Por que existem conceitos de tolerância e ajuste?
Todos os produtos fabricados, por mais preciso que seja o equipamento e por mais que tentemos, o tamanho e a forma não podem atender totalmente aos requisitos numéricos teóricos. Esta é a lacuna entre o ideal e a realidade!
Então, como atender aos requisitos de intercambialidade das peças? Ou seja, qualquer peça ou componente de um lote com a mesma especificação pode atender aos requisitos de desempenho especificados sem qualquer seleção ou modificações adicionais. Isto exige que as dimensões das peças de produção estejam dentro da faixa de tolerância permitida.
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Termos relacionados à tolerância
Durante o processamento de peças, devido à influência da precisão da máquina-ferramenta, desgaste da ferramenta, erros de medição, etc., é impossível processar as dimensões das peças com absoluta precisão. Para garantir a intercambialidade, o erro de usinagem das dimensões da peça deve ser limitado a uma determinada faixa e a quantidade de variação dimensional deve ser especificada.
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1) Tamanho básico
As dimensões são determinadas durante o projeto com base na resistência e nos requisitos estruturais da peça.
2) Tamanho real
Dimensões obtidas por medição.
3) Tamanho extremo
Dois limites para variação de tamanho permitida. É determinado com base no tamanho básico. O maior dos dois valores limites é chamado de tamanho limite máximo; o menor é chamado de tamanho limite mínimo.
4) Desvio dimensional (referido como desvio)
A diferença algébrica obtida subtraindo um determinado tamanho do seu tamanho base. Os desvios dimensionais incluem:
Desvio superior=tamanho limite máximo - tamanho básico
Desvio inferior=tamanho limite mínimo - tamanho básico
Os desvios superiores e inferiores são chamados coletivamente de desvios limites, e os desvios superiores e inferiores podem ser positivos, negativos ou zero.
As normas nacionais estipulam que o código de desvio superior do buraco é ES, o código de desvio inferior do buraco é EI; o código de desvio superior do eixo é es, e o código de desvio inferior do eixo é ei.
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▲Diagrama de zona de tolerância
5) Tolerância dimensional (referida como tolerância)
Variação nas dimensões permitida.
Tolerância dimensional=tamanho limite máximo - tamanho limite mínimo
=desvio superior-desvio inferior
Como o tamanho limite máximo é sempre maior que o tamanho limite mínimo, ou seja, o desvio superior é sempre maior que o desvio inferior, a tolerância dimensional deve ser positiva.
6) Diagrama de linha zero, zona PR e zona de tolerância
A linha zero é uma linha de referência utilizada para determinar o desvio no diagrama da zona de tolerância, ou seja, a linha de desvio zero. Normalmente a linha zero representa o tamanho básico. Marque "0", "+" e "-" na extremidade esquerda da linha zero. O desvio acima da linha zero é positivo; o desvio abaixo da linha zero é negativo. A zona de tolerância é uma área delimitada por duas linhas retas que representam desvios superiores e inferiores. A largura e a posição da zona de tolerância são os dois elementos que constituem a zona de tolerância.
7) Tolerância padrão e grau de tolerância padrão
Tolerância padrão é qualquer tolerância listada nos padrões nacionais para determinar o tamanho da zona de tolerância. Os níveis de tolerância padrão são níveis que determinam a precisão das dimensões. As tolerâncias padrão são divididas em 20 níveis, nomeadamente IT01, IT0, IT1~IT18, que representam tolerâncias padrão. Os algarismos arábicos representam os níveis de tolerância padrão. Entre eles, o nível IT01 é o mais alto, os níveis diminuem em ordem e o nível IT18 é o mais baixo. Para um determinado tamanho básico, quanto maior o nível de tolerância padrão, menor será o valor da tolerância padrão e maior será a precisão do tamanho.
8) Desvio básico
Usado para determinar o desvio superior ou inferior da zona de tolerância em relação à posição da linha zero. Geralmente se refere ao desvio próximo à linha zero. Quando a zona de tolerância está acima da linha zero, o desvio básico é o desvio inferior. Quando a zona de tolerância está abaixo da linha zero, o desvio básico é o desvio superior.
De acordo com a necessidade real, a norma nacional estipula 28 desvios básicos diferentes para furos e eixos, conforme figura abaixo. Os valores básicos de desvio de furos e eixos podem ser encontrados nas tabelas relevantes.
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▲ Série de desvios básicos
Como pode ser visto na figura acima:
1) O código de desvio básico é representado por letras latinas, as letras maiúsculas representam o código de desvio básico e as letras minúsculas representam o código de desvio básico do eixo. Como o desvio básico na figura representa apenas o tamanho da zona de tolerância, uma extremidade da zona de tolerância é desenhada como uma abertura.
2) Este desvio é de A a H como o desvio inferior, J a ZC como o desvio superior, e os desvios superior e inferior de JS são +IT/2 e -IT/2 respectivamente.
3) O desvio básico do eixo de a a h é o desvio superior, j a zc é o desvio inferior, e os desvios superior e inferior de js são +IT/2T e -IT/2 respectivamente. Outro desvio do furo e do eixo pode ser calculado a partir do desvio básico e da tolerância padrão.
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Terminologia relacionada à coordenação
Na montagem de máquinas, a relação entre as zonas de tolerância de furos e eixos que possuem o mesmo tamanho básico e são combinadas entre si é chamada de ajuste. Como as dimensões reais do furo e do eixo são diferentes, podem ocorrer "lacunas" ou "interferências" após a montagem. No ajuste entre o furo e o eixo, a diferença algébrica obtida subtraindo o tamanho do eixo do tamanho do furo é uma folga quando é um valor positivo e uma interferência quando é um valor negativo.
(1) Tipos de coordenação
Os ajustes são divididos em três categorias de acordo com a diferença de lacunas ou interferências:
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1) Ajuste de folga
A zona de tolerância do furo está acima da zona PR do eixo. Qualquer par de furos que corresponda ao eixo se ajustará com uma folga (incluindo uma folga mínima de zero), conforme mostrado na Figura A acima.
2) Ajuste de interferência
A zona de tolerância do furo está abaixo da zona de tolerância do eixo. Qualquer par de furos que corresponda ao eixo é um ajuste com interferência (incluindo uma folga mínima de zero), conforme mostrado na Figura b acima.
3) Excesso de cooperação
As zonas de tolerância dos furos se sobrepõem às zonas de tolerância do eixo. Se algum par de furos corresponder ao eixo, pode haver uma folga ou ajuste interferente, conforme mostrado na Figura c acima.
(2) Sistema de referência coordenado
As normas nacionais estipulam dois sistemas de referência, conforme mostrado na figura abaixo.
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▲Dois sistemas de referência
1) Sistema básico de furos
A zona de tolerância do furo com certo desvio básico e a zona de tolerância do eixo com desvio básico constituem um sistema de correspondência, conforme mostrado na Figura a. Ou seja, num ajuste com as mesmas dimensões básicas, a posição da zona de tolerância do furo é fixa, e diferentes ajustes são obtidos alterando a posição da zona de tolerância do eixo. O furo feito do furo básico é chamado de furo de referência. O padrão nacional estipula que o desvio inferior do furo de referência é zero e "H" é o código de desvio básico do furo de referência.
2) Sistema básico de eixo
A zona de tolerância do eixo com certo desvio básico e a zona de tolerância do furo com diferentes desvios básicos constituem um sistema de vários ajustes, conforme mostrado na Figura b. Ou seja, em um ajuste com as mesmas dimensões básicas, a posição da zona de tolerância do eixo é fixa, e diferentes ajustes são obtidos alterando a posição da zona de tolerância do furo. O furo feito no eixo base é chamado de bucha base. A norma nacional estipula que o desvio superior do eixo base é zero e “h” é o código de desvio básico do eixo base.
Isso pode ser visto no gráfico da série de desvios básicos:
No sistema básico de furos, o furo de referência H corresponde ao eixo, a~h (11 tipos no total) são usados para ajuste com folga; j~n (5 tipos no total) são usados principalmente para ajuste excessivo; (n, p, r pode ser sobreajuste) ou ajuste de interferência); p~zc (12 tipos no total) são usados principalmente para ajuste de interferência.
No sistema de eixo básico, o eixo de referência h se ajusta ao furo. A~H (11 tipos no total) são usados para ajuste com folga; J~N (5 tipos no total) são usados principalmente para ajuste excessivo; (N, P e R podem ser sobreajustados ou com interferência); P~ZC (12 tipos no total) são usados principalmente para ajuste com interferência.
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Tolerância de forma
A tolerância de forma refere-se à quantidade total de variação permitida na forma de um único recurso real. A tolerância de forma é expressa em zonas de tolerância de forma. A zona de tolerância de forma inclui quatro elementos: forma, direção, posição e tamanho da zona de tolerância. Os itens de tolerância de forma incluem 6 itens: retilineidade, planicidade, circularidade, cilindricidade, perfil de linha, perfil de superfície, etc.
1) Retidão
Retidão refere-se à condição de que a forma real dos elementos de linha reta na peça mantenha uma linha reta ideal. Isto é o que é comumente chamado de retidão. A tolerância de retilineidade é a variação máxima permitida de uma linha real em relação a uma linha reta ideal. Ou seja, o que é fornecido no desenho é usado para limitar a faixa de variação permitida do erro real de processamento da linha.
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▲Exemplo de padrão 1: Em um determinado plano, a zona de tolerância deve estar na área entre duas linhas retas paralelas com uma distância de 0,1mm.
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▲Exemplo de padrão 2: Adicione a marca φ antes do valor de tolerância, e a zona de tolerância deve estar dentro da área da superfície cilíndrica com um diâmetro de 0,08mm.
2) Planicidade
Planicidade refere-se à forma real dos elementos planos da peça e à condição de manutenção de um plano ideal. Isto é o que é comumente chamado de planicidade. A tolerância de planicidade é a variação máxima permitida de uma superfície real em relação a uma superfície plana. Ou seja, é indicado no desenho para limitar a faixa de variação permitida do erro real de processamento da superfície.
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▲Exemplo de padrão: A zona de tolerância é a área entre dois planos paralelos separados por 0,08 mm.
3) Redondeza
A redondeza refere-se à forma real dos elementos de um círculo em uma peça, equidistante de seu centro. Isso é comumente referido como o grau de redondeza. A tolerância de circularidade é a variação máxima permitida do círculo real em relação ao círculo ideal na mesma seção transversal. Ou seja, é indicado no desenho para limitar a faixa de variação permitida do erro real de processamento do círculo.
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▲Exemplo de padrão: A zona de tolerância deve estar na mesma seção normal e a diferença de raio é a área entre dois círculos concêntricos com um valor de tolerância de 0,03mm.
4) Cilindricidade
Cilindricidade significa que todos os pontos no contorno da superfície cilíndrica da peça são equidistantes do seu eixo. A tolerância de cilindricidade é a variação máxima permitida de uma superfície cilíndrica real para uma superfície cilíndrica ideal. Ou seja, o que é fornecido no desenho é usado para limitar a faixa de variação permitida do erro real de usinagem da superfície cilíndrica.
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▲Exemplo de padrão: A zona de tolerância é a área entre duas superfícies cilíndricas coaxiais com uma diferença de raio de 0,1 mm.
5) Perfil de linha
Perfil de linha refere-se à condição de que qualquer curva de qualquer formato mantenha sua forma ideal em um determinado plano da peça. A tolerância do perfil de linha refere-se à variação permitida do contorno real de uma curva não circular. Ou seja, o que é fornecido no desenho é usado para limitar a faixa de variação permitida do erro real de processamento da curva.
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▲Exemplo de padrão: A zona de tolerância é a área entre duas linhas de envelope que envolvem uma série de círculos com um diâmetro de 0,04 mm. Os centros dos círculos estão em linhas com formas geométricas teoricamente corretas.
6) Contorno da superfície
O contorno da superfície refere-se à condição na qual uma superfície de formato arbitrário em uma peça mantém sua forma ideal. A tolerância do contorno da superfície refere-se à linha de contorno real de uma superfície não circular e à variação permitida da superfície de contorno ideal. Ou seja, o que é fornecido no desenho é usado para limitar a faixa de variação do erro real de processamento da superfície.
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▲Exemplo de padrão: A zona de tolerância está entre duas linhas de envelope que envolvem uma série de bolas com um diâmetro de 0,02 mm. Os centros das bolas deveriam teoricamente estar localizados na superfície da forma geométrica teoricamente correta.
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tolerância de posição
A tolerância de posição refere-se à quantidade total de variação permitida do dado na posição do recurso real associado.
(1) Tolerância de orientação
A tolerância de orientação refere-se à quantidade total de alteração permitida na direção da referência pelos elementos reais associados. Este tipo de tolerância inclui três itens: paralelismo, perpendicularidade e inclinação.
1) Paralelismo
O paralelismo, comumente conhecido como grau de paralelismo, indica que os elementos reais que estão sendo medidos na peça permanecem equidistantes do ponto de referência. A tolerância de paralelismo é a variação máxima permitida entre a direção real do elemento medido e a direção ideal paralela ao ponto de referência.
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▲Exemplo de desenho: Se a marca φ for adicionada antes do valor de tolerância, a zona de tolerância está dentro da superfície cilíndrica com um diâmetro paralelo de referência de φ0,03mm.
2) Verticalidade
A perpendicularidade, comumente conhecida como grau de ortogonalidade entre dois elementos, indica que o elemento medido na peça mantém um ângulo correto de 90 graus em relação ao elemento de referência. A tolerância de verticalidade é a quantidade máxima de variação permitida entre a direção real do recurso que está sendo medido e a direção ideal que é perpendicular ao ponto de referência.
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▲Ilustração: Se a marca φ for adicionada antes da zona de tolerância, a zona de tolerância será perpendicular à superfície cilíndrica com um diâmetro de referência de 0,1 mm.
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▲Legenda: A zona de tolerância deve estar localizada entre dois planos paralelos separados por 0,08 mm e perpendiculares à linha de referência.
3) Inclinação
A inclinação refere-se à condição correta de manutenção de qualquer ângulo entre as direções relativas de dois elementos em uma peça. A tolerância de inclinação é a quantidade máxima de variação permitida entre a orientação real do recurso que está sendo medido e sua orientação ideal em qualquer ângulo determinado em relação ao ponto de referência.
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▲ Ilustração: A zona de tolerância do eixo medido é a área entre dois planos paralelos com um valor de tolerância de 0,08 mm e um ângulo teórico de 60 graus com o plano de referência A.
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▲Ilustração: Adicione a marca φ antes do valor de tolerância, então a zona de tolerância deve estar localizada dentro de uma superfície cilíndrica com diâmetro de 0,1mm. A zona de tolerância deve ser paralela ao plano B, perpendicular ao ponto de referência A e num ângulo teoricamente correto de 60 graus em relação ao ponto de referência A.
(2) Tolerância de posicionamento
A tolerância de posicionamento é a quantidade total de variação permitida na posição do recurso real associado em relação à referência. Este tipo de tolerância inclui três itens: posição, coaxialidade e simetria.
1) Localização
Posição refere-se à precisão de pontos, linhas, superfícies e outros elementos da peça em relação às suas posições ideais. A tolerância posicional é a variação máxima permitida na posição real do elemento medido em relação à sua posição ideal.
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▲ Ilustração: Quando a marca Sφ é adicionada antes da zona de tolerância, a zona de tolerância é a área dentro da bola com diâmetro de 0,3mm. A posição do ponto central da zona de tolerância da esfera é o tamanho teoricamente correto em relação aos pontos de referência A, B e C.
2) Coaxialidade
A coaxialidade, comumente conhecida como coaxialidade, indica que o eixo medido na peça permanece na mesma linha reta em relação ao eixo de referência. A tolerância de coaxialidade é a variação permitida do eixo real que está sendo medido em relação ao eixo de referência.
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▲Legenda de tolerância de coaxialidade: Quando o valor de tolerância é marcado, a zona de tolerância é a área entre cilindros com diâmetro de 0,08mm. O eixo da zona de tolerância circular coincide com o ponto de referência.
3) Simetria
Simetria refere-se ao estado em que os dois elementos centrais simétricos da peça permanecem no mesmo plano central. A tolerância de simetria é a variação permitida do plano central de simetria (ou linha central, eixo) do recurso real em relação ao plano de simetria ideal.
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▲ Legenda: A zona de tolerância é a área entre dois planos paralelos ou linhas retas com uma distância de 0,08 mm e disposição simétrica em relação ao plano central de referência ou linha central.
(3) Tolerância ao desvio
Tolerância de runout é um item de tolerância fornecido com base em um método de detecção específico. A tolerância de desvio pode ser dividida em desvio circular e desvio total.
1) Salto circular
O desvio circular significa que a superfície de revolução na peça mantém uma posição fixa em relação ao eixo de referência dentro de um plano de medição limitado. A tolerância de desvio circular é a variação máxima permitida dentro de uma faixa de medição limitada quando o elemento real que está sendo medido gira em torno do eixo de referência para uma revolução completa sem movimento axial.
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▲ Legenda 1: A zona de tolerância é a área entre dois círculos concêntricos que são perpendiculares a qualquer plano de medição, têm uma diferença de raio de 0,1 mm e têm o centro do círculo no mesmo eixo de referência.
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▲ Legenda 2: A zona de tolerância é a área entre dois círculos com uma distância de 0,1 mm na superfície do cilindro de medição em qualquer posição de raio coaxial com o ponto de referência.
2) Batida completa
O desvio total refere-se ao desvio ao longo de toda a superfície medida quando a peça gira continuamente em torno do eixo de referência. A tolerância de desvio total é a quantidade máxima de desvio permitido quando o elemento real que está sendo medido gira continuamente em torno do eixo de referência enquanto o indicador se move em relação ao seu contorno ideal.
