mecanica precisao horikawa

mecanica precisao horikawa

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PMC-505 Metrologia na Fabricação Mecânica - CAP 6 MEDIÇÃO DE PERFÍS GEOMÉTRICOS

Capítulo 6 Medição de Precisão de Forma

• retilinidade (retitude, straightness) • planicidade (planeza, flatness)

• circularidade (redondeza, roundness, circularity)

Fundamental importância para o bom funcionamento dos próprios instrumentos de medição e das máquinas ferramentas.

6.1 Retilinidade e Planicidade • Pode provocar erro na linearidade do movimento de guias.

• A acuracidade de muitos dispositivos de medição depende do movimento de um apalpador ou uma agulha sobre uma linha reta. Se a superfície datum (referência) não for suficientemente precisa, em termos de retilinidade e planicidade, podem ocorrer sérios erros na medição.

• Já com relação às máquinas ferramentas, o movimento da ferramenta cortante em relação à peça, é controlada ao longo de um guia de configuração adequada. Porisso, toda a imprecisão do guia será transferida à peça. A seguir serão explicados os diversos tipos de medição destes itens de precisão geométrica.

(1) Medição Comparativa O método consiste em se utilizar réguas e desempenos como datum, com o qual se faz uma comparação, daí o termo medição comparativa, da peça em questão. A figura abaixo ilustra um exemplo de medição feita na fabricação de desempenos. Primeiramente se pinta a superfície a ser medida com azul de prússia. Em seguida esfrega-se a superfície pintada contra um desempeno aplicando uma leve pressão. Em seguida observa-se a superfície pintada e verifica-se onde a tinta foi removida e onde a tinta permaneceu. Os primeiros indicam locais mais salientes enquanto os segundos, os locais mais baixos. No caso da fabricação de desempeno, raspa-se os locais onde a tinta foi removida e em seguida repete-se a medição. O processo é repetido até que a tinta seja uniformemente removida.

superfície a ser testada camada deazul de prússia

(I) desempeno ou régua objeto pressionar e esfregar ressaltos reentrâncias

(a tinta foi removida) (a tinta permaneceu)

Outro exemplo é dado pela figura seguinte, onde a medição já não é feita com o uso tinta, mas um relógio comparador. O relógio é conectado a uma base que desliza sobre um desempeno ou uma régua. A superfície a ser medida é colocada de forma que o apalpador do relógio toque na mesma. Em seguida, movimenta-se a base do relógio e faz-se a leitura no relógio. Se a linha média ou o plano médio da superfície objeto estiver paralelo à referência, toda deflexão do relógio indicará o erro de retilinidade ou de planicidade.

régua ou desempeno superfície a ser medida relógio comparador

(2) Medição direta

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Utilização de: nível de precisão, nível eletrônico, autocolimador, interferômetro a laser. O método para a medição de retilinidade ou de planicidade é o mesmo para qualquer instrumento. Consiste em medir a inclinação de um carro dotado de dois apoios enquanto o mesmo é deslocado ao longo da reta ou da superfície que se deseja medir, de um espaço constante.

d d d d

=0

θ1 Superfície ou reta a ser medida

Carro com o medidor

Dessa forma são obtidos dados relativos à posição do carro e da inclinação. Com base nestes dados reconstrói-se a reta ou o plano medido.

A avaliação numérica da retilinidade ou da planicidade é feita então, calculando-se uma reta média ou um plano médio, conforme explicado abaixo e, identificando o maior desvio àcima e abaixo da reta ou plano médio. A retilinidade ou a planicidade será a soma do módulo dos dois desvios. O grande problema deste método é referente ao erro de medição, que se acumula e aumenta de tamanho do início ao final da medição. Além disso, mesmo supondo que haja erro somente somente na medição de θ0 , o seu efeito em termos de desvio relativo à reta média crescerá proporcionalmente à distância do ponto 0. Ou seja, o erro na posição 2 será o dobro daquela calculada para a posição 1 e assim por diante.

A reta média ou a linha de mínimos quadrados (linha datum) é a linha que passa pela centróide (,)xy, com inclinação: axyxmmm=∑∑/2 , onde xymm, são os desvios respectivamente com relação a xy,.

Já o plano de mínimos quadrados (plano datum) é o plano dado na forma z=z0+ax+by, que passa pela centróide (,,)xyz, com inclinação a y x z x y y z

x y y z m m m m m m m m m m m

2() e b x y z x y x z x y x y m m m m m m m m m m m

(3) Medição Indireta São métodos em que os resultados relativos à retilinidade ou à planicidade não são obtidos diretamente na medição, mas por meio de processamento matemático dos mesmos.

(a) MÉTODO DAS TRÊS PLACAS Trata-se de um método para a fabricação de desempenos sem a necessidade de nenhum tipo de referência (datum). Nela é empregado um método de medição que é a forma originária do método da reversão, que é discutido mais adiante.

Aqui, três placas A, B e C, são fabricadas com alguma máquina de usinagem e neste momento conterão erros de planicidade conforme a figura mostra. Estes erros podem ser quaisquer. Primeiramente as placas A e B são sobrepostas e com o uso de azul de prússia e as diferenças de forma entre A e B são constatadas. Feito isso,

PMC-505 Metrologia na Fabricação Mecânica - CAP 6 MEDIÇÃO DE PERFÍS GEOMÉTRICOS somente as partes salientes da placa B são removidas por meio de rasqueteamento. O processo de medição e rasqueteamento é repetido até que a forma de B coincida perfeitamente com a de A. Em seguida é feito o mesmo com A e C. Por final, as placas B e C são sobrepostas e as diferenças constatadas com o uso do azul de prússia, só que desta vez, o rasqueteamento é feito tanto em B como em C. Se a remoção de material se der de maneira igual em B e em C, o processo termina aí com a obtenção de duas placas planas. Mas como isso geralmente não acontece, o processo é repetido desde o início, por algumas vezes.

(b) MÉTODO DA REVERSÃO É um método que permite a medição, principalmente de retilinidade, sem a necessidade de uma referência. O método consiste em executar duas medições comparativas do objeto com a referência (régua). Sendo S(x) a saída do sensor em função da posição x de medição, obtêm-se na primeira medição uma saída S(x) = H1(x) + H2(x), onde, H1(x) e H2(x) representam os erros de retilinidade, respectivamente do objeto e da régua. Na segunda medição, após a reversão da régua, obtêm-se um S'(x) =

H1(x)−H2(x). É óbvio então que, fazendo a média da diferença [S(x)-S'(x)]/2 obtemos o erro de retilinidade da régua e conforme necessidade, pode-se obter mesmo o erro de retilinidade da própria régua, pela média das duas saídas do sensor.

Medidor Régua

Objeto a ser medido

(I) Antes da reversão H1(x)

Medidor Régua revertida

Objeto a ser medido (I) Após a reversão da régua

Observe-se que na explicação acima, não foi considerada nenhuma inclinação da régua em relação ao objeto. Isto foi feito porque, a inclinação do objeto não constitui erro de retilinidade. Se para algum efeito de avaliação numérica da retilinidade a componente de inclinação deve ser eliminada dos resultados da medição, basta obter a reta média conforme explicado anteriormente, e indicar o erro a partir desta reta média.

Outra observação que deve ser feita nesta explicação é que, assumiu-se na explicação que a régua ocuparia a mesma posição na direção x, antes e depois da reversão. Isto pode não ocorrer na realidade mas se ocorrer algum desvio no posicionamento da régua, o seu efeito sobre a precisão da medição, será tanto maior, quanto maior a presença de componentes de ordem elevada no perfil do objeto ou da régua. Ou seja, quanto mais rugosidades de pequeno espaçamento tiver a régua, mais sensível será o método ao referido desvio de posicionamento.

6.2 Circularidade

(1) Medição direta (a) MEDIDOR DE CIRCULARIDADE Equipamentos dedicados à medição de circularidade, na qual, é feita uma comparação entre o movimento rotativo de um eixo de alta precisão com o perfil do objeto. Podem ser do tipo mesa rotativa ou do tipo apalpador rotativo.

Mesa Objeto

Apalpador

Mancal + eixo de precisão

(mancal + eixo de alta precisão)Mesa rotativa

Objeto Apalpador

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Maneiras de se definir circularidade: Segundo Normas Brasileiras, a circularidade é o anel dentro do qual o perfil real da peça deve estar contido e o erro de circularidade é a diferença dos raios interno e externo do anel.

t X.X t < X.X

Notação

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