Fabricação Mecânica - Aula 03 - Requisitos técnicos do processo de furação.

Tipos de furadeiras e brocas

Figura 01 - Furadeira manual

A furação de chapas planas pode ser feito com furadeira manual. É possível aumentar a precisão de furos quando utilizamos uma furadeira portátil. Para isto devemos prender a chapa de trabalho em uma morsa ou bancada. Em seguida, com o força posicionamos a ponta da broca no orifício puncionado. Para ampliar o buraco ponto puncionado, rode o mandril com a mão várias vezes, pressionando pouco. Aplique fluido de corte, ligue a alimentação, e mantenha o corpo da broca estável com a mão esquerda enquanto com a mão direita ative a furadeira. Se possível, defina uma posição vertical com esquadro ao lado da broca para ajudar a alinhar a broca.
Se você não estiver usando uma furadeira de velocidade variável, pode variar a velocidade da broca apertando o gatilho de maneira intermitente. Quando chegar no limite do buraco deve se aliviar a pressão e manter a broca girando para removê-lo do buraco.

Figura 02 - Furadeira de bancada

A furação de chapas geralmente é feita com furadeira de bancada. Este equipamento é versátil e suficiente para realizar rosqueamento, abrir rasgos e até pequenas fresagens com grande facilidade e segurança em peças de metal, madeira, plástico, dentre outros materiais.
A furadeira de bancada permite furações de pequena escala e diâmetro, ela possui base rígida, larga e pesada, com intuito de sustentar o aparelho. Com estas características facilita o processo de furação. Como se trata de um aparelho engrenado, dispensa a troca das correias nos momentos de mudança de velocidade, permitindo um furo mais preciso. Adapta-se facilmente aos serviços e é indicada tanto para trabalhos artesanais, como carpintarias, marcenarias, dentre outros.

Figura 03- Furadeira de coluna

É indicada para serviços leves. Composta por base, coluna, cabeçote engrenado, motor elétrico e spindle (eixo de rotação) com avanço manual. Equipada com cabo de ligação e chave para ligar e desligar.

Seu funcionamento se dá através de uma alavanca, de fácil manuseio, que irá fazer com que a broca, posicionada, adentre o material a ser furado. O movimento da ferramenta é recebido do motor através de polias escalonadas e correias ou um jogo de engrenagens possibilitando uma gama de rpm.

A versão maior da furadeira de bancada é chamada Furadeira de Coluna. Esta furadeira tem uma longa coluna que fica no chão. Ela pode fazer exatamente o mesmo trabalho que a outras furadeira, mas por causa de seu tamanho maior, é capaz de ser usado para perfurar os peças maiores de materiais e produzir furos maiores.

Existe também a furadeira radial, que é uma máquina operatriz semelhante as fresadoras, possui um cabeçote móvel radialmente em 360 graus horizontais, além de ter suporte de ferramentas (brocas) com inclinação variável em 360 graus verticais. Em geral possui uma mesa de coordenadas em três eixos (x,y,z), além de ter inclinações da mesa em 180 graus.

Figura 04- Furadeira radial

O sistema de cabeçote móvel elimina a necessidade de reposicionamento da peça quando se deseja executar vários furos. Pode-se levar o cabeçote a qualquer ponto da bancada, diminuindo o tempo de produção. Recomendada para peças de grandes dimensões, a serem furadas em pontos afastados da periferia.

Dicas de Segurança
1. Use sempre a proteção da máquina.
2. Use óculos ao perfurar materiais.
3. Aperte os materiais para baixo ou usar uma morsa para prende-los.
4. Nunca segure materiais à mão durante a perfuração.
5. Limpe os fragmentos do canal da broca perfurando uma pequena quantidade de cada vez.
Dependendo do tamanho do furo e do tipo de material a ser perfurado diferentes  "Bits"  são utilizado com a Furadeira.
A folha de informação tecnológica referente a Furadeira de Bancada está disponível no link: 15_08_005 Furadeira de Bancada .

Figura 05 - Capacidade de furação.

Broca de aço rápido: usado para a abertura de furos. Um conjunto normal de brocas irá incluir tamanhos de 1mm a 14mm. As mais comuns são Brocas helicoidais com haste cilíndrica e corte à direita.
Ao perfurar os diâmetros maiores é aconselhável fazer furos escalonados, perfurar um furo menor (piloto) primeiro e, em seguida, aumentar o diâmetro do furo com um tamanho maior. Para perfurar metais, use um lubrificantes tal como óleo de corte. Isto irá refrigerar a broca enquanto corta e lubrificar a superfície da broca contra a superfície do material a ser cortado.

As brocas de alvenaria são muito semelhantes as brocas normais. No entanto, a ponta é geralmente feita de aço de carboneto. Isto é extremamente resistente e mantém a borda afiada, mesmo quando a perfuração ocorre em pedra e tijolo.
As brocas planas são usados ​​para perfurar grandes buracos em placas de madeira ou metal e seções. Eles podem ser adquiridos numa variedade de tamanhos.

Serra Copo: são usados ​​para fazer furos de grande diâmetro, geralmente através de placas de madeira ou metal finas. Durante a perfuração é importante retirar regularmente a serra copo e broca para permitir que todos os resíduos se solte do buraco. Se isso não for feito a serra tende a 'travar'. Isto pode ser perigoso. Serra Copo são fornecidos com um intervalo de tamanhos variados.
O diâmetro da serra pode ser mudado facilmente. A cavilha roscada prende a serra firmemente contra o veio da broca, de modo que ambas girem à mesma velocidade.
A folha de informação tecnológica referente a Brocas Helicoidais está disponível no link: 15_08_006 FIT Brocas.

Para saber qual a furadeira mais adequada, precisamos conhecer seus tipos, características e aplicações, além das ferramentas para furação, fixação das peças e ferramentas e seus acessórios.

PARÂMETROS DE CORTE

Agora que conhecemos as furadeiras com suas características, aplicações, entre outras informações e sabemos que o flange encontrado no almoxarifado já está usinado, falta apenas realizar as furações. Porém, antes de realizar a furação, precisamos conhecer os parâmetros de corte da furadeira. 

Há dois movimentos que possibilitam a execução de um furo através de uma broca: Rotação e avanço. Precisamos dos dois em conjunto para realizar qualquer tipo de furo. A rotação está relacionada ao movimento de corte, enquanto o avanço está relacionado à penetração da ferramenta na peça.
Em relação ao tipo de avanço em uma furadeira, ele pode ser: Manual e automático. O operador pode determinar que o avanço seja executado automaticamente pela furadeira ou pode executar o avanço manualmente, através da alavanca.
O mandril é o acessório possibilita a fixação da ferramenta na furadeira. Já o furo de centro é responsável por guiar a broca em uma determinada coordenada. O escareamento executa um rebaixo no furo e visa tornar cônica a extremidade de um furo previamente feito.

Velocidade de corte
A velocidade de corte de uma broca irá variar de acordo com seu material de fabricação. Quanto maior o diâmetro de uma broca, menor será sua rotação. A velocidade de corte é dada em metros por minuto. Não podemos aumentar a velocidade de corte aleatoriamente, pois ela deve ser usada conforme recomendação do fabricante da ferramenta. Cada tipo de material apresenta uma resistência, logo, a velocidade de corte irá variar.
Antes de escolher a furadeira ideal para o trabalho a ser realizado, devemos avaliar pelo menos dois aspectos: dimensões da peça e capacidade de furação.

Figura 06 - Furação de flange.

Dimensões da peça

O tamanho da peça a ser furada influencia na escolha da furadeira para executar a furação, pois não se deve colocar uma peça muito grande e pesada em uma furadeira pequena, ou o inverso, uma peça muito pequena em uma furadeira grande.
Capacidade de furação

As furadeiras de bancada têm menos potência do que as furadeiras de coluna. E a furadeira radial possui muito mais potência do que as furadeiras de coluna. Portanto, conforme o diâmetro do furo a ser feito, a potência da furadeira é importante, pois quanto maior o diâmetro da broca, maior será a área a ser retirada da peça, portanto, maior será o esforço de corte.
Com base nesses aspectos, verificamos que para realizar a furação no flange, é necessário considerar as seguintes características mostradas na figura 06.

No vídeo acima, será mostrado todo o processo de preparação da peça e da furadeira para a usinagem dos furos do flange e a sequência para realizar esta furação.
Conforme a dimensão do flange de Ø220 mm e o diâmetro dos furos de 12 mm, a furadeira de coluna é a mais adequada para realizar a furação desta peça, devido à sua capacidade de furação e a dimensão da mesa que permite uma boa fixação deste flange. 

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/07/2015

Fabricação Mecânica - Aula 02 - Requisitos técnicos do processo de ajustagem

Antes de fabricar uma peça, precisamos conhecer suas características, em especial uma das mais importantes para esse processo: as superfícies planas, que podem estar paralelas ou perpendiculares umas em relação às outras. 

Antes de mais nada, é preciso entender o conceito de superfície plana na área de mecânica. Superfície plana é a parte exterior de qualquer peça que seja reta, sem curva, como o tampo de uma mesa, a tela do celular ou a parede de uma casa, por exemplo. 

Quando dizemos que as superfícies da peça devem estar planas paralelas ou perpendiculares, queremos dizer que superfícies planas paralelas estão equidistantes umas das outras; enquanto as superfícies planas perpendiculares formam um ângulo de 90° entre si.

Agora que conhecemos algumas características da peça, podemos justificar o motivo pelo qual o processo de ajustagem é a melhor forma de fabricar a peça em questão.

O processo de ajustagem confere dimensões, dentro de um padrão de tolerância predeterminado, no qual o ajuste é realizado por meio da operação chamada limagem, utilizando uma ferramenta manual chamada lima. Mas, além da lima, existe o arco de serra também utilizado no processo juntamente com o acessório de fixação, morsa de bancada.

Para realizar as operações de ajustagem, utiliza-se uma ferramenta característica para trabalhar uma peça devidamente fixada. Como resultado, podemos obter peças de qualidade considerável.

Com a peça bem fixada na morsa de bancada, o processo de ajustagem pode ser executado. 

O arco de serra é muito utilizado para serrar partes da peça, agilizando o processo de ajustagem. 

Através dos diferentes tipos de lima é possível executar o processo de ajustagem.

Além das ferramentas de ajustagem que vimos no vídeo anterior, iremos ver agora as ferramentas necessárias para o processo de traçagem.

Ao realizarmos a traçagem de uma peça, precisamos que as marcações fiquem bem visíveis, que os riscos estejam devidamente alinhados e que os pontos mais importantes estejam em destaque.

Para traçarmos a uma peça com o objetivo de fazer uma furação, podemos utilizar: Tinta de traçagem, régua, riscador e punção.
Devemos iniciar o processo de ajustagem escolhendo uma face de referência na peça. É recomendável iniciar um processo de ajustagem pela face de maior área. Assim, teremos uma boa face de referência.

Vamos conhecer no próximo vídeo as operações de limar superfície plana e limar superfície plana paralela.

Veremos agora como medir o paralelismo das faces planas.

No vídeo a seguir, veremos a continuidade da fabricação da peça com a utilização da operação de limar superfície plana em ângulo.

Agora a peça está quase pronta, falta apenas fura e roscar. Para roscar com macho manual é preciso utilizar a morsa presa na bancada, mas, para furar a peça, devemos prendê-la na furadeira. Isso pode ser feito utilizando a morsa para furadeira ou prendendo diretamente na mesa – devidamente protegida – da furadeira.
O próximo vídeo vai mostrar a traçagem para achar as coordenadas da posição do furo que deve ser feito, juntamente com a marcação desse ponto com punção.

A furação na peça foi realizada com sucesso e ela foi escareada dos dois lados. Esse escareamento é necessário não só para facilitar o início da abertura da rosca, mas também para evitar rebarba após a finalização do processo de abrir rosca manualmente. Veja no próximo vídeo.

A ajustagem é a melhor forma para fabricar essa peça de aço, já que nesse processo é possível conseguir superfícies planas, paralelas, perpendiculares, em ângulos, além de furar e abrir roscas.
Com essas e outras características, o processo de ajustagem nos permite fabricar, ajustar, reparar, instalar peças e equipamentos em conjuntos mecânicos, baseando-se em desenhos e especificações técnicas previamente estabelecidos em projetos.
O processo de ajustagem depende muito da habilidade manual do ajustador. Portanto, está sujeito a erros do profissional. Normalmente, esta peça seria feita na fresadora em menos tempo e com menos desgaste do operador. Consequentemente, a margem de erro seria reduzida. Mas existem situações que só o ajustador pode resolver, como: eliminar rebarbas, conferir e ajustar medidas, melhorar acabamento, entre outras.
© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/07/2020

Fabricação Mecânica - Aula 01 - Máquinas para preparação da matéria-prima para produção

Figura 01 - Serra fita vertical.

A área de apoio dá mais agilidade ao processo de fabricação para as áreas de usinagem e de caldeiraria. Neste setor deve existir sempre um profissional capaz de efetuar algumas operações como cortar, lixar, furar, esmerilhar, desbastar uma peça ou afiar uma ferramenta. Máquinas comuns na área de apoio são: Serra fita, esmeril, guilhotinas, etc...

Serra fita para metal

A serra fita para metal é um modelo de serra para corte de metais de alta densidade, sendo que este equipamento é de grande importância para a indústria, pois possui diversas características que o tornam essencial para um bom desempenho de corte.

Este tipo de serra possui três características principais: a maior eficiência do corte, a maior dureza quando comparado ao metal comum, e por fim, os modelos que trabalham com materiais de estruturas mais frágeis.

A serra fita para metal é fabricada de modo a ter um ângulo de corte mais agressivo, permitindo cortar as peças mais duras com a mesma facilidade do que as peças de metais mais frágeis, diminuindo o tempo de trabalho necessário para cada corte de peça. 

Figura 02 - Serra fita horizontal.

Além do ângulo especial para corte, a serra fita para metal é fabricada utilizando um tipo especial de metal, que dá uma maior dureza quando comparado com o aço comum, possibilitando o uso por muito mais tempo, sem necessidade de manutenção. Existem modelos de serra fita para metal especializados no corte de materiais duros sem causar danos às estruturas do metal, permitindo que os cortes sejam realizados em padrões mais complexos, e mantendo o metal em sua forma mais resistente.

No próximo vídeo vamos conhecer alguns tipos, características, finalidades e riscos que envolvem os equipamentos que auxiliam na preparação do serviço. Vamos aprender a determinar a melhor opção de máquina para que a operação de corte da peça seja realizada com segurança e eficiência, atendendo ao projeto e prazo estabelecido.

A serra fita horizontal é uma máquina que possibilita o corte de materiais através de uma fita de serra, posicionada horizontalmente, que se movimenta continuamente em um único sentido.

Figura 03 - Serra alternativa com refrigeração á óleo.

O sistema de refrigeração proporciona um corte mais eficaz, evita o aquecimento e diminui o atrito, prolongando a vida útil da serra.

Na serra alternativa o movimento de corte é realizado através de uma manivela, que transforma o movimento rotativo em linear alternativo.

É bastante utilizada em peças com diâmetros maiores onde precisamos de mais esforços, por isso que seu movimento alternativo ajuda bastante no corte.

Os dentes da serra fita são dispostos de maneira que a largura de corte seja maior que a largura da serra, visando a diminuição do atrito. A disposição dos dentes diminui a área de contato da lâmina com o material.

Figura 04 - Fixação de peças na morsa da serra fita.

Acabamos de conhecer os tipos de serras que cortam uma grande variedade de materiais, atendendo sempre sua capacidade de fixação de acordo com o perfil da peça. 

Veja que cada serra apresenta as dimensões máximas de seção das peças que podem ser fixadas na morsa, tipo cilíndrico, quadrado ou retangular, conforme figura 04.

No vídeo a seguir, veremos o esmeril e a guilhotina, que também são equipamentos utilizados na preparação das matérias-primas para produção.

Moto esmeril

Figura 05 - Moto esmeril de bancada

O moto esmeril é uma máquina utilizada para esmerilhar peças e afiar ferramentas. Ele pode ser dos tipos de bancada e de coluna. O moto esmeril de bancada é mais compacto, não possuindo coluna de sustentação, já o moto esmeril de coluna possui uma coluna de sustentação.

O moto esmeril é um equipamento com rebolo de material especialmente duro (carborundum) que gira presa ao eixo de um motor elétrico. O rebolo se movimenta em alta rotação. Serve para afiar ferramentas de uma oficina, tirar rebarbas de uma peça forjada ou serrada, arredondar cantos de peças, etc.

Guilhotina 

Figura 06 - Guilhotina

Guilhotina para chapa metálica é um tipo de ferramenta usada para cortar chapas de metal, incluindo alumínio, aço, latão, bronze e cobre. Ao contrário das tradicionais lâminas ou dispositivos de corte, elas têm bordas relativamente quadradas. As lâminas mesmo afiadas regularmente, muitas vezes não são fortes o suficiente para cortar a chapa, de modo que as guilhotinas têm lâminas com bordas quadradas para maior resistência e durabilidade.

Há muitos tipos diferentes de guilhotinas disponíveis para o corte de chapa, que vão desde pequenas unidades portáteis até grandes modelos de piso. As guilhotinas para chapas metálicas podem ser pneumáticas ou elétricas para proporcionar maior resistência e potência no corte de metais mais grossos ou mais duros. Outros modelos manuais se assemelham a grandes cortadores de papel, e usam um tipo lâmina para cortar finas folhas de metal. 

Para cortar chapas metálicas pequenas e muito finas, a guilhotina manual pode ser utilizada; já para chapas metálicas mais robustas, o ideal é utilizar uma guilhotina elétrica ou uma guilhotina hidráulica.

Equipamentos de Proteção

Figura 07 - Equipamentos de proteção

Podemos ver que existem muitos equipamentos e cada um tem a sua aplicação, mesmo que em alguns casos o objetivo final seja o mesmo.
Todos os equipamentos que vimos até aqui são máquinas com funcionamento contínuo que devem ser utilizados de maneira apropriada para sua função por profissional capacitado. Caso contrário, podem oferecer grandes riscos à saúde do operador e à segurança geral do meio em que estão localizadas.
Existem normas regulamentadas pelo Ministério do Trabalho, que visam fiscalizar as empresas, para que as mesmas cumpram, entre outras normas, a Norma Regulamentadora nº 6.

 Por meio dessa Norma, se classifica como equipamento de proteção individual todo dispositivo ou produto de uso individual, utilizado pelo trabalhador, destinado à proteção de riscos possíveis de ameaça da segurança e da saúde do indivíduo.
No vídeo a seguir, veremos algumas obrigações do empregador e dos empregados citadas na NR 6.

INSTRUMENTOS DE CONTROLE

Figura 08 - Instrumentos de controle

Para realizar os trabalhos de preparação da matéria-prima em uma área de apoio, também é necessário o controle dimensional. Esse controle serve para conferir e selecionar a matéria-prima correta e para realizar os cortes da matéria-prima para mandar para a produção, entre outras atividades.
Ainda que esse controle seja bastante criterioso, processos subsequentes garantem a precisão necessária de acordo com a especificação de desenho em cada situação. De qualquer forma, existem alguns instrumentos adequados para realizar esse controle. São utilizados: escalas, esquadros, compasso e paquímetro.
Durante a preparação de uma peça para usinagem, o mecânico escolheu utilizar, no controle dimensional, um paquímetro do tipo relógio
Por seu um instrumento de alta precisão, normalmente confeccionado em aço inox, possibilita sua utilização na realização do controle dimensional. Outra vantagem desse instrumento é que, por seu mostrador analógico, a leitura é facilitada.
A utilização de paquímetros deve sempre ser feita com zelo e cuidado, por se tratar de uma ferramenta de precisão. O custo de aquisição de um paquímetro é considerado como moderado a alto.

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/07/2015

Metrologia - Aula 12 - Estados da superfície - Rugosidade e acabamento

Quando temos a percepção de que algo é áspero ou liso, estamos lidando com sensações detectadas pelo nosso tato.

Na mecânica, essas sensações se referem ao estado de superfície, que é definido pela rugosidade e muito importante na manufatura de produtos industrializados. Quanto mais lisa uma superfície, menos rugosa ela é. E quanto mais áspera, mais rugosa.

Por isso, os desenhos técnicos de peças ou conjuntos mecânicos devem prever o acabamento, rugosidade ou estado de superfície, necessário para o funcionamento ou aplicação determinada.

É importante, através de simbologia específica e valores padronizados, indicar o estado de superfície no desenho técnico. Mas, para começar, vamos entender um pouco mais de rugosidade.

RUGOSIDADE

A palavra rugosidade remete à característica de algo que possui rugas, ou aspecto rugoso. Na mecânica, no entanto, a rugosidade é observada em escala micrométrica e pode ser definida como um conjunto de irregularidade, picos e vales, em uma determinada superfície.

Podemos sentir, por meio do tato, quando se trata de uma rugosidade maior, mas uma superfície lisa também tem sua rugosidade. Então, para medição dessa característica, é necessário um aparelho eletrônico nomeado rugosímetro.

As características de acabamento podem fornecer vários aspectos a uma superfície. Se apoiarmos um objeto em uma superfície lisa, por exemplo, esse objeto poderá facilmente deslizar.

Mas se colocarmos em uma superfície mais áspera, com maior rugosidade, o deslizamento se torna mais difícil. Este é um aspecto muito importante a ser considerado no desenvolvimento de produtos e peças que trabalham em conjunto.

Assista ao vídeo e veja alguns efeitos que envolvem a rugosidade:

No passado, quando ainda não havia os instrumentos eletrônicos, a verificação da rugosidade era feita através do Rugotest. 

Rugotest é um padrão confeccionado em metal com vários tipos de acabamentos feitos por processos de usinagem diferentes, como torneamento, fresamento ou retificação, cada um com graus de rugosidade diferentes. 

A verificação era realizada por meio do tato. Ou seja, inicialmente, era preciso observar quais tipos se aproximavam mais visualmente para, em seguida, passar o dedo na peça e comparar a sensação tátil entre esses tipos, sendo possível identificar nesta comparação o grau de rugosidade da peça.

Atualmente, existem rugosímetros portáteis que possibilitam uma ampla aplicação nas situações mais críticas, desde a verificação da rugosidade durante a usinagem na própria máquina, até em peças de grandes dimensões. No entanto, o padrão Rugotest ainda pode ser encontrado e utilizado.

PARÂMETROS DE RUGOSIDADE 

É possível aplicar parâmetros diferentes para medir a rugosidade. Os mais comuns são:

O Ra: é o valor obtido a partir da média aritmética das ordenadas do perfil obtido na medição. Esse parâmetro é o mais utilizado no Brasil;

O Rz: é o valor obtido da soma do pico mais alto e o vale ou depressão mais profunda, no perfil obtido na medição. 

A rugosidade desempenha um papel importante no comportamento dos componentes mecânicos. Ela influi na: qualidade de deslizamento; resistência ao desgaste; transferência de calor; qualidade de superfícies ópticas; possibilidade de ajuste do acoplamento forçado; resistência oferecida pela superfície ao escoamento de fluidos e lubrificantes; qualidade de aderência que a estrutura oferece às camadas protetoras; resistência à corrosão e à fadiga; vedação; aparência.

Para dar acabamento adequado à superfície da peça necessita-se, portanto, determinar o nível em que ela deve ser usinada, isto é, deve-se adotar um parâmetro que permita avaliar a rugosidade. O parâmetro de medição aplicável à maioria dos processos de fabricação baseia-se nas medidas de profundida de da rugosidade: Ra (roughness average).

SIMBOLOGIA DE INDICAÇÃO

É muito importante que os desenhos técnicos mecânicos tragam informações sobre o acabamento das superfícies. A simbologia mostra onde é aplicada determinada rugosidade, como ela deve ser obtida, qual processo deve ser utilizado e qual valor da rugosidade, entre outras informações que podem ser acrescentadas ou omitidas.

Além da variação dos símbolos, também existem as indicações que podem ser feitas para passar mais informações da superfície desejada.

Vamos ver alguns exemplos na figura ao lado.

A simbologia é de extrema importância para o acabamento das superfícies.

A qualidade da rugosidade que deve ser aplicada para que seja possível obter as características listadas abaixo:

• Superfícies que possuem maior rugosidade são mais aderentes, por exemplo, as lixas coladas nos degraus das escadas.
• Superfícies ásperas têm maior capacidade de reter líquidos, por exemplo, as paredes de concreto ao serem pintadas.
• Superfícies com menores rugosidades possuem maior resistência à corrosão, por exemplo, as cubas de pias.
• Superfícies mais lisas possuem maior capacidade de vedação, por exemplo, as superfícies de selos mecânicos.
• Superfícies lisas apresentam maior resistência ao desgaste, por exemplo, os trilhos de trens.

Agora, vamos conhecer alguns tipos de acabamento.

TIPOS DE ACABAMENTO

A simbologia permite indicar o tipo de acabamento ou sentido de entalhe na superfície. Para isso, existem alguns símbolos que abrangem as possibilidades de entalhes mais comuns.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2020

Metrologia - Aula 11 - Máquinas de medição por coordenadas

A medição de uma peça de forma manual requer habilidade do operador dos instrumentos e tempo. Vários instrumentos de medição podem ser usados em uma mesma peça, dependendo de sua complexidade. Veja o bloco de motor, que é uma peça complexa e fabricada em grandes quantidades.

Para medir o bloco de motor manualmente seriam necessários diversos instrumentos diferentes.

Para solucionar isso, foram criadas máquinas que conseguem medir com facilidade dimensões tipo: diâmetro do furo ou diâmetro do eixo; dimensão entre furos, dimensões externas ou internas da peça, entre outras, com muita facilidade. Portanto, a medição do bloco de motor pode ser realizada em uma máquina de medir coordenadas.

A Máquina de Medir por Coordenadas (MMC), também chamada de máquina tridimensional possui, características e aplicações específicas e são empregadas no controle e verificação dimensional de peças e conjuntos mecânicos.

As MMCs são máquinas em que os movimentos do apalpador são totalmente guiados manualmente pelo operador. As coordenadas obtidas, entretanto, são enviadas ao computador da máquina que processa todas as informações.

Normalmente, a máquina tem um dispositivo de contato, ou apalpador, que toca na peça e envia as coordenadas do ponto de contato para o computador da máquina, que calcula as coordenadas exatas daquele ponto.

O apalpador é montado em um cabeçote que pode se mover nas três direções, em planos perpendiculares entre si, formando os eixos X, Y e Z, para poder medir peças tridimensionais. Para reconhecer a sua localização, cada eixo tem um guia com sensor ótico que, através de uma escala de vidro com graduações, reconhece a posição de cada eixo.

A máquina tem uma base, que normalmente é uma mesa de granito, que serve de referência para todas as medições, pois é onde se colocam e apoiam as peças ou conjuntos mecânicos que serão medidos. 

Os eixos se deslocam através de um fino colchão de ar gerado por um sistema pneumático, nas sapatas ou mancais aerostáticos de cada eixo, eliminando assim o contato entre as partes da máquina que se movem, dando maior precisão às medições.

As MMCs manuais são máquinas em que os movimentos do apalpador são totalmente guiados manualmente pelo operador. As coordenadas obtidas, entretanto, são enviadas ao computador da máquina, que processa todas as informações.

Existe um tipo de máquina de medir coordenadas que utiliza os princípios de movimento de um braço, dando maior flexibilidade à medição. É o braço de medir coordenadas: os movimentos do braço de medição são controlados pelo operador, que toca os pontos da peça a ser medida com o apalpador do braço de medição. As coordenadas obtidas são enviadas ao computador da máquina, que processa todas as informações. 

A MMC automatizada é uma máquina operada por Comando Numérico Computadorizado (CNC), em que o operador apenas faz um programa para a movimentação do apalpador. Durante a operação, todos os movimentos ocorrem automaticamente, sem intervenção do operador. É uma máquina ótima para peças complexas produzidas em série. 

Existem outras classificações de máquinas MMC que levam em conta a estrutura da máquina e os componentes que se movimentam. Nessas imagens vemos que as setas representam o sentido do movimento dos componentes.

Existem vários métodos de se realizar medições precisas. Em diversas situações e necessidades existem ferramentas que se adaptam ao cotidiano conforme a demanda do que se quer medir. Pensando nisto, podemos citar dois tipos de máquinas de medir coordenadas, são elas: as Cantiléver e a Duplo Braço Horizontal, ambas também categorizadas de tridimensionais. Além destas, podemos citar também a ponte móvel, ponte fixa, coluna braço horizontal e pórtico.

Existe um tipo de máquina de medir coordenadas que utiliza os princípios de movimento de um braço, dando maior flexibilidade à medição. É conhecida como Braço de medir coordenadas.

Contudo as máquinas de medir automatizadas levam em conta a estrutura da máquina e os componentes que se movimentam para classificá-las, conhecendo essas classificações aponte as classificações das máquinas automatizadas: MMC de braço horizontal e MMC de coluna. São assim classificadas de máquinas MMC que levam em conta a estrutura da máquina e os componentes que se movimentam. 

Após ter estudado sobre os métodos de medições, conhecemos também o funcionamento das máquinas que nos auxiliam nas medições. Normalmente, elas possuem um dispositivo de contato, ou apalpador, que toca na peça e envia as coordenadas do ponto de contato para o computador da máquina, que calcula as coordenadas exatas daquele ponto. O apalpador é montado em um cabeçote que pode se mover nas três direções, em planos perpendiculares entre si, formando os eixos X, Y e Z, para poder medir peças tridimensionais. Para reconhecer a sua localização, cada eixo tem um guia com sensor ótico que, através de uma escala de vidro com graduações, reconhece a posição de cada eixo.

As máquinas possuem uma base, que normalmente é uma mesa de granito, que serve de referência para todas as medições, pois é onde se colocam e apoiam as peças ou conjuntos mecânicos que serão medidos.

Pelo que foi dito até agora, talvez você acredite que a MMC deva ser utilizada sempre, pois ela tem muitas vantagens. Mas não é bem assim. Afinal, uma máquina dessas tem um custo muito elevado. Veja alguns fatores que devem ser considerados na decisão quanto ao uso dessas máquinas:

• A MMC é viável somente em casos de grande quantidade de medições iguais. Ou em situações de medições complexas, difíceis de serem realizadas pelos instrumentos comuns. Para poucas medições é mais econômico usar pessoas com os instrumentos adequados, de acordo com a necessidade.
• A viabilidade de uma MMC deve ser estudada com cuidado, levando-se em conta custos de aquisição, manutenção e treinamento de pessoal, tempos de medição, espaço ocupado pela máquina, precisão necessária, medição em locais de difícil acesso, quantidade de peças a serem medidas e outros.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2020

Metrologia - Aula 10 - Tolerâncias geométricas

Geometrias Toleradas

Assim como para controlar dimensões é necessário especificar as tolerâncias dimensionais em desenhos técnicos, para controlar geometrias, também é necessário especificar tolerâncias. A norma ABNT NBR ISO 2768-2 estabelece as tolerâncias gerais para geometrias.

Porém, no caso de peças que vão trabalhar em conjunto, ou de necessidade de maior rigor em alguma característica específica, o controle da geometria pode ser feito por indicação através de simbologia adequada. Nesse caso, a norma aplicável é a NBR 6409. 

Vamos conhecer algumas dessas simbologias: 

PLANEZA 

Também conhecida como planicidade de uma superfície, tem como símbolo um paralelogramo. Indica a necessidade de uma superfície ser plana. Como é referente à própria forma, não há necessidade de elemento de referência associado.
Esta imagem define a planicidade de uma superfície, tem como símbolo um paralelogramo. Indica a necessidade de uma superfície ser plana. Como é referente à própria forma, não há necessidade de elemento de referência associado.

O controle visual dessa característica, normalmente, é feito com régua de luz, porém, quando se necessita maior precisão, ou um valor definido, a medição pode ser realizada através de relógio comparador, relógio apalpador, máquina de medir por coordenadas, ou ainda máquina de medir perfil.

As medições de planicidade devem ser realizadas apoiando a peça em três pontos ajustáveis, por exemplo em calços reguláveis (macaquinhos), e ajustar as alturas na mesma referência para todos, ou seja, colocar os três pontos em zero. Depois, deslocar o relógio ao longo de toda a superfície para a verificação da planicidade.

• A planeza é uma propriedade de um plano e caracteriza uma superfície.
• O desvio de planeza é a distância mínima entre dois planos paralelos que contém o conjunto dos pontos da superfície medida. 
• Esta tolerância é utilizada para controlar superfícies planas e, frequentemente, para qualificar uma superfície como uma referência primária.
• Quando a superfície considerada está associada com uma cota de tamanho, a tolerância de planeza deve ser menor do que a tolerância dimensional.

PARALELISMO

Essa característica tem como símbolo duas linhas retas inclinadas e paralelas. Indica a necessidade de uma linha ou superfície ser paralela em relação a outra linha ou superfície. Nesse caso, há necessidade de uma das superfícies ser o elemento de referência.

A medição pode ser feita através de instrumentos como paquímetro, micrômetro, relógios comparador ou apalpador, medindo pontos diferentes nas linhas ou superfícies que serão toleradas.
Na tolerância de de paralelismo de um eixo, as medidas do eixo deve estar compreendido dentro de uma zona cilíndrica de diâmetro conhecido.

PERPENDICULARIDADE

O símbolo é formado por duas linhas a 90° uma da outra, formando um T ao contrário. Indica a necessidade de uma característica estar a 90° de outra, ou seja, perpendicular.

Para essa característica, também pode ser usado o controle visual, através do esquadro de luz. Mas, quando se necessita maior precisão, ou um valor definido, a medição pode ser realizada através de relógio comparador, relógio apalpador, máquina de medir por coordenadas, ou ainda, máquina de medir perfil.

Casos de perpendicularidade:

• Tolerância de perpendicularidade entre duas retas: O campo de tolerância é limitado por dois planos paralelos, distantes no valor especificado “t”, e perpendiculares à reta de referência.
• Tolerância de perpendicularidade entre um plano e uma reta: O campo de tolerância é limitado por dois planos paralelos, distantes no valor especificado e perpendiculares à reta de referência.
• Tolerância de perpendicularidade entre dois planos: A tolerância de perpendicularidade entre uma superfície e um plano tomado como referência é determinada por dois planos paralelos, distanciados da tolerância especificada e respectivamente perpendiculares ao plano referencial.

CIRCULARIDADE

Uma circunferência é o símbolo que representa essa característica. É aplicável em peças que sejam circular, quando se deseja indicar o quanto uma linha deve ser circular. Por se tratar da própria forma de uma linha, também não há necessidade de um elemento de referência.

Portanto, a medição pode ser feita com apoio em dispositivos, utilizando blocos prismáticos, ou outro suporte que tenha precisão e permita que a peça gire, através do relógio comparador ou apalpador.

Também é possível ser realizada em máquinas de medir coordenadas ou específicas de medição de erro de forma.

Tolerância de Circularidade: corresponde à distância entre duas circunferências de mesmo centro, dentro do qual deve estar compreendido o contorno em uma dada seção da peça. O desvio de circularidade é a distância radial mínima entre duas circunferências concêntricas e complanares que contêm o conjunto dos pontos do perfil analisado.
Circularidade é a condição pela qual qualquer círculo deve estar dentro de uma faixa definida por dois círculos concêntricos, distantes no valor da tolerância especificada.
A tolerância corresponde ao desvio da forma geométrica circular, que pode ser aceito sem comprometer a funcionalidade da peça. As peças passíveis de serem toleradas em circularidade são Cônicas ou Cilíndricas.

CONCENTRICIDADE

Essa característica é representada por uma circunferência menor, dentro de uma maior, de maneira centralizada. Indica exatamente a necessidade de uma circunferência estar concêntrica com outra, por isso, é necessário que uma delas seja o elemento de referência.

O apoio para medição dessa característica pode ser feito da mesma forma que na circularidade, porém, nesse caso, temos que usar uma das circunferências como referência para medir a outra.

A medição pode usar relógio comparador ou apalpador. Também é possível ser realizada em máquinas de medir coordenadas ou específicas de medição de erro de forma.
Define-se concentricidade como a condição segundo a qual os eixos de duas ou mais figuras geométricas, tais como cilindros, cones etc., são coincidentes.
Há sempre uma variação do eixo de simetria de uma das figuras em relação a um outro eixo tomado como referência, caracterizando uma excentricidade. Pode-se definir como tolerância de concentricidade a
excentricidade te considerada em um plano perpendicular ao eixo tomado como referência.

CILINDRICIDADE

Para essa característica, o símbolo utilizado parece a mistura de dois outros símbolos já vistos, os do paralelismo e da circularidade. Pois bem, para obtenção do valor da cilindricidade, é necessário o giro da peça em simultâneo com o deslocamento do relógio, ou sistema apalpador utilizado, lembrando bem a forma de medir paralelismo e circularidade.

A medição pode usar relógio comparador ou apalpador. Também é possível ser realizada em máquinas de medir coordenadas ou específicas de medição de erro de forma.

Assim como na circularidade, a medição pode ser feita com apoio em dispositivos, utilizando blocos prismáticos, ou outro suporte que tenha precisão e permita que a peça gire.
Tolerância de Cilindricidade: corresponde à distância entre dois cilindros ideais de mesmo centro e raios diferentes. Os desvios de cilindricidade podem ser considerados como uma combinação de elementos simples, cada um dos quais tendo um significado que pode ser correlacionado com defeitos ou erros do processo de maquinar.

INCLINAÇÃO

O símbolo que representa essa característica é formado por duas retas interligadas por um ponto, formando exatamente um ângulo entre elas. Indica a necessidade de uma linha ou superfície estar inclinada em relação a uma outra linha ou superfície, por isso, há necessidade de indicar uma referência e também da tolerância estar relacionada ao valor de um ângulo.

A medição pode ser feita através de instrumentos como goniômetro, relógios comparador ou apalpador, utilizando a mesa de seno, medindo pontos diferentes nas linhas ou superfícies que serão toleradas.

BATIMENTO E BATIMENTO TOTAL

Parece caso genérico de circularidade, concentricidade e cilindricidade, porém, sempre haverá a necessidade de referência. Há o batimento radial, batimento axial e batimento total. Uma seta inclinada representa o batimento simples que pode ser radial, por exemplo, no diâmetro de um cilindro, ou axial, como na face de um cilindro. Duas setas inclinadas e interligadas representa o batimento total.
O batimento representa a variação máxima admissível da posição de um elemento, considerado ao girar a peça de uma rotação em torno de um eixo de referência, sem que haja deslocamento axial. A tolerância de batimento é aplicada separadamente para cada posição medida.
O batimento pode delimitar erros de circularidade, coaxialidade, excentricidade, perpendicularidade e planicidade, desde que seu valor, que representa a soma de todos os erros acumulados, esteja contido na tolerância especificada. O eixo de referência deverá ser
assumido sem erros de retilineidade ou de angularidade.
A tolerância de batimento circular axial refere-se ao deslocamento máximo admissível do elemento tolerado ao longo do eixo de simetria quando a peça sofre uma rotação completa.

No caso, de você dispor no ato da medição apenas de um relógio comparador, um relógio apalpador, uma régua de luz, suas medições serão coerentes e precisas nas somente nas geometrias toleradas de: Perpendicularidade, Paralelismo, Planeza e Perpendicularidade.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2020

Metrologia - Aula 09 - Tolerâncias dimensionais

Dimensões  Toleradas

No dia a dia da mecânica é necessária a realização de medições ou inspeções para controle das dimensões em peças que estão passando, ou passaram pelo processo de fabricação, ou ainda, peças que já estão em uso, como o caso de alguma peça que deve ter o nível de desgaste verificado para possível substituição em um processo de manutenção.

Além de medir, outras informações são necessárias, pois a medição vai dar o valor de uma determinada característica de uma peça. Mas, se você não souber o quanto esta característica poderá variar, não vai poder dizer se a medida está boa ou não. Portanto, é necessário existir uma tolerância. 

A norma ABNT NBR ISO 2768-1 estabelece valores para tolerâncias gerais para dimensões. Ou seja, são tolerâncias aplicáveis, por exemplo, em um desenho onde as cotas informam apenas os valores nominais de cada medida.

Dessa forma, é possível simplificar um desenho, não sendo necessária a indicação individual da tolerância para cada cota. 

Outra situação em que pode ser aplicada as tolerâncias gerais nas dimensões são em casos onde uma peça é produzida com base nas medições de uma outra peça já existente. Nesse caso, pode-se aplicar a norma de tolerâncias gerais, escolhendo a classe mais adequada à aplicação da peça.

Na mecânica, as tolerâncias e os símbolos nos ajudam a identificar e interpretar muitas necessidades, ou requisitos de um produto ou peça em um projeto. Podemos dizer que existem as cotas nominais, que são as cotas dos desenhos técnicos; e as cotas efetivas, que correspondem às medidas das peças já fabricadas, dentro das tolerâncias permissíveis.

Imagine que uma peça a ser fabricada tem a informação no desenho que as tolerâncias devem ser de acordo com a ISO 2768-1, ou que um cliente envia uma peça para fabricação de outra igual e solicita que seja respeitada essa norma. 

Nos dois casos, primeiramente é preciso ter acesso à norma e identificar a classe de tolerância específica. Depois disso, verificar de acordo com cada dimensão qual o valor da tolerância aplicável para fabricação da peça. 

Existem quatro classes de tolerância que estão relacionadas com o grau de precisão dos processos de fabricação. São elas: fino, médio, grosso e muito grosso, sendo o fino adequado aos processos mais precisos e o muito grosso aos menos precisos. 

Sendo assim, se há uma cota com 10 mm, a tolerância será mais ou menos dois décimos, ou seja, poderá variar um total de quatro décimos. Mas, para uma cota com valor 100 mm, a tolerância já estará em mais ou menos três décimos, nesse caso, a amplitude será de seis décimos.

Para evitar a consulta na norma em cada desenho, muitas empresas colocam uma tabela com as faixas de medidas e as tolerâncias correspondentes, no próprio desenho, junto à legenda.

Quando se trata de peças que trabalham em conjunto, onde é necessária alguma precisão, o ajuste é indicado através das tolerâncias dimensionais, nas cotas das características que vão trabalhar em conjunto, de acordo com a precisão necessária para o ajuste funcionar. 

Agora que já conhecemos as formas de tolerâncias para as dimensões, vamos conhecer as tolerâncias para geometrias, seus símbolos, como aplicá-las e realizar as medições.

Em peças que trabalham em conjunto, onde é necessária alguma precisão, o ajuste é indicado através das tolerâncias dimensionais, nas cotas das características que vão trabalhar em conjunto, de acordo com a precisão necessária para o ajuste funcionar. Neste contexto, é correto afirmar que para controlar dimensões é necessário especificar as tolerâncias dimensionais em desenhos técnicos, para controlar geometrias, também é necessário especificar tolerâncias. A norma ABNT NBR ISO 2768-2 estabelece as tolerâncias gerais para geometrias. Porém, no caso de peças que vão trabalhar em conjunto, ou de necessidade de maior rigor em alguma característica específica, o controle da geometria pode ser feito por indicação através de simbologia adequada. Nesse caso, a norma aplicável é a NBR 6409.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2020