Upload
dinhkien
View
213
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA
CURSO TÉCNICO DE MECÂNICA
LEONARDO REIS VIEIRA
MATHEUS FELIPE KONRATH
CenterLoc – Localizador de Centros
Orientador:
Diógenes Francisco Dias
Novo Hamburgo
2016
CenterLoc – Localizador de Centros
Trabalho apresentado ao Curso de
Mecânica da Fundação Escola
Técnica Liberato Salzano Vieira da
Cunha como requisito parcial para
aprovação no ano letivo.
Orientador: Prof. Diógenes Francisco
Dias
Novo Hamburgo, setembro de
2016
RESUMO
O fato de ter sido observada a dificuldade no que diz respeito à centralização
de peças em processos de furação e fresamento, o que vem a ser o problema
desta pesquisa, despertou o interesse em encontrar soluções alternativas das
disponíveis para a execução dessa tarefa, o que se tornou o objetivo geral. A
pesquisa tem, como objetivo específico, criar um sistema novo de localizador
de centros, de forma que diminua a velocidade da operação, que seja de fácil
utilização e tenha um baixo custo operacional. A hipótese é que, utilizando um
sistema de indicação a laser com exatidão, isso seja possível. O trabalho foi
subdividido em 9 capítulos que abordam os temas como lasers, métodos de
fixação e as maneiras atuais para a localização de coordenadas. Na sequência,
apresenta-se a nova hipótese para centralização de peças, testes efetuados
para sua comprovação e seus resultados, elaboração de um protótipo de
localização de centros, finalizando com um detalhamento dos itens e circuitos
necessários, para sua elaboração. Conclui-se afirmando que os testes
comprovaram a hipótese, ou seja, efetivamente, é possível realizar a
localização de centros através de um sistema indicativo de laser.
Palavras-chave: Localizador de centros. Lasers indicativos. Instrumentos de
indicação.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 5
2 PROJETO ....................................................................................................... 6
3 LASERS .......................................................................................................... 7
4 MÉTODOS DE CENTRALIZAÇÃO ............................................................... 10
4. 1 Método pela verificação visual (broca) ...................................................... 10
4.2 Localizador de Arestas ............................................................................... 11
4.3 Localizador Óptico ...................................................................................... 13
4.4 Método por Relógio Comparador ............................................................... 14
5 MÉTODOS DE FIXAÇÃO.............................................................................. 16
5.1 Mandril........................................................................................................ 16
5.2 Porta Pinças ............................................................................................... 17
6 NOVA HIPÓTESE PARA LOCALIZAÇÃO DE CENTROS ............................ 18
6.1 Elementos para a Localização de centros .................................................. 18
7 TESTES SUBMETIDOS AO PROTÓTIPO.................................................... 20
7.1 Testes para a confirmação da hipótese...................................................... 20
7.2 Testes para a viabilidade do produto ......................................................... 22
8 RESULTADOS GERAL DOS TESTES ......................................................... 24
9 ELABORAÇÃO DO PROTÓTIPO FINAL ...................................................... 25
10 SISTEMA ELÉTRICO .................................................................................. 28
CONCLUSÃO ................................................................................................... 30
REFERÊNCIAS ................................................................................................ 31
FOLHA DE ASSINATURAS
LEONARDO REIS VIEIRA
MATHEUS FELIPE KONRATH
CenterLoc – Localizador de Centros
FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA
CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA
Novo Hamburgo, setembro, 2016.
__________________________
Diógenes Francisco Dias - professor Orientador
5
1 INTRODUÇÃO
O fato de termos observado haver dificuldade no que diz respeito à
identificação de centros para operações em máquinas operatrizes,
particularmente no processo de furação, que é o mais afetado por este
obstáculo, fez com que nos interessássemos por encontrar alguma solução
inovadora para o problema e, consequentemente, à elaboração do presente
trabalho.
Este foi subdividido em 9 capítulos, como descrito a seguir.
O primeiro capítulo é relativo ao próprio Projeto de Pesquisa.
No segundo capítulo fazemos uma abordagem geral sobre o que são
lasers, sua composição e uso, assim como uma classificação dos mesmos.
No terceiro, tratamos sobre os métodos de centralização utilizados
atualmente na indústria mecânica e metalúrgica.
Já para o quarto capítulo pesquisamos sobre os métodos de fixação
utilizados nas máquinas operatrizes que o dispositivo a ser projetado será
utilizado.
O quinto capítulo trata da nova hipótese de identificação de centros
através de um método não mecânico, bem como dos elementos necessários
para construí-lo.
No sexto capítulo são descritos os testes feitos para confirmar a
hipótese da pesquisa e, no sétimo, mostramos os resultados que foram obtidos
nos mencionados testes.
O oitavo capítulo é dedicado à elaboração de um protótipo de
equipamento para indicar e revelar o centro de eixos, seu dimensionamento,
materiais necessários para sua confecção e demais detalhamentos
necessários e, no nono, tratamos sobre o sistema elétrico do dispositivo,
detalhamos seu circuito e o tempo de duração do laser.
6
2 PROJETO
Até o presente, são poucos os métodos conhecidos e utilizados para a
centralização de peças em máquinas operatrizes, quando essa se faz
necessária, o que se deve, principalmente, a redução de tempo da operação,
ou seja, maior velocidade no tempo total da produção.
Por outro lado, além de não haver muitos métodos, esses podem
apresentar alguns problemas, principalmente quando se trata da dificuldade em
efetuar a ajustagem da mesa de operações. Nessa ajustagem, em geral, é
composta por muitas etapas, tornando a operação uma atividade mais
complexa do que deveria ser. É possível realizar esta ajustagem através de um
instrumento chamado localizador de arestas, que usa o contato com a peça
mudando seu cilindro para uma posição concêntrica em relação ao corpo.
Além do localizador, pode-se aplicar um método utilizando um relógio
comparador, aonde se utiliza o contato com a peça e a variação no mostrador.
Um terceiro método é pela verificação visual através de uma broca.
Isso considerado, elaboramos o presente Projeto de Pesquisa:
Problema: dificuldade e complexidade na identificação de centros em
máquinas operatrizes.
Objetivo geral: Identificar a localização do centro do eixo árvore.
Objetivos específicos: criar um sistema novo de identificação de centros,
de forma que aumente a velocidade da operação, que seja de fácil utilização e
tenha um baixo custo operacional.
Hipótese: utilizando um sistema com laser indicativo é possível
identificar o centro do eixo árvore com exatidão.
7
3 LASERS
Laser é uma sigla, em inglês, para Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation, que em português significa Amplificação da Luz por
Emissão Estimulada de Radiação é um dispositivo que emite radiação
eletromagnética que acaba efetuando influência nas partículas de luz, os que
são chamados de fótons.
Com a radiação eletromagnética, que deve ser monocromática (apenas
uma cor), coerente (ondas dos fótons permanecem em fase)
e colimada (propaga-se como um feixe de ondas praticamente paralelas),
os fótons passam a se comportar da mesma maneira e se propagam em uma
mesma direção formando um feixe de luz como mostra a figura abaixo.
Figura 1 – Laser em funcionamento
Fonte: www.webetec.com.br/site/article.php?cod=224
Com a finalidade de se produzir luz, é preciso excitar os átomos do
princípio ativo. Este estímulo pode ocorrer por uma fonte de luz, pela luz de
outro laser menos potente, por reações químicas ou ainda por eletricidade, que
é o mais comum. Assim, se energiza os elétrons e os força a tentarem escapar
dos átomos.
Com a formação da luz é necessário o posicionamento de espelhos
8
(lente) para que ocorra um direcionamento dos fótons que estão dentro do
cilindro. Ao invés dos fótons ficarem dispersos, os espelhos proporcionam um
feixe de luz coerente, que não se difundi.
O laser é classificado pelo seu meio ativo para a produção de luz e seu
regime de operação (continuo ou pulsado). Os lasers a gás são normalmente a
mistura de dois gases, tendo como fonte de energia a descarga elétrica por um
meio ativo.
Já o meio ativo dos lasers sólidos são os íons de um determinado
elemento embebidos em um cristal. O cristal sofre uma dopagem de íons.
Quem realiza troca de energia são os íons, os cristais são apenas os
hospedeiros. Neste caso, a fonte de energia para a produção do feixe não é
elétrico, se prefere o uso de uma luz intensa para abastecer de energia os íons
dentro dos cristais. Estas luzes são colocadas com contato com os cristais
emitindo uma forte potência. As características do laser dependem dos íons e
dos cristais empregados no sistema.
Existe também outra classe dentro dos meios ativos para produção do
laser, que são os meios ativos líquidos. Também chamados de lasers de
corante, esse meio ativo tem como princípio de funcionamento uma molécula
orgânica dissolvida em solvente apropriado que é transformada em um jato.
Semelhante ao meio ativo de cristais, recomenda-se o uso de uma luz intensa
ou de outro laser de baixa potencia para ter a função de fonte de energia.
Como essas moléculas de corantes tem uma grande variedade de
estados de energia, acaba-se notando uma característica não vista nos outros
meios ativos que é a “tunabilidade” que é a capacidade de variar o
comprimento da onda. Assim, por ter a capacidade de ser ajustar esse
comprimento de onda, esse tipo de laser é muito utilizado no campo de estudo
científico e tecnológico.
Outra classificação é os semicondutores, esses lasers tem o meio ativo
formado pela união de dois semicondutores, cada um deles com um dopante
distinto, e são chamados de dispositivos de junção. São dispositivos bem
pequenos tendo a junção em valores de micra. Durante o processo de
produção do feixe de luz a junção faz com que ocorra um decaimento de
fótons fazendo com que fiquem presos ao material.
Devido ao abastecimento do meio ativo ser feito através de uma
9
corrente de energia de forma direta e pelo seu tamanho, os lasers
semicondutores tem uma vasta aplicação. Podendo mudar a distância das
bandas de energia por causa de seus dopantes pode-se alterar o comprimento
da onda da luz gerada. Abaixo na figura podemos perceber como funciona o
meio ativo com o sistema do laser.
Figura 2 - Constituição do laser
Fonte: www.neograf.ind.br/funcionamento.php?categoria=1
O laser se tornou usual e comum, trazendo diferentes aplicações nas
mais diversas áreas estando dentro da soldagem, cirurgias, holografia, para
fazer cortes de tecidos, em leitores de código de barras no supermercado,
impressoras, equipamentos de cirurgia dentária, pesquisa científica, leitores de
CD e DVD, uso militar, entre diversas outras aplicações presentes no nosso
cotidiano. Dentro do projeto, o laser utilizado terá a função de agente indicador,
indicando através de um feixe de luz o centro do eixo árvore.
10
4 MÉTODOS DE CENTRALIZAÇÃO
Existem alguns métodos que atualmente são usados para o ajuste de
mesas ou ferramentas para a localização correta de usinagem. A seguir
explicaremos as etapas e os instrumentos das maneiras mais usuais.
4. 1 Método pela verificação visual (broca)
Existe um método muito utilizado para a preparação das coordenadas
de um processo de furação, pois possui praticidade em seu desenvolvimento e
não exige o uso de nenhum outro tipo de instrumento.
Esse método consiste em pintar a face onde será feito a furação na peça
com tinta especial para metais ou com uma caneta apropriada. Após o
operador deve sobrepor a peça em um desempeno utilizando um traçador de
altura, realizando as marcações conforme as coordenadas requeridas para a
localização do furo. Ajusta-se o traçador de alturas, na altura desejada e com a
ponta de metal duro raspa a peça fazendo com que remova a tinta onde ela foi
conduzida marcando uma linha paralela à face que está sobre o desempeno.
Depois de ter marcado no eixo X vem a marcação na coordenada do
eixo Z em que se resume ao mesmo procedimento anterior, mas agora com a
medida requerida no eixo Z.
Tendo-se as coordenadas nos dois eixos marcadas, há a existência de
um ponto onde essas duas linhas se encontram e exatamente neste local deve-
se realizar a marcação com um pulsão, para que quando a broca realizar o furo
não desvie seu percurso. Esta marcação, além de servir para indicar o local da
furação, também serve como guia para a broca, facilitando a operação.
Depois do ponto ser marcado e puncionado é necessário que a peça
seja fixada na morsa. Movimentado o carro longitudinal e o carro transversal
centraliza-se a broca no ponto puncionado. A confirmação de que a broca esta
alinhada ao ponto puncionado é feita pelo operador da máquina, este abaixa a
broca próximo a peça e verifica se está concêntrica ao ponto desejado e em
seguida realiza a operação. Esta atividade acaba desgastando quem esta
realizando a operação, pois é necessário que mantenha-se a broca abaixada e
ao mesmo tempo que se ajusta os carros da mesa, além de trazer o risco de
11
quebra da broca.
4.2 Localizador de Arestas
Localizador de aresta é o instrumento mais próximo de ter a função do
dispositivo a ser projetado pelo grupo. Ele é composto por dois cilindros que
não são concêntricos, ou seja o centro do dispositivo não é o mesmo ao longo
de seu corpo. Na figura 3 podemos observar estes cilindros.
Figura 3 - Localizador de Arestas
Fonte: starrett.com.br/produtodetalhe.asp?codprod=355
De acordo com a STARRET, ele tem a função de determinar o zero
peça no colar graduado da mesa, pode ser utilizado em máquinas operatrizes,
como furadeiras e fresadoras que podem ser manuais ou terem comando por
CNC (controle numérico computadorizado). Ele é inserido na pinça das
fresadoras ou no mandril das furadeiras.
Após fixado, a mesa de trabalho é então movida através de um
movimento rotatório do manípulo, até que o localizador de aresta entre em
contato com a face da peça perpendicular a face a ser realizada a usinagem. O
contato com a peça mudará os cilindros para uma posição concêntrica em
relação ao corpo e com um ajuste fino nos carros dos eixo X ou Z da mesa, o
localizador se moverá para fora de seu centro não sendo mais concêntrico.
12
Quando os cilindros estiverem concêntricos, o centro do localizador de
aresta e também o centro do ponto de trabalho, estará exatamente a um raio
do cilindro de distância, assim move-se o carro e sabe-se o ponto 0 da peça,
que é o alinhando do centro do mandril com a aresta da peça (figura 4). Em
seguida ajusta-se a mesa para a distância em que uma das coordenadas do
furo está.
Para localizar a outra coordenada, repete-se a operação no outro eixo.
Após encontrada as duas coordenadas realiza-se a furação. Este método
oferece mais precisão e retira a necessidade de realizar a pintura e a marcação
do ponto com um pulsão. Em contra ponto, é uma operação demorada que
acaba tornando um processo longo.
Figura 4 - Funcionamento do Localizador de arestas
Fonte: www.mmc.net.br/localizador-de-arestas-modelo-6562-insize
Atualmente existe um outro tipo de localizador de arestas, este
dispositivo trabalha por condutividade elétrica que há entre todas as partes ou
seja entre o mandril da máquina, a haste do localizador, a peça metálica e a
mesa. Assim, realiza-se o mesmo processo descrito anteriormente, a única
diferença é o modo de verificação de que o localizador esta em contato com a
peça, ao invés de cilindros girarem concêntricos, o localizador emite um sinal
luminoso e um sinal sonoro, indicando que está em contatos com a face da
peça. Sua precisão é de 0,005 milímetro. Na figura abaixo, mostra o
13
funcionamento deste dispositivo.
Figura 5 - Funcionamento do Localizador de Aresta Eletrônico
Fonte:insize.com.br/Tools/paquimetros/ferramentas/pdf/desempenos-l/6566.pdf
4.3 Localizador Óptico
Existe um método que utiliza a mistura de tecnologias de hardware e
software para realizar o encontro dessas coordenadas. O LOP (localizador
óptico) é uma câmera de vídeo precisa e compacta que é montada no eixo Z,
que localiza os pontos, arestas ou furos das peças a serem usinadas, não
existe a necessidade de uma verificação visual.
Este método é só para máquinas CNC, pois necessita o uso de
hardware e software, o que acaba retirando o método da área aonde queremos
implantar o dispositivo sugerido no trabalho. Abaixo a foto de um Localizador
Óptico.
14
Figura 6 - Localizador Óptico
Fonte: www.omaxbrasil.com.br/produto/localizador-optico/
4.4 Método por Relógio Comparador
Existe ainda, um último método que é através do uso de um relógio
comparador. Neste método o operador fixa o relógio comparador onde a haste
do mesmo fica concêntrico ao eixo árvore. Após fixar o relógio no mandril ou
pinça ele deve entrar em contato com a peça, ocorrendo uma variação no
ponteiro do mostrador.
Com o relógio pressionado contra a peça, deve-se mover o carro em
uma das direções, haverá uma pequena variação no mostrador pela
irregularidade da peça, quando chegar próximo a extremidade, deve ser
movido com cuidado, pois quando a haste do relógio sair do contato com a
superfície da peça, saberemos que o centro da máquina esta a um raio (da
ponta de contato) de distância da aresta da peça. Sabendo disso, efetua-se o
mesmo processo realizado pelo método localizador de arestas, desconta-se o
15
raio, achando a localização da aresta, assim, deve ser zerado o anel graduado
da máquina e logo em seguida ajustar nas coordenadas requeridas para
realizar a operação.
Depois de ser realizado o ajuste da mesa em um dos sentidos, deve-se
repetir todas as etapas, agora no outro sentido. Este processo, oferece
precisão e é usado principalmente em máquinas com comando CNC. Porém,
para máquinas com folgas ou que não necessitam de tanta precisão e até para
máquinas sem anéis graduados não é uma boa opção. Assim é pouco usado
na indústria.
16
5 MÉTODOS DE FIXAÇÃO
Faremos um breve resumo sobre métodos de fixação, pois é necessário
conhecimentos sobre aonde será realizado a fixação do dispositivo sugerido
pelo trabalho.
5.1 Mandril
Conforme TUIUTI, um mandril é uma ferramenta simples e versátil,
utilizada em equipamentos que realizam funções de furações, tais como
furadeiras, tornos e fresas, ou seja uma ferramenta muito utilizada na área da
indústria metal mecânica.
Ela é fixada de maneira acoplante no eixo da máquina, que por sua vez
transmite a rotação e o torque gerados pelo motor do equipamento. É fixado no
mandril, uma broca com o diâmetro requerido para a operação, a broca fica
exatamente no centro do eixo, pois o mandril possui uma fixação autocentrante
através de três ou mais castanhas em seu corpo interno.
O modo de fixar a broca no mandril é executando um efeito rotatório em
sentido horário do cilindro estriado até que a broca esteja firme. Para o aperto
final, utilizar a chave de mandril que é uma haste fina de metal de formato
cilíndrico, com a cabeça em forma de estrela com orifícios que é onde se
encaixa no mandril, como mostra a imagem abaixo.
Figura 7 - Mandril
FONTE: marejardim.com.br/Furadeira_Profissional_Meghi_Para_Motosserra
17
5.2 Porta Pinças
Porta pinças é uma ferramenta utilizada para encaixar pinças, e com
encaixe para máquinas operatrizes, como furadeiras de bancada, fresadoras e
mandrilhadoras.
Pinças são acessórios utilizados nos porta pinças instalados nas
fresadoras, com a função de prender as ferramentas de corte nos processos de
usinagem. Os tipos de pinças existentes são derivados do diâmetro da
ferramenta de corte que será fixada. Na figura 8 podemos observar o porta
pinça preparado para a usinagem.
Figura 8 - Porta pinças, pinça e fresa de topo
FONTE: www.worldtools.com.br/buscar/cone-porta-pinca/-/1
18
6 NOVA HIPÓTESE PARA LOCALIZAÇÃO DE CENTROS
A ideia de inventar uma maneira de preparar as máquinas operatrizes no
processo de furação, que não exigem uma alta precisão, surgiu a partir da
constatação de que os métodos adotados na grande maioria, não estava
apresentando bons resultados e de que há uma lacuna entre uma maneira
grosseira com a verificação com a própria broca e a inviabilidade de um
localizador de arestas em operações simples.
A hipótese é que seja possível construir um protótipo leve e eficaz que
possa ser utilizada para realizar a localização do eixo árvore, tentando diminuir
o tempo da operação e com custos baixos, sem utilizar nenhum processo de
contato com a peça, como o localizador e a verificação com a broca.
Como base na pesquisa e avaliação dos produtos e métodos existentes,
constatamos que o protótipo deveria ser construído com materiais de fácil
acesso no mercado, assim surgiu a ideia de utilizarmos um cabo de fibra óptico
com um LED ou um laser de agente indicador.
O cabo de fibra óptico transmite a luz do led e pode ser direcionado em
qualquer direção, mas necessita de lentes para que forme um feixe de luz mais
preciso. Devido a isso, concentramos nossas pesquisas no Laser por ser um
famoso dispositivo de indicação. Assim foi decidido que adaptaríamos um laser
de indicação, comuns nas “canetas a lesers” para o nosso dispositivo.
O laser tem a vantagem de possuir uma lente que direciona os fótons
para um mesmo feixe de luz, conseguindo fazer a indicação de um ponto,
assim, se colocado em um dispositivo concêntrico ao mandril, consegue indicar
o ponto aonde será realizado a furação. Sendo de baixo custo e de fácil acesso
foi o agente indicador escolhido para o protótipo.
6.1 Elementos para a Localização de centros
Para realizar a localização é necessário, além de lasers, algum
dispositivo aonde manterá a concentricidade do sistema. É, também,
necessário que haja um circuito para que mantenha-se o laser ligado durante
toda a operação e que possa ser desligado de maneira fácil. Esse circuito é
necessária devido ao fato de que, o laser escolhido para ser adaptado tem um
19
sistema de botões sem trava, assim só aciona o circuito com uma pressão
constante sobre ele, algo que não é possível durante a operação.
É também necessário um operador para colocar o novo dispositivo no
mandril e fazer o ajuste da mesa. Esse deve ter conhecimento adequado sobre
o funcionamento da máquina e usar equipamentos de proteção para garantir
sua segurança (figura 9).
Figura 9 - Equipamentos de segurança
Fonte: http://cosegur.com.br/
20
7 TESTES SUBMETIDOS AO PROTÓTIPO
Descreveremos os testes que submetemos ao dispositivo feito.
Mostraremos a metodologia usada para realizar os testes também como os
parâmetros estabelecidos.
7.1 Testes para a confirmação da hipótese
Com os dados das pesquisas em mãos, passamos a fazer testes para a
avaliação da hipótese. O teste principal foi para saber se o laser identificaria o
ponto na peça com boa visualização e, também, qual seria seu desempenho e
como reagiria em relação ao tempo e ao processo adotado, assim teríamos
que realizar testes com os outros métodos, para ter algum parâmetro de tempo
de operação.
Para fazer os testes, foi usado um laser de indicação comum (Tipo
caneta laser), comprado facilmente no comércio. Esse foi desmontado e
analisado. Ao abrirmos percebemos que era usado como fonte de alimentação
três pilhas de 1,5V. Além das pilhas, junto ao sistema, estava uma placa
eletrônica com dois botões, um para acionar o laser e outro para a lanterna, e
o laser propriamente dito. Foi necessário realizar uma adaptação ao circuito do
laser para que este ficasse ligado durante o processo, sem a necessidade de
um botão de pressão. Usamos então uma chave Liga/desliga de duas
posições.
O local aonde os testes foram efetuados foi a oficina mecânica do Curso
Técnico de Mecânica da Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da
Cunha. Foi utilizado uma sucata de geometria retangular como peça para
encontrar as coordenadas da furação.
Primeiramente usinamos um cilindro, também sucata, de aço para
construir um primeiro protótipo. Seu diâmetro é de 15mm, em um dos lados
faceado esta um furo de 1,5mm aonde passará o feixe de luz, este furo tem
certa de 3mm de profundidade, além de diminuir o diâmetro do feixe de luz,
também tem a função de manter fixado o cilindro do laser, como mostra os
desenhos feitos no AutoDesk Inventor.
21
Figura 10 - Carcaça do primeiro protótipo
Fonte: os autores
Figura 11 - Desenho técnico do primeiro protótipo
Fonte: os autores
Na outra extremidade faceada, foi realizado um furo de 6mm (diâmetro
do cilindro do laser) até o furo de 1,5mm. Também foi realizado um furo de
10mm para que pudesse ser colocado a placa eletrônica que é presa ao
cilindro do laser, como mostra a figura 11. Além desses furos, foi realizado um
último de 13mm, prendendo, de forma perpendicular ao cilindro, a chave
Liga/Desliga do circuito eletrônico.
22
Após, ter usinado o protótipo para testes, montamos o sistema eletrônico
dentro do cilindro, dando início aos testes. Todos os envolvidos no teste
colocaram equipamento de segurança, com óculos e jalecos.
No teste testamos se ao girarmos o mandril, o laser mantinha o mesmo
ponto. Além disso, foi testado o tempo necessário para realizarmos o processo
como um todo. Junto a isso, também foi utilizado o ensaio visual para
determinar se era possível ou não a identificação com o laser.
7.2 Testes para a viabilidade do produto
Para ser considerado um dispositivo viável, o protótipo deve estar dentro
de alguns parâmetros estabelecidos pelo grupo. Um deles é na questão do
tempo da operação. Para isso foi realizado uma pesquisa sobre o tempo de
operação das outras maneiras. Foi realizado os processos descritos no ítem
“Métodos de Centralização” para cada uma das formas de centralização, a fim
de cronometrarmos o tempo do processo. Cada processo foi realizado 10
vezes com o objetivo de descobrirmos uma média de tempo. Abaixo está uma
tabela com os valores encontrados.
Tabela 1 - valores do tempo de operação
Fonte: os alunos
Podemos observar que o método por localizador de arestas foi o mais
longo. Em compensação este método não necessita a pintura da peça e sua
marcação com um pulsão. Como não há uma necessidade da preparação da
peça para realizar o ajuste da mesa, acaba trazendo precisão ao processo,
evitando etapas. Como é um instrumento relativamente caro e que
normalmente é utilizado em fresadoras, principalmente em centros de
usinagem com comando CNC, para processos em furadeiras ou em peças de
baixa precisão acaba não se tornando prático e por isso, muitas vezes não é
utilizado. Também é importante ressaltar que este método é apenas para
23
processos em mesas com anéis graduados, ou seja, aonde pode ser
controlado a distância que se move a mesa.
Também percebemos que com o método de verificação visual com a
broca o processo se tornou mais veloz, porém, mesmo sendo mais veloz acaba
trazendo o risco da quebra da broca, pois para ser verificado a concentricidade
é encostado a broca no ponto marcado pelo pulsão. Além disso é necessário
que o operador mantenha a broca abaixada, segurando no sistema motriz
(figura 12), enquanto ajusta a mesa com apenas uma mão. Para isso, a
posição de trabalho do operador se torna cansativa, além de tornar o próprio
processo fadigoso. Portanto, este processo deveria ser inviável.
Figura 12 - Constituições de uma furadeira de bancada
Fonte: ebah.com.br/content/ABAAAAJC0AE/furacao?part=2
Pela maneira sugerida pelo grupo, o processo se torna mais rápido que
pelo o localizador de arestas, mas mais longo que pelo processo de verificação
com a boca , porém é muito mais viável para furações que não necessitam de
uma grande precisão.
24
8 RESULTADOS GERAL DOS TESTES
O resultado dos testes foi satisfatório, pois conseguimos provar a
hipótese de que é possível indicar o centro da furadeira através de um
dispositivo com um laser indicativo. Trazendo simplicidade, agilidade e
praticidade ao processo. O resultado pode ser observado na figura 13.
Figura 13 - Resultado do teste
Fonte: os autores
Figura 14 - Resultado do teste
Fonte: os autores
25
9 ELABORAÇÃO DO PROTÓTIPO FINAL
A elaboração do protótipo foi desenvolvida com base nos dados
coletados nos testes e tem como objetivo ampliar a efetividade do protótipo
antecessor. Primeiramente seria a facilidade no processo de montagem, ou
seja, facilitar a manutenção quando necessária, na troca de pilhas por exemplo.
Durante a montagem foi vista uma dificuldade nesse aspecto, por ser
apenas um protótipo para a verificação da viabilidade da hipótese, não foi
observado estes problemas anteriormente. No antigo protótipo, as pilhas eram
seguradas por um suporte plástico com o auxílio de uma fita isolante. Porém,
para realizar a troca das pilhas iria ser necessário a remoção da chave
Liga/Desliga que ocasionaria a remoção de todo o sistema elétrico e eletrônico
do dispositivo.
Assim para evitarmos todo o desmonte do sistema elétrico, decidimos
mover a chave Liga/Desliga da traseira, como mostra a figura 15, para o corpo
do cilindro, deixando o dispositivo mais curto e possibilitando a troca das pilhas
de maneira muito mais ágil, evitando a quebra de algum componente do
sistema elétrico, além de proporcionar ao operador a possibilidade de ligar o
laser apenas quando o dispositivo estivesse preso a máquina o que
corroboraria para a economia de energia, proporcionando uma vida mais longa
as baterias.
Figura 15 - chave na traseira do dispositivo
Fonte: os autores
26
Outro ponto avaliado para a construção de um novo protótipo é a
identificação da face onde é expelido o feixe de luz. Assim foi adicionado ao
desenho do cilindro uma conicidade clara. Deste modo, o operador que utilizar
o dispositivo conseguirá de uma maneira fácil e visual identificar rapidamente a
posição que deve ser colocado o dispositivo no acessório de fixação da
máquina.
Além disso, decidimos utilizar como material para o protótipo o alumínio,
pois como o dispositivo não necessita grande resistência mecânica, não há a
necessidade de utilizarmos um material com essas características, como um
aço carbono. Essa escolha fez com que facilitasse a usinagem do protótipo e a
diminuição do peso do mesmo.
Tomando por base essas condições, iniciamos a criação de um protótipo
final.
Como falado anteriormente, era necessário a passagem da chave
Liga/Desliga para o corpo do cilindro, para isso, foi aumentado o diâmetro do
dispositivo e realizado um rasgo de dimensões 13x8 mm, mesmas dimensões
da chave. Esse rasgo pode ser visto no desenho abaixo.
Figura 16 - Novo protótipo
Fonte: os autores
27
Mantivemos o mesmo sistema elétrico do primeiro dispositivo, que será
explicado em seguida. O comprimento do dispositivo diminuiu, passando de 65
mm para 50 mm, porém, foi necessário o aumento do diâmetro no centro do
cilindro, tendo seu maior diâmetro com 22 mm. Abaixo está o desenho técnico
do dispositivo.
Figura 17 - Desenho técnico do dispositivo
Fonte: os autores
28
10 SISTEMA ELÉTRICO
O circuito utilizado é composto por uma fonte de alimentação DC,
proveniente de três pilhas de 1,5V que gera ao total 4,5V, uma chave
normalmente aberta, um diodo emissor de luz (laser) e um resistor, que limita a
corrente do circuito.
Este circuito foi desenvolvido da seguinte forma, quando a chave
normalmente aberta for acionada, liga o diodo emissor de luz (laser), que
continua acionado até que o operador desligue o circuito através da chave
Liga/Desliga.
Foi constatado que a ligação deveria ser em série já que era a ligação
utilizada pelo circuito do laser indicativo, utilizando as três pilhas de 1,5V. Do
circuito original foi removido o botão de pressão e foi inserido uma chave
normalmente aberta, para quando for acionada o diodo fique ligado
permanentemente. Abaixo está o desenho técnico do circuito utilizado, que foi
feito pelo aluno em eletrônica Rafael Ribeiro Schaeffer no Software para
desenho: CadSoft EAGLE 7.6.0 Professional.
Figura 18 - Desenho do circuito do dispositivo
Fonte: Rafael Ribeiro Schaeffer
29
Figura 19 – Circuito Elétrico
FONTE: os autores
30
CONCLUSÃO
O resultado final se tornou satisfatório, pois foi comprovado a hipótese
de que é possível indicar o centro do procedimento de operação, através de um
dispositivo com um laser indicativo. Que trouxe simplicidade, agilidade e
praticidade ao processo.
Após ter sido identificado a dificuldade na identificação de centros e ter
sido estudado todos os métodos existentes, com o protótipo em mãos e todos
valores, desde tempo do procedimento até o custo dos materiais necessários
para a fabricação do dispositivo e a comprovação de sua funcionalidade,
percebemos que o CenterLoc- Localizador de Centros conseguiu alcançar os
objetivos propostos.
Mesmo não substituindo uma ferramenta de precisão como um
localizador de arestas, realiza sua função com perfeição, não sendo um
instrumento, mas sim, um acessório para os processos em máquinas
operatrizes. Ele substitui métodos não viáveis, trazendo uma forma de localizar
centros, sem contato com a peça e de maneira veloz e eficaz.
31
REFERÊNCIAS
Alencar, F. (04 de Junho de 2015). O que é laser? Conheça a tecnologia e
suas aplicações práticas. Acesso em 15 de Agosto de 2016, disponível em
techtudo: http://www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2015/06/o-que-e-laser-
conheca-tecnologia-e-suas-aplicacoes-praticas.html
Anhanguera. (06 de Março de 2015). Punção Furação Furadeira Fresa. Acesso
em 20 de Agosto de 2016, disponível em Youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=Ujjntn8RIac
Bagnato, V. S. (2008). o
aulo ivraria da sica.
Bagnato, V. S. (2001). Os Fundamentos da Luz, Lazer. Física na Escola , 2 (2),
9.
Barlotti, A. (24 de Abril de 2013). Centralizado 2 (central hole 2). Acesso em 25
de Agosto de 2016, disponível em youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=ffAfjPLV3rI
Cimm. (17 de Dezebro de 2008). Localizador de aresta. Acesso em 30 de Julho
de 2016, disponível em Cimm:
http://www.cimm.com.br/portal/produtos/exibir/1292-localizador-de-
aresta#&panel1-1&panel2-1
Insize. (s.d.). LOCALIZADOR DE ARESTAS ELETRÔNICO. Acesso em 2 de
Setembro de 2016, disponível em Insize:
http://www.insize.com.br/Tools/paquimetros/ferramentas/pdf/desempenos-
l/6566.pdf
Jokura, T. (1 de Setembro de 2011). Como funciona o raio laser? Acesso em
12 de Agosto de 2016, disponível em mundoestranho:
http://mundoestranho.abril.com.br/tecnologia/como-funciona-o-raio-laser/
Ltd., D. I. (05 de Junho de 2013). Slitter Rewinder Technology - Auto Laser
Core. Acesso em 20 de Agosto de 2016, disponível em youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=hSRUIK3cTfU
Macec. (s.d.). Porta-pincas. Acesso em 14 de agosto de 2016, disponível em
macec: http://macec.com.br/porta-pincas/
Pécora, J. D., & Júnior, A. B. (27 de Sentembro de 1999). Noções sobre a
32
Física do Laser . Noções sobre a Física do Laser , p. 2.
Samsa, F. (s.d.). Como abrir uma furadeira Bosch? Acesso em 30 de julho de
2016, disponível em ehow: http://www.ehow.com.br/abrir-furadeira-bosch-
como_71745/
Sanches. (18 de Junho de 2010). centralizador laser home made. Acesso em
25 de Agosto de 2016, disponível em youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=mrMCn4N8z8M
Starrett. (s.d.). Localizador de Arestas Série 827. Acesso em 30 de Julho de
2016, disponível em Starrett:
http://www.starrett.com.br/produtodetalhe.asp?codprod=355#product-
description
stremabaterias. (s.d.). Alcalina LR41 AG3 . Acesso em 5 de Setembro de 2016,
disponível em stremabaterias: http://stremabaterias.com.br/Alcalina-LR41
Texeira, M. M. (s.d.). LASER. Acesso em 15 de agosto de 2016, disponível em
brasilescola: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/laser.htm
Zerar peça G 54 no Siemens Centro usinagem SiemensD 760. (19 de
Dezembro de 2015). Acesso em 25 de Agosto de 2016, disponível em youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=ZJX18WGof6Y