Medidas de acabamento de superfície personalizadas para locais de difícil acesso

Escrito por Alexandre Dufour, Diretor de Soluções de Engenharia da Mahr Inc.

Começando há cerca de 30 anos, os medidores portáteis de acabamento de superfície – alguns pequenos o suficiente para caber no bolso da camisa – trouxeram um novo nível de controle de peças para o chão de fábrica. Trazer a inspeção de acabamento de superfície para fora do laboratório e para o chão era importante por alguns motivos. Nos 50 anos anteriores, as tolerâncias dimensionais das peças estavam diminuindo. Como resultado, o acabamento da superfície e as irregularidades da forma estavam consumindo uma porção cada vez maior da tolerância dimensional geral, uma tendência que continua até hoje. Também ficou claro que o acabamento da superfície desempenhava um papel muito importante no desempenho da peça. As características únicas de uma superfície podem determinar se a pintura permaneceu no lugar, lubrificação mantida ou vazada, ou quanto “ruído” foi produzido quando as superfícies se moveram umas contra as outras.

Com localização e fixação adequadas, pequenos medidores portáteis de acabamento de superfície podem medir parâmetros de acabamento de superfície facilmente, geralmente com o toque de um único botão. Assim como as ferramentas manuais dimensionais, os medidores de acabamento de superfície portáteis de uso geral fornecem resultados confiáveis ​​e fáceis de usar para muitas aplicações. Basta colocar o medidor de bolso na peça para que seus suportes de descanso embutidos o localizem, pressione um botão e seus resultados apareçam, prontos para serem comparados aos requisitos.

Mas nem sempre é tão fácil. Os parâmetros de acabamento de superfície podem ser aplicados a praticamente qualquer superfície em uma peça, desde dentro de um pequeno furo, em um terreno curto ou ao redor de um furo, até um OD entre duas paredes ou mesmo nessas paredes. Muitas vezes, um medidor de acabamento de superfície portátil padrão simplesmente não funciona - ou a unidade de acionamento é muito grande, o braço do apalpador é muito curto ou obstruções na própria peça interferem no posicionamento do medidor.

Extensões de braço de sonda

Uma solução possível é o uso de extensões de braço de sonda, embora estas também tenham seus limites. Adicionar extensões aumenta o peso do braço da sonda. Com sondas deslizantes, o peso extra pode causar danos nas superfícies das peças, especialmente com materiais mais macios como o alumínio. Além disso, o peso adicional pode anular a força da mola do skid quando o medidor é usado em posições diferentes da horizontal. Isso pode fazer com que a sonda perca contato com a superfície durante a medição, causando resultados de medição errôneos e erros “fora da faixa de medição”. Com apalpadores sem skid, o peso extra do braço do apalpador pode causar vibração, o que também afeta os resultados da medição.

Em geral, as extensões da sonda não devem ser maiores que 100 mm para que a força de deslizamento não exceda 0,6 N. Além disso, a faixa angular do instrumento deve ser mantida dentro de um envelope de 135°, começando em 45° da horizontal até uma posição em qual o conjunto da unidade de acionamento está voltado para baixo em direção à terra.

Soluções projetadas

Quando os dispositivos padrão não podem fornecer os resultados esperados, uma solução melhor é projetar ou projetar um medidor para atender a aplicação específica. Isso é especialmente verdadeiro nos casos em que há um grande volume de peças e a necessidade de medições rápidas e confiáveis ​​- geralmente por maquinistas semiqualificados em medição dimensional e de acabamento superficial - para garantir a qualidade das peças e eliminar o alto custo de recalls de peças. Medidores de engenharia dedicados ou personalizados são mais rápidos, fáceis de usar e produzem resultados com melhor desempenho e GR&Rs. Com um medidor dedicado, praticamente qualquer operador pode facilmente inspecionar peças usinadas e tomar decisões quanto à sua qualidade. Eles podem até coletar os resultados para análise e controle do processo.

Para obter resultados confiáveis ​​e repetíveis, qualquer medidor de acabamento de superfície deve fazer duas coisas:1) deve posicionar com precisão a ponta diamantada na extremidade do braço do apalpador para medir a área de superfície especificada e 2) deve proteger o sensível braço do apalpador e caneta contra danos durante as operações de medição. Atender a esses requisitos para áreas de superfície de difícil acesso resultou na criação de toda uma família de medidores dedicados, projetados para colocar a análise de acabamento de superfície rápida e confiável nas mãos dos maquinistas no ponto de fabricação - muitas vezes enquanto a peça ainda está em processo de fabricação. fixado na máquina-ferramenta.

Orifícios do Cilindro

Os furos dos cilindros precisam de acabamentos específicos para equilibrar a retenção de óleo e o movimento axial suave. Eles estavam entre as primeiras aplicações a ter medidores dedicados projetados para medir o acabamento da superfície. Os furos vêm em vários tamanhos e podem ser relativamente profundos, alguns até oito polegadas. As impressões podem indicar profundidades e locais específicos para verificações e, com até 12 cilindros em alguns blocos e quatro na grande maioria das aplicações de alto volume, há muitos furos para medir. Assim, os medidores precisam ser altamente portáteis e fáceis para o operador alinhar e ajustar em profundidade. O design também deve proteger a sonda sensível para que ela não seja danificada ao trazer o medidor para a peça.

O medidor de furo de acabamento de superfície portátil dedicado é muito parecido com um medidor de furo triplo expansível. O tri-bore tem uma certa quantidade de ajuste de tamanho, mas pode ser definido para um tamanho específico. Isso permite que ele “trave” no lugar e ajuda a fornecer leituras muito repetíveis sem influência do operador. O dispositivo indicador também é protegido por um mecanismo de transferência para que não haja forças de localização aplicadas a ele quando o medidor é colocado na peça.

O calibre do furo do cilindro com acabamento superficial adota os mesmos princípios. Para dar ajuste para travar em vários tamanhos, placas intercambiáveis ​​são usadas para atingir a faixa de medição correta para o diâmetro. A configuração do medidor com o conjunto correto de blocos permite uma fácil entrada no orifício do cilindro e, uma vez no lugar, um cilindro de ar controlado manualmente expande os blocos de dimensionamento para que eles travem o medidor na posição.

Mas o cilindro do medidor tem outra função ainda mais crítica. Quando comprimido sem aplicação de ar, ele mantém a sonda de acabamento de superfície sensível em uma posição retraída. Isso significa que durante a inserção a sonda fica protegida dentro do corpo do medidor. Uma vez que o operador esteja satisfeito com a localização do medidor, ele aplica o ar, trava o medidor na posição e a sonda se estende para que ele possa fazer o teste de superfície. Feito isso, o ar é liberado, a sonda se retrai e o medidor fica livre, permitindo fácil remoção pelo usuário.

Pequenos orifícios obstruídos

As medições do acabamento da superfície nas guias das válvulas do cabeçote são especialmente difíceis de realizar devido ao seu tamanho pequeno (6 mm) e localização dentro do cabeçote. As medições mais confiáveis ​​são realizadas a partir do “lado da mola” da cabeça do cilindro, pois são mais acessíveis. No entanto, as torres da árvore de cames apresentam um problema, uma vez que se projetam para a área onde o sistema de acionamento do medidor deve ser localizado para medição. Ter um sistema de acionamento pequeno é a melhor solução técnica, pois o sistema de acionamento pode ser colocado entre as torres do eixo de comando. É possível usar um medidor projetado que elimine esses problemas, pois a unidade de acionamento pode ser colocada perto do local de medição sem a necessidade de extensões e configuração excessivas da sonda de medição. O operador simplesmente monta o medidor no diâmetro externo da guia da válvula e a unidade se encaixa na área a ser medida.

Assim como o medidor cilíndrico, esta versão com acabamento de superfície retrai o apalpador até que um mecanismo de transferência mecânica libere o apalpador quando o plugue estiver em sua posição final de medição.

Buracos cegos profundos

Normalmente, os furos são fáceis de realizar medições de acabamento de superfície em um ambiente de chão de fábrica. Isto é, claro, se o furo for acessível e a profundidade de medição for reduzida ao mínimo. A árvore de cames do bloco do motor e os furos do virabrequim, no entanto, geralmente são furos cegos profundos (até 500 mm para a maioria dos motores) e são tão pequenos em diâmetro que uma unidade de acionamento de acabamento de superfície típica não caberá dentro do local adequado para medição.

Normalmente, a unidade de acionamento do acabamento da superfície deve ser mantida externa ao furo e uma longa extensão da sonda de medição usada para alcançar o came do meio e os furos do virabrequim. No entanto, a solução ideal para realizar tais medições é trazer o sistema de acionamento de medição diretamente para a superfície a ser medida.

Um medidor dedicado pode posicionar a unidade de acionamento e a sonda de medição diretamente sobre a superfície a ser medida sem a necessidade de longas extensões de medição. A própria unidade de acionamento é de pequeno diâmetro e pode ser colocada dentro do furo diretamente sobre o local de medição.

Superfícies Obstruídas

Superfícies planas também são fáceis de medir para acabamento superficial e ondulação no chão de fábrica, desde que a superfície seja grande o suficiente para a colocação do dispositivo de medição e não haja obstruções bloqueando sua direção de medição. Muitas vezes, no entanto, obstruções e área mínima de terra proíbem o uso de dispositivos portáteis tradicionais.

Algumas superfícies não só têm uma pequena área de terra, mas também algumas obstruções na fundição que proíbem o uso de um sistema tradicional de ondulação de acabamento superficial. Normalmente esta superfície teria que ser medida com um sistema de acionamento que é mantido fora e longe da peça e uma longa extensão de sonda de medição teria que ser usada para alcançar a superfície.

Um medidor pode realizar medições de acabamento de superfície sem deslizamento no chão de fábrica, mantendo a unidade de acionamento sem deslizamento e a sonda de medição próximas e sem extensões de sonda. O sistema utiliza um modelo de fixação para posicionar a unidade de acionamento sem deslizamento e é levemente elevado para eliminar quaisquer obstruções.

Superfícies de diário

O acabamento da superfície é muito crítico em um virabrequim. Girando a milhares de RPMs, e com superfícies de mancal e manivela e suas extremidades em contato metal com metal, há um tremendo potencial de desgaste. O acabamento da superfície ajuda a determinar a vida útil desses produtos.

Um conceito semelhante a um medidor de pressão é usado ao medir o acabamento da superfície em manivelas. O medidor de acabamento de superfície deve ser ajustável para vários tamanhos, deve travar no lugar e proteger a sonda.

Operado a ar, um medidor de acabamento do munhão dedicado permite que os usuários definam as garras de travamento para o tamanho aproximado. Com acionamento manual do ar, o medidor se trava na posição e libera a sonda para entrar em contato com a peça. Tal como acontece com todos esses medidores, a sonda não faz contato a menos que o medidor esteja totalmente travado no lugar. A principal diferença com este medidor é que ele possui uma operação de apalpador transversal para que o apalpador se mova horizontalmente ao longo da coroa da peça.

Tão importante quanto os mancais e os munhão da manivela são as faces de encosto contra as quais eles rodam. Outro conceito de snap-gage é usado para posicionar o apalpador de acabamento de superfície aqui, e com os mesmos pensamentos em mente:fácil de usar, sem influência do operador e posicionamento protegido do apalpador.

Anteriormente apresentado na Quality Magazine.