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O controle de qualidade dimensional È t„o
antigo quanto a prÛpria ind˙stria, mas somente nas ˙ltimas dÈcadas vem ocupando a importante posiÁ„o que lhe cabe. O aparecimento de sistemas de mediÁ„o tridimensional significa um grande passo nessa recuperaÁ„o e traz importantes benefÌcios, tais como aumento da exatid„o, economia de tempo e facilidade de operaÁ„o, especialmente depois da incorporaÁ„o de sistemas de processamento de dados. Em alguns casos, constatou-se que o tempo de mediÁ„o gasto com instru- mentos de mediÁ„o convencionais ficou reduzido a um terÁo com a utilizaÁ„o de uma m·quina de medir coordenadas tridimensional MMC manual sem compu- tador, e a um dÈcimo com a incorporaÁ„o do computador.
MediÁ„o tridimensional
Um problema
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IntroduÁ„o A U L A
O projeto de novas m·quinas exige nÌveis de perfeiÁ„o cada vez mais altos, tanto no aspecto dimensional quanto no que se refere ‡ forma e ‡ posiÁ„o geomÈtrica de seus componentes. Ao lado disso, a ind˙stria vem incorporan- do recursos de fabricaÁ„o cada vez mais sofisticados, r·pidos e eficientes. Dentro dessa realidade din‚mica, surgiu a tÈcnica de mediÁ„o tridimensional, que possibilitou um trabalho de mediÁ„o antes impossÌvel por meios conven- cionais ou, ent„o, feito somente com grande esforÁo tÈcnico e/ou com grande gasto de tempo. Esta aula tem como objetivo apresentar, de modo sintÈtico, o mÈtodo de mediÁ„o com a m·quina de medir tridimensional e seus recursos perifÈricos, o que revela a influÍncia que tal maneira de efetuar mediÁıes vem exercendo na verificaÁ„o da qualidade da ind˙stria atual, cada vez mais exigida para melhorar a qualidade de seus produtos e diminuir seus custos.
EspecificaÁ„o da qualidade dimensional - sentido tridimensional
No detalhamento de um projeto mec‚nico, as especificaÁıes de forma, tamanho e posiÁ„o est„o contidas num sistema coordenado tridimensional. Entre as especificaÁıes, encontramos di‚metros, ‚ngulos, alturas, dist‚ncias entre planos, posiÁ„o perpendicular, concentricidade, alinhamento etc. Para cada item requerido, deve-se procurar um meio de verificaÁ„o. Por isso, para medir uma peÁa, tornam-se necess·rios diversos instrumentos, o que natural- mente leva a um ac˙mulo de erros, pois cada instrumento possui o seu erro, conforme norma de fabricaÁ„o.
Conceito de mediÁ„o tridimensional (X, Y, Z)
A definiÁ„o dimensional de uma peÁa È feita geometricamente no espaÁo tridimensional. Esse espaÁo È caracterizado por trÍs eixos perpendiculares entre si - chamados X, Y, Z - e que definem um sistema coordenado de trÍs dimensıes. Assim, um ponto no espaÁo È projetado no plano de referÍncia, onde se definem duas coordenadas (X, Y) e a terceira corresponde ‡ altura perpendicular a esse plano (Z).
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Sensores mec‚nicos, eletrÙnicos e Ûpticos A U L A
Os sensores s„o acoplados ao extremo inferior do eixo vertical (Z). S„o de v·rios tipos, e sua seleÁ„o deve estar de acordo com a geometria, o tamanho e o grau de exatid„o da peÁa.
Sensores mec‚nicos - S„o sensores rÌgidos, geralmente fabricados de aÁo temperado, com diversas formas geomÈtricas em sua extremidade de contato, para permitir f·cil acesso ao detalhe da peÁa que ser· verificada. Uma vez realizado o contato na peÁa, os sensores devem se manter fixos para se fazer a leitura no sistema de contagem digital. Os mais comuns s„o cÙnicos, cilÌndricos, com esfera na ponta e tipo disco.
Sensores eletrÙnicos - S„o unidades de apalpamento muito sensÌveis, ligadas eletronicamente aos contadores digitais. Ao fazer contato com a peÁa que ser· medida, a ponta de mediÁ„o, por efeito de uma pequena press„o, desloca- se angularmente e produz um sinal elÈtrico (e ac˙stico) que congela a indicaÁ„o digital, mostrando o valor da coordenada de posiÁ„o do sensor. Quando se utilizam sistemas de processamento de dados, esse sinal permite que o valor indicado no contador digital seja analisado pelo computador.
Sensores Ûpticos - Quando a peÁa ou um detalhe dela È muito pequeno, impossibilitando a utilizaÁ„o de sensores normais, o ponto de mediÁ„o pode ser determinado com o auxÌlio de microscÛpio ou projetor de centrar, acoplado do mesmo modo que os outros sensores. Nesse caso, o sinal elÈtrico para definir as coordenadas È emitido com o auxÌlio de um pedal.
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A U L A MÈtodo de mediÁ„o com a MMC manual (sem SPD)
Depois de tomar as devidas providÍncias em relaÁ„o ‡ limpeza e ‡ verifica- Á„o do posicionamento da peÁa em relaÁ„o aos trÍs eixos coordenados da m·quina, utiliza-se o mÈtodo de mediÁ„o a seguir:
····· Nivelamento - O plano de referÍncia da peÁa deve ficar paralelo ao plano de mediÁ„o da mesa. A peÁa deve estar apoiada em trÍs suportes regul·veis.
·····^ Alinhamento^ -^ Os eixos de referÍncia da peÁa devem ficar paralelos aos eixos da m·quina.
·····^ DeterminaÁ„o do ponto de origem^ -^ Com o sensor mais adequado encostado na peÁa, procede-se ao zeramento dos contadores digitais. Feito isso, cada novo ponto apalpado ter· suas coordenadas indicadas nos contadores digitais, bastando fazer as leituras correspondentes e compen- sar o di‚metro do sensor.
BenefÌcios da MMC manual (sem SPD)
Principais benefÌcios em relaÁ„o ao processo de mediÁ„o com instrumentos convencionais:
·····^ Maior exatid„o final, devido ‡ substituiÁ„o de diversos instrumentos de mediÁ„o convencional, o que diminui o erro acumulado.
·····^ ReduÁ„o consider·vel do tempo de mediÁ„o e manipulaÁ„o da peÁa.
·····^ Simplicidade de operaÁ„o e leitura.
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A U L A PrincÌpios b·sicos de mediÁ„o com computador
As operaÁıes de nivelamento e alinhamento da peÁa em relaÁ„o aos eixos coordenados da m·quina tornam-se consideravelmente simples e r·pidas com o uso do computador, pois n„o È necess·rio realiz·-las fisicamente - o compu- tador e seu programa compensam a posiÁ„o. Para ìnivelarî um plano, por exemplo, È suficiente acionar um comando no computador e fazer o sensor dar trÍs toques na peÁa. Diversos programas vÍm sendo elaborados para processar os sinais elÈtri- cos procedentes do sistema de leitura digital. Entre esses programas est„o os que permitem mediÁıes em diferentes planos da peÁa, sem mudar sua posiÁ„o na mesa ou perder o sistema coordenado prestabelecido. Cada funÁ„o (do progra- ma) requer uma quantidade definida de pontos tocados. Por exemplo, para definir um plano, um cÌrculo ou a dist‚ncia entre duas retas paralelas, s„o necess·rios trÍs pontos; para medir uma esfera s„o necess·rios, no mÌnimo, quatro pontos e assim por diante. Pode-se aumentar o n˙mero de pontos para melhorar a exatid„o da medida. Quando se utiliza um sensor com uma ponta esfÈrica, È necess·rio introduzir a medida desse di‚metro na memÛria do computador, para que o programa a leve em conta, conforme o tipo de mediÁ„o, e faÁa uma compensaÁ„o autom·tica do di‚metro do sensor.
Programas de mediÁ„o geomÈtrica
Diversas funÁıes do programa permitem definir, por meio de pontos tocados, os detalhes de mediÁ„o necess·rios ‡ peÁa. Para facilitar sua an·lise, classificaremos essas funcıes em trÍs grupos principais, esclarecendo que cada uma precisa de determinado n˙mero de pontos. Assim, temos:
·····^ FunÁıes para designar plano de referÍncia
·····^ FunÁıes para designar ponto de origem e eixo de alinhamento
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·····^ FunÁıes para mediÁ„o indireta e combinaÁ„o por meio de memÛrias A U L A
Existem ainda outros tipos de programas mais especÌficos, como, por exemplo, o programa de contornos, que permite obter resultados por meio de gr·ficos impressos, e o programa estatÌstico, que permite obter resultados quando se processam lotes de peÁas seriadas.
BenefÌcios da MMC com computador
A tÈcnica de mediÁ„o tridimensional com auxÌlio de computador oferece uma sÈrie de benefÌcios: ·· ··· Grande reduÁ„o do tempo de mediÁ„o e de c·lculos, especialmente em peÁas de geometria complexa. ·· ···^ O sistema dispensa totalmente as operaÁıes de posicionamento fÌsico da peÁa em relaÁ„o ao sistema coordenado. ·· ···^ A operaÁ„o pode ser feita por qualquer pessoa que tenha conhecimentos b·sicos de metrologia, apÛs um treinamento dado pelo fabricante quanto ‡ utilizaÁ„o do software de mediÁ„o. ·· ···^ Aumento da exatid„o da mediÁ„o, pois o sistema dispensa n„o somente uma grande quantidade de instrumentos de mediÁ„o como tambÈm a movimentaÁ„o da peÁa no desempeno, e realiza a mediÁ„o com uma press„o de contato constante. ·· ···^ No caso de sistemas CNC, obtÈm-se maior exatid„o final pois, com a movi- mentaÁ„o autom·tica, a interferÍncia humana fica reduzida ao mÌnimo.
Comparativos de tempos de mediÁ„o
Conforme o tipo de peÁa que ser· medida, seu tamanho, sua complexidade geomÈtrica e a quantidade de detalhes, a relaÁ„o de economia de tempo entre os sistemas convencional e tridimensional poder· variar consideravelmente. A figura a seguir ilustra trÍs casos diferentes. Neles fica evidente a substitui- Á„o de diversos instrumentos do mÈtodo convencional pela MMC e a diferenÁa de tempos. A comparaÁ„o È feita com m·quina de movimentaÁ„o manual com deslizamento sobre colch„o de ar.
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ExercÌcio 3 A U L A Para a mediÁ„o tridimensional s„o usados sensores: a) ( ) mec‚nicos, eletrÙnicos, Ûpticos; b) ( ) Ûpticos, autom·ticos, eletrÙnicos; c) ( ) eletrÙnicos, mec‚nicos, pneum·ticos; d) ( ) mec‚nicos, Ûpticos, digitais.
ExercÌcio 4 No mÈtodo de mediÁ„o com a MMC manual s„o realizadas as seguintes operaÁıes: a) ( ) alinhamento, determinaÁ„o do ponto de acabamento, nivelamento; b) ( ) determinaÁ„o do ponto de origem, nivelamento, balanceamento; c) ( ) nivelamento, alinhamento, determinaÁ„o do ponto de fuga; d) ( ) nivelamento, alinhamento, determinaÁ„o do ponto de origem.
ExercÌcio 5 O sistema de processamento de dados acoplado ‡ MMC È sempre assis- tido por: a) ( ) processador; b) ( ) sensor mec‚nico; c) ( ) computador; d) ( ) sensor eletrÙnico.
ExercÌcio 6 Os programas de mediÁ„o geomÈtrica necessitam das seguintes funÁıes: a) ( ) designaÁ„o de plano de referÍncia, ponto de origem e eixo de alinhamento; b) ( ) designaÁ„o de planos, pontos e eixos de alinhamento; c) ( ) tracejamento de linhas, referÍncias e ponto de origem; d) ( ) plotagem de referÍncias, esquemas e ponto de origem.
