Exercício Prático de leitura
Na tabela seguinte são apresentadas as tolerâncias de todas as cotas inscritas o desenho apresentado acima.
Toleranciamento Geométrico
As superfícies planas, as superfícies cilíndricas, as retas, etc., são componentes teóricos de uma geometria exata. A realidade “peça” só é possível com faces mais ou menos planas, ou mais ou menos cilíndricas, etc. Há, portanto, necessidade de limitar os inevitáveis desvios geométricos ocorridos na fabricação, para assegurar condições de correto funcionamento às peças. Toleranciamento geométrico é uma designação que abrange o conjunto de tolerância de forma, de orientação, de posição e de batimento.
Em muitos ajustamentos mecânicos as tolerâncias dimensionais não são suficientes para se determinar com exactidão que a peça irá desempenhar a sua função de forma plena. Haverá sempre uma diferença entre o modelo nominal concebido no software de CAD e o modelo fabricado. Na fabricação das peças, sobretudo nos processos por arranque de apara, surgem desvios, erros que provocam alterações em relação à geometria ideal do modelo. Os instrumentos de medida comuns, como os paquímetros ou micrómetros, não têm a capacidade de avaliar esses desvios à geometria, mas os equipamentos mais evoluídos como as máquinas de medir 3D possuem um conjunto de ferramentas que permitem avaliar essas imperfeições.
Principais causas da existência de desvios geométricos:
- Falta de rigidez do equipamento e/ou de um dispositivo de maquinagem;
- Gume cortante de uma ferramenta insuficiente;
- Forças excessivas provocadas pela maquinagem;
- Velocidade de corte não adequada para remoção de material;
- Variação de dureza da peça ao longo do percurso de maquinagem;
- Dispositivos de aperto não adequados para ferramentas.
Estes desvios à geometria devem ser limitados e enquadrados em tolerâncias que não prejudiquem o regular funcionamento da peça. O toleranciamento geométrico não deve ser especificado por mera rotina, mas sim quando é efectivamente necessário. É importante que os técnicos responsáveis pelo fabrico compreendam e saibam interpretar a diferente simbologia associado ao toleranciamento geométrico e não fazer como é muito comum, simbologia não reconhecida equivale a simbologia ignorada. Os técnicos na industria que operam com máquinas de medir 3D e que controlam de forma mais rigorosa a dimensão e geometria das diferentes peças também têm que ser capazes não só validar o fabrico mas também interagir com o processo produtivo e serem capazes de antecipar o erro e fazer as devidas correcções no processo de fabrico. É óbvio que não podemos ter pessoas a operar com estes equipamentos que não distinguem uma broca de uma fresa, dizer que a peça está fora de tolerância de pouco nos serve, já o mal está feito, queremos é técnicos que sejam capazes de antecipar e prevenir possíveis erros.
Em conclusão o projeto de uma peça deve prever, para além das tolerâncias dimensionais, as tolerâncias geométricas, a fim de se obter a melhor qualidade funcional possível.
O porquê da definição do Toleranciamento Geométrico?
As tolerâncias geométricas não devem ser indicadas de forma individualizada a menos que sejam indispensáveis para assegurar a funcionalidade do conjunto. Em termos gerais as condições onde será necessário indicar as tolerâncias de forma e posição são as seguintes:
- Em peças para as quais a exactidão de forma requerida não sejam garantidas com os processos normais de fabrico;
- Em peças onde deve haver coincidência bastante aproximada entre as superfícies de contato. As tolerâncias de forma devem ser menores ou iguais às tolerâncias dimensionais. Não faz grande sentido o contrário;
- Em peças onde para além do controle dimensional, seja também necessário o controle de forma para garantir a montagem sem interferências.
Toleranciamento Geométrico – Alguma da simbologia mais comum
Simbologia complementar usada no toleranciamento geométrico
A norma ISO 8015 quando inscrita nos desenhos estabelece como principio geral que existe uma independência entre o toleranciamento dimensional e geométrico. De acordo com este princípio de base, cada requisito dimensional ou geométrico especificado deve ser respeitado independentemente dos outros, a menos que seja especificada uma relação particular entre eles. De seguida serão apresentados alguns casos que quebram essa regra de independência:
Exigência de envolvente 
O requisito de envolvente traduz uma condição de montagem local (acoplamentos veio cubo com ajustamento de contacto fixo ou móvel), definindo uma fronteira que não deve ser ultrapassada pela matéria dos dois elementos reais, com vista a assegurar a intermutabilidade das peças.
No caso da figura acima o requisito de exigência de envolvente estabelece que o elemento real não deve exceder um cilindro teoricamente perfeito com um diâmetro máximo de Ø27.980. O diâmetro mínimo é definido pela dimensão mínima, neste caso Ø27.967. Por aqui se depreende que a exigência de envolvente quebra o principio base de independência entre o toleranciamento dimensional e geométrico.
Princípio de Máxima matéria 
Requisito de máximo de matéria usa-se para controlar funções específicas de peças, onde exista uma interdependência entre o tamanho e a geometria, tais como, por exemplo, assegurar a “aptidão para a montagem de peças”. Este requisito combina dois requisitos de tolerância independentes num requisito colectivo, que simula, de um modo mais exacto, a função pretendida para a peça.
É a condição na qual a peça terá o máximo possível de material, ou seja, dimensão mínima para furos e máxima para os veios. A condição de máximo material é aplicado a elementos mecânicos que exigem ajustes com folga. Nesta situação, a folga mínima ocorrerá na condição de máximo material. A posição mais crítica de montagem ocorre na condição de máximo material e nas condições extremas de desvios de forma e posição. A definição de máximo material possibilita ampliar os limites de tolerâncias especificadas para uma ou várias medidas coordenadas, desde que sejam mantidos os requisitos de funcionalidade e intercambiabilidade. A condição de máximo material permite uma variação no valor especificado da tolerância de forma ou de posição, na mesma proporção em que este elemento se afaste da sua condição de máximo material, dentro dos limites de tolerância dimensional especificado. Em certas situações a condição de máximo material não pode ser aplicada pois pode afectar o funcionamento de pares cinemáticos como centros de engrenagens, furos com roscas e ajustes com interferência.
O princípio de máxima matéria quando aplicado a elementos toleranciados permite um acréscimo na tolerância geométrica quando o elemento toleranciado se afasta da sua condição de máxima matéria. No caso da figura acima a tolerância de perpendicularidade máxima admissível é de 0.1 mm, quando o furo está na sua dimensão mínima, Ø25.000 mm e que pode ser aumentada em 0.021 mm, para os 0.121 mm, se o furo estiver na sua dimensão máxima de Ø25.021 mm.
No caso da figura acima a tolerância geométrica de 0.1 mm pode ser aumentada em 0.013 mm (0.07-0.020) quando o veio está no seu valor mínimo, Ø29.980 mm (30-0.020). Resumindo, o princípio de máxima matéria quando especificado ajuda no fabrico já que permite que a tolerância geométrica possa ser aumentada em função do ganho de tolerância que se pode obter a partir da tolerância dimensional do elemento.
Princípio de Mínimo matéria 
O requisito de mínimo material permite um aumento na tolerância geométrica especificada quando o elemento considerado se afasta da condição de mínimo material. É indicado nos desenhos pelo símbolo , que é inserido no quadro retangular após a tolerância geométrica do elemento tolerado ou após a letra que identifica o elemento de referência.
O requisito de mínimo de matéria destina-se a controlar funções específicas de peças, onde o tamanho e a geometria são interdependentes, tais como, por exemplo, a existência de uma “espessura de parede mínima”.
Este requisito combina dois requisitos de tolerância independentes num requisito colectivo, que simula, de um modo mais exacto, a função pretendida para a peça.
No caso acima a tolerância de localização é de 0.1 mm no caso em que o elemento de Ø30 se encontra na sua dimensão máxima, Ø30.021 mm e o elemento de Ø40 se encontra na dimensão mínima, Ø39.961 mm. Nos casos que o furo de Ø30 se encontra na sua dimensão mínima de Ø30 e o diâmetro de Ø40 se encontra na sua dimensão máxima, Ø40.000, a tolerância de localização pode ser aumentada até ao valor de 0.16 mm (0.1 + 0.021+0.039). Este é um caso típico onde se pretende garantir uma espessura mínima de parede.
Zona de tolerância projectada 
Uma tolerância aplica-se em toda a extensão do elemento toleranciado, a menos que haja alguma indicação em contrário. Esse toleranciamento pode não ser suficiente para caracterizar zonas que, apesar de serem exteriores ao elemento toleranciado, intervêm no funcionamento. Nestes casos (ex.: em elementos roscados, furos para ajustamentos com aperto, etc.), utiliza-se uma zona de tolerância projectada, em conjugação com toleranciamento geométrico, para caracterizar uma variação extrema desse tipo de elementos. No exemplo abaixo a tolerância de 0.1 mm é projectada numa extensão de 28 mm que é a espessura do outro elemento da ligação. Se não o fizermos o possível erro de localização do furo da placa inferior vai ser exponenciado em função da espessura da segunda placa. Ao impormos o requisito Zona de Tolerância Projectada aplicamos esta tolerância a todo o conjunto.
Conclusões
O sucesso no fabrico de uma peça não deve ser atribuído a uma questão de mera sorte ou azar. O hábito de dizermos “o trabalho hoje correu mal”, não… isto não é uma questão de correr bem ou mal, mas sim o de podermos e devermos dominar toda a informação necessária para o fabrico de um qualquer componente. Obviamente que se existe algo que não dominamos vamos estar sempre à mercê dessa tal sorte ou azar. Parte do problema do fabrico de uma peça nasce na grande maioria das vezes no desenho e isso é devido ao facto de que as empresas continuam a insistir em contratar desenhadores baseados num perfil que era adequado à 20, 30 anos atrás mas que já não o é nos dias de hoje. Há 20 ou 30 anos o desenhadores eram meros copistas, copiavam algo que já tinha sido fabricado e testado. Atualmente não acontece isso, o desenho é um processo mandante e por isso precisamos urgentemente de profissionais nesta área que não só dominem a representação técnica de uma peça ou montagem, mas sobretudo pessoas que dominem de forma completa os processos de fabrico e as suas diferentes limitações e especificidades. É muito importante que os novos desenhadores/projetistas de uma empresa sejam cada vez mais recrutados a partir de operadores de máquinas/serralheiros das próprias empresas, seguramente se se optar por esta solução vamos perceber rapidamente o salto qualitativo em todo o processo produtivo. Os softwares de CAD usados nos nossos dias na indústria são autênticas oficinas virtuais, então vamos colocar ao seu comando profissionais que já tenham uma larga experiência de fabrico e dos produtos da própria empresa.
No fabrico também temos que caminhar num sentido mais científico, não nos desculparmos uma vez mais com os fatores sorte e azar, quando as coisas correm mal na esmagadora maioria das vezes isso está relacionado com um deficiente conhecimento técnico. Temos que conhecer todo o tipo de simbologia e requisitos técnicos presentes num desenho e não fazer o que se faz muitas vezes, “não conheço este símbolo, então ignoro“. Por exemplo algo que poderia ajudar no fabrico e que poderia ser de grande utilidade seria colocar um computador com uma folha de cálculo (Excel) com todo o formulário técnico necessário a um bom desempenho dos operadores de máquinas. Já não é de todo adequado ver-se em empresas onde alguém anda munido com uma máquina de calcular e um formulário técnico numa cábula. O conhecimento tem que ser democrático, de fácil acesso e estar disponível a todos.
Outra área em que podemos dar um salto qualitativo considerável é na área do controle dimensional, por exemplo os técnicos que operam com máquinas de medir 3D e que controlam de forma mais rigorosa a dimensão e geometria das diferentes peças também têm que ser capazes não só de validar o fabrico mas também de interagir com o processo produtivo e serem capazes de antecipar o erro bem como de fazer as devidas correcções no processo de fabrico. É óbvio que não podemos continuar a ter técnicos a operar com estes equipamentos que não distinguem uma broca de uma fresa, dizer que a peça está fora de tolerância de pouco nos serve, já o mal está feito, queremos é técnicos que sejam capazes de antecipar e prevenir possíveis erros.
Para terminar, gostaria de abordar outra questão que interfere na qualidade do nosso trabalho, que é a célebre questão da motivação, “Não faço mais e melhor porque não me motivam”, ouço isto muitas vezes. Todos nós temos consciência do quanto é importante para nós a nossa motivação. Não nos podemos é esquecer nunca, que a nossa motivação é demasiado importante para a qualidade do nosso trabalho e da nossa produtividade. Então se temos essa consciência da importância desse factor não podemos empurrar para outros a responsabilidade da nossa motivação. É algo muito nosso e que devemos pugnar por a manter em alta. A indústria Metalomecânica vive um flagelo relativamente comum e um pouco oculto que é a baixíssima produtividade, definitivamente não podemos transformar tarefas de minutos em dias de trabalho. Com a tecnologia que dispomos não podemos nem devemos continuar a ver nos espaços oficinais das empresas mais cabeças que máquinas, pois se assim é e continuar a ser algo não está bem.