Já alguma vez se interrogou sobre o que faz um círculo perfeito? No mundo da engenharia mecânica, a circularidade é um conceito crucial que afecta o desempenho e a longevidade dos componentes rotativos. Este artigo mergulha nos meandros da circularidade, explorando a sua definição, métodos de medição e os factores que a influenciam. Quer seja um engenheiro experiente ou um aprendiz curioso, compreender a circularidade é fundamental para a conceção e manutenção de maquinaria de alta precisão.
Na Norma Industrial Japonesa (JIS) B0621-1984, que diz respeito à definição e expressão de desvios de forma e posição, a circularidade é definida como "o desvio do círculo geométrico de um corpo circular". Esta norma fornece um método preciso para representar a circularidade, que é crucial para garantir a qualidade e a funcionalidade dos componentes circulares na engenharia mecânica.
A representação da circularidade na norma JIS B0621-1984 é a seguinte:
Para os componentes rotativos, a avaliação da sua verdadeira forma circular é fundamental para garantir o funcionamento correto e a longevidade. A preocupação imediata é determinar a tolerância de circularidade, que é o desvio permitido de um círculo perfeito. Esta avaliação começa com:
A tolerância de circularidade, também conhecida como tolerância de circularidade, é uma especificação de dimensionamento e tolerância geométrica (GD&T) que define o desvio permitido de um círculo perfeito num plano de secção transversal de uma peça cilíndrica ou esférica. Garante que a circunferência medida de uma peça se encontra dentro de uma zona de tolerância especificada, que é a área entre dois círculos concêntricos da mesma secção com uma diferença de raio t. Esta zona de tolerância garante que a peça mantém uma forma circular consistente dentro dos limites definidos.
Imagine uma secção transversal de uma peça cilíndrica. A zona de tolerância de circularidade é representada como a área entre dois círculos concêntricos. A diferença de raio t entre estes círculos representa o desvio permitido da forma circular ideal. Qualquer ponto na circunferência real da peça deve estar dentro desta zona para cumprir o requisito de tolerância de circularidade.
Vários factores podem levar a desvios na circularidade e na cilindricidade, afectando a precisão e a funcionalidade das peças maquinadas. Eis as causas mais comuns:
Existem vários métodos para avaliar a circularidade, cada um com as suas próprias características e vantagens. O método a utilizar é normalmente selecionado com base nos requisitos específicos da peça a trabalhar.
Por exemplo:
Método do diâmetro
A circularidade pode ser medida diretamente com ferramentas como o micrómetro. Este método é simples e fácil de executar. No entanto, ao avaliar círculos triangulares e pentagonais de igual diâmetro, é fácil medi-los como circulares quando não o são, o que conduz a resultados incorrectos.
Método dos três pontos
O método dos três pontos permite obter dados de circularidade através de [bloco em V + micrómetro / medidor + banco].
No entanto, o método dos três pontos pode resultar em medições incorrectas devido a diferenças na linha tangente no ponto de apoio selecionado e a dificuldades na determinação do centro do ponto de referência. Além disso, podem ocorrer erros durante a medição devido ao movimento para cima e para baixo com a rotação do objeto a ser medido.
Por exemplo:
Método do raio
O método do raio avalia a circularidade utilizando a diferença entre o raio máximo e o raio mínimo obtidos após a rotação da peça de trabalho durante um ciclo. Como mostra a figura, os resultados da medição também podem ser facilmente afectados pela operação horizontal da peça de trabalho.
A zona de tolerância situa-se entre dois círculos concêntricos na mesma secção
Método central
Comparado com o método central, o método do raio é maioritariamente utilizado para necessidades de medição mais precisas. Os dados de deteção da circularidade dependem do círculo de referência. Diferentes métodos de avaliação do círculo de teste resultarão em diferentes posições centrais do círculo de referência, afectando assim a posição axial da caraterística circular medida.
Para determinar a circularidade, o contorno medido é ajustado a um círculo e a soma dos quadrados do desvio dos dados do contorno em relação ao círculo é minimizada. De seguida, o valor da circularidade é definido como a diferença entre o desvio máximo (o valor de pico mais alto para o valor de vale mais baixo) do contorno e o círculo.
ΔZｑ=Rmax-Rmin, símbolo que representa o valor da circularidade através do LSC
Para minimizar a diferença radial, são colocados dois círculos concêntricos à volta do contorno medido. O valor da circularidade é definido como o intervalo radial entre os dois círculos.
ΔZｚ=Rmax-Rmin , símbolo que representa o valor da circularidade através do MZC
Em primeiro lugar, criar o círculo mais pequeno que envolve o perfil medido. De seguida, o valor da circularidade é definido como o desvio máximo entre o contorno e o círculo. Este método é normalmente utilizado para avaliar veios, barras e objectos semelhantes.
ΔZｃ=Rmax-Rmin , o símbolo do valor de circularidade através da MCC.
Criar o maior círculo que possa envolver o perfil medido. De seguida, o valor de arredondamento é definido como o desvio máximo entre o contorno e o círculo.
ΔZｉ=Rmax-Rmin , o símbolo que indica o valor da circularidade através do MIC.
Ao avaliar a circularidade, o contorno obtido é normalmente filtrado para reduzir ou eliminar a influência de ruído desnecessário.
Os métodos de filtragem e os valores de corte de filtragem definidos (UPR: flutuações por rotação) podem variar consoante os requisitos de medição específicos. A figura abaixo ilustra os efeitos variáveis das definições de filtro no contorno medido.
Sem filtro:
Filtro passa-baixo:
Filtro passa-banda:
Enquanto avaliadores, o que é que estes números nos podem dizer?
Figura: gráfico dos resultados das medições
1 UPR: apenas uma onda é retida após a filtragem:
1A componente UPR indica a excentricidade da peça em relação ao eixo rotativo do instrumento de medição.
A amplitude da forma de onda depende do ajuste do seu nível.
Os componentes 2UPR podem indicar:
① Ajuste insuficiente do nível dos instrumentos de medição;
② Desalinhamento circular causado pela instalação incorrecta da peça de trabalho na máquina-ferramenta que forma a sua forma;
③ A forma da peça de trabalho é oval em design, por exemplo, no pistão do motor IC.
Pode indicar:
① Deformação causada por um mandril de retenção demasiado apertado no instrumento de medição.
② Deformação de relaxamento causada pela libertação de tensão ao descarregar do mandril fixo da máquina-ferramenta de processamento.
Refere-se normalmente a factores de desequilíbrio no método de processamento ou no processo de produção de peças de trabalho.
15 (ou mais) condições UPR são normalmente causadas pelas suas próprias causas, tais como vibração da ferramenta, vibração da máquina, efeito de transferência do líquido de refrigeração, não homogeneidade do material, etc.
| Parâmetro | Significado |
| RONt | O valor medido da circularidade representa a diferença entre o valor máximo da curva de circularidade positiva e o valor mínimo da curva de circularidade negativa ou a soma dos valores absolutos. |
| RONp | A altura do pico medido da curva de circularidade representa o valor máximo da curva de circularidade positiva. |
| RONV | O valor medido da circularidade representa o valor absoluto do valor mínimo da curva negativa da circularidade. |
| RONq | A medição da circularidade de raiz quadrada média dupla representa a raiz quadrada média dupla da curva de circularidade. |
Por fim, vejamos quais são as ferramentas e os instrumentos disponíveis para medir a circularidade.
Micrómetro:
Instrumento de medição da circularidade:
Máquina de medição por coordenadas:
O espaço é limitado e pode deixar uma mensagem e criticar os assuntos não tratados.
Depois de ler este artigo, espero que tenha adquirido uma compreensão mais profunda do que é a circularidade. Se tiver mais alguma dúvida, não hesite em deixar um comentário em baixo.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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