Gabarito vs Fixação: As verdadeiras diferenças (com cinco exemplos de cada)

Entre em qualquer oficina mecânica e ouvirá as palavras “gabarito” e “dispositivo” utilizadas como se significassem a mesma coisa. Não é verdade. A distinção é importante porque altera a forma como o dispositivo é concebido, as tolerâncias que tem de manter e o custo da sua construção. Este guia explica a diferença real, mostra cinco exemplos de trabalho de cada um e dá-lhe um teste claro para decidir qual deles a sua operação necessita.

A principal diferença numa frase

Um gabarito guia a ferramenta de corte. Um dispositivo de fixação segura a peça de trabalho.

Esta é a regra a partir da qual todos os engenheiros de fixações trabalham. Um gabarito tem uma guia incorporada (normalmente uma bucha de perfuração endurecida) que direciona a ferramenta para um local preciso. Um dispositivo de fixação não tem guia de ferramenta. Fixa a peça numa posição conhecida para que uma ferramenta controlada separadamente possa fazer o seu trabalho.

As cinco diferenças práticas

Ambos os dispositivos seguem o Princípio de localização 3-2-1. Ambos controlam a posição da peça de trabalho. O que define se o dispositivo também controla a ferramenta.

Quando utilizar um gabarito

Os gabaritos são construídos para operações de perfuração em que a posição do furo tem de se repetir exatamente, execução após execução, sem que o operador precise de medir ou programar. O casquilho de perfuração no gabarito impede fisicamente que a broca se desvie, o que é mais rápido e mais preciso do que depender de um programa CNC para perfuração de grandes volumes.

Deve-se usar um gabarito quando:

• Está a perfurar, alargar ou roscar o mesmo padrão de furos em muitas peças idênticas.
• A operação está a ser feita numa máquina manual (prensa de perfuração, berbequim de braço radial) em vez de numa CNC.
• A tolerância da posição do furo é mais apertada do que o operador pode atingir a olho nu.
• A peça é demasiado pequena ou demasiado difícil de montar num CNC para cada unidade.

Quando utilizar um dispositivo de fixação

As fixações são utilizadas quando a posição da ferramenta de corte já é controlada pela própria máquina (um fuso de fresagem CNC, um rebolo de retificação, uma tocha de soldadura seguindo um percurso programado). A única função do dispositivo de fixação é manter a peça de trabalho numa posição conhecida e repetível, para que o percurso pré-programado da ferramenta produza a geometria correta em cada peça.

Deve-se utilizar um dispositivo de fixação quando:

• A operação é de fresagem, retificação, torneamento, soldadura ou inspeção.
• A máquina controla sozinha o percurso da ferramenta de corte.
• É necessário fixar a peça de forma segura contra as forças de corte, vibração ou pressão do líquido de refrigeração.
• O objetivo é carregar a peça seguinte de forma idêntica, sem voltar a medir.

Cinco exemplos de gabaritos

1. Gabarito de placa

Uma placa plana com casquilhos de perfuração montados diretamente sobre a peça. O design de gabarito mais simples. Utilizado para perfurar padrões de furos pouco profundos em placas planas, suportes e painéis. Comum no fabrico ligeiro e na criação de protótipos.

2. Gabarito de caixa (também designado por gabarito de queda)

Um gabarito totalmente fechado com buchas de perfuração em várias faces. O operador perfura uma face, roda todo o dispositivo, perfura a face seguinte e assim por diante. Utilizado quando uma peça necessita de padrões de furos perfurados em três ou mais faces a partir de uma única configuração. Comum no fabrico de corpos de válvulas e caixas de engrenagens.

3. Gabarito de canal

Um gabarito em forma de U ou de canal que envolve a peça. As buchas de perfuração são montadas nas paredes do canal para que os furos possam ser efectuados na parte lateral da peça de trabalho. Utilizado para perfuração cruzada de veios, pinos e material redondo.

4. Gabarito para folhas

Um gabarito com uma placa superior articulada (a “folha”) que oscila para cima para carregar a peça e se fixa para baixo para alinhar os casquilhos de perfuração. O design da folha acelera o carregamento da peça em pequenas e médias séries de produção. Comum em oficinas de componentes automóveis.

5. Gabarito de indexação

Um gabarito que roda a peça de trabalho entre uma série de posições indexadas fixas, com casquilhos de perfuração posicionados para cada paragem. Utilizado para perfurar padrões de furos radiais em peças cilíndricas como flanges, cubos e rotores.

Cinco exemplos de acessórios

1. Dispositivo de fresagem

Uma fixação pesada aparafusada à mesa da máquina de fresar, concebida para segurar uma peça de trabalho enquanto o fuso remove material. A fixação tem bolsas de folga e canais para permitir à ferramenta de corte o acesso total a todas as caraterísticas maquinadas. As peças estruturais aeroespaciais utilizam quase sempre acessórios de fresagem personalizados.

2. Dispositivo de soldadura

Um dispositivo que mantém duas ou mais peças em alinhamento exato enquanto um soldador (manual ou robótico) as une. Os dispositivos de soldadura têm em conta a distorção térmica, apertando o conjunto com mais força do que aquela com que ficará depois de arrefecer. Muito utilizados na produção de estruturas para automóveis.

3. Dispositivo de inspeção

Uma fixação que mantém uma peça na sua posição de referência de projeto para que uma CMM, um calibre ou um sistema de visão possa medir as caraterísticas com precisão. Os dispositivos de inspeção têm de ser os mais precisos em termos dimensionais de qualquer tipo de dispositivo, muitas vezes construídos com ±0,005 mm.

4. Dispositivo de viragem

Dispositivo montado num fuso ou sub-fuso de um torno para segurar peças não cilíndricas durante uma operação de torneamento ou faceamento. Frequentemente utilizado para o torneamento descentrado de peças excêntricas ou em forma de came.

5. Dispositivo de montagem

Um dispositivo utilizado a jusante da maquinagem, onde várias peças acabadas são empilhadas, pressionadas ou fixadas numa posição controlada. Comum na eletrónica, na montagem de dispositivos médicos e em qualquer produto em que a tolerância de empilhamento seja importante.

A diferença de custos

Um simples gabarito de placa para uma peça de baixo volume custa $400 a $1.200 para projetar e construir. Um dispositivo de perfuração para produção de grande volume com casquilhos endurecidos, fixação ergonómica e um bloco de guia pode variar entre $2.500 e $8.000.

Um dispositivo de fresagem CNC para uma única configuração é normalmente de $1.500 a $5.000. As fixações de estações múltiplas, as fixações tombstone ou as fixações com fixação hidráulica podem variar entre $8,000 e $30,000 ou mais.

A diferença de preço não tem a ver com a complexidade por si só. Um dispositivo de fixação tem de suportar forças de corte em três eixos, muitas vezes numa máquina que está a remover vários centímetros cúbicos de material por minuto. Um gabarito só tem de suportar a pressão de perfuração num único eixo de cada vez. A carga de engenharia é diferente, e o custo reflecte isso.

Um teste de decisão rápida

Faça a si próprio esta única pergunta: O dispositivo tem de guiar a ferramenta de corte ou apenas segurar a peça de trabalho?

• Guiar a ferramenta = gabarito
• Manter a peça de trabalho = fixação

Se a resposta for “ambos”, o que precisa de facto é de um gabarito (porque a orientação da ferramenta é a função mais exigente, e qualquer gabarito tem de segurar a peça de qualquer forma).

Como a Yicen concebe ambos

A Yicen Precision constrói gabaritos e acessórios personalizados para clientes das indústrias aeroespacial, automóvel, de dispositivos médicos e de automação. Cada projeto começa com uma revisão do desenho da peça, um plano de processo do cliente e um esquema de localização 3-2-1. Os gabaritos são construídos com buchas de perfuração endurecidas e substituíveis, classificadas para o volume de produção esperado. Os acessórios são construídos com almofadas de localização maquinadas, superfícies de desgaste substituíveis e fixação que corresponde às forças de corte da operação pretendida.

Se estiver a escolher entre um gabarito e uma fixação para uma produção futura e a operação puder ser feita de qualquer forma, a nossa equipa de engenharia pode analisar a peça, o volume e a lista de máquinas disponíveis e recomendar a abordagem mais económica. Solicite uma consulta sobre dispositivos ou gabaritos aqui.

Perguntas mais frequentes

O mesmo dispositivo pode ser simultaneamente um gabarito e um dispositivo de fixação? Sim, em alguns ambientes de fábrica. Um dispositivo que segura uma peça E guia uma bucha de perfuração está a funcionar como ambos. Mas, por convenção, se a orientação da ferramenta estiver presente, todo o dispositivo é designado por gabarito.

Os gabaritos são utilizados apenas para perfurar? Principalmente. Os gabaritos são mais frequentemente utilizados para furar, alargar, roscar e rebaixar. Nalgumas aplicações, também podem ser utilizados para fresagem e perfuração. Qualquer operação que necessite de uma ferramenta de corte guiada pode utilizar um gabarito.

As máquinas CNC necessitam de dispositivos de fixação? Sim. Todas as operações CNC que utilizam uma configuração de suporte de trabalho utilizam um dispositivo de fixação, mesmo que o dispositivo de fixação seja tão simples como um torno de máquina. As fixações personalizadas são concebidas para peças que não podem ser mantidas num torno, mandril ou palete padrão.

Qual é a diferença entre um dispositivo de fixação e um dispositivo de fixação de trabalho? Um dispositivo de fixação é um tipo de dispositivo de fixação de trabalho. A categoria “dispositivo de fixação” inclui tornos, mandris, pinças, placas magnéticas, mesas de vácuo e dispositivos de fixação personalizados. Um dispositivo de fixação é especificamente um suporte de trabalho personalizado para uma peça específica ou uma família de peças.

O que é mais caro de conceber, um gabarito ou um dispositivo? As fixações são normalmente mais caras porque têm de resistir a forças de corte mais elevadas e requerem frequentemente mais grampos, geometria mais complexa e tolerâncias mais apertadas. Os gabaritos são, em princípio, mais simples.

Para ver a gama completa de tipos de gabaritos e como cada um se aplica, leia o nosso guia principal: Gabaritos de perfuração: Tipos, aplicações e projeto de engenharia.