O que é Concentricidade: Explicação do Símbolo GD&T

O que é concentricidade?

Runout é um defeito de fabricação que ocorre especificamente em componentes rotodinâmicos. Como quase todas as indústrias dependem de máquinas como bombas, caixas de velocidades, eixos, etc., este é sem dúvida um erro importante a ter em conta.

Neste artigo abordaremos a definição de excentricidade, seus tipos: excentricidade radial e excentricidade lateral, gerenciamento de excentricidade em GD&T e algumas dicas para medição de excentricidade.

O que é esgotamento?

Antes de nos aprofundarmos nos detalhes, vamos dar uma rápida olhada em uma definição geral de concentricidade. Runout é um defeito de fabricação específico que ocorre em peças rotativas, como eixos de motores.

Mede o desvio destas peças à medida que giram em torno de um eixo de referência fixo. Idealmente, o eixo da peça e o eixo de referência deveriam ser colineares, mas na realidade não é o caso.

Em termos mais simples, a concentricidade é uma medida da oscilação dos componentes rotodinâmicos. Compreensivelmente, este é um erro indesejado que precisa ser mantido sob controle. Se o desvio da usinagem estiver fora dos limites, isso poderá causar problemas catastróficos, como falha do rolamento ou flexão permanente do eixo.

Dois tipos de erros de runout

Acima discutimos a definição de desvio e agora explicamos seus dois tipos: desvio axial e desvio.

Desvio de desvio

Um erro de concentricidade ocorre quando o eixo do componente rotativo está desviado do eixo de rotação. Neste cenário, os eixos ainda são paralelos, mas não colineares.

Imagine uma broca montada ligeiramente descentralizada em um mandril. Ele giraria com o mandril, mas não em seu eixo. O eixo de rotação seria antes o eixo central do mandril. Neste caso, o furo seria maior que o tamanho da broca em um valor correspondente ao desvio.

Erro de concentricidade ao perfurar

desvio de desvio axial

O desvio axial é definido pelo ângulo entre o eixo do componente e o eixo de referência. Neste caso eles não são paralelos entre si. Devido ao ângulo, o desvio entre o componente e o eixo de referência aumenta à medida que você se afasta da intersecção dos dois eixos.

Um bom exemplo é um pneu de carro solto. Você pode ver seu movimento oscilante por trás. A oscilação é menos pronunciada perto do eixo e mais pronunciada em torno da circunferência do pneu, como acabamos de explicar.

Ida e volta em GD&T

Dimensionamento e Tolerância Geométrica (GD&T) é um sistema sofisticado para caracterizar tolerâncias de engenharia e relações entre peças. Serve como uma diretriz para a fabricação e um padrão para garantia de qualidade. Como as máquinas rotativas são amplamente utilizadas, isso é fornecido em todos os sistemas GD&T.

De acordo com o padrão ASME Y14.5, o desvio em GD&T é controlado pelo símbolo de desvio mostrado abaixo. É um recurso 2D que define uma zona de tolerância circular centrada no eixo de referência. Os especialistas em GD&T também usam o termo “eixo de referência” para o eixo de referência.

Símbolo de descontinuação

Para que a peça passe nos testes de qualidade exigidos, todos os pontos da superfície de controle devem estar dentro desta zona de tolerância.

Uma versão 3D do runout também está disponível. Quando o símbolo de desvio total é invocado em uma superfície circular, toda a superfície deve ser medida e deve estar dentro de uma zona de tolerância cilíndrica 3D.

Ícone de traço total

Esses dois símbolos, o símbolo da concentricidade e a concentricidade geral, são ferramentas eficazes para o projetista comunicar seus requisitos de fabricação em termos de produção e qualidade.

Para tornar isso ainda mais claro, demonstraremos agora o uso do símbolo de eliminação progressiva com um exemplo simples.

Exemplo de esgotamento de GD&T

É muito fácil lidar com erros de runout em GD&T. Primeiro, vejamos o exemplo do símbolo de runout mostrado abaixo. O desvio é indicado na superfície cilíndrica menor, conforme indicado pela seta ao lado da etiqueta.

O “A” na etiqueta refere-se ao elemento de referência, ou seja, o eixo do cilindro maior. O valor 0,03 é a tolerância de desvio. A figura à direita mostra a medição e a zona de tolerância de +/-0,03. A medição mostra que o perfil (linha preta sólida) está dentro da zona de tolerância (linha tracejada). Então você pode começar!

Exemplo de rodada de GD&T

A seguir, discutiremos o símbolo geral do traço. Vamos estender o exemplo anterior substituindo o símbolo da batida pela batida total. A imagem a seguir reflete essa mudança.

A medição permanece a mesma de antes. Porém, desta vez a zona de tolerância é um cilindro 3D. Toda a superfície do elemento cilíndrico menor deve estar dentro desta zona de tolerância. Consequentemente, o técnico fará múltiplas medições em diferentes locais ao longo do eixo do recurso. Isso exige um pouco mais de trabalho, mas requer uma tolerância mais restrita na geometria.

Exemplo de greve total de GD&T

Como medir a concentricidade: passo a passo

O exemplo de GD&T acima cobre a medição de desvio. Nesta seção respondemos à pergunta: Como você mede o desvio?

Os relógios comparadores são de longe o dispositivo de medição mais comumente usado para medir concentricidade e desvio axial. Eles são intuitivos de usar e muito fáceis de configurar. Além disso, eles são extremamente precisos e fornecem medições repetíveis.

Medição de axial e concentricidade

Abaixo está um resumo passo a passo do processo de medição:

1. Fixe a data

Com base no exemplo acima, isso significaria que o ponto de referência (cilindro grande) está permanentemente montado em um dispositivo rotativo, como um mandril ou fuso. Isto garante que o ponto de referência não oscile mesmo durante a medição.

2. Monte o relógio comparador

Use um quadro de referência fixo. Por exemplo o chão.

3. Pressione a caneta contra o recurso

Coloque o relógio comparador em uma posição confortável e pressione suavemente o pino contra a superfície a ser medida. No caso de concentricidade radial, esta é a superfície redonda. Para obter concentricidade axial, coloque-o contra uma superfície perpendicular ao eixo central. Para obter mais informações, consulte a figura “Excentricidade Axial e Radial”.

4. Coloque a chave rotativa em zero

Com um relógio comparador padrão, você pode girar a estrutura do relógio comparador para zerá-lo.

5. Realize a medição

Gire a peça uma volta completa e registre os desvios no relógio comparador. Além disso, você pode repetir o processo várias vezes para minimizar erros.

Além dos relógios comparadores, os engenheiros também costumam usar ferramentas de medição modernas, como máquinas de medição a laser ou máquinas de medição por coordenadas (CMM) para aplicações de alta precisão. Essas máquinas funcionam automaticamente e podem medir erros com uma precisão muito maior.

Por que é importante evitar erros de concentricidade na produção?

Como todos os defeitos de fabricação, a concentricidade deve ser evitada em determinadas aplicações. Normalmente, isso é importante para máquinas como motores, eixos, polias, flanges, eixos de engrenagens, etc.

Uma razão importante para evitar erros de concentricidade é a vibração. Erros de desvio em um componente rotativo fazem com que ele vibre em torno de seu eixo, criando forças centrífugas e movimentos indesejados. Essa vibração aumenta com o grau de desvio e a velocidade de rotação. Em casos extremos, esta vibração pode danificar todo o conjunto, causar deformação permanente na peça, excitar modos dinâmicos do conjunto e encurtar a vida útil do componente.

Concentricidade na produção

Outra razão para evitar o desvio é a precisão do movimento. Imagine um carro com uma roda bamba. A irregularidade da roda representa um risco à segurança e certamente também danificará o carro. Portanto, para uma condução suave e segura, a irregularidade geral deve ser mínima.

Outra questão importante na usinagem é a concentricidade. Ferramentas rotativas são usadas em muitos processos de usinagem. Por exemplo, ao tornear, fresar e furar. Se a ferramenta for montada incorretamente (com desvio excessivo), o processo produzirá resultados imprecisos. Além disso, isso danificará a ferramenta e a máquina.

Concluindo

A fabricação de precisão significa otimizar seus processos para minimizar erros. Está diretamente ligado à produtividade e qualidade industrial. O desvio é a consideração mais importante em componentes rotativos, que são a força vital da indústria moderna. Controlar o desvio da usinagem é, sem dúvida, uma pequena parte dos esforços da indústria de manufatura em direção à fabricação de ultraprecisão.

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Perguntas frequentes

Qual é a definição de concentricidade?

Runout é um defeito de fabricação que caracteriza o desvio das peças rotativas de sua forma real. Um desvio grande significa que a peça oscila quando girada em torno de seu eixo de rotação.

Qual é a diferença entre desvio e desvio total?

Runout é um termo GD&T que representa a zona de tolerância circular bidimensional definida pelo símbolo de runout. Total Runout é outro símbolo GD&T, mas com uma zona de tolerância cilíndrica tridimensional aplicada a toda a superfície redonda.

Como você controla a concentricidade em máquinas rotativas?

Os fabricantes normalmente usam máquinas de alta precisão, como máquinas CNC ou EDM, para minimizar erros de batimento. Após o processo de fabricação primário, métodos de pós-processamento, como lixamento e retificação, também são usados ​​para colocar uma peça dentro dos limites de tolerância definidos.

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