Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14729
Tipo do documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Determinação do campo de temperatura em ferramentas de corte durante um processo de usinagem por torneamento
Título(s) alternativo(s): Cutting temperature estimation during a machining process
Autor(es): Carvalho, Solidônio Rodrigues de
Primeiro orientador: Guimarães, Gilmar
Primeiro membro da banca: Abrão, Alexandre Mendes
Segundo membro da banca: Orlande, Helcio Rangel Barreto
Terceiro membro da banca: Silva, Márcio Bacci da
Quarto membro da banca: Miranda, Ricardo Fortes de
Resumo: Durante a usinagem de metais, altas temperaturas são geradas na interface de cavacoferramenta. Essas temperaturas, por sua vez, têm forte influência no controle da taxa de remoção de material e no atrito entre o cavaco e a ferramenta de corte. Observa-se, entretanto que a medição direta de temperaturas nessa região é de difícil execução devido ao movimento da peça e a presença do cavaco. Assim, o uso de técnicas inversas em condução de calor se apresenta como uma boa alternativa para a obtenção dessas temperaturas uma vez que essas técnicas permitem o uso de dados experimentais obtidos em regiões acessíveis. Este trabalho propõe uma nova metodologia experimental para a determinação dos campos térmicos e do fluxo térmico gerado em ferramentas de corte durante um processo de torneamento. Uma das inovações apresentadas é o desenvolvimento de um modelo térmico tridimensional transiente que considera além da ferramenta de corte, o conjunto ferramenta, calço e porta-ferramenta. O problema direto é então resolvido numericamente usando-se diferenças finitas a partir de uma malha de discretização não uniforme. O problema inverso, por sua vez, é resolvido por meio da técnica de otimização da seção áurea. Para a solução dos problemas envolvidos, desenvolveu-se um código computacional específico, denominado INV3D. O programa INV3D contém ainda uma série de funções que auxiliam na aquisição dos dados experimentais, na geração da malha tridimensional e na análise em ambiente gráfico. O trabalho apresenta também os procedimentos experimentais usados na medição das temperaturas na ferramenta, calço e porta-ferramenta e na identificação da área de interface de corte. Os resultados obtidos são validados por meio de experimentos controlados em laboratório e de análises qualitativas. Além do problema de usinagem investigado, como exemplo da generalidade do Inv3D na solução de problemas térmicos, apresenta-se também uma aplicação deste software no estudo de campos térmicos decorrentes de um processo de soldagem TIG em alumínio.
Abstract: During machining, high temperatures are generated in the region of the tool cutting edge, and these temperatures have a controlling influence on the wear rate of the cutting tool and on the friction between the chip and the tool. However, direct measurement of temperature using contact type sensors at the tool-work interface is difficult to implement due to the rotating movement of the workpiece and the presence of the chip. Therefore, the use of inverse heat conduction techniques represents a good alternative since these techniques takes into account temperatures measured from accessible positions. This work proposes a new experimental methodology to determine the thermal fields and the heat generated in the chiptool interface during machining process using inverse problems techniques. This work develops a numerical 3-D transient thermal model that takes into account both the tool and toolholder assembly. The thermal model represents the direct problem and is solved using finite volume techniques on a non uniform mesh. The related inverse problem is solved by using the golden section technique. The experimental data and inverse technique are processed using a computational algorithm developed specifically for inverse heat flux estimation in manufacturing processes called INV3D. An error analysis of the results and the experimental procedures to determine the cut area and the tool holder temperature are also presented. Besides the machining problem, INV3D is also able to solve different thermal problems. As an example of its generality, this work also presents an application of this software in the thermal fields study during a welding process.
Palavras-chave: Software
Usinagem
Problemas inversos
Condução de calor tridimensional
Otimização
Soldagem
Machining
Inverse problems
Three-dimensional heat conduction
Optimization
Welding
Ferramentas para cortar metais
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma: por
País: BR
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Sigla da instituição: UFU
Departamento: Engenharias
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Referência: CARVALHO, Solidônio Rodrigues de. Cutting temperature estimation during a machining process. 2005. 151 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2005.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14729
Data de defesa: 28-Jul-2005
Aparece nas coleções:TESE - Engenharia Mecânica

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
SRCarvalho1TESPRT.pdf1.79 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir
SRCarvalho2TESPRT.pdf1.5 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.