Precisão e exatidão são muito importantes na engenharia, e o desvio axial é uma das formas mais comuns de ocorrerem erros durante a usinagem.
Excentricidade axial é o quanto o eixo de rotação de uma ferramenta de corte está fora de um plano.
Isso pode ter um grande efeito na precisão do produto acabado, o que pode levar a retrabalho caro, mais desperdício e menos eficiência.
Compreender o desvio axial é importante para estudantes de engenharia e profissionais que desejam garantir que a usinagem funcione bem e permaneça precisa.
Nesta postagem do blog, falarei sobre as causas e efeitos do desvio axial, falarei sobre como medi-lo e examinarei as melhores maneiras de minimizar seus efeitos nas operações de usinagem.
Então, se você é um engenheiro experiente ou um estudante curioso, aperte o cinto e prepare-se para aprender sobre o fascinante mundo do desvio axial.
Introdução ao desvio axial
Definição formal:
A quantidade total ao longo do eixo de rotação pela qual a rotação de uma ferramenta de corte se desvia de um plano.
O desvio axial é um tipo de desvio que descreve a que distância o eixo de rotação de uma ferramenta de corte está de um plano.
Ocorre quando o eixo de rotação não é igual ao eixo central do fuso, e a diferença é medida ao longo do eixo de rotação.
Por outro lado, o desvio radial ocorre quando o eixo de rotação se afasta do eixo da linha central do fuso, mas permanece paralelo a ele.
Ambos os tipos de desvio podem causar problemas como vibração, ruído e perda de precisão.
Excentricidade radial vs. Axial
Ao longo do eixo da linha central, a quantidade de batimento radial é sempre a mesma, mas a quantidade de batimento axial muda dependendo de onde é medido em relação à base.
A posição de uma superfície quando ela gira em um plano vertical é afetada por seu desvio axial.
Seu desvio radial, por outro lado, descreve o quão redondo ou descentrado ele é.
Normalmente, os estágios e mesas rotativas são feitos com saídas radiais e axiais.
Medição do desvio axial
Excentricidade axial é o ângulo entre dois eixos que não estão no mesmo plano.
Nesse caso, a diferença entre uma peça e um eixo de referência aumenta à medida que você se afasta de onde eles se encontram.
Um relógio comparador é colocado no fuso da mesa rotativa ou platina para medir o desvio axial.
O indicador é então movido para que toque a superfície de referência e a mesa é girada para descobrir a que distância ele pode estar do plano de referência.
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Causas e efeitos do desvio axial
Algumas das coisas que podem causar desvio axial são rolamentos desgastados ou desalinhados, um fuso ou peça de trabalho dobrada, alinhamento desleixado da ferramenta ou do dispositivo de fixação e expansão da máquina-ferramenta à medida que aquece.
Se o desvio axial não for levado em consideração ou não for corrigido durante a usinagem, isso pode fazer com que a peça seja menos precisa, as peças sejam rejeitadas, os custos aumentem e a produtividade diminua.
Efeitos do desvio axial
O desvio axial pode afetar as operações de usinagem tornando a carga do cavaco desigual ou fazendo com que a ferramenta vibre demais.
Isso pode fazer com que a ponta se mova, o que muda a forma como a superfície é feita e o quão áspera ela é.
Também pode causar alterações na topografia da superfície.
Por exemplo, se o valor for alto o suficiente, a distância entre as marcas da ferramenta pode mudar e a marca da ferramenta deixada pelo k-ésimo dente pode ser removida.
Além disso, o desvio axial muda onde a ferramenta de corte está no plano vertical, o que pode causar cargas de cavacos desiguais, menor vida útil da ferramenta e mais vibração.
Isso, por sua vez, pode fazer com que a superfície da peça de trabalho tenha um acabamento ruim, como rugosidade, ondas e marcas de trepidação.
Ao usinar ao longo do eixo Z, o desvio axial também pode alterar a profundidade de corte e levar a erros nas dimensões, como conicidade.
Quando peças delicadas ou de alta precisão estão sendo usinadas, os efeitos do desvio axial no acabamento da superfície podem ser muito perceptíveis.
Excentricidade radial
Por outro lado, o desvio radial ocorre quando o eixo de rotação se afasta do eixo da linha central do fuso, mas permanece paralelo a ele.
Ambos os tipos de desvio podem tornar uma ferramenta ou equipamento menos preciso, o que pode fazer com que gire fora de seu eixo ideal.
O desvio radial torna mais difícil centralizar uma peça na mesa, o que pode levar a um erro de ângulo muito grande para ser aceitável.
Excentricidades radiais e axiais podem fazer com que as ferramentas de corte se desgastem muito rapidamente ou de forma desigual, o que pode fazer com que quebrem cedo demais e tornar o processo menos seguro.
Essas quebras podem dificultar o recondicionamento ou o uso das arestas de corte restantes, o que aumentaria o custo dos consumíveis.
O desvio tem um grande efeito na precisão da usinagem e na durabilidade das ferramentas.
Medição do desvio axial
Existem diferentes maneiras de medir o batimento axial que variam em sua precisão e dificuldade de uso.
Métodos de Teste Estático
O teste estático é uma maneira comum de medir o batimento axial porque é mais fácil e custa menos do que o teste dinâmico.
Os testes estáticos são feitos quando o fuso ou a peça de trabalho está parado.
Existem diferentes maneiras de fazê-los, que são explicadas nos Eixos de Rotação da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos.
Um relógio comparador com uma base magnética padrão é uma maneira simples e comum de medir o desvio de um acoplamento ou eixo.
Para fazer este teste, a base magnética é colocada em uma superfície plana próxima ao acoplamento ou eixo, e o relógio comparador é colocado no acoplamento ou eixo para medir o desvio.
Se houver excesso de batimento, significa que o diâmetro interno do cubo do acoplamento está gasto ou que o eixo está torto.
Em alguns casos, também é uma boa ideia verificar o desvio axial do acoplamento colocando o relógio comparador na face externa do cubo do acoplamento.
Métodos de Teste Dinâmico
Os métodos de teste dinâmico são mais difíceis de entender, mas fornecem resultados um pouco mais precisos porque levam em consideração calor, vibração e força centrífuga.
O teste dinâmico é feito enquanto o fuso ou a peça de trabalho está em movimento.
Também pode ser feito de diferentes maneiras, como usando métodos baseados em tempo ou baseados em frequência.
No método baseado em tempo, um tacômetro é usado para medir a velocidade com que o fuso está girando e um acelerômetro é usado para medir quanto desvio está fazendo a máquina tremer.
O método baseado em frequência mede a frequência das vibrações causadas pelo desvio com um analisador de frequência.
Equipamento e Calibração
A precisão das medições do desvio axial depende do equipamento utilizado e de como ele é configurado e calibrado.
Não importa qual método seja usado, medições precisas precisam ser configuradas e calibradas corretamente.
É importante certificar-se de que o equipamento esteja configurado e calibrado corretamente para que possa fornecer leituras precisas.
Excentricidade do Eixo
Na maioria das vezes, o desvio axial do eixo é usado para verificar a condição dos mancais axiais.
É medido no meio do eixo (no seu eixo rotativo).
Contorno da face é o termo para medições que não estão no centro.
Nesse caso, a planicidade e a esquadria tornam-se parte da medição, com a qual a maioria dos aplicativos não se importa.
A excentricidade do eixo radial é uma maneira de medir o quanto um eixo redondo se move em torno de seu centro ao girar.
Alinhamento da transmissão/eixo, rigidez do rolamento, aumento do desvio à medida que os rolamentos se desgastam e equilíbrio são coisas que podem causar isso.
Diferença entre Excentricidade Axial e Radial
Ambos os tipos de desvio são desvios do eixo de rotação pretendido, mas a direção do desvio e os efeitos na peça de trabalho são diferentes para cada tipo.
Desvio radial explicado
O desvio radial ocorre quando o eixo de rotação não está alinhado com a linha central do fuso, mas ainda está fora dela.
O desvio radial é uma medida que é a mesma ao longo de todo o eixo da máquina.
Ele mostra como uma mesa rotativa se move quando gira em um plano horizontal.
Às vezes é chamado de excentricidade ou translação lateral.
Excentricidade Axial Explicada
Quando o eixo de rotação de uma ferramenta de corte se afasta de um plano ao longo de seu eixo de rotação, isso é chamado de excentricidade axial.
Devido ao desvio, o eixo agora está inclinado e não corre mais paralelo ao eixo principal.
Quanto desvio axial existe dependerá de onde na base é medido.
O desvio axial pode levar a vários problemas, como carga de cavacos desigual, muita trepidação da ferramenta, desvio da ponta e problemas com geração e rugosidade da superfície.
Efeitos do desvio radial e axial
Ambos os tipos de desvio podem tornar uma ferramenta ou equipamento menos preciso, o que pode fazer com que gire fora de seu eixo ideal.
O desvio radial torna mais difícil centralizar uma peça em uma mesa, o que leva a erros angulares e acabamento superficial ruim na forma de erros de arredondamento.
O desvio axial muda onde a ferramenta de corte está no plano vertical, o que causa cargas de cavacos desiguais, menor vida útil da ferramenta e mais vibração.
Isso, por sua vez, pode fazer com que a superfície da peça de trabalho tenha um acabamento ruim, como rugosidade, ondas e marcas de trepidação.
Ao usinar ao longo do eixo Z, o desvio axial também pode alterar a profundidade de corte e levar a erros nas dimensões, como conicidade.
Medindo Excentricidade Axial e Radial
Na maioria das vezes, um relógio comparador com uma base magnética padrão é usado para medir o desvio de um acoplamento ou eixo.
Basta colocar a base magnética em uma superfície plana próxima ao eixo ou acoplamento.
Em seguida, coloque o relógio comparador no acoplamento ou eixo e observe como o relógio se move.
Se houver excesso de batimento, significa que o diâmetro interno do cubo do acoplamento está gasto ou que o eixo está torto.
Em alguns casos, também é uma boa ideia verificar o desvio axial do acoplamento colocando o relógio comparador na face externa do cubo do acoplamento.
O desvio axial pode ser medido de várias maneiras.
Relógios comparadores, sensores a laser e máquinas de medição por coordenadas são algumas das formas mais comuns de fazer isso.
Medições simples geralmente são feitas com relógios comparadores, como aqueles com base magnética.
O teste é feito colocando a base magnética em uma superfície plana e colocando o relógio comparador no eixo ou acoplamento para medir o desvio.
Sensores a laser ou máquinas de medição por coordenadas podem ser usados para fazer medições mais exatas e precisas.
Esses dispositivos permitem que você faça medições sem tocá-los e podem medir desvios ao longo de mais de um eixo ao mesmo tempo.
Minimizando e Eliminando Excentricidade Axial
Para reduzir ou eliminar o desvio axial, é importante configurar e manter a máquina corretamente.
Aqui estão algumas das melhores maneiras de reduzir o desvio axial:
- Porta-ferramentas de precisão: o uso de porta-ferramentas de precisão, como os porta-ferramentas de ajuste por contração ou de encaixe por pressão, pode fornecer uma rotação precisa e precisa da ferramenta, o que pode ajudar a reduzir o desvio.
- Escolher máquinas e porta-ferramentas com batimentos mínimos: Escolher máquinas e porta-ferramentas com batimentos mínimos é a chave para manter o desvio total de um sistema no mínimo.
- Pressão uniforme: Certifique-se de que haja a mesma quantidade de pressão ao redor da haste para reduzir o desvio.
- Verificação e substituição de rolamentos desgastados: Para reduzir o desvio axial, os rolamentos desgastados ou danificados devem ser verificados e substituídos regularmente.
- Monitoramento e controle das forças de corte: usar os parâmetros de corte corretos, por exemplo, pode ajudar a controlar as forças de corte e reduzir o desvio axial.
Padrões e especificações da indústria
Existem padrões e especificações da indústria para desvio axial que são usados para garantir que as peças atendam a certos requisitos de exatidão e precisão.
Organizações como a International Organization for Standardization (ISO) e o American National Standards Institute estabelecem essas regras e requisitos (ANSI).
O desvio circular é um dos padrões industriais mais usados para desvio axial.
O desvio circular é um tipo de tolerância geométrica usada para medir o quanto uma superfície se move para cima ou para baixo conforme ela gira em um plano horizontal.
No desvio circular, o eixo de referência é usado como ponto de referência para a zona de tolerância.
Isso cria uma zona de tolerância 2D ao redor do eixo de referência.
Para atender a chamada, todos os pontos na superfície real devem estar dentro desta zona de tolerância.
Ao combinar dois eixos curtos nas extremidades da peça, o desvio circular também pode ser usado para verificar outras características da peça central.
Existem outras regras no mundo dos negócios sobre o desvio axial, como:
- ISO 1101: Esta norma descreve os requisitos gerais para tolerância geométrica de peças de trabalho, incluindo o uso de zonas de tolerância para controlar forma, orientação e localização.
Este padrão, ANSI Y14.5, diz como dimensionamento geométrico e tolerância (GD&T) devem ser usados em desenhos de engenharia.
Esta norma, ASME B89.3.4, diz como medir o desvio axial com relógios comparadores ou sondas eletrônicas de deslocamento.
Esses padrões e especificações do setor oferecem aos engenheiros, fabricantes e responsáveis pelo controle de qualidade uma maneira de conversar entre si e garantir que as peças atendam a determinados requisitos.
Ao seguir esses padrões e diretrizes, os fabricantes podem garantir que suas peças sejam precisas e atendam às necessidades de seus clientes.
Conclusão
Concluindo, o desvio axial é uma coisa importante para engenheiros e operadores de máquinas pensarem se quiserem que seu trabalho seja preciso.
É sempre uma ameaça à precisão e eficiência das operações de usinagem, mas com as ferramentas, técnicas e conhecimentos certos, pode ser tratada.
Ao entender as causas e os efeitos do desvio axial e usar as melhores práticas para reduzir seus efeitos, os profissionais de engenharia podem alcançar altos níveis de precisão, melhorar a produtividade e reduzir o desperdício.
Mas o desvio axial também é um lembrete do delicado equilíbrio que precisa ser mantido entre a complexidade de fazer as coisas e o desejo de perfeição.
À medida que temos novas ideias e ultrapassamos os limites do que é possível, precisamos nos manter humildes diante dos desafios e sempre tentar aprender mais e melhorar o mundo ao nosso redor.
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