durante usinagem CNCÉ necessário garantir não apenas a precisão dimensional da própria superfície usinada, mas também a precisão posicional entre as diferentes superfícies usinadas. A seleção correta de pontos de referência desempenha um papel significativo na manutenção da precisão posicional entre as superfícies e na obtenção do resultado de usinagem adequado.
O que é um Datum?
Os elementos geométricos de uma peça, como pontos, linhas e superfícies, possuem relações dimensionais e posicionais específicas. Durante o projeto e a usinagem da peça, certos pontos, linhas ou superfícies são frequentemente usados para determinar as relações geométricas de outras características. Esses pontos, linhas ou superfícies de referência são chamados de datum.
Tipos de Datums
De acordo com suas funções, os dados podem ser geralmente divididos em duas categorias:
- Dados de projeto
- Dados do processo
1. Datum de projeto
Um datum de projeto é o datum de referência especificado no desenho técnico de uma peça.
Durante o projeto de peças, os pontos, linhas ou superfícies usados como referências para determinar as posições de outros elementos geométricos são chamados de datum de projeto. Os datums de projeto são definidos pelos projetistas de acordo com os requisitos de montagem e são usados para estabelecer relações dimensionais e posicionais entre as características geométricas.
Nos desenhos das peças, as dimensões e as tolerâncias posicionais são especificadas em relação a esses pontos de referência do projeto.
Por exemplo:
- As superfícies A e B podem servir como referências de projeto mútuas.
- O eixo de uma superfície cilíndrica externa de Ø30 mm pode usar o eixo de uma superfície cilíndrica externa de Ø50 mm como referência de projeto.
- Em outro caso, a linha D abaixo do plano C pode servir como referência de projeto.
Em desenhos de engenharia, geralmente existe apenas um ponto de referência de projeto em uma determinada direção.
2. Dados do Processo
Um dado de processo é um dado utilizado durante as operações de fabricação. De acordo com suas aplicações, os dados de processo podem ser divididos em:
- Dados operacionais
- Localização de datums
- Dados de medição
- Dados de montagem
Data da Operação
Um datum de operação é a referência usada em um desenho de operação para especificar as dimensões, a geometria e as relações posicionais das superfícies usinadas durante essa operação específica. Sempre que possível, o datum de operação deve coincidir com o datum de projeto.
Dado de medição
Um datum de medição é a referência utilizada ao medir as dimensões e as relações posicionais das superfícies usinadas em uma peça de trabalho.
Data de montagem
Um datum de montagem é a referência usada durante a montagem para determinar a posição relativa de um componente ou subconjunto dentro de um produto. Por exemplo, durante a montagem de engrenagens, o furo e a face da extremidade da engrenagem podem servir, respectivamente, como datums de montagem radial e axial.
Localizando Datum
Um ponto de referência de localização é um ponto de referência usado para posicionar a peça durante a usinagem.
O ponto ou linha utilizado como referência de localização é sempre realizado através de uma superfície real, conhecida como superfície de referência.
- Quando uma peça é posicionada utilizando um plano, esse plano serve como superfície de referência para localização.
- Quando o posicionamento é realizado utilizando uma superfície cilíndrica ou cônica, o eixo dessa superfície cilíndrica ou cônica atua como a referência de localização. Em contrapartida, a própria superfície atua como a superfície de referência.
Por exemplo, quando componentes do tipo eixo são posicionados usando dois furos centrais, as superfícies cônicas internas dos furos centrais servem como superfícies de referência de localização durante a usinagem das seções cilíndricas externas.
A localização dos pontos de referência divide-se ainda em:
- Datum aproximado
- Datums finais
Durante a operação inicial de usinagem, apenas superfícies brutas podem ser selecionadas como pontos de referência para localização. Esses pontos de referência são chamados de pontos de referência de desbaste. Em operações subsequentes, superfícies previamente usinadas podem ser usadas para posicionamento. Esses pontos de referência são chamados de pontos de referência de acabamento.
Seleção de Datums de Acabamento
No planejamento de processos, a seleção correta de pontos de referência é fundamental para garantir a precisão da usinagem e organizar adequadamente as operações de usinagem.
Normalmente, os pontos de referência para o acabamento são selecionados primeiro de acordo com os requisitos de usinagem. Em seguida, o processo é determinado retroativamente para identificar quais superfícies devem ser usadas como pontos de referência para o desbaste, a fim de usinar os pontos de referência para o acabamento desejado.
A seleção de pontos de referência para o acabamento deve facilitar a precisão da usinagem, garantindo ao mesmo tempo uma configuração prática e confiável. Os seguintes princípios são geralmente seguidos.
Coincidência de dados
O princípio da coincidência de datum significa que o datum de localização selecionado deve coincidir com o datum de projeto sempre que possível, evitando assim erros de posicionamento causados pela incompatibilidade de datum.
Por exemplo, suponha que as dimensões do projeto sejam:
- ( A ± Ta/2 )
- ( B ± Tb/2 )
As superfícies P e N já foram usinadas e inspecionadas.
Ao fresar o plano M usando o método de ajuste, dois esquemas podem ser adotados para garantir a dimensão do projeto ( B ±Tb/2 ):
- Utilizando a superfície de referência de projeto N como referência de localização primária.
- Utilizando a superfície inferior P como referência de localização primária.
Se o datum de localização não coincidir com o datum de projeto, ocorrerão erros de posicionamento causados pela incompatibilidade de datum.
Datum Unificado
O princípio do datum unificado significa que o mesmo datum de localização deve ser usado, tanto quanto possível, em todas as diferentes operações de usinagem.
Isso minimiza os erros de configuração causados pela mudança de pontos de referência, ajuda a garantir a precisão posicional entre as superfícies e reduz a complexidade do projeto de fixação.
Por exemplo:
- Componentes do eixo Geralmente são posicionados utilizando dois furos centrais na maioria das operações.
- Os componentes da carcaça são frequentemente posicionados utilizando uma superfície e dois furos.
Na prática, o princípio da coincidência de dados e o princípio da unificação de dados nem sempre podem ser satisfeitos simultaneamente, e podem ser necessários compromissos dependendo das condições reais de fabricação.
Dado de autorreferência
Em certas operações de acabamento onde a tolerância de usinagem deve ser pequena e uniforme, a própria superfície usinada pode ser usada como referência de localização.
A precisão posicional desta superfície em relação a outras superfícies é garantida por operações anteriores, enquanto a operação atual melhora principalmente o acabamento superficial e a precisão dimensional.
Exemplos típicos incluem:
- alargamento flutuante
- abordando
- Moagem sem centro
- Abertura de roscas usando machos ou cossinetes
Nesses processos, a própria superfície previamente usinada serve como ponto de referência para a localização.
Datum mútuo e usinagem repetida
Quando se exige uma tolerância de usinagem uniforme ou alta precisão posicional entre duas superfícies, as duas superfícies podem servir alternadamente como referências uma para a outra durante operações de usinagem repetidas.
Por exemplo, em um eixo de torno:
- O munhão do mancal e o furo cônico exigem altíssima coaxialidade e precisão de usinagem.
- O mancal pode ser retificado inicialmente utilizando o furo cônico como referência.
- O furo cônico pode então ser retificado usando o munhão como referência.
Por meio de usinagem repetida, é possível atingir a precisão necessária.
Outro exemplo são as engrenagens temperadas de precisão:
Como a camada endurecida é fina, a sobremedida de retificação deve permanecer pequena e uniforme.
- A superfície do dente pode ser usada inicialmente como referência para retificar o furo.
- O furo pode então ser usado como referência para retificar a superfície do dente.
Isso garante uma sobremedida de retificação uniforme e alta precisão posicional em relação aos pontos de referência de montagem.
Seleção de pontos de referência aproximados
A seleção de pontos de referência aproximados deve:
- Garantir a relação posicional entre as superfícies usinadas e não usinadas.
- Distribua a margem de usinagem de forma razoável.
- Forneça pontos de referência de acabamento adequados para operações subsequentes.
Os seguintes princípios são comumente aplicados.
(1) Garantir relações posicionais entre superfícies usinadas e não usinadas. Neste caso, as superfícies não usinadas devem ser selecionadas como datum aproximado. Se existirem múltiplas superfícies não usinadas, deve-se selecionar a superfície com o requisito de maior precisão posicional em relação à superfície usinada.
(2) Garanta uma sobremedida de usinagem suficiente em todas as superfícies usinadas. A superfície com a menor sobremedida de usinagem deve geralmente ser selecionada como datum de desbaste.
(3) Garantir sobremedida de usinagem uniforme em superfícies importantes. As próprias superfícies importantes podem ser selecionadas como referências aproximadas. Por exemplo, as guias de máquinas-ferramenta exigem:
- Alta dureza
- resistência uniforme ao desgaste
- Estrutura uniforme do material
Portanto, a sobremedida de usinagem removida da superfície da guia deve ser pequena e uniforme.
Ao selecionar a própria superfície da guia como referência aproximada, os pés da mesa da máquina podem ser usinados primeiro, e as superfícies usinadas dos pés da mesa podem então ser usadas para posicionar a peça de trabalho para a usinagem da guia, garantindo a remoção uniforme de material.
(4) Assegure um posicionamento estável e uma fixação confiável. A superfície selecionada como referência aproximada deve ser o mais plana e lisa possível, evitando:
- Forjando flash
- Marcas de alimentação de fundição
- Outros defeitos superficiais
Deve também possuir área de superfície suficiente para garantir um posicionamento estável.
(5) Evite o uso repetido de datums grosseiros. Como os datums grosseiros são superfícies brutas não usinadas, sua precisão dimensional e acabamento superficial são relativamente ruins.
Se a mesma referência aproximada for usada repetidamente na mesma direção, a posição relativa entre a peça, a máquina-ferramenta e a ferramenta de corte não poderá ser garantida durante cada configuração, resultando em erros de usinagem significativos.
