Muitos engenheiros e compradores deparam-se com problemas de qualidade com peças rotativas - vibração, oscilação ou ajuste inconsistente. A causa está frequentemente relacionada com as tolerâncias geométricas. Especificamente, a excentricidade circular e a excentricidade total. Estes dois controlos GD&T parecem semelhantes, mas resolvem problemas diferentes. Se os misturar, as peças podem não funcionar como planeado.
A excentricidade circular controla a variação em cada secção transversal circular. A excentricidade total controla toda a superfície ao longo do comprimento. A excentricidade circular concentra-se na circularidade num ponto. A excentricidade total adiciona verificações de retilinearidade e de conicidade em toda a caraterística.
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O que é a Dimensionamento e Tolerância Geométricos (GD&T)?
A GD&T é uma forma de controlar a forma e a posição das peças. Estabelece limites claros para que as peças se encaixem e se movam como pretendido.
Em vez de fornecer apenas números para o tamanho, a GD&T também define o quão reta, plana ou redonda deve ser uma superfície. Utiliza símbolos nos desenhos técnicos para mostrar estes limites.
A excentricidade é um tipo de tolerância em GD&T. Controla o quanto uma superfície rotativa se pode afastar da sua trajetória correta. Quando um eixo roda, deve rodar suavemente. O runout verifica se existe alguma oscilação ou desvio. É utilizado um relógio comparador para medir este movimento.
A excentricidade é essencial para as peças que giram ou que se encaixam estreitamente noutras peças. Demasiada excentricidade pode causar ruído, desgaste adicional ou mesmo avaria da peça.
O que é o batimento circular？
A excentricidade circular é um controlo GD&T para peças rotativas. Limita a distância a que uma superfície se move para dentro e para fora numa única secção transversal circular quando a peça gira em torno de um eixo de referência. Combina a circularidade e o alinhamento com esse eixo para essa secção. Este controlo aplica-se a cilindros, cones e faces.
Não controla a conicidade, a curvatura ou a ondulação ao longo do eixo. A tolerância indicada é igual à leitura total do indicador (TIR) permitida.
Como é que o Runout Circular é medido？
Os inspectores montam a peça de modo a que esta gire em torno de um eixo de referência, utilizando frequentemente centros, uma pinça ou blocos em V.
Colocam um relógio comparador na superfície, perpendicular à direção da medição. Depois de zerar o indicador, rodam a peça uma volta completa e registam a diferença entre a leitura mais alta e a mais baixa. Esta diferença é a TIR.
Repete-se o processo em cada local necessário para verificações em várias secções. Ao verificar uma face, posicionam o indicador perpendicularmente a ela perto do raio necessário e seguem os mesmos passos.
Principais aplicações em componentes mecânicos
A excentricidade circular é comum nos diários dos rolamentos, onde é essencial uma rotação suave. Também é utilizado em veios de motores e bombas para reduzir a vibração e em furos de vedação ou diâmetros de bucins para manter um contacto de vedação uniforme. As faces dos discos de travão, as ranhuras das polias e os cubos das engrenagens também podem necessitar deste controlo para reduzir o ruído e o desgaste.
Símbolos e representações de desenhos comuns
Os desenhos mostram a excentricidade circular numa moldura de controlo de caraterística com o símbolo de excentricidade circular (uma seta circular simples), o valor de tolerância e a letra do ponto zero do eixo. Exemplo: [símbolo de excentricidade] | 0,02 | A.
Uma linha de orientação aponta para a superfície controlada. A zona de tolerância é uma faixa à volta de cada círculo medido; não é utilizado qualquer símbolo de diâmetro.
O recorte utiliza o RFS (independentemente do tamanho da caraterística) por predefinição. Os modificadores MMC ou LMC não são aplicados.
Se for necessário verificar várias secções, o desenho pode incluir uma nota como "medir em vários locais" ou mostrar pontos de medição ao longo do comprimento.
O que é a excentricidade total？
A excentricidade total é uma tolerância GD&T que limita a variação da superfície quando uma peça roda em torno de um eixo de referência. Ao contrário da excentricidade circular, que verifica uma secção transversal de cada vez, a excentricidade total verifica toda a superfície numa única medição. Controla a circularidade, a retidão e a conicidade ao mesmo tempo.
A tolerância aplica-se a cada elemento circular e ao comprimento entre eles. É mais rigorosa do que a excentricidade circular e proporciona um controlo mais apertado para peças críticas.
Como é que a excentricidade total é medida？
Para medir a excentricidade total, monte a peça de modo a que esta gire em torno do seu eixo de referência. Coloque um relógio comparador contra a superfície. À medida que a peça roda, deslize o indicador de uma extremidade da superfície para a outra.
Registar as leituras mais altas e mais baixas durante o processo. A leitura total do indicador (TIR) deve manter-se dentro da tolerância indicada. Este método mede todas as variações em conjunto, mostrando o desempenho de toda a superfície e não apenas de uma secção.
Principais aplicações em peças rotativas
A excentricidade total é utilizada em veios de precisãofusos e encaixes de rolamentos. É necessário quando a forma e o alinhamento de toda a superfície têm de cumprir limites apertados. Os exemplos incluem rotores de turbinas, veios de caixas de velocidades e cambotas de automóveis. A utilização da excentricidade total ajuda a evitar o desequilíbrio, a vibração e o ruído.
Símbolos e representações de desenhos comuns
Nos desenhos, a excentricidade total é apresentada num quadro de controlo de caraterística com o símbolo de excentricidade total (duas setas concêntricas), o valor de tolerância e a letra do ponto de referência. Exemplo: [símbolo de seta dupla] | 0,01 | A.
É normalmente aplicada a superfícies cilíndricas. A zona de tolerância é uma banda 3D que rodeia todo o comprimento da superfície, alinhada com o eixo de referência. Tal como a excentricidade circular, a predefinição é RFS (independentemente do tamanho da caraterística) e não utiliza os modificadores MMC ou LMC.
Utilize a excentricidade total quando necessitar de um controlo total da superfície e não apenas de medições em alguns pontos.
Diferenças fundamentais entre a excentricidade circular e a excentricidade total
A excentricidade circular e a excentricidade total podem parecer semelhantes, mas controlam caraterísticas diferentes de uma peça. Compreender estas diferenças ajuda-o a escolher o controlo adequado para o seu projeto ou inspeção.
Âmbito de medição e cobertura de superfície
A excentricidade circular mede uma secção transversal de cada vez. Não tem em conta a forma da superfície entre secções. As medições são efectuadas apenas em pontos específicos.
A excentricidade total mede toda a superfície ao longo do comprimento da peça. Inclui a circularidade, a retidão, a conicidade e a ondulação. Isto permite um controlo completo da superfície, em vez de verificar pontos isolados.
Impacto na funcionalidade da peça
O batimento circular mantém uma peça redonda em determinados pontos. Reduz a oscilação mas não controla a conicidade ou a curvatura.
A excentricidade total garante que a peça se mantém fiel ao longo de todo o seu comprimento durante a rotação. Evita problemas de excentricidade em toda a superfície, reduzindo o risco de ruído, desgaste ou fugas. Utilize a excentricidade total quando todos os pontos da superfície têm de estar alinhados com o ponto de referência.
Métodos e ferramentas de inspeção
Ambos os controlos utilizam um indicador com mostrador e um dispositivo rotativo. O indicador permanece fixo num local enquanto a peça gira para obter a excentricidade circular. O indicador move-se ao longo da superfície para obter o batimento total à medida que a peça roda, registando as variações ao longo do comprimento.
Ambos os métodos requerem fixação. A peça deve girar com precisão em torno do eixo de referência. Blocos em V, centros ou um torno podem ajudar a mantê-la estável.
Diferenças na Zona de Tolerância
A zona de tolerância é um círculo 2D em cada secção transversal medida na excentricidade circular. A superfície deve permanecer dentro deste círculo durante a rotação.
A zona de tolerância é uma banda cilíndrica 3D que cobre todo o comprimento da excentricidade total. A superfície deve permanecer dentro desta banda em todos os pontos.
A zona de runout total é mais restritiva porque inclui todas as variações ao longo do comprimento. Isto faz com que a excentricidade total seja um controlo mais rigoroso e abrangente.
Factores que afectam a precisão da excentricidade
As leituras de excentricidade podem mudar consoante a forma como a peça é mantida, a máquina utilizada e o ambiente. Para obter resultados precisos, controle estes factores durante a inspeção.
Erros de montagem e fixação da peça de trabalho
Os valores de excentricidade não serão corretos se a peça não estiver centrada ou fixada uniformemente. Mordentes moles, pressão desigual ou superfícies de contacto sujas podem deslocar ligeiramente a peça.
Mesmo pequenas deslocações causam alterações significativas na leitura. Monte sempre as peças utilizando dispositivos de fixação precisos. Limpe as superfícies de contacto e utilize configurações repetíveis para reduzir leituras falsas.
Precisão do fuso da máquina-ferramenta
O fuso da máquina deve rodar suavemente. Se o fuso oscilar ou tiver desgaste, acrescenta um desvio extra. Isto faz com que seja difícil dizer se o erro vem da peça ou da máquina.
Verifique a precisão do fuso antes de testar as peças. Utilize um calibre de referência ou uma peça principal para confirmar a estabilidade da máquina.
Acabamento da superfície e imperfeições
Superfícies rugosas ou rebarbas afectam o contacto do relógio comparador. Uma pancada ou um mergulho podem causar falsos picos na leitura.
Limpar a superfície antes de efetuar a medição. Remova rebarbas, ferrugem e aparas. Utilize uma sonda com uma ponta de contacto maior para peças ásperas, de forma a compensar pequenas falhas.
Factores ambientais como a temperatura e a vibração
As alterações da temperatura ambiente podem expandir ou encolher a peça. Mesmo alguns graus podem alterar a superfície.
As vibrações de máquinas próximas podem abanar a configuração do teste. Isto adiciona ruído à leitura. Utilize mesas estáveis e realize o teste num local silencioso. Deixe as peças atingirem a temperatura ambiente antes de as testar.
Melhores práticas para especificar a excentricidade nos desenhos
As indicações de runout claras e práticas reduzem as falhas das peças, diminuem os custos e melhoram a eficiência da produção. As dicas abaixo podem ajudar a obter melhores resultados.
Seleção da tolerância correta para a aplicação
Escolha o batimento circular quando a circularidade em secções específicas é suficiente. Funciona bem para veios simples, assentos de rolamentos e discos de travões.
Utilize a excentricidade total quando toda a superfície tem de permanecer alinhada e lisa. É adequado para veios longos, fusos e peças com encaixes de vedação apertados.
Adequar o tipo de tolerância à função da peça. Evite utilizar a excentricidade total quando a excentricidade circular é suficiente para o trabalho. Isto evita trabalho e custos adicionais sem benefícios acrescidos.
Evitar tolerâncias demasiado apertadas
As tolerâncias demasiado apertadas aumentam os custos de fabrico e podem atrasar a produção. As fábricas podem necessitar de equipamento de maior precisão ou de tempos de preparação mais longos para cumprir requisitos extremos.
Começar com um valor realista. Analise peças semelhantes ou amostras de teste para confirmar a tolerância necessária. Se 0,05 mm funcionar sem problemas, não há necessidade de especificar 0,01 mm.
Comunicação com fornecedores e inspectores
Adicione notas no desenho para explicar o método de inspeção ou o local de medição. Incluir pontos de medição, requisitos de acabamento de superfície ou orientação da peça, caso afectem os resultados.
Discuta as tolerâncias com o seu fornecedor antes de finalizar o desenho. Confirme que eles têm as ferramentas e os processos para medir e cumprir os requisitos.
Partilhe ficheiros CAD 2D e 3D e peça feedback antecipadamente. Isto evita atrasos, reduz mal-entendidos e garante que a peça satisfaz o desenho e as necessidades de desempenho no mundo real.
Conclusão
A excentricidade circular verifica a circularidade em secções transversais individuais. A excentricidade total controla toda a superfície ao longo do seu comprimento. A excentricidade circular é mais simples e adequada para verificar a oscilação em pontos específicos. A excentricidade total é mais rigorosa e melhor para peças rotativas de alta precisão. Cada uma tem o seu lugar no GD&T, dependendo da função da peça e das necessidades de inspeção.
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Olá, chamo-me Kevin Lee
Nos últimos 10 anos, tenho estado imerso em várias formas de fabrico de chapas metálicas, partilhando aqui ideias interessantes a partir das minhas experiências em diversas oficinas.
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Kevin Lee
Tenho mais de dez anos de experiência profissional no fabrico de chapas metálicas, especializando-me em corte a laser, dobragem, soldadura e técnicas de tratamento de superfícies. Como Diretor Técnico da Shengen, estou empenhado em resolver desafios complexos de fabrico e em promover a inovação e a qualidade em cada projeto.
