Precisão vs. Exatidão na Usinagem: Principais Diferenças

Acertar na usinagem CNC significa mais do que atingir uma dimensão específica uma única vez. Significa saber o quão perto você está do objetivo. Significa também saber com que consistência você pode se manter nesse patamar. É isso que a diferença entre precisão e exatidão na usinagem define.

Um processo pode ser preciso, mas não exato. Pode ser exato, mas não preciso. Pode ser ambos, ou nenhum dos dois. Se você não entender a diferença, poderá produzir peças defeituosas. Essas peças podem parecer perfeitas no papel, mas falhar posteriormente. Podem falhar na montagem, nos testes ou no uso a longo prazo. Este artigo explica precisão e exatidão para um operador de máquinas. Ele aborda o que significam, como se relacionam com as tolerâncias e como medi-las e aprimorá-las.

O que são precisão e exatidão na usinagem?

Em usinagem, precisão descreve a consistência entre peças repetidas. Em contraste, exatidão descreve a proximidade das medições com o valor real no desenho.

Na usinagem, a precisão indica se uma característica está "dentro do esperado". Imagine um eixo que precisa ter 10,00 mm. Se você o medir e obtiver 10,00 mm ou um valor muito próximo, o processo é preciso. Em termos formais (ISO 5725-1), a precisão combina fidelidade e exatidão. Mas, na linguagem técnica, precisão geralmente significa "proximidade ao desenho".“

Na usinagem, a precisão está relacionada à repetibilidade. Imagine que você está usinando vários eixos. Se todos eles apresentarem uma variação de apenas alguns mícrons entre si, o processo é preciso. Isso é válido mesmo que todos estejam ligeiramente fora da dimensão alvo. A precisão, por sua vez, revela as variações aleatórias em um processo, como pequenas alterações no contato da ferramenta, na carga de cavacos ou na vibração.

Aqui está uma maneira simples de lembrar:

Precisão vs. Exatidão

Precisão e exatidão têm focos diferentes. A precisão analisa a dispersão dos resultados, enquanto a exatidão analisa a distância até o alvo. Confundir esses conceitos leva a decisões de processo inadequadas.

Do ponto de vista de erros, a precisão é afetada por erros aleatórios. Estes são pequenas variações imprevisíveis nas forças de corte, no desgaste da ferramenta ou na temperatura. Eles variam de um ciclo para o outro. A exatidão, por sua vez, é afetada por erros sistemáticos. Isso pode ser causado por um deslocamento incorreto da ferramenta ou por uma superfície de referência desgastada. Esses erros alteram todos os resultados em uma magnitude semelhante.

Para realizar medições, é necessário um conjunto de medições para verificar a precisão. São necessárias várias peças para observar como os resultados se agrupam. É possível verificar a exatidão com uma única medição, comparando-a com o valor de referência. Na prática, costumamos usar a média de várias leituras.

Um erro comum é dizer "usinagem de alta precisão" quando se quer dizer "alta exatidão dentro de uma tolerância estreita". Um processo pode ser muito repetível (alta precisão), mas pode apresentar uma diferença de 0,05 mm em todas as medições (baixa exatidão). Isso é um problema se a sua tolerância for de apenas ±0,02 mm.

Como Precisão, Exatidão e Tolerância Trabalham Juntas na Usinagem CNC

Precisão, exatidão e tolerância estão interligadas. Elas descrevem qual desvio é permitido, quão próximo você está do alvo e com que consistência você se mantém próximo a ele.

• Tolerância CNC É o que o desenho permite. É a faixa aceitável em torno do valor alvo.
• A precisão descreve a posição do seu processo dentro dessa faixa de tolerância.
• A precisão descreve a amplitude da dispersão do seu processo. Ela mostra o quanto as peças variam em torno de sua média.

Para qualquer componente, uma boa usinagem significa duas coisas:

• O valor médio medido está muito próximo do alvo (alta precisão).
• A dispersão das medições é pequena em comparação com a tolerância (alta precisão).

Em termos de processo, a precisão diz respeito a σ (sigma). A exatidão diz respeito ao desvio médio em relação ao valor alvo. É necessário controlar ambos. Isso mantém o processo dentro da tolerância sem a necessidade de triagem e retrabalho constantes.

Exemplos típicos de tolerância em características usinadas

Um exemplo simples de eixo demonstra a relação:

• Diâmetro nominal: 10,00 mm
• Tolerância: ±0,02 mm → o intervalo aceitável é 9,98–10,02 mm

Agora pense em três resultados diferentes de um Processo de torneamento CNC:

• O diâmetro médio é 10,00 mm. Quase todas as peças estão entre 9,995–10,005 mm. O processo é preciso e exato. Há bastante margem de erro dentro dos limites de tolerância.
• O diâmetro médio é 9,97 mm. As peças estão entre 9,965–9,975 mm. O processo é preciso, mas não exato. Todas as peças são muito pequenas, embora sejam bastante uniformes.
• O diâmetro médio é 10,00 mm. Mas as peças variam de 9,97–10,03 mm. O processo é preciso em média, mas não exato.. Muitas peças estarão fora da tolerância em ambos os lados.

Ao solicitar tolerâncias mais rigorosas, você está solicitando maior precisão e exatidão. Isso geralmente tem um custo adicional.

Peças usinadas de precisão versus peças usinadas exatas

A melhor maneira de aprender sobre precisão e exatidão é observar as quatro combinações clássicas. Podemos relacioná-las a situações reais de oficina.

Preciso e exato

Um processo é preciso e exato quando as medições são rigorosas e centradas no valor alvo.

Imagine uma fresadora CNC usinando um rebaixo de 20,00 mm. A tolerância é de ±0,01 mm. As medidas das peças são 20,00, 20,01, 19,99 e 20,00 mm. Todos os valores são muito próximos de 20,00 mm e entre si. Ferramentas, dispositivos de fixação, offsets e temperatura estão todos sob controle. Este é o estado ideal. As peças se encaixam, a montagem é fácil e o refugo é baixo.

Preciso, mas não exato.

Um processo é preciso, mas não exato, quando os resultados são consistentes, porém desviados do objetivo.

Por exemplo, um eixo deveria ter 15,00 ±0,02 mm. Mas as medições mostram 14,94, 14,95, 14,94 e 14,95 mm. A variação é muito pequena, portanto a precisão é alta. Mas todas as peças estão abaixo do limite inferior de tolerância. Isso geralmente é causado por offsets de ferramenta incorretos ou uma configuração inadequada do sistema de coordenadas da peça. Corrigir a precisão aqui significa eliminar um viés, não combater variações aleatórias.

Preciso, mas não exato.

Um processo é considerado preciso, mas não exato, quando o resultado médio está próximo do valor desejado, mas as partes variam muito.

Suponha que um furo perfurado deva ter 8,00 ± 0,05 mm. As medições resultaram em 7,95, 8,03, 7,98, 8,05 e 7,99 mm. A média está próxima de 8,00 mm, portanto o processo é preciso em média. No entanto, a grande dispersão demonstra baixa precisão. Isso pode ser causado por fixação instável, taxa de avanço inconsistente ou vibração. Você pode até passar em uma verificação inicial, mas seus resultados a longo prazo serão insatisfatórios.

Nem preciso nem exato

Um processo não é preciso nem exato quando os resultados são dispersos e distantes do objetivo.

Uma dimensão deveria ser 50,00 ±0,05 mm. Mas suas leituras são 49,80, 49,92, 50,10, 49,85 e 50,05 mm. O processo apresenta tanto um erro médio quanto uma grande dispersão. Isso geralmente indica problemas maiores. Você pode ter peças da máquina desgastadas, dispositivos de fixação inadequados ou um erro grave de configuração. Neste ponto, você não está fazendo um ajuste fino. Você está solucionando problemas em um processo que está fora de controle.

Como medir a precisão e a exatidão no seu processo de usinagem?

Para saber o quão preciso e exato é o seu trabalho, você precisa inspecionar as dimensões e verificar a repetibilidade. Você também deve comparar os resultados com o seu objetivo e sua tolerância.

Sistemas de Inspeção e Medição Dimensional

A inspeção dimensional fornece os dados necessários para verificar a precisão e a exatidão.

As ferramentas comuns incluem paquímetros, micrômetros, calibradores de diâmetro interno e máquinas de medição por coordenadas (MMCs). Para medições como rugosidade superficial, utilizam-se outras ferramentas. A lógica é a mesma: registram-se as medições e verifica-se se correspondem ao objetivo. O sistema de medição deve ser eficiente. Ferramentas ou métodos inadequados podem mascarar o verdadeiro estado do processo.

Verificações de repetibilidade/reprodutibilidade para precisão

É possível verificar a precisão com estudos de repetibilidade e reprodutibilidade (R&R).

• A repetibilidade verifica a variação quando a mesma pessoa mede a mesma peça várias vezes com a mesma ferramenta. Uma pequena variação significa boa repetibilidade.
• A reprodutibilidade verifica a variação quando diferentes pessoas, máquinas ou configurações são utilizadas. Se os resultados permanecerem semelhantes, o processo é reprodutível.

Você também pode calcular o desvio padrão das suas medições. Os gráficos de controle também mostram o quão próximos os pontos de dados estão uns dos outros. Uma faixa estreita e estável significa boa precisão. Uma faixa larga ou instável significa que a variação aleatória é um problema.

Comparação com os valores nominais e a tolerância para precisão.

A precisão é verificada comparando os valores medidos com a dimensão alvo e sua tolerância.

Para uma dimensão, você pode encontrar o erro:

Erro = Valor medido − Valor nominal

Ou você pode mostrar em porcentagem:

Precisão (%) = (1 − |Medido − Nominal| / Faixa de tolerância) × 100%

Na prática, verificamos como a média de múltiplas medições se encaixa na tolerância. Se a média estiver próxima do valor alvo, a precisão é boa. Se a média estiver deslocada para um dos lados, há um erro sistemático. É necessário corrigi-lo por meio de calibração ou ajustes de offset.

Como melhorar a precisão e a exatidão na usinagem CNC

Aprimorar a precisão e a exatidão requer ações diferentes. Reduz-se a variação para obter maior precisão. Elimina-se o viés para obter maior exatidão. Essas etapas são ainda mais importantes em usinagem CNC de 5 eixos, onde especificações rigorosas são frequentemente imprescindíveis.

Controle de máquinas, ferramentas e dispositivos de fixação para maior precisão.

Para melhorar a precisão, você se concentra em tornar o processo estável e repetível.

As principais ações incluem:

• Realizar a manutenção da máquina para evitar folgas e recuos.
• Usando boas práticas fixação Assim, a peça é posicionada sempre da mesma maneira. Isso reduz o movimento e a vibração.
• Padronizar os parâmetros de corte, como avanços e velocidades, mantém as cargas de corte semelhantes em cada ciclo.
• Gerencie o desgaste das ferramentas com um plano claro. Troque as ferramentas antes que elas falhem.

O objetivo é fazer com que cada ciclo seja semelhante ao anterior. Isso minimiza as alterações aleatórias na parte final.

Calibração, compensação e controle ambiental para maior precisão.

Para melhorar a precisão, você se concentra em quão próximo seu processo está do valor alvo.

As medidas práticas incluem:

• Calibração regular de máquinas CNC e ferramentas de medição. Isso elimina erros sistemáticos.
• Ajuste e verificação corretos das compensações da ferramenta e da peça. Faça isso após trocas de ferramentas ou ajustes de fixação.
• Utilizando funções de compensação no controle da máquina. Exemplos incluem compensação de desgaste da ferramenta e compensação térmica.
• Controlar fatores como a temperatura. Deixe a máquina e a peça estabilizarem antes dos cortes finais em trabalhos críticos.

Essas ações reduzem os erros sistemáticos. Elas fazem com que o valor médio do seu processo retorne ao valor alvo.

Equilibrar a qualidade exigida, o custo e o tempo de ciclo.

Engenheiros e planejadores precisam fazer uma pergunta importante. Não se trata apenas de "quão bons podemos ser?", mas sim de "quão bons precisamos ser?".“

Tolerâncias mais rigorosas exigem máquinas, ferramentas e inspeções melhores. Frequentemente, isso significa menor produção. Um suporte simples pode funcionar bem com uma tolerância de ±0,1 mm. Especificar ±0,01 mm apenas aumenta o custo, sem agregar valor. A melhor abordagem é:

• Especifique tolerâncias que sejam suficientemente rigorosas para o funcionamento, mas não mais rigorosas do que isso.
• Alinhe as tolerâncias do desenho com as capacidades realistas de CNC — incluindo as de Usinagem CNC de 5 eixos.
• Reserve tolerâncias extremamente rigorosas para características críticas, não para peças inteiras.

Conclusão

Em Usinagem CNC, Precisão e exatidão são ferramentas diferentes para o controle de qualidade. A precisão indica se o processo é consistente. A exatidão indica se ele está correto. As tolerâncias definem a margem de erro aceitável.

Se você se concentrar apenas na precisão, poderá atingir o objetivo algumas vezes, mas terá problemas com peças defeituosas. Se priorizar apenas a exatidão, poderá gerar muito refugo. Ao medir ambos os aspectos e corrigir suas causas principais, você pode construir processos de usinagem estáveis, eficientes e econômicos.

Perguntas frequentes

Um processo de usinagem pode ser preciso, mas impreciso?

Sim. Um processo é preciso, mas impreciso, se produzir resultados consistentemente fora do alvo. Isso acontece quando os offsets da ferramenta ou as coordenadas da peça apresentam um erro sistemático. Por exemplo, cada peça é 0,03 mm menor do que o esperado, mas todas são muito semelhantes. Corrigir isso significa ajustar o offset, não combater variações aleatórias.

Em usinagem CNC, o que é mais importante: precisão ou exatidão?

Nem sempre um é mais importante que o outro. Você precisa de ambos em quantidade suficiente para se manter dentro da tolerância. Para peças-chave, a exatidão é crucial para que correspondam ao projeto. A precisão é vital para a consistência entre lotes. Um processo eficiente primeiro garante a exatidão correta e, em seguida, aprimora a precisão para reduzir o desperdício.

Como posso saber se tenho um problema de precisão ou um problema de exatidão?

Você tem um problema de acurácia se seus dados estiverem agrupados de forma compacta, mas descentralizados em relação ao alvo. Você tem um problema de precisão se a média estiver próxima do alvo, mas os dados estiverem amplamente dispersos. Plotar as medições em um gráfico torna isso claro. Uma faixa estreita, porém deslocada, indica um problema de acurácia. Uma faixa larga centrada no alvo indica um problema de precisão.

Como a precisão, a exatidão e a tolerância influenciam o custo da peça?

Tolerâncias mais rigorosas exigem maior precisão e exatidão, o que quase sempre aumenta o custo. Atingir esses níveis pode exigir máquinas e ferramentas melhores, além de mais tempo de inspeção. Se você especificar tolerâncias muito restritas, o trabalho ficará mais caro sem que sua funcionalidade seja aprimorada. As tolerâncias devem ser baseadas em necessidades reais.

Medições melhores melhoram automaticamente a precisão e a exatidão?

Não, uma medição melhor não corrige o processo de usinagem em si. Mas torna os problemas visíveis mais cedo. Boas ferramentas calibradas ajudam a perceber a diferença entre problemas de precisão e exatidão. Elas ajudam a medir as variações e a verificar se as correções estão funcionando. No entanto, ainda é necessário ajustar a máquina, as ferramentas e o processo para realmente melhorar os resultados.