As pontas de medição são elementos importantes na área da metrologia para que haja uma coleta de pontos eficaz, fazendo com que os valores obtidos sejam os mais precisos possíveis. Portanto, tais elementos precisam ser escolhidos de acordo com um critério que já é estabelecido e padronizado para alcançar a melhor qualidade possível, ou seja, é a partir do uso da maior esfera com a menor haste que se tem um elemento correto para o uso.

Por diversas vezes, as pontas de medição não são consideradas significantes em relação à precisão e utilização da máquina CMM. Porém, apesar de serem objetos mais simples, elas demandam uma maior atenção. Isso porque, suas características principais são as esferas de contato, também conhecidas como Rubi. 

Esse nome é dado em virtude do material usado em sua fabricação. Além disso, o equipamento conta com uma haste, que aponta o tamanho do comprimento da ponta, e a medida da rosca, que é aplicada para cada tipo de equipamento ou apalpador (M2, M3, M4, M5 e M6).

Medições em máquinas e os materiais das pontas

Na metrologia, a medição em CMM é dinâmica e rápida, prezando sempre pela velocidade sem perda de qualidade. O funcionamento da máquina se dá da seguinte forma: a ponta, após a programação da ferramenta, irá encostar na peça desejada. Nesse momento, será aberto um contato do apalpador para que o ponto seja marcado e, assim, a ponta de medição retorna de forma automática. 

Caso não retorne por alguma escolha pessoal, o operador pode retirar a ponta para que haja um novo toque, caso a máquina escolhida seja um sistema operacional manual. Logo, nessa fase, a ponta recebe um esforço mecânico, o que significa que as hastes devem suportar o atrito, a colisão e a carga gerada. 

Mas, graças à tecnologia dos materiais, as propriedades mecânicas dos envolvidos no processo reduzem essa colisão. Por esse motivo, a haste ser constituída de alumínio é uma ótima opção. Geralmente, os materiais mais usados nas hastes são:

• Aço inoxidável;
•  Fibra de carbono;
• Cerâmica;
• Metal Duro.

Contudo, é válida a ressalva de que, na área de Metrologia, não existem soluções absolutas, já que cada escolha é relativa ao processo que será realizado, de forma particular. Por isso, a escolha do material tem como base a condição de uso.

Qual o material mais indicado para fabricação?

Desse modo, no caso das pontas de medição, o material mais indicado é a fibra de carbono, pois ela possui condições de ser usada na fabricação de pontas muito compridas, o que garante um peso menor e, por consequência, um desvio térmico pequeno.

Entretanto, há exceções, por exemplo: há certas restrições de diâmetro da haste, que necessita da conexão em uma base em aço. Assim, a fibra de carbono não é aplicada nas pontas menores. Geralmente, são usadas nas pontas com mais de 50 mm de comprimento e em esferas com diâmetros maiores que 4 mm.

Para estas pontas que possuem uma medição maior, entre 10 e 30 milímetros, o aço inoxidável sempre se faz presente. Isso porque, esse aço permite que sejam feitas usinagens de haste com objetivo de hospedar tranquilamente esferas de diâmetros pequenos. Logo, a vantagem desse material é a de que, além de sua rigidez, a haste é usinada em um só bloco, não havendo a necessidade de unir o corpo da ponta com a base da rosca.

Por fim, já para diâmetros de esfera com valor abaixo de 1,0 mm, o melhor material que pode ser utilizado é o metal duro. Porém, como a maioria das regras na metrologia pode ser modificada de acordo com a necessidade, para os diâmetros de esfera com mais de 30 mm, o peso do aço e do metal duro passa a sofrer uma desvantagem, o que pode induzir a falsos toques durante a movimentação da máquina. 

Portanto, o operador precisa escolher sensores mais rígidos, para que haja a diminuição da repetitividade do equipamento.

Os melhores materiais para pontas de medição

 No caso dos melhores materiais para as pontas de medição, a cerâmica representa uma boa alternativa a partir de 30mm, pois é rígida, leve e não tem significativos desvios térmicos. Por causa da elevada rigidez, ela pode ser quebrada muito facilmente durante as colisões, então deve-se redobrar a atenção.

O fenômeno das colisões, muito presente nessa área da metrologia, pode afetar a precisão da haste e, portanto, os resultados da medição. Nesse sentido, para evitar esse problema, após uma colisão, é importante medir a esfera de calibração para conferir o estado das pontas e, se preciso, até mesmo recalibrar os apalpadores.

Já no caso do diâmetro da esfera, este precisa ser o maior possível, de modo a evitar influências da rugosidade da peça durante a captura dos pontos. Junto a isto, também é preferível um diâmetro maior para ampliar a diferença entre diâmetro da haste e o rubi e, assim, aumentar a tolerância mecânica contra toques indevidos da haste em lugares críticos e que influenciam no resultado final.

No mercado, existem pontas construídas em diversos modelos e materiais, para que seja feita a medição de acordo com as necessidades do operador, bem como as medidas esperadas e desejadas. Além disso, o diâmetro dessas pontas é maior do que o diâmetro dos sensores tradicionais (TP2, TP20, TESASTAR, ou TP6) e, dessa forma, permite a penetração na peça sem que seja necessário recorrer a extensões de pontas muito compridas, que podem trazer problemas de peso e flexão.

A partir disso, destaca-se o rubi sintético como principal material na fabricação de esferas de medição. Este material é derivado do óxido de alumínio e tem uma dureza excelente. Logo, tem uma qualidade melhor em comparação a outros tipos de materiais.

Com esta característica, o rubi é o melhor material, mas tem uma desvantagem quando usado em processo de escaneamento contínuo. Agora, se a peça for feita com um material mais macio, como o alumínio, a dureza do rubi “tira” o material da peça e faz um anel de alumínio em volta da esfera.

Cuidado para que as pontas de medição não apontem dados errados

Para finalizar, a sujeira provocada nesse processo altera a forma e diâmetro original da esfera das pontas de medição. Para evitar esse problema, o material mais indicado em aplicações de escaneamento em alumínio é o Nitrito de Silício. Isso porque, ele não demonstra o fenômeno de “extração” de alumínio no momento da medição.

Se for usada com objetivo de escaneamento em peça de material ferroso (como ferro fundido e o aço), a esfera em Nitrito de Silício terá um desgaste provocado pela abrasão. Nesse contexto, se seu objetivo é escanear esses tipos de materiais, prefira uma esfera em Zircônio, que tem uma dureza parecida. 

Ao final deste artigo, queremos deixar registrado que é sempre importante saber qual é o seu objetivo nas medições, para que as escolhas e resultados sejam os mais assertivos possíveis. Lembre-se de que a qualidade do material e a coleta de informações nos estudos antes de começar qualquer procedimento na metrologia, essa ciência de medidas tão detalhistas, é fundamental.

Saiba mais: Entenda sobre a gestão de medição e a qualidade no processo de Metrologia e Controle Geométrico de Máquinas