CONTROLE DIMENSIONAL
Tolerância Geométrica
Controle Dimensional – Tolerância Geométrica
Apostila elaborada por Luiz Carlos Mosca para o curso a distância “Construção do Texto Didático”.
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Controle Dimensional – Tolerância Geométrica
TOLERÂNCIA GEOMÉTRICA Introdução Se você tiver que traçar uma linha reta apenas com um lápis, possivelmente esta linha não ficará visualmente aceitável:
Mas se você optar por utilizar também uma régua, esta reta traçada ficará aceitável, ou seja, dentro de uma tolerância visual:
Agora está aceitável, não é mesmo?
Pois bem, nesta unidade você terá contato com conceitos sobre tolerância geométrica, pois os produtos fabricados na indústria não são perfeitos (as máquinas que os confeccionam não são perfeitas) mas necessitam estar dentro de uma tolerância especificada pelo cliente, garantindo assim a qualidade. Fonte: SENAI – Processos de Fabricação
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1. Erros e Tolerâncias Geométricas 1.1. Erro de Forma O erro de forma é a diferença entre a superfície real da peça e a forma geométrica teórica, ou seja, todo o espaço material que excede ou falta em relação ao esperado no projeto.
Excesso de material.
Forma Geométrica
Superfície Real
Falta de material.
Perceba que a figura acima mostra a forma geométrica teórica sobreposta à superfície real e, em cor cinza, o erro de forma. Este caso denomina-se “erro de circularidade”.
1.2. Causas dos Erros de Forma Como as máquinas que são utilizadas para fabricar as peças possuem imperfeições em suas geometrias, as conseqüências serão peças usinadas também com imperfeições. Além disso, as vibrações que ocorrem durante a usinagem, e as folgas existentes nos mancais de rolamento ou deslizamento, provocam ondulações na superfície e erros de forma, caracterizando os erros macrogeométricos. Fonte: SENAI – Processos de Fabricação
Já que não existe a possibilidade de confeccionar uma peça igual (considerando esta igualdade como absoluta) à forma geométrica teórica especificada no projeto, a peça estará aceitável se sua superfície estiver dentro das tolerâncias geométricas, também especificadas no projeto.
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Superfície da peça
Limite inferior
Limite superior
Como você pode perceber na figura acima, apesar da superfície da peça não ser exatamente circular como é a forma geométrica teórica, está entre os limites superior e inferior de tolerância especificada no projeto. Sendo assim, definimos tolerância geométrica como sendo os desvios aceitáveis da geometria da peça após sua execução. Para medir e controlar os erros geométricos (verificar se as variações estão dentro da tolerância geométrica), utilizamos instrumentos convencionais como relógios comparadores, micrômetros, réguas, ou mesmo equipamentos específicos (foto abaixo) para medir circularidade, cilindricidade, etc.
Fonte: Catálogo Formtester MMQ44CNC - Mahr
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Há também a possibilidade de utilizarmos a CMM (Máquina de Medir por Coordenadas), com a vantagem de maior rapidez na medição em relação aos instrumentos convencionais:
Fonte: Catálogo MarVision PMC 800 - Mahr
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2. Tolerâncias Geométricas (símbolos, inscrição no desenho, interpretação e métodos de controle) 2.1. Tolerância Geométrica de Forma É a tolerância para elementos isolados, sem relação com outro elemento da peça.
2.1.1. Retilineidade
Símbolo da Tolerância Geométrica
Se considerarmos uma linha em um plano, a inscrição no desenho é desta forma:
0,2
A linha real deste plano estará na tolerância de retilineidade se estiver entre duas retas paralelas e teóricas com distância de 0,2mm. Verificamos a retilineidade deste plano com régua de controle, não havendo desta forma a possibilidade de medição. Porém, para se fazer a medição e o controle do erro de retilineidade, utilizamos relógio comparador ou CMM. No caso de um eixo, a inscrição no desenho é assim (repare que antes do valor de tolerância surge o símbolo de diâmetro):
Fonte: SENAI - Metrologia
O eixo do cilindro estará na tolerância de retilineidade se estiver compreendido num cilindro teórico com diâmetro de 0,03mm.
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Controlamos este erro de forma com relógio comparador conforme figura a seguir:
Fonte: SENAI - Metrologia
2.1.2. Planeza A planeza de uma superfície fica inscrita no desenho desta forma:
Fonte: SENAI - Metrologia
O plano estará dentro da tolerância de planeza quando estiver entre dois planos paralelos e teóricos com distância de 0,05mm entre eles.
2.1.3. Circularidade A circularidade de um cilindro, cone, disco, etc, é representada no desenho assim:
Fonte: SENAI - Metrologia
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A circunferência da peça (real) estará na tolerância de circularidade se estiver contida entre duas circunferências concêntricas com distância t (0,5mm no exemplo) entre elas, conforme figura ao lado:
Fonte: SENAI - Metrologia
2.1.4. Cilindricidade A inscrição da cilindricidade no desenho é assim:
Fonte: SENAI - Metrologia
A superfície cilíndrica real da peça estará dentro da tolerância se estiver contida entre dois cilindros co-axiais e teóricos com distância de 0,2mm entre eles. Para controlarmos a circularidade e a cilindricidade utilizamos a CMM, equipamentos específicos, ou mesmo relógio comparador com montagem adequada:
Fonte: SENAI - Metrologia
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2.1.5. Forma de uma Linha Qualquer A superfície de um “mouse”, usado em computador, é plana? Cilíndrica? Cônica? Não tem definição, não é mesmo? Para estes casos especiais definimos como “linha qualquer” ou “superfície qualquer”. A representação no desenho da tolerância de forma de uma linha qualquer de um perfil ou contorno é desta forma:
Fonte: SENAI - Metrologia
O perfil da peça (real) estará dentro da tolerância de forma de uma linha qualquer se estiver entre duas linhas teóricas, geradas por círculos de ∅t = 0,06mm com seus centros sobre a linha geométrica teórica, como mostra a figura:
Fonte: SENAI - Metrologia
2.1.6. Forma de uma Superfície Qualquer A tolerância de forma de uma superfície qualquer é inscrita no desenho assim:
Fonte: SENAI - Metrologia
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A superfície real da peça estará na tolerância de forma de uma superfície qualquer se estiver compreendida entre duas superfícies geradas por esferas de ∅ 0,03mm, com seus centros situados na superfície geométrica teórica.
A CMM é um equipamento bastante indicado para controlar este erro, pois compara a superfície medida da peça (superfície efetiva) com a superfície teórica, mostrando através do software se a superfície da peça está ou não dentro da “tolerância de forma de uma superfície qualquer” (foto acima).
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2.2. Tolerância Geométrica de Orientação É a tolerância para elementos associados, ou seja, um elemento em relação a outro(s).
2.2.1. Paralelismo O paralelismo de uma linha (eixo) ou plano em relação a uma linha de referência ou plano de referência é representado no desenho desta forma:
Fonte: SENAI - Metrologia
A linha (eixo) real da peça estará dentro da tolerância de paralelismo se estiver dentro de duas retas paralelas e teóricas, com distância “t” e paralelas à linha de referência ou plano de referência:
//
t
Ou se estiver dentro de um cilindro teórico com ∅t de tolerância especificada no projeto, sendo este cilindro paralelo à linha de referência ou plano de referência:
//
∅t
Já o plano real da peça estará dentro da tolerância de paralelismo se estiver contido entre dois planos teóricos e paralelos entre si, com distância t (tolerância também especificada no projeto) e também paralelos à linha de referência ou plano de referência. 11
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2.2.2. Perpendicularidade A perpendicularidade de uma linha (eixo) ou plano em relação a uma linha de referência ou plano de referência é representada no desenho desta forma:
Fonte: SENAI - Metrologia
A linha (eixo) real da peça estará dentro da tolerância de perpendicularidade se estiver dentro de duas retas paralelas e teóricas, com distância “t” e perpendiculares à linha de referência ou plano de referência:
┴
t
Ou se estiver dentro de um cilindro teórico com ∅t de tolerância especificada no projeto, sendo este cilindro perpendicular à linha de referência ou plano de referência:
┴
∅t
Já o plano real da peça estará dentro da tolerância de perpendicularidade se estiver contido entre dois planos teóricos e paralelos entre si, com distância t (tolerância também especificada no projeto) e também perpendiculares à linha de referência ou plano de referência.
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2.2.3. Inclinação A inclinação de uma linha (eixo) ou plano em relação a uma linha de referência ou plano de referência é representada no desenho desta forma:
Fonte: SENAI - Metrologia
A linha (eixo) real da peça estará dentro da tolerância de inclinação se estiver dentro de duas retas paralelas e teóricas, com distância “t” e inclinadas em relação à linha de referência ou plano de referência no ângulo nominal que consta no desenho:
t Ou se estiver dentro de um cilindro teórico com ∅t de tolerância especificada no projeto, sendo este cilindro inclinado em relação à linha de referência ou plano de referência no ângulo nominal que consta no desenho:
∅t
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Já o plano real da peça estará dentro da tolerância de inclinação se estiver contido entre dois planos teóricos e paralelos entre si, com distância t (tolerância também especificada no projeto) e inclinados em relação à linha de referência ou plano de referência no ângulo nominal que consta no desenho. Os erros de paralelismo, perpendicularidade e inclinação podem ser controlados com CMM ou relógio comparador, como mostra a foto ao lado:
2.3. Tolerância Geométrica de Posição É também a tolerância para elementos associados, ou seja, um elemento em relação a outro(s).
2.3.1. Posição de um Elemento A posição de pontos, linhas (eixos) ou superfícies entre si, ou em relação a um ou mais elementos de referência, é representada no desenho assim:
Fonte: SENAI - Metrologia
Na figura, a interseção das duas retas estará dentro da tolerância se estiver contida num círculo com ∅t, sendo o centro deste círculo a posição teórica, dimensionada pelas cotas básicas que estão contidas num retângulo (no exemplo: 15 e 20 ).
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Fonte: SENAI - Metrologia
Neste caso, o eixo do furo estará dentro da tolerância se estiver incluído num cilindro teórico com ∅t, com seu eixo posicionado pelas cotas básicas (no exemplo: 10 e 14 ).
Fonte: SENAI - Metrologia
Já neste outro caso, a superfície inclinada estará dentro da tolerância se estiver contida entre dois planos paralelos e teóricos, com distância t (0,05mm no exemplo) e simetricamente dispostos em relação à superfície de referência “A” e à linha de referência “B”.
2.3.2. Concentricidade A concentricidade de um ponto (centro) em relação a um ponto de referência é inscrita no desenho desta forma:
Fonte: SENAI - Metrologia
O centro do círculo maior estará na tolerância de concentricidade se estiver contido num círculo teórico de ∅t (0,1mm no exemplo) e concêntrico ao círculo de referência “A”.
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2.3.3. Coaxialidade A coaxialidade de uma linha (eixo) em relação a uma linha (eixo) de referência é representada no desenho assim:
O eixo do corpo central desta peça estará na tolerância de coaxialidade se estiver contido num cilindro teórico de ∅t (0,05mm no exemplo) coaxial com a linha de centro dos corpos A-B.
Já neste caso, o eixo do corpo maior desta peça estará dentro da tolerância de coaxialidade se estiver contido num cilindro teórico de ∅t (0,05mm no exemplo) coaxial ao eixo de referência do furo “A”. A concentricidade e a coaxialidade podem ser controladas com CMM, relógio comparador e equipamentos específicos.
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2.3.4. Simetria A simetria de um plano médio ou de uma linha (eixo) média em relação a uma reta ou plano de referência é indicada no desenho assim:
Fonte: SENAI - Metrologia
O eixo do furo estará na tolerância de simetria se estiver entre dois planos paralelos e teóricos, distantes 0,08mm e dispostos simetricamente em relação ao plano de referência A-B.
Fonte: SENAI - Metrologia
Neste caso, o plano médio do rasgo estará na tolerância de simetria se estiver entre dois planos paralelos e teóricos, distantes 0,08mm e dispostos simetricamente em torno do plano médio do elemento de referência “A”. Controla-se a simetria com CMM ou relógio comparador.
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2.4. Tolerância Geométrica de Batimento É a tolerância de elementos da peça em relação ao seu eixo de revolução.
2.4.1. Batimento Circular O batimento circular pode ser radial, axial ou numa direção intermediária, especificada ou não. O batimento circular radial é representado no desenho desta forma:
Fonte: SENAI - Metrologia
O corpo central da peça estará dentro da tolerância de batimento circular radial se, em uma rotação completa em torno do eixo de referência A-B, o balanço (batimento) radial for menor que t (0,1mm no exemplo). Já o batimento circular axial é inscrito no desenho assim:
Fonte: SENAI - Metrologia
A face indicada no desenho estará dentro da tolerância de batimento circular axial se, em uma rotação completa em torno do eixo da peça, o balanço (batimento) axial for menor que t (0,1mm no exemplo). Existe também o caso da tolerância de batimento circular em uma direção especificada (a seta possui indicação de inclinação em relação a um outro elemento, como por exemplo o eixo da peça), ou também a tolerância de batimento circular em qualquer direção, em que o balanço será controlado na direção da seta, conforme figura ao lado:
Fonte: SENAI - Metrologia
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2.4.2. Batimento Total O batimento total pode ser radial ou axial. O batimento total radial é representado no desenho desta forma:
O corpo central da peça estará dentro da tolerância de batimento total radial se, em várias rotações da peça em torno do eixo de referência A-B e o instrumento de medição se movimentando axialmente (paralelamente) ao eixo de referência A-B, o batimento total radial for menor que t (0,1mm no exemplo). Já o batimento total axial é inscrito no desenho assim:
A face indicada no desenho estará dentro da tolerância de batimento total axial se, em várias rotações em torno do eixo da peça e o instrumento de medição se movimentando radialmente (perpendicularmente) ao eixo da peça, o batimento da superfície for menor que t (0,1mm no exemplo). O batimento circular ou total pode ser controlado com equipamentos específicos, ou relógio comparador com montagens adequadas. Para situações específicas como “Máximo Material” ou “Campo de Tolerância Projetado”, consulte a norma ABNT-NBR 6409. Lá você encontrará informações atualizadas sobre tudo o que foi visto nesta apostila.
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Conclusão Para a melhoria da qualidade das peças que fabricamos, ou seja, para garantir a funcionalidade de produtos como conjuntos mecânicos diversos, bem como a manutenção destes conjuntos (intercambialidade), utilizamos as tolerâncias geométricas:
Planeza Circularidade Cilindricidade Forma de uma Linha
associados
isolados ou
Forma Elementos
Símbolo
Retilineidade isolados
Elementos
Característica tolerada
Qualquer Forma de uma Superfície Qualquer Paralelismo
Elementos associados
Orientação
Perpendicularidade Inclinação Posição de um Elemento
Posição
Concentricidade Coaxialidade Simetria Circular
Batimento
Total
Que você tenha sucesso na aplicação dos conceitos que aqui foram tratados!
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Referências Bibliográficas - NBR 6409, tolerâncias geométricas; tolerâncias de forma, orientação, posição e batimento; generalidades, símbolos, definições e indicações em desenho. Rio de Janeiro, 1997. 19p. - SENAI.SP. Tolerância Geométrica. Brasília, SENAI/DN, 2000. 127p. - FRM e FIESP – CIESP – SESI/SP – SENAI/SP. TELECURSO 2000 - Curso Profissionalizante – Mecânica – Metrologia. São Paulo, 1995. 250p. - SENAI – SP. Curso Técnico em Mecatrônica - Metrologia. São Paulo, 2003. 177p. - SENAI – SP. Mecânico Geral - Processos de Fabricação. São Paulo, S/D. 360p.
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