Capítulo 3 PAQUÍMETRO 3.1 ASPECTOS GERAIS 3.1.1 Definição O Paquímetro (figura 3.1) é o resultado da associação de: uma escala, como padrão de comprimento; dois bicos de medição, como meios de transporte do mensurando, sendo um ligado à escala e outro ao cursor; um nônio como interpolador para a indicação entre traços. 3.1.2 Características Construtivas Na figura 3.1a tem-se um paquímetro universal (com bicos para medições internas e lingueta) e na figura 3.1b um paquímetro simples, porém com parafuso de chamada que serve para ajuste fino da posição do cursor. Os paquímetros distinguem-se pela faixa de indicação, pelo nônio, pelas dimensões e forma dos bicos. Em geral os paquímetros são construídos para faixa de indicação 120... 2000 mm; o comprimento dos bicos de 35 a 200 mm correspondentemente. Para casos especiais é possível adquirir paquímetros de bicos compridos. O material empregado na construção de paquímetros é usualmente o aço com coeficiente de dilatação linear α = 11,5 µm/m.k, de forma que o mesmo tenha comportamento térmico equivalente à maioria das peças. As superfícies dos bicos situadas frente a frente destinam-se às medições externas (figura 3.1). Para medições internas, os extremos dos bicos são rebaixados, com superfícies externas cilíndricas. Ao usar-se estas superfícies de medição, deve-se adicionar à indicação a espessura dos ressaltos dos bicos que é, geralmente, um valor arredondado (10 ou 20 mm). Importante é realizar a calibração desta distância periodicamente a fim de determinar o seu valor efetivo e fazer a correção do erro durante o processo de medição. Nos paquímetros universais os bicos para medições internas são prolongados para cima e apresentam a forma de gumes, o que permite medir dimensões menores do que aquele valor arredondado. Paquímetros pequenos podem ter, na parte traseira, uma lingueta que se move junto com o cursor e serve para medir profundidades. 1
Figura 3.1: Paquímetros: Tipo universal e de Ajuste Fino. 3.1.3 Tipos de Paquímetros Além do tipo universal, o paquímetro pode ser apresentado de diversas formas específicas para cada uso: - paquímetro de profundidades (figura 3.2a); - calibrador de espessura de dentes de engrenagens (figura 3.2b); - graminho (paquímetro de altura) (figura 3.2c) ; - paquímetro para rasgo de chaveta (figura 3.2d). Além destes tipos existem muitas outras variantes, no formato e tamanho dos bicos, da faixa de indicação, etc. A escala de um paquímetro poderá ser (figura 3.6): - mecânica com indicação via nônio; - cremalheira com indicação via sistema relógio comparador; - magnética ou eletroóptica, com indicação eletrônica e indicação digital. 2
3.1.4 Aspectos Operacionais Figura 3.2: Paquímetros Especiais. Nas medições externas recomenda-se colocar a peça a ser medida o mais perto possível da escala, de modo a minimizar os erros de não obediência do princípio de Abbé. Nas medições internas, antes de fixar o cursor, deve-se afrouxar a pressão de medição. Em geral, na medição com paquímetro, deve-se evitar um aperto forte dos bicos sobre a peça (evitar a força de medição excessiva). Além disso, deve-se evitar, ao máximo possível, movimento relativo entre os bicos e peça, já que isto provoca desgaste dos bicos, e assim a geração de erros de medição com o paquímetro. Sob hipótese alguma, deve-se medir uma peça em movimento (por exemplo: no torno). O paquímetro universal (ou quadrimensional) pode ser aplicado de diversas formas (figura 3.7). Com um paquímetro comum é possível medir diâmetros maiores do que o seu curso. O paquímetro é colocado na peça a ser medida conforme mostra a figura 3.8; b é o comprimento dos bicos e A é a indicação no paquímetro. Diâmetros maiores ou segmentos podem ser medidos com o uso de Blocos Padrão. Sendo a = A/2, temos que o raio da peça é dado por R = a + b 2 2 2 b 3
Alguns paquímetros digitais podem ser interfaceados a pequenas impressoras com módulos estatísticos ou até a microcomputadores, onde os dados podem ser processados rapidamente, facilitando o trabalho dos cálculos intermediários em operações mais complexas como as vistas na figura 3.8. Figura 3.3: Paquímetros Analógicos. Figura 3.4: Paquímetros com nônio. 4
Figura 3.5: Paquímetros Digital. Figura 3.6: Paquímetros: Tipos de leitura. 3.2 COMPORTAMENTO METROLÓGICO A leitura do nônio deve ser realizada com o paquímetro perpendicular à vista do operador para evitar o "erro de paralaxe". Entretanto, a maioria das pessoas possui maior acuidade visual com uma das vistas, o que provoca um erro associado ao processo de leitura. Por isso, recomenda-se fazer a leitura com uma só das vistas, apesar das dificuldades em encontrar-se a posição certa. Em experiência feita com um grupo de mecânicos, constatou-se que as indicações feitas em paquímetros de precisão, abertos em uma dada dimensão, apresentaram uma dispersão de ± 0,02 mm. A incerteza de medição de um paquímetro depende: - dos erros da divisão da escala principal; - dos erros da divisão do nônio; - da retilineidade dos bicos de medição; - da perpendicularidade dos bicos de medição em relação à haste e paralelismo entre si; - dos erros da guia do cursor. 5
Na medição correta com blocos padrão, num ponto qualquer, as indicações no nônio só podem diferir do valor do bloco padrão de um valor no máximo igual ao erro admissível indicado na norma DIN 862, válida para paquímetros de qualidade. Os erros admissíveis estão fixados em função apenas do comprimento medido. A calibração para determinar os erros em operação de medição externa, é realizada com blocos padrão, em vários comprimentos de modo a abranger diversas posições das escalas principal e do nônio. É recomendado que esta calibração seja feita nas posições interna, média e externa dos bicos, com força de medição constante. As normas recomendam, entre outras características, tolerâncias da seguinte ordem: - planeza dos bicos para medições externas: 10 µm/100 mm; - paralelismo das superfícies dos bicos: 15 a 20 µm. Como normas que fixam as características dos paquímetros e regem os procedimentos de qualificação citam-se: - internacional : ISO 3599 (Vernier Callipers reading to 0,1 and 0,05 mm) ISO 6906 (Vernier Callipers reading to 0,02 mm) - brasileira : NBR 6393 - alemã : DIN 862 Figura 3.7: Aplicações usuais de paquímetros. 6
Figura 3.8: Aplicações usuais de paquímetros. 7