Tolerâncias de maquinagem: ISO 2768, ajustamentos e cotagem

Nenhuma peça maquinada está exatamente na sua cota nominal: a tolerância fixa o desvio admissível. Em vez de inscrever uma tolerância em cada dimensão, o desenho pode remeter, na sua legenda, para uma norma de tolerâncias gerais. A ISO 2768-1 abrange as dimensões lineares e angulares que não têm tolerância individual e define quatro classes: f (fina), m (média), c (grosseira) e v (muito grosseira).

Desvios admissíveis em dimensões lineares, em milímetros (desvios simétricos, mais ou menos). «Mais de 3 até 6» significa acima de 3 mm e até 6 mm inclusive:

Exemplo: uma cota de 50 mm sem tolerância individual, num desenho em classe m, pode variar ±0,3 mm (entre 49,7 e 50,3 mm); em classe f, ±0,15 mm. A norma prevê também tabelas distintas para raios, chanfros e ângulos, aqui não reproduzidas. A classe m é muito comum nos desenhos de peças mecânicas.

Uma cota dentro da sua tolerância não garante uma forma perfeita: uma peça pode respeitar todas as suas dimensões e continuar empenada. A parte 2 da norma fixa tolerâncias geométricas gerais, nomeadamente para a retilineidade, a planeza, a perpendicularidade, a simetria e o batimento, em três classes: H (a mais fina), K e L (a mais larga).

A designação combina as duas partes. A menção «Tolerâncias gerais ISO 2768-mK» na legenda significa: classe m para as dimensões lineares e angulares, classe K para a geometria. Sem uma menção deste tipo, nenhuma tolerância geral se aplica de forma normativa: a oficina retém então a sua própria prática, o que é fonte de litígios.

Na abordagem GPS (especificação geométrica de produtos) mais recente, a ISO 22081 (2021) trata das especificações geométricas gerais e substitui a ISO 2768-2. A menção ISO 2768-mK continua, no entanto, muito difundida nos desenhos existentes, e a maioria das oficinas compreende-a. Verifique com o seu gabinete de engenharia a referência adotada na sua empresa.

Quando duas peças se montam (um veio num furo, por exemplo), a tolerância de cada uma determina a folga ou o aperto obtido. O sistema ISO de ajustamentos (ISO 286) normaliza estas tolerâncias através de duas informações: a qualidade IT (o número, de IT01 a IT18; quanto mais pequeno, mais apertada a tolerância) e a posição da zona de tolerância relativamente à cota nominal (a letra, maiúscula para um furo, minúscula para um veio).

A escrita H7/g6 lê-se: furo H7 e veio g6. O sistema do furo normal (H) é o mais comum: o furo mantém a mesma posição e faz-se variar a letra do veio para obter uma folga (g, h, f), um ajustamento incerto (k, js) ou um aperto (p, s). Exemplo para um diâmetro nominal de 25 mm:

Estes valores dizem respeito à gama de 18 a 30 mm de diâmetro: mudam com o diâmetro. Consulte as tabelas da ISO 286-2 ou peça-as à sua oficina. Em termos de fabrico, um furo H7 realiza-se habitualmente por mandrilagem fina ou com um alargador; qualidades mais finas, como IT6, exigem frequentemente retificação.

A tolerância geométrica exprime a função da peça melhor do que uma acumulação de cotas com mais ou menos. É definida pela ISO 1101, no quadro das especificações geométricas de produtos (GPS). Uma exigência inscreve-se num quadro de tolerância: símbolo da característica, valor da zona de tolerância (precedido de Ø para uma zona cilíndrica) e, depois, uma ou várias referências (A, B, C), definidas pela ISO 5459. As características agrupam-se em famílias:

• Forma (sem referência): retilineidade, planeza, circularidade, cilindricidade.
• Orientação: paralelismo, perpendicularidade, inclinação.
• Posição: posição, coaxialidade, concentricidade, simetria.
• Batimento: batimento simples e batimento total.
• Perfil: perfil de uma linha ou de uma superfície qualquer.

Porquê utilizá-la? Para posicionar dois furos de fixação, uma cotagem em coordenadas ±a dá uma zona de tolerância quadrada de lado a. Uma tolerância de posição define uma zona circular: se se adotar o círculo circunscrito a este quadrado (diâmetro de cerca de 1,41 a), a área admissível aumenta cerca de 57 %. Para uma montagem que depende do desvio radial (parafuso num furo, cavilha num furo), esta zona corresponde melhor à função e deixa mais margem à oficina. Em contrapartida, as referências devem traduzir a forma como a peça realmente se monta.

Os desenhos de origem norte-americana seguem frequentemente a norma ASME Y14.5, próxima da ISO 1101 mas diferente em alguns pontos: assinale-o à oficina. Para controlar estas exigências, é geralmente necessária uma máquina de medição tridimensional.

A rugosidade Ra é o desvio médio aritmético do perfil, expresso em micrómetros. Foi durante muito tempo definida pela ISO 4287 e indicada nos desenhos segundo a ISO 1302; a série ISO 21920 vai-as substituindo progressivamente. As ordens de grandeza seguintes são indicativas e dependem do material, da ferramenta e dos parâmetros de corte:

O Ra não diz tudo: duas superfícies com o mesmo Ra podem ter texturas diferentes. Para a maioria das peças, uma menção geral («Ra 3,2, salvo indicação em contrário», por exemplo) complementada por algumas superfícies assinaladas é suficiente. Cada degrau de finura acrescenta passagens, ou mesmo uma operação de retificação.

Apertar uma tolerância não se paga de forma linear. Enquanto a exigência permanece dentro das capacidades normais da máquina, o efeito é moderado. Para além disso, a oficina muda de método, e cada mudança custa:

• passagens de acabamento mais lentas, ferramentas mais cuidadas e substituídas mais cedo;
• uma estabilização térmica da peça e da máquina, sendo a temperatura de referência da medição fixada em 20 °C;
• operações suplementares (retificação, retoma noutra máquina);
• um controlo mais fino, muitas vezes em cada peça, com um meio de medição cuja incerteza se mantém muito inferior à tolerância; a regra empírica do décimo é frequentemente citada;
• um risco de refugo mais elevado, repercutido no preço.

1. Partir da função. Para cada superfície, pergunte-se o que acontece se a cota variar: se nada mudar, a tolerância geral basta.
2. Inscrever as tolerâncias gerais na legenda (ISO 2768-mK, por exemplo) e cotar individualmente apenas as dimensões funcionais.
3. Utilizar ajustamentos normalizados (H7/g6, H7/h6…) em vez de valores à medida.
4. Preferir a tolerância geométrica para as posições, de modo a explorar uma zona circular, com referências que reflitam a montagem.
5. Evitar a cotagem redundante ou em cadeia. Cada cota figura apenas uma vez; uma cota auxiliar põe-se entre parênteses e não é controlada.
6. Especificar se as cotas se entendem antes ou depois do tratamento. Uma camada espessa, como a anodização dura ou o níquel químico, modifica as dimensões de alguns micrómetros a várias dezenas de micrómetros.
7. Distinguir a precisão da máquina da tolerância funcional. O que a máquina sabe fazer não é o que a sua peça exige.

Depois de cotado o desenho, junte-o a um caderno de encargos completo. No Meaflow, publicar um pedido é gratuito: pode pedir aos fornecedores que lhe respondem que assinalem as cotas que encarecem a peça. Para os materiais, veja materiais para peças maquinadas.