Como a planicidade de uma base de máquina é realmente medida

Régua, nível de precisão, autocolimador, laser e CMM comparados em grandes superfícies usinadas, e os efeitos de apoio e temperatura que invalidam resultados.

A planicidade é o requisito mais especificado e menos definido em um desenho de base de máquina. “Plano dentro de 0,05” aparece o tempo todo, e em uma superfície grande isso ainda não é uma especificação.

O que planicidade significa, com precisão

A planicidade é a distância entre dois planos paralelos que contêm exatamente a superfície. Só isso. Ela não precisa de referência, não diz nada sobre orientação, e uma superfície pode ser perfeitamente plana e estar inclinada em relação a todo o resto da peça.

Isso importa porque os engenheiros muitas vezes escrevem planicidade quando querem dizer paralelismo em relação a uma face de montagem, ou perpendicularidade em relação a uma referência. São controles diferentes, precisam de uma referência e são medidos de outra forma. Acertar isso em GD&T elimina a maior parte da discussão antes que ela comece.

Os métodos e onde cada um se encaixa

Régua e calibrador de folga. Rápido, barato e grosseiro. Útil para uma verificação rápida e para encontrar um ponto alto evidente. Ele mede ao longo de uma linha, não em uma área, portanto não consegue informar um valor real de planicidade para uma superfície.

Nível de precisão. Um nível sensível deslocado sobre a superfície em uma malha, acumulando leituras angulares em um mapa de alturas. É o método de uso geral para bases de máquina grandes, porque não precisa de uma referência maior que o instrumento e funciona no local. É lento e mede em relação à gravidade, então não enxerga uma inclinação uniforme.

Autocolimador. Um instrumento óptico que lê o ângulo de um espelho montado em um carro deslocado sobre a superfície. Muito preciso em longas distâncias, bem estabelecido no trabalho com máquinas-ferramenta, e exige um caminho óptico livre e uma montagem estável.

Interferômetro a laser ou laser tracker. Rápido em áreas grandes, produz um mapa denso e lida com geometrias difíceis e várias faces em uma única montagem. É caro, e nem todo fabricante tem um. Um tracker mostra a peça inteira; um interferômetro oferece mais precisão ao longo de uma linha.

CMM. Ideal quando a peça cabe, o que no caso de uma base de máquina muitas vezes não acontece. Onde existe uma CMM de grande curso, ela é a resposta mais limpa, fornecendo planicidade, paralelismo e perpendicularidade contra um sistema de referências real em uma única operação.

Desempeno e relógio comparador. O método de referência para peças pequenas. Exige um desempeno maior que a peça e os meios para colocá-la ali, então raramente está disponível para uma base de qualquer tamanho.

O que invalida uma medição

Esta é a parte que gera disputas, e nada disso é erro de instrumento.

Esquema de apoio. Uma estrutura grande cede entre os seus apoios sob o próprio peso. Medida sobre três pontos, ela assume uma forma; sobre seis, outra; grauteada em uma fundação, outra ainda. As três são medições corretas de condições diferentes. A menos que o desenho diga como a peça é apoiada durante a inspeção, o número não é repetível.

Temperatura. O aço e o ferro fundido se dilatam de forma apreciável com a temperatura, e uma base grande em uma fábrica que varia dez graus entre a noite e o dia tem um tamanho de manhã e outro à tarde. Pior ainda, um gradiente de temperatura através da estrutura a curva. Uma medição feita enquanto a peça ainda está quente da usinagem está medindo a forma errada.

Tempo de acomodação. Uma peça colocada com a ponte rolante sobre os apoios precisa de tempo para se acomodar antes de dar leituras consistentes. Meça imediatamente e de novo algumas horas depois, e os números serão diferentes.

Densidade de pontos. A planicidade medida com nove pontos e a medida com cem são números diferentes na mesma superfície, porque mais pontos encontram mais desvio. Declare a malha.

Limpeza. Em uma face usinada grande, um cavaco sob um pé ou uma rebarba em uma aresta produz uma leitura que não tem nada a ver com a superfície.

Como escrever um requisito que possa ser cumprido e verificado

Especifique estes seis itens:

1. Qual superfície, identificada sem ambiguidade, cada superfície de apoio separadamente ou a face inteira como uma só.
2. O valor, e em que comprimento. 0,05 mm em 300 mm e 0,05 mm em 2000 mm são trabalhos completamente diferentes, com preços completamente diferentes.
3. O método, ou uma lista combinada de métodos aceitáveis.
4. A condição de apoio durante a inspeção.
5. A temperatura, ou uma faixa aceitável, e se é exigido um período de estabilização.
6. A malha de pontos ou a densidade de varredura.

Seis linhas de notas. Elas transformam uma discussão em uma inspeção e permitem que três fabricantes cotem o mesmo trabalho em vez de três trabalhos diferentes.

Seja honesto sobre o que a máquina precisa

Apertar a planicidade não tem custo linear. Passar de 0,10 mm para 0,05 mm por metro muitas vezes é mais um passe. Passar de 0,05 mm para 0,02 mm pode significar outra máquina, uma fixação extra, uma área com temperatura controlada e um segundo ciclo de alívio de tensões.

Os desenhos mais caros neste setor são aqueles em que uma tolerância padrão apertada foi aplicada a todas as superfícies porque ninguém perguntou quais superfícies realmente importam. Guias apoiadas sobre uma placa grauteada não precisam do que uma estrutura de metrologia precisa. Decida quais faces são funcionais, especifique-as corretamente e deixe o resto como usinado.

Perguntas frequentes

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