Acabamento de superfícies: Calculadoras, conversores e gráficos

Table of Contents

Calculadora de acabamento de superfície

Calcular o acabamento da superfície de torneamento com base no raio do canto e na velocidade de avanço

Calculadora Velocidade de Avanço

Calcular a Velocidade de Avanço que produz o acabamento de superfície necessário

Fórmulas de acabamento de superfície (torneamento)

Esboço do acabamento da superfície de torneamento

Teoria

A rugosidade da superfície da operação de torneamento depende da velocidade de avanço e do raio de canto da pastilha. Uma velocidade de avanço mais baixa melhora o acabamento da superfície, bem como um raio de canto maior.

Sugestão – A taxa de avanço é elevada ao quadrado na fórmula e, por conseguinte, tem uma influência mais significativa. Quando é necessário melhorar a qualidade da superfície, comece por reduzir a velocidade de avanço

\( \large R_a = K \times \huge \frac {F_n^{2}}{r} \)
\( \normalsize \text {(K is a constant that depends on the units used)} \)

Sugestão – Esta fórmula proporciona o melhor acabamento superficial teórico em condições ótimas. A qualidade real da superfície depende de fatores adicionais, tais como a estabilidade e o desgaste de ponta.

A fórmula em unidades métricas

F_n – Velocidade de avanço [mm/rev]
r – Raio do canto [mm]
R_a – Acabamento da superfície [μ]

\( \large R_a = 46 \times \huge \frac {F_n^{2}}{r} \)

A fórmula em unidades imperiais

F_n – Velocidade de avanço [IPR]
r – Raio do canto [Inch]
R_a – Acabamento da superfície [μ polegadas]

\( \large R_a = 31,675 \times \huge \frac {F_n^{2}}{r} \)

Tabela de conversão de acabamento de superfície

Ra [Micrometers]	Ra [Micro Inches]	RMS	CLA	N (ISO)
0.025	1	1.1	1	1
0.05	2	2.2	2	2
0.1	4	4.4	4	3
0.2	8	8.8	8	4
0.4	16	17.6	16	5
0.8	32	32.5	32	6
1.6	63	64.3	63	7
3.2	125	137.5	125	8
6.3	250	275	250	9
12.5	500	550	500	10
25	1000	1100	1000	11
50	2000	2200	2000	12

O que é o acabamento de superfície

O acabamento da superfície (também designado por rugosidade da superfície) é uma representação numérica da “suavidade” de uma superfície. Existem 3 formas principais de obter o valor da rugosidade da superfície:

Varrimento mecânico: O método mais comum consiste em digitalizar a superfície com uma agulha que registra os micro “montes” e “vales” ao longo de uma seção linear. O processo de medição produz um gráfico analisado por uma fórmula matemática para produzir um valor de acabamento de superfície.
Comparação visual: Uma forma tradicional antiga que raramente é utilizada atualmente. Compara visualmente (com o olho humano) a superfície com uma palete padrão de diferentes qualidades de superfície.
Leitura visual computorizada: Uma câmara digital de alta definição ligada a um computador efetua uma leitura ótica e calcula o acabamento da superfície.

Unidades de acabamento de superfície dicionário

É indiferente o método de digitalização utilizado. No final, um gráfico, como o apresentado acima, tem de ser analisado e produzir um único número que represente o acabamento da superfície. Infelizmente, são utilizadas várias unidades de medida diferentes, o que pode tornar-se confuso. De seguida, discutiremos as unidades típicas de rugosidade superficial em uso no mundo da Usinagem

Ra – Rugosidade média

Ra é a unidade mais frequentemente utilizada. De acordo com a norma ASME B46.1, Ra é a média aritmética dos valores absolutos dos desvios da altura do perfil em relação à linha central, registados no comprimento de avaliação.

\( \Large Ra=\frac{(\left | (R1-Cl) \right |+ \left | (R2-Cl) \right|+ \left | (Rn-Cl) \right| )}{n} \)

Ra – Valor do acabamento da superfície em micrómetros/micropolegadas
R1, R2, …Rn – Picos ao longo da superfície digitalizada.
n- Número de picos ao longo da superfície escaneada
Cl – Altura média do perfil

\( \normalsize Ra=\frac{(\left | (R1-Cl) \right |+ \left | (R2-Cl) \right|+ \left | (Rn-Cl) \right| )}{n} \)

Ra – Valor do acabamento da superfície em micrômetros/micropolegadas
R1, R2, …Rn – Picos ao longo da superfície digitalizada.
n- Número de picos ao longo da superfície digitalizada
Cl – Altura média do perfil

Rz – Média do pico ao vale

Rz é a segunda unidade mais comummente utilizada. Rz é calculado medindo a distância vertical entre o pico mais alto e o vale mais baixo dentro do perfil escaneado. São selecionados os cinco picos mais altos e os cinco vales mais profundos, calculando-se depois a média dessas distâncias. Rz produzirá sempre um valor mais elevado do que Ra. As pessoas cometem o erro comum de perguntar: “Como converter de Ra para Rz?”. Não é possível, uma vez que se trata de duas propriedades físicas diferentes. É como perguntar como é que eu converto a altura em peso. (Saiba mais sobre as conversões Ra/Rz aqui)

\( \Large Rz=\frac{[Max(Rp1)- \left | Min(Rvn) \right |] + [Max(Rpn)- \left | Min(Rvn) \right |]}{n} \)

Rz – Valor do acabamento da superfície em micrômetros/micropolegadas
Rp1, Rp2, …Rpn – Picos ao longo da superfície escaneada.
Rp1, Rp2, …Rpn – Vales ao longo da superfície escaneada.
n- Número de picos/vales ao longo da superfície escaneada

\( \small Rz=\frac{[Max(Rp1)- \left | Min(Rvn) \right |] + [Max(Rpn)- \left | Min(Rvn) \right |]}{n} \)

Rz – Valor do acabamento da superfície em micrômetros/micropolegadas
Rp1, Rp2, …Rpn – Picos ao longo da superfície escaneada.
Rp1, Rp2, …Rpn – Vales ao longo da superfície escaneada.
n- Número de picos/vales ao longo da superfície escaneada

N – Números (N4, N5, …)

Outra unidade comum em uso é o número “N”. Esta série de números arbitrários de 1 a 12 (N1, N2, …N12) é definida na norma ISO 1302. Cada número corresponde a um valor Ra. Preste atenção ao fato de a escala ser logarítmica. Assim, a diferença entre N8 e N7 é muito mais significativa do que entre N7 e N6.

N Vs Ra
(Gama completa)

N vs Ra
(Gama relevante para maquinagem)

Unidades adicionais de medição de acabamento de superfície

RMS – “Root Mean Square” (raiz quadrada média). Média quadrática dos desvios da altura do perfil em relação à linha média. Como Ra, mas em vez do valor absoluto, o quadrado de Ri é utilizado para normalizar o sinal. Rendimentos cerca de 10% superiores a Ra. Esta unidade raramente é utilizada.
CLA – “Center Line Average” (média da linha central). Equivale a Ra em micropolegadas e é raramente utilizado.
Triângulos – Um sistema ISO mais antigo, anterior à escala de números N. (Pode aparecer em desenhos muito antigos)

Gráfico de acabamento de superfície por Tecnologia de Usinagem

No gráfico abaixo, pode encontrar a rugosidade superficial mais baixa (melhor acabamento superficial) que os principais processos de Usinagem podem alcançar.

Machining Process	Ra [Micro Inches]	Ra [Micrometers]
3D Printing	125	3.1
Drilling	63	1.6
Milling	32	0.8
Turning	16	0.4
Grinding	4	0.1
Lapping	2	0.1

Conversões Ra/Rz

Uma pergunta comum entre maquinistas e engenheiros é: “Como converter de Ra para Rz?”. Uma conversão exata como a que se pode fazer entre Kw e HP é impossível, uma vez que Ra e Rz são duas propriedades diferentes.

É como perguntar: “como é que converto a altura em peso?”. Não se pode converter. No entanto, é possível fazer uma estimativa aproximada com base em estatísticas. Uma pessoa com uma altura de 6 pés pesará entre 140 e 290 libras (com uma probabilidade de 99%). Sabemos que ele não vai pesar 100 quilos, nem 400.

A mesma lógica é aplicada na conversão de Ra para Rz (ou Rz para Ra). Com base em estatísticas, podemos prever o intervalo Rz para um Ra específico com uma probabilidade razoável.

Utilize a calculadora e os gráficos abaixo ou obtenha uma explicação mais aprofundada aqui

Calculadora de conversão R_a / R_z

Gráficos de conversão R_a / R_z

R_a para R_z Métrica

Ra [µm]	Rz Range [µm]
0.1	0.4 - 2.5
0.2	0.8 - 4
0.5	2 - 9
1	4 - 14
1.5	6 - 20
2	7 - 25
3	11 - 33
5	17 - 49
10	34 - 84
15	50 - 115
20	65 - 140

R_a para R_z Polegadas

Ra [µ Inch]	Rz Range [µ Inch]
4	16 - 100
8	32 - 160
20	80 - 360
40	160 - 560
60	240 - 800
80	280 - 1000
120	440 - 1320
200	680 - 1960
400	1360 - 3360
600	2000 - 4600
800	2600 - 5600

R_z para R_a Métrica

Rz [µm]	Ra Range [µm]
1	0.03 - 0.2
5	0.3 - 1.3
10	0.6 - 3
20	1.5 - 6
50	5 - 15
100	13 - 32
150	21 - 49

R_z para R_a Polegadas

Rz [µ Inch]	Ra Range [µ Inch]
40	1 - 8
200	12 - 52
400	24 - 120
800	60 - 240
2000	200 - 600
4000	520 - 1280
6000	840 - 1960