cap16-Instrumentos para forma e posição

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Capítulo 16-Instrumentos e Métodos para o Controle de Forma e Posição – 2009�Página � PAGE �1� de � NUMPAGES �9���
	16
	INSTRUMENTOS E MÉTODOS PARA O CONTROLE DE FORMA E POSIÇÃO
	16.1
	INTRODUÇÃO
Os desvios de forma e posição afetam o desempenho de máquinas porque reduzem as áreas em contato, aumentando o desgaste e mudando o ajuste de partes montadas. Mesmo que as tolerâncias dimensionais sejam atendidas, os desvios de forma devem ser considerados porque podem afetar o funcionamento de um elemento de máquina. Um exemplo ilustrativo é mostrado na figura 16.1. O eixo apresenta os diâmetros dentro das tolerâncias dimensionais e, no entanto, tem desvios de forma inadmissíveis. Está empenado.
 
	Figura 16.1
	Ilustração de um eixo com desvios dimensionais aceitáveis e desvio de forma inadmissível.
Uma busca nas informações de catálogos e folhetos de fabricantes, de instrumentos de medição de desvios de forma e posição, revela que os seguintes parâmetros são controlados normalmente por diversos métodos e instrumentos:
	Retitude
Planeza
Circularidade
Paralelismo
Posição de um ponto
Posição angular
Contornos (linhas, superfícies)
Superfícies de revolução (clindricidade)
	Perpendicularidade (esquadros)
Concentricidade
Coaxialidade
Simetria
Batimento
Ondulosidade
Rugosidade
 
Os desvios de forma e posição deveriam ser determinandos em relação a uma referência constituída pela forma ideal que é a nominal. Porém, a comparação experimental da forma efetiva com a nominal apresenta dificuldades. Normalmente, a forma nominal é substituída por um perfil ou uma superfície. Os mais usados são perfil reto e superfície plana. As referências mais usadas para determinar desvios de posição são: posição de um ponto, de um eixo ou de um plano. 
Os principais tipos de instrumentos e máquinas de medir, encontrados nos catálogos e folhetos de fabricantes, são os seguintes:
Medidores mecânicos de deslocamento montados em estruturas suportes com dispositivos auxiliares como réguas, dsempenos, prismas V, pontas para fixação entrepontas, esquadros, etc.
Sistemas com sensores de deslocamento, que dão sinal elétrico, montados com dispositivos mecânicos e computadores com softwares específicos.
Sistemas óticos que usam luz de Laser e sensores óticos para processamento de sinais em computador.
Sistemas com câmaras digitais para captar imagens de fenômenos óticos ou do próprio objeto sob medição, e processamento em computador.
Máquinas de medir em coordenadas que também incorporam tecnologia de sensores elétricos e óticos, e informática.
Microscópios de medição e projetores de perfis (os mais modernos também incorporam a tecnologia de sensores e informática).
Interferômetros.
Rugosímetros.
Instrumentos auxiliares: réguas, esquadros, desempenos, superfícies de reflexão de luz, computadores, impressoras, dispositivos óticos. 
A seguir, são comentados alguns instrumentos e métodos, baseando-se na bibliografia e nas informações de fabricantes, para o controle de forma e posição.
	16.2
	MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS DE DESLOCAMENTO
	16.2.1
	Desvios de retitude, planeza e paralelismo
Uso de régua de referência na determinação de desvios de retitude e paralelismo. 
O medidor de deslocamento mecânico é movido sobre a régua, como mostrado na figura 16.2, e seu apalpador toca a peça sob exame. Os valores dos deslocamentos medidos correspondem a posições pré-definidas, no intervalo de comprimento da régua. Na tabela 16.1, mostra-se um exemplo de valores medidos. Deve ser observado que, se a régua foi nivelada antes das medições, os deslocamentos obtidos incluem desvios da reta e da inclinação da superfície da peça. Na figura 16.3, os valores medidos são representados por pontos unidos por segmentos de retas. 
	Figura 16.2
	Medição dos desvios de retitude e da posição horizontal.
	Tabela 16.1
	Valores medidos de desvios compostos de retitude e posição horizontal.
	Posição 
xi (mm)
	Deslocamentos medidos 
yi ((m)
	Deslocamentos calculados 
yreta i ((m)
	Desvios em relação à reta
(yi = yi – yreta i ((m)
	Zero
	Zero
	-4
	4
	10
	-5
	-3
	-2
	20
	-10
	-2
	-8
	30
	7
	-1
	8
	40
	-3
	0
	-3
	50
	5
	1
	4
	60
	-2
	2
	-4
	70
	6
	3
	3
	80
	-1
	4
	-5
	90
	8
	5
	3
	Os pontos representados na figura 16.3 se distribuem em torno de uma reta. Considerando os pares de pontos obtidos, a reta ajustada pelo método dos mínimos quadrados é yreta = -3,891 + 0,09757x. Com esta, calcularam-se os deslocamentos yreta i indicados na tabela 13.1. Na figura 16.3, representa-se a reta yreta. A diferença de 9(m entre suas ordenadas extremas é o desvio de posição. As diferenças (yi são os desvios em relação à reta ajustada. O desvio máximo da forma reta é a diferença entre os valores extremos de (yi e que, para esse exemplo, é 16(m.
	Figura 16.3
	Representação gráfica dos pontos medidos de desvio de forma e posição.
	O procedimento de medição poderia ter sido elaborado de modo a obter somente o desvio composto de forma e posição. Neste caso, não seria necessário ler valores de deslocamento para posições predeterminadas. Bastaria anotar os valores extremos ocorridos movendo o medidor de deslocamento ao longo de toda a régua. O desvio seria a diferença entre os valores extremos anotados. 
Uso de régua de referência na determinação dos desvios de planeza e posição horizontal.
	Neste caso, a régua e o medidor de deslocamentos são movidos de modo que as leituras efetuam-se nas posições correspondentes aos nós de uma malha fictícia obtida para posições predeterminadas. Dispositivos auxiliares devem ser utilizados para garantir o movimento da régua sempre num mesmo plano. O processamento dos valores medidos é semelhante ao caso da determinação dos desvios de retitude e paralelismo. A separação dos desvios de forma obtém-se ajustando a expressão matemática de um plano, por regressão múltipla (figura 16.4).
	Figura 16.4
	Medição dos desvios de planeza e posição horizontal (nos nós são tomadas as leituras de deslocamentos).
Uso de desempeno na determinação dos desvios de planeza e posição horizontal.
	O desempeno serve como uma superfície de referência plana e horizontal. Os desvios de planeza e da posição horizontal, da superfície de uma peça, são determinados em relação à superfície do desempeno. Na figura 16.5, ilustra-se um exemplo simples. Pode-se determinar o desvio composto, pela diferença de leituras extremas, obtidas ao mover o medidor em torno da peça, ou separar os desvios de forma e posição, processando as diversas leituras obtidas em posições predeterminadas. 
	Figura 16.5
	Medição dos desvios de planeza e paralelismo em relação à superfície do desempeno.
	16.2.2
	Desvios de peças cilíndricas
	Na figura 16.6, estão ilustrados desvios tradicionais relativos à seção transversal e às geratrizes de peças cilíndricas. Em geral, os seguintes desvios costumam ser determinados em peças cilíndricas:
Circularidade,
Cilindricidade,
Concentricidade,
Retitude das geratrizes,
Paralelismo das geratrizes,
Batimento.
	
Forma qualquer
	
Triangulação (isoespesso)
	
Ovalização
	
Ondulação
	
Rugosidade (vibração)
	
Rugosidade
	
Concentricidade
	
Conicidade
	
Empenamento
	
Tonel
	
Concavismo
	Figura 16.6
	Desvios tradicionais de peças cilíndricas.
Para determinar esses desvios, com uso de relógio comparador, as peças são montadas entre pontas ou, se não for possível, sobre prismas V. A seguir, são ilustrados alguns casos e é mostrado um exemplo que envolve a medição de deslocamentos em pontos correspondentes a posições angulares estabelecidas. 
 
a) Fixação da peça entre pontas.
	
Desvios de:
Circularidade
Cilindricidade
Concentricidade
Batimentoradial
	
Desvios de:
Retitude das geratrizes
Paralelismo das geratrizes
	
Desvio de:
Batimento axial
	Figura 16.7
	Medição dos desvios de peças cilíndricas ou com simetria axial.
b) Fixação da peça em prismas V.
	
	
	
	Desvios de:
Circularidade
Batimento
	Desvios de: 
Retitude
Paralelismo das geratrizes (conicidade)
	Figura 16.8
	Medição dos desvios de peças cilíndricas com prismas V.
	Para melhor ilustrar a determinação dos desvios de concentricidade e circularidade, considera-se a primeira montagem entre pontas da figura 16.7. Supõe-se que tenham sido obtidas as medidas indicadas na tabela 16.2 para um certo número de posições angulares. Com esses dados, são construídos os gráficos mostrados nas figuras 16.9 e 16.10.
	Tabela 16.2 –
	Valores medidos para determinação de desvios de concentricidade e circularidade numa peça cilíndrica fixada entre pontas.
	Posição angular
(o)
	0
	30
	60
	90
	120
	150
	180
	210
	240
	270
	300
	330
	Deslocamentos medidos
(µm)
	0
	-30
	-20
	-5
	15
	25
	32
	22
	16
	4
	-19
	-31
	Figura 16.9 -
	Gráfico polar dos desvios de forma circular e de concentricidade.
	Figura 16.9 -
	Gráfico cartesiano dos desvios de forma circular e de concentricidade.
Os desvios obtidos pelos gráficos são os seguintes:
Desvio de concentricidade ≈ 25 µm,
Máximo desvio de forma ≈ 26 µm.
Analiticamente, o desvio de concentricidade corresponde à diferença de posição dos centros dos circulos traçados em coordenadas polares. No gráfico cartesiano, o desvio de concentricidade é a amplitude a1 da função senoidal obtida pelo método dos mínimos quadrados e da forma
Nesta expressão, x é a posição angular para a qual mediu-se o deslocamento y, e a0, a1 e ф constantes determinadas pelo método dos mínimos quadrados.
No caso de determinar o desvio de paralelismo das geratrizes (conicidade), d desvio real é
Com uso de prisma V, obtém-se um valor aparente Δ’ que se relaciona como valor real por
	16.2.3
	Desvios de perpendicularidade
	16.3
	USO DE NÍVEIS
Grande superfícies podem ser controladas com níveis. Os desvios d podem ser determinados em função de L (comprimento do nível) e do ângulo medido.
	16.4
	USO DE PLANOS ÓTICOS DE INTERFERÊNCIA
	16.5
	MÁQUINAS DE MEDIR DESVIOS DE CIRCULARIDADE E CONTORNOS
	16.6
	SISTEMAS ÓTICOS SIMPLES E COM LASER
	16.7
	SISTEMAS COM VISÃO
	16.8
	MÁQIINAS DE MEDIR EM COORDENADAS
	16.9
	MICROSCÓPIOS DE MEDIÇÃO E PROJETORES DE PERFIS
	16.10
	MÁQUINAS E INSTRUMENTOS PARA MEDIR RUGOSIDADE E ONDULOSIDADE
	16.11
	INTRUMENTOS AUXILIARES
� EMBED Equation.3 ���
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