Capítulo 8 MÁQUINAS DE MEDIR 8.1 INTRUDUÇÃO Máquina de medir é o nome corrente para sistemas de medição geométrico de porte razoável e que se assemelham às máquinas-ferramenta no que se refere à estrutura. As máquinas de medir, na sua concepção tradicional, estão perdendo importância pelo fato: - de serem de aplicação dirigida, pois foram concebidas especialmente para medir certos grupos de peças; - das máquinas de medir por coordenadas, totalmente universais em suas aplicações, assumirem com vantagens os trabalhos realizados pelas máquinas dedicadas; - de representarem um elevado investimento financeiro. A seguir apresentam-se alguns detalhes relativos a alguns tipos construtivos de máquinas de medir. 8.2 MÁQUINA ABBÉ Figura 8.1: Máquina de medir comprimentos (segundo Abbé). Assim denominada pelo fato de atender plenamente o princípio operacional formulado por Ernst Abbé, isto é, a escala que constitui o padrão de comprimento está alinhada à dimensão a controlar no objeto a medir (figura 8.1). Desta forma as causas de erros ficam restritas à medição na escala, influências térmicas e da força de medição. As máquinas tradicionais utilizam escalas ópticas graduadas, enquanto que as mais modernas servem-se de escalas eletro-ópticas, o que favorece a automatização da 1
medição (figura 8.2). A incerteza de medição para comprimentos é da ordem de ±(0,5+L/1000 ) µm. Estas máquinas encontram grande aplicações nos laboratórios de metrolologia, em trabalhos como calibração de calibradores e medição de peças em geral. Figura 8.2: Automatização da medição em uma máquina Abbé-digital. 8.3 MICROSCÓPIOS DE MEDIÇÃO Assim denominado em função de utilizar um sistema óptico idêntico ao de um microscópio, para localizar ponto (aresta) de medição sobre a peça que está sendo medida. Estes sistemas de medição destinam-se, principalmente para peças pequenas e dispõe de medidores de deslocamentos linear e angular. Uma aplicação bastante rotineira para microscópio é a medição de ângulos de rosca de peças em geral, inclusive de calibradores de rosca. Para facilitar a interpretação da imagem e a medição por sobre a mesma, os microscópios possuem junto à sua ocular uma máscara com os perfis de rosca normalizados (figura 8.3). Figura 8.3: Oculares para microscópios de medição. 2
Os microscópios, assim como os projetores de perfil podem operar pelos métodos de projeção episcópica e diascópica, conforme estejam a fonte de luz e imagem projetada do mesmo lado ou em lados opostos em relação à peça, respectivamente. 8.4 PROJETORES DE PERFIL O problema de medição de peças pequenas reside, muitas vezes, no acaso do instrumento de medir até o ponto desejado. Uma forma de solucionar o problema é medir sobre ou com auxílio de uma imagem ampliada (figura 8.4). existem duas formas: - medição na imagem ampliada - medição na peça, posicionada via imagem ampliada. No segundo método, distorções da imagem não irão gerar erros. Figura 8.4: Métodos básicos de medição com um projetor de perfis. Os projetores de perfil podem operar com diferentes graus de ampliação da imagem (figura 8.5), sendo comumente adotados os fatores 10x, 20x e 50x. As principais fontes de erro nos projetores de perfil são: ampliação, posicionamento da mesa/feixe luminoso. Retilineidade e ortogonalidade dos movimentos. 8.5 MÁQUINAS DEDICADAS Para facilitar a medição de determinadas peças de geometria complexa, foram desenvolvidas ao longo de muitos anos, algumas máquinas especiais, de forma que o processo de medição simplifica-se grandemente, evitando a realização de intensivos e complexos cálculos. Dentre estas máquinas destacam-se: 3
a) Máquina de medir cames São máquinas previstas para medições em coordenadas polares, onde angulares são obtidas em um cabeçote divisor e a posição linear por um computador óptico ou mecânico (figura 8.6). Além de cames, são adequadas ainda para a medição de rodas dentadas e eixos ranhurados. b) Máquina de medir engrenagens Sua forma construtiva e princípios de medição permitem obter grandezas como: perfil da envolvente, inclinação da hélice, diâmetros, passo, espessura de dente, concentricidade, e outros. Atualmente, com a associação de comando numérico e computador, foi ampliada ainda mais o potencial destas máquinas. 8.6 MESAS DIVISORAS Figura 8.5: Projetor de perfil (segundo Mitutoyo). Como medidor de ângulos, aplicando o método absoluto ou diferencial, pode-se utilizar com uma série de vantagens operacionais uma mesa divisora semelhante à utilizada em máquinas ferramentas, que no entanto, deverá apresentar melhores características de desempenho metrológico. 4
Figura 8.6: Máquina de medir cames. 5