Gabaritos e acessórios: Principais diferenças e o seu impacto no fabrico

Os gabaritos e os dispositivos de fixação necessitam frequentemente de esclarecimento, mas estes dois desempenham papéis diferentes no processo de fabrico. Os gabaritos são dispositivos que seguram ou guiam as ferramentas de corte durante operações repetitivas. Os dispositivos de fixação não seguram necessariamente a ferramenta de corte, mas mantêm a peça de trabalho estável numa orientação fixa durante os processos. São parceiros silenciosos na produção porque actuam como a personificação da precisão e da eficiência no mundo da engenharia. A sua capacidade de acelerar substancialmente o processo de produção torna-os cruciais no fabrico.

Este artigo oferece informações perspicazes sobre a forma como os gabaritos e acessórios podem melhorar os seus projectos de engenharia, proporcionando-lhe a precisão e a produtividade de que necessita para se manter na vanguarda da produção atual.

Compreender os gabaritos e as fixações

Algumas operações de máquinas não requerem ferramentas adicionais para as manter no lugar. Os tornos, como as máquinas, têm a peça de trabalho fixada no seu lugar no mandril. No entanto, quando se trata de máquinas complexas, estas necessitam de alguma orientação e de um posicionamento preciso. Como resultado, é necessário um dispositivo de orientação de ferramentas conhecido como gabarito, e uma ferramenta de posicionamento da peça de trabalho é utilizada como um dispositivo de fixação. Especificamente, os fabricantes normalmente constroem gabaritos para componentes específicos. O seu objetivo é reduzir o tempo necessário para fixar uma peça de trabalho, o que garante a repetibilidade. O tipo mais comum de gabarito é um gabarito de perfuração, que direciona a broca para o ponto onde deve fazer um furo.

Da mesma forma, os dispositivos de fixação oferecem estabilidade e orientação das peças de trabalho durante o processo de operação. Tais operações são processos de soldadura, montagem ou inspeção.

Estas duas ferramentas optimizam a produção e estabelecem a permutabilidade, respeitando as tolerâncias estabelecidas. Ligam as tolerâncias da ferramenta de corte e do trabalho, eliminando a necessidade de ajustes em cada peça. Por conseguinte, são excelentes para a produção em massa de peças idênticas e intermutáveis.

No entanto, com o avanço da tecnologia, da automatização e das máquinas com controlo numérico computorizado (CNC), os gabaritos podem tornar-se redundantes, uma vez que as trajectórias dos dentes são programadas digitalmente e armazenadas na memória da máquina. No caso das fixações, o bloco fixado no interior da máquina ou a morsa na bancada de trabalho funcionam como fixações.

Tipos de gabaritos e acessórios

Os fabricantes adaptam diferentes tipos de gabaritos e acessórios a processos e aplicações específicos. A sua compreensão é crucial para facilitar boas escolhas para o trabalho correto.

Gabaritos

Normalmente, as pessoas concebem gabaritos personalizados para uma tarefa específica. Isto assegura a repetibilidade e a exatidão da produção. Os gabaritos mais utilizados são os seguintes:

Gabarito de modelo

Estes são os tipos mais simples de gabaritos. A placa serve de modelo com dois furos. O gabarito é colocado na peça de trabalho. O operador dirige a broca através destes furos para a peça de trabalho e efectua a perfuração. De seguida, o operador faz os furos no mesmo local que os do gabarito, com o mesmo tamanho e forma. Os gabaritos de gabarito melhoram a eficiência do processo de perfuração, reduzindo a possibilidade de erros e retrabalho através de uma orientação precisa.

Gabarito de placa

Ao oferecer apoio com casquilhos no modelo, um gabarito de placa é um gabarito de modelo melhorado. Funciona com um princípio semelhante. A única diferença é que os furos efectuados são um pouco maiores e requerem um elevado nível de precisão no seu espaçamento.

Gabarito de placa angular

Tal como o nome sugere, é ideal para apoiar a peça de trabalho num ângulo. Normalmente utilizado para efetuar furos na diagonal.

Gabarito de diâmetro

Permite a perfuração de peças de trabalho arredondadas que são difíceis de fixar utilizando outros gabaritos. Por exemplo, fazer furos radiais numa peça de trabalho cilíndrica ou esférica

Gabarito de canal

Este gabarito apresenta uma secção transversal semelhante a um canal. Os operadores montam a peça de trabalho no canal e fixam-na rodando um botão serrilhado. O casquilho de perfuração guia então a ferramenta durante a operação.

Gabarito de folha

O gabarito de folha apresenta uma folha ou placa articulada para proporcionar uma carga e descarga sem esforço da peça de trabalho. A folha articulada não envolve totalmente o componente.

Gabarito para anéis

A peça de trabalho é estacionária e fixada no corpo do berbequim, enquanto os casquilhos de perfuração guiam os furos efectuados. É adequado para efetuar furos em peças circulares com flanges

Gabarito de caixa

O gabarito de caixa tem um componente em forma de caixa onde o trabalho é firmemente fechado. Os operadores podem perfurar ou maquinar o trabalho a partir de vários ângulos num único ajuste, dependendo da face do gabarito que está virada para a ferramenta.

Gabaritos universais

Estes gabaritos são versáteis e podem ser ajustados para se adaptarem a diferentes peças de trabalho. Podem acomodar várias formas e tamanhos capazes de uma gama diversificada de aplicações.

Jogos

O objetivo principal é garantir um posicionamento preciso da peça durante o processo de maquinação. As fixações evitam que as peças saiam inesperadamente da mesa de trabalho, o que reduz os erros e aumenta a segurança dos trabalhadores. Além disso, os operadores podem posicioná-las em qualquer ângulo, permitindo actividades em várias direcções.

Dispositivos de torneamento

São normalmente fixados no eixo da máquina ou numa placa frontal. Normalmente, os dispositivos de torneamento são úteis para peças mais complexas criadas em tornos ou tornos mecânicos. Proporcionam estabilidade e orientação e são adequados para operações que requerem uma rotação da peça de trabalho em torno de um eixo central.

Dispositivos de fresagem

São geralmente fixadas no nariz do fuso da máquina e são seguras através da utilização de fixadores. A mesa é colocada na posição correta em torno da fresa. As peças de trabalho são, portanto, colocadas na base de fixação e firmemente fixadas antes do início do trabalho.

Dispositivos de perfuração

Por vezes, os dispositivos de perfuração podem ser utilizados em vez de ou para além dos gabaritos. São constituídos por um furo e um casquilho.

Dispositivos de brochagem

As peças são mantidas firmemente no lugar por fixações de brochagem enquanto são moldadas por máquinas de brochagem. Rasgos de chaveta, furos e outras formas especializadas são frequentemente criados em peças de trabalho utilizando esta técnica.

Dispositivos de retificação

Apoiam o trabalho durante o processo de moagem. Os mandris simples ou cónicos são utilizados na retificação cilíndrica para o acabamento de superfícies externas. A peça de trabalho é colocada e mantida no mandril utilizando o furo, o que permite que a superfície externa seja maquinada corretamente e concêntrica ao furo. A bucha de retificação interna funciona como um dispositivo de fixação.

Dispositivos de perfuração

A conceção do dispositivo integra todas as caraterísticas essenciais da construção de gabaritos e dispositivos. Os dispositivos de mandrilamento seguram firmemente a peça de trabalho para garantir um alinhamento preciso durante as operações de mandrilamento. O seu envolvimento nos processos básicos permite uma estrutura simplificada.

Dispositivos de roscar

Mantém as peças de trabalho no lugar para fazer roscas internas em orifícios perfurados. Estes encaixes são necessários para formas irregulares ou peças desequilibradas, especialmente se necessitarem de uma grande quantidade de roscas nas peças.

Dispositivos de soldadura

Oferecem apoio a diferentes objectos soldados, mantendo-os no lugar para evitar distorções. A fixação ligeira é utilizada, mas deve ser colocada longe da região de soldadura. Para que o dispositivo de fixação possa suportar as tensões de soldadura, tem de ser bastante rígido e forte.

Dispositivos de montagem

Os dispositivos de montagem são utilizados para suportar diferentes componentes na localização relativa correta durante a montagem.

Dispositivos de fixação do cabeçote móvel

Suporta peças de trabalho longas e finas durante o processo de retificação. Ao adicionar estabilidade e apoio extra, estes acessórios impedem que a peça de trabalho se dobre ou desvie. Adequado para tarefas de retificação cilíndrica em fusos, veios longos e outros componentes alargados.

Benefícios da utilização de gabaritos e acessórios na engenharia

Aumento da produtividade

A quantidade de tempo necessária para marcar, medir e fixar peças de trabalho para cada operação é bastante reduzida com a utilização de gabaritos e acessórios. A redução da necessidade de ajuste manual pode aumentar a velocidade ao longo dos processos de fabrico e inspeção. Os gabaritos e acessórios aceleram a produção e aumentam o rendimento, permitindo configurações rápidas e fiáveis e o posicionamento da ferramenta/peça.

Melhoria da segurança

Os gabaritos e acessórios reduzem os riscos de acidentes, oferecendo uma plataforma segura e estável para as operações. Se, por exemplo, o trabalho repetitivo efectuado manualmente conduzisse ao tédio e à fadiga, aumentando a probabilidade de acidentes.

Redução de custos

Um aumento da produtividade, minimizando os erros, acaba por reduzir o custo de produção. Esta é uma alternativa desejável para os fabricantes que estão a tentar racionalizar as suas operações.

Maior exatidão e precisão

Ao fornecer uma plataforma segura e estável, há uma garantia de trabalho consistente. Este nível de precisão é muito importante nalgumas operações em que mesmo um pequeno desvio pode ter consequências graves. Exemplos em indústrias como a aeroespacial e a automóvel.

Redução de resíduos

Os gabaritos e acessórios ajudam a minimizar os erros e desalinhamentos que podem resultar em desperdício de material, orientando com precisão os instrumentos de corte e as peças de trabalho durante os procedimentos.

Mão de obra reduzida

Esta técnica automatiza a produção, aumentando o rendimento e diminuindo o número de ciclos que necessitam de medição, tomada de decisões e manipulação.

Versatilidade e flexibilidade

Alguns gabaritos e dispositivos oferecem operações versáteis, permitindo ao operador acomodar muitas peças de trabalho sem ferramentas personalizadas. Isto é muito importante na prototipagem e na produção em pequena escala.

Alguns elementos de conceção sugeridos melhoram as operações gerais dos gabaritos e acessórios. Eis alguns factores de conceção cruciais a considerar.

Para obter o mais alto nível de precisão, as fixações das máquinas têm de ser posicionadas com exatidão. Por isso, a restrição do dispositivo de fixação é essencial. Uma vez que uma restrição excessiva pode resultar em informações incorrectas, seria preferível evitá-la.

Sempre que possível, conceber fixações e gabaritos para serem operados com uma só mão. Como resultado, os operadores podem segurar a fixação com uma mão enquanto utilizam a outra para posicionar ou estabilizar a peça.

Considerações sobre o projeto de gabaritos e dispositivos

1. O material utilizado para um gabarito ou dispositivo precisa de ser escolhido cuidadosamente. Por exemplo, um dispositivo de fixação ou um gabarito que seja utilizado para várias peças tem de ser construído a partir de um material resistente, como o aço temperado. Os polímeros e a madeira são exemplos de materiais de substituição.

2. Criar um dispositivo de fixação ou um gabarito que possa segurar a peça durante as operações secundárias sem a necessidade de assistência humana.

3. Dê o menor número de passos possível ao criar um desenho. Isto encurta os tempos de ciclo e repete os movimentos que causam cansaço.

4. Ter em conta a integração do gabarito ou dispositivo com todo o processo de fabrico.

5. Selecionar geometrias que chamem a atenção para os erros de alinhamento. Isto pode reduzir os acidentes de trabalho.

6. Devem ser incorporados componentes de ejeção adequados para empurrar a peça de trabalho para fora após o processo, caso seja necessário.

Aplicações

Soldadura

Os gabaritos e acessórios são ideais para manter as peças de trabalho juntas e na posição correta durante os processos que envolvem temperaturas elevadas, como a soldadura. Evitam o movimento e garantem a precisão das soldaduras.

Montagem

Os gabaritos e acessórios desempenham um papel crucial na garantia da precisão e exatidão durante este processo. Alinham as peças com exatidão e asseguram o seu encaixe perfeito. Isto é vantajoso em linhas de montagem de grande volume.

Inspeção

As fixações permitem medições precisas, proporcionando uma orientação correta das peças. Os gabaritos também podem ajudar a orientar as ferramentas de inspeção, tais como medidores ou sondas.

Metalurgia

Operações como a fresagem e a perfuração ocorrem com a ajuda de gabaritos e acessórios. Estes asseguram a manutenção da consistência e da exatidão ao longo dos processos.

Trabalho da madeira

Ferramentas como serras e tupias são guiadas utilizando gabaritos para um corte correto e para fazer furos ou juntas. Durante processos como lixar ou colar, os dispositivos de fixação alinham e fixam as peças de madeira.

Dispositivos médicos

Os dispositivos médicos delicados têm de ser posicionados com exatidão durante a montagem. Isto garante que cumprem as suas especificações exactas.

Fabricação de jóias

As peças de joalharia necessitam frequentemente de ser mantidas no lugar durante a colocação das pedras. A profundidade e o alinhamento corretos devem ser alcançados durante o processo para que a peça saia como esperado.

Inovações

No fabrico moderno, os avanços dos gabaritos e acessórios evoluíram para satisfazer a procura de maior produtividade. Alguns deles são:

Dispositivos automatizados e controlados por CNC

Os operadores integram-nos em linhas de produtos automatizadas, como braços robóticos e outras máquinas. Podem ajustar-se automaticamente para efetuar ajustes precisos e reduzir o erro humano. Assim, apoiam a repetibilidade das operações.

Luminárias inteligentes e compatíveis com IoT

A monitorização em tempo real de factores como o alinhamento, a temperatura e a pressão é possível graças à integração de sensores e tecnologias da Internet das Coisas nos gabaritos e acessórios. Isto ajuda no controlo do produto e na manutenção.

Gabaritos e acessórios impressos em 3D

A impressão 3D facilita as alterações possíveis durante a conceção. Alguns também podem ser produzidos rapidamente se forem adequados para determinadas actividades.

Design ergonómico e centrado no ser humano

As inovações conduziram à conceção de gabaritos e acessórios mais fáceis de ajustar e operar, reduzindo os riscos e as lesões sofridas durante o trabalho.

Combinação de tecnologias

As fixações e gabaritos híbridos podem desempenhar múltiplas funções, minimizando a necessidade de diferentes configurações. Utilizam materiais diferentes para equilibrar o peso e as resistências.

Design amigo do ambiente

A consideração do clima é um aspeto importante da tecnologia recente. A utilização de materiais reciclados ou amigos do ambiente no fabrico de gabaritos e dispositivos é indiscutível.

Conclusão

Os gabaritos e acessórios são a espinha dorsal da produtividade e o seu papel na garantia da qualidade do produto é inegável. Ajudam a produção a manter-se competitiva e garantem a fiabilidade dos processos. Com os avanços tecnológicos, continuarão a desempenhar um papel vital na indústria para responder a novas oportunidades e desafios.