos paralelos à superfície A e

entre si e distantes entre si de 0,02 mm.

1.4. Tolerância de Batimento

Desvios de batida (ou batimento): São desvios compostos de forma e

posição de superfície de revolução quando medidos a partir de um eixo ou

superfície de referência.

Tolerância de batida (ou batimento): Indica a variação máxima

admissível "t" da posição do elemento considerado, em relação a um ponto fixo

(um eixo ou superfície de referência), no transcorrer de uma revolução

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completa sem se deslocar axialmente. A tolerância de batida deve ser aplicada

separadamente para cada posição medida.

As tolerâncias de batimento podem limitar os defeitos de circularidade,

coaxilidade, perpendicularidade ou de planicidade, desde que a soma destes

defeitos não exceda o valor da tolerância de batimento especificada.

1.4.1. Tolerância de Batida Radial

A tolerância de batida radial "Tr" será definida como o campo de

tolerância, determinado por um plano perpendicular ao eixo de giro, composto

de dois círculos concêntricos, distantes entre si de Tr (Fig. 3.27). As Fig. 3.28

mostra casos distintos de medição do desvio de batida radial.

1.4.2. Tolerância de Batida Axial

A tolerância de batida axial "Ta" será definida como o campo de

tolerância determinado por duas superfícies paralelas entre si e

perpendiculares ao eixo de rotação da peça, dentro da qual deverá estar a

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superfície real, quando a peça efetuar uma volta completa em torno do seu eixo

de rotação (Fig. 3.30).

O desvio de batida axial também é conhecido como excentricidade

frontal ou excentricidade de face (face run-out).

A tolerância de batida axial deverá prever erros compostos de forma

(planicidade) e posição (perpendicularismo das faces em relação à linha de

centro).

Para a medição desta tolerância, faz-se girar a peça ao redor de um eixo

perpendicular à superfície a ser medida, impedindo seu deslocamento axial

(Fig. 3.31). A Fig. 3.32 mostra casos comuns de medição do desvio de batida

axial.

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1.5. O relógio comparador

O relógio comparador é um instrumento de medição por comparação,

dotado de uma escala e um ponteiro, ligados por mecanismos diversos a uma

ponta de contato.

O comparador centesimal é um instrumento comum de medição por

comparação. As diferenças percebidas nele pela ponta de contato são

amplificadas mecanicamente e irão movimentar o ponteiro rotativo diante da

escala.

Quando a ponta de contato sofre uma pressão e o ponteiro gira em

sentido horário, a diferença é positiva. Isso significa que a peça apresenta

maior dimensão que a estabelecida. Se o ponteiro girar em sentido anti-horário,

a diferença será negativa, ou seja, a peça apresenta menor dimensão que a

estabelecida.

Existem vários modelos de relógios comparadores. Os mais utilizados

possuem resolução de 0,01 mm. O curso do relógio também varia de acordo

com o modelo, porém os mais comuns são de 1 mm, 10 mm, .250" ou 1".

Em alguns modelos, a escala dos relógios se apresenta

perpendicularmente em relação à ponta de contato (vertical). E, caso

apresentem um curso que implique mais de uma volta, os relógios

comparadores possuem, além do ponteiro normal, outro menor, denominado

contador de voltas do ponteiro principal.

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Alguns relógios trazem limitadores de tolerância. Esses limitadores são

móveis, podendo ser ajustados nos valores máximos e mínimos permitidos

para a peça que será medida.

Existem ainda os acessórios especiais que se adaptam aos relógios

comparadores. Sua finalidade é possibilitar controle em série de peças,

medições especiais de superfícies verticais, de profundidade, de espessuras de

chapas etc.

As próximas figuras mostram esses dispositivos destinados à medição

de profundidade e de espessuras de chapas.

medidores de profundidade medidores de espessura

Os relógios comparadores também podem ser utilizados para furos.

Uma das vantagens de seu emprego é a constatação, rápida e em qualquer

ponto, da dimensão do diâmetro ou de defeitos, como conicidade, ovalização

etc.

Consiste basicamente num mecanismo que transforma o deslocamento

radial de uma ponta de contato em movimento axial transmitido a um relógio

comparador, no qual se pode obter a leitura da dimensão. O instrumento deve

ser previamente calibrado em relação a uma medida padrão de referência.

Esse dispositivo é conhecido como medidor interno com relógio

comparador ou súbito.

1.6. Relógio com ponta de contato de alavanca (apalpador)

É um dos relógios mais versáteis que se usa na mecânica. Seu corpo

monobloco possui três guias que facilitam a fixação em diversas posições.

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Existem dois tipos de relógios apalpadores. Um deles possui reversão

automática do movimento da ponta de medição; outro tem alavanca inversora,

a qual seleciona a direção do movimento de medição ascendente ou

descendente.

O mostrador é giratório com resolução de 0.01mm, 0.002mm, .001"

ou .0001".

Relógio Apalpador

Por sua enorme versatilidade, pode ser usado para grande variedade de

aplicações, tanto na produção como na inspeção final.

Exemplos:

Excentricidade de peças.

Alinhamento e centragem de peças nas máquinas.

Paralelismos entre faces.

Medições internas.

Medições de detalhes de difícil acesso.

Observações:

A posição inicial do ponteiro pequeno mostra a carga inicial ou de

medição.

Deve ser registrado se a variação é negativa ou positiva.

1.7. Objetivo

O objetivo principal da aula de experimentos práticos de laboratório

é a familiarização com a interpretação e com a medição de desvios

de forma e posição. Neste relatório analisam-se os princípios de

medição envolvidos na avaliação de alguns desvios.

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2. Instrumentos utilizados:

Relógio comparador (resolução 0,01mm)

Relógio apalpador (resolução 0,01mm)

Prisma de Medição

Desempeno

Três calços reguláveis

Eixo cônico de medição

Mesa entre-pontas

3. Procedimentos Experimentais

Procedimento I

Medir os erros de circularidade de cinco peças amostras girando-as por

uma volta completa sobre o prisma de medição que esta no desempeno, e com

o relógio comparador obter esses valores.

Medir os batimentos axiais e radias das mesmas peças que foram

utilizadas no experimento de circularidade, colocando-as na mesa entre-

pontas.

Usou-se o relógio comparador para a obtenção dos batimentos radiais, e

o relógio apalpador para os axiais.

Dados Obtidos:

  CIRCULARIDADE BAT.RADIAL BAT. AXIALPEÇA 1 0,03mm 0,07mm 0,05mmPEÇA 2 0,02mm 0,12mm 0,15mmPEÇA 3 0,03mm 0,02mm 0,02mmPEÇA 4 0,02mm 0,02mm 0,02mmPEÇA 5 0,02mm 0,07mm 0,06mm

Procedimento II

Medir erros de planeza colocando a peça sobre os três calços reguláveis

que estão no desempeno.

Calibram-se os três calços de modo que formem uma superfície plana.

Medir vinte pontos quaisquer distribuídos por toda a peça amostra

utilizando o relógio comparador.

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Retiram-se os calços e apóia-se a peça sobre o desempeno e com o

relógio comparador obter mais vinte postos sobre a peça.

Dados Obtidos:

LOCAL PLANEZA PARALELISMOPONTO 1 0,00mm 0,00mmPONTO 2 0,01mm 0,00mmPONTO 3 0,01mm 0,00mmPONTO 4 0,01mm 0,01mmPONTO 5 0,01mm 0,02mmPONTO 6 0,01mm 0,03mmPONTO 7 0,01mm 0,04mmPONTO 8 0,00mm 0,05mmPONTO 9 0,00mm 0,09mmPTO 10 0,01mm 0,10mmPTO 11 0,01mm 0,09mmPTO 12 0,00mm 0,10mmPTO 13 0,01mm 0,00mmPTO 14 0,00mm 0,02mmPTO 15 0,01mm 0,01mmPTO 16 0,00mm 0,03mmPTO 17 0,01mm 0,05mmPTO 18 0,00mm 0,08mmPTO 19 0,01mm 0,10mmPTO 20 0,01mm 0,10mm

Discussão dos resultados obtidos:

Resolução dos exercícios propostos:

1) Definir os sistemas furo-base e eixo-base. Qual o mais usado?

Por quê?

Furo-base é o mais disseminado. É reconhecido quando o

ajuste do furo for 'H' seguido de um número. Ex: '125 H7' (cento

e vinte e cinco é a medida do furo, “H’ é o afastamento e sete é

a tolerância). Dentro deste sistema, todos os furos daquele

componente serão H. Se desejar que eixo tenha maior ou

menor folga ou interferência, será usada com afastamentos

posicionados de modo que ele fique maior ou menor. Já o Eixo-

base é quando o ajusto do furo for “h” seguido de um número.

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2) Como é feita a medição do desvio de circularidade em furos?

Posicione a peça a ser medida no eixo cônico preso à

mesa entre pontas, este eixo devera girar suavemente entre as

pontas cônicas da mesa. Ajuste o relógio comparador fazendo

com que a ponta oscilante toque no diâmetro externo da peça.

Ajuste o zero da escala do relógio com o ponteiro analógico.

Gire o eixo suavemente executando a medição da peça.

Registre os dados coletados e remova a peça da mesa entre

pontas.

3) Cite três exemplos de peças nas quais há necessidade do controle do desvio da forma plana.

4. Conclusão

Os experimentos e demonstrações realizados exemplificaram os erros

de forma e posição, bem como a influência dos mesmos nos diversos meios de

medição. Os mesmos estão amplamente presentes no dia-a-dia de inúmeras

indústrias e interferem diretamente na aprovação ou reprovação de produtos. A

aplicação correta dos instrumentos e dispositivos de medição propiciam que

todos os desvios geométricos sejam facilmente identificados.

5. Bibliografia

João Baptista Domiciano, Klemensas Rimgaudas Juraitis, “Introdução à Física

Experimental”, Departamento de Física, Universidade Estadual de Londrina, 2003.

Vuolo, J. H., "Fundamentos da Teoria de Erros", Ed Edgard Blúcher, São Paulo, 1992.

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