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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Estudo do contato entre material da peça e superfície de folga da ferramenta de usinagem
Other Titles: Study of contact between workpiece material and surface clearance tool machining
metadata.dc.creator: Silva, Márcio Aurélio da
metadata.dc.contributor.advisor1: Silva, Márcio Bacci da
metadata.dc.contributor.referee1: Machado, álisson Rocha
metadata.dc.contributor.referee2: Araújo, Cleudmar Amaral de
metadata.dc.contributor.referee3: Braga, Durval Uchoas
metadata.dc.contributor.referee4: Machado, Izabel Fernanda
metadata.dc.description.resumo: Sabe-se que as operações de micro usinagem são muito suscetíveis a excessivas forças de corte e vibrações, o que pode ser prejudicial para a ferramenta e a peça. Neste caso, faz-se necessário o desenvolvimento e o aprimoramento de metodologias para entender e otimizar os modelos implementados para os mecanismos de remoção de material em micro escala. O objetivo principal deste trabalho é analisar o contato entre a superfície usinada da peça e a superfície de folga durante a micro usinagem, além de verificar o efeito de parâmetros e condições de corte no comprimento de contato, a recuperação elástica da peça e as forças de corte residuais, propondo um modelo matemático para sua predição. Nesta análise foram usinados aço ABNT 1045, ferro fundido cinzento GH - 190, alumínio da série 1000 e alumínio 3030, em operação de simulação do corte ortogonal e torneamento cilíndrico externo, com ferramentas de aço rápido e de metal duro revestido. Verificou-se o efeito dos parâmetros de corte: velocidade, espessura indeformada de cavaco, raio de arredondamento da ferramenta e ângulo de folga da ferramenta nas componentes da força de usinagem e pressão específica de corte. Para cada operação foi obtida a força de corte residual, bem como a espessura mínima indeformada de cavaco, utilizando a metodologia de extrapolação a zero. Foram obtidas amostras de ensaios de quick-stop para análise metalográfica e microdureza. Os resultados encontrados com as metodologias utilizadas mostraram que no torneamento as forças residuais variaram entre 57 N a 83 N, e a pressão específica de corte entre 2.593 N/mm2 e 3.306 N/mm2, sugerindo que o cavaco começaria a se formar para espessuras indeformadas superiores ao intervalo de 6 μm a 10 μm. O corte ortogonal simulado, sugeriu uma variação das forças residuais entre 19 N e 31 N, pressão específica de corte entre 997 N/mm2 e 1.045 N/mm2 e formação de cavaco para espessuras indeformadas superiores ao intervalo de 6 μm a 10 μm. Para ambos os materiais analisados, menores espessuras indeformadas proporcionaram aumentos significativos na pressão específica de corte, sugerindo a existência de um trabalho plástico redundante resultante do sulcamento e do deslizamento da peça na superfície de folga da ferramenta, cuja deformação exige um gasto suplementar de energia, que vem a superar aquela produzida na remoção de material. Menores espessuras indeformadas de cavaco, proporcionaram um percentual relativo a área de contato atribuída à superfície de folga superiores a 60% da área de contato total durante o corte, reduzindo significativamente com o aumento da mesma, que atingiu valores mínimos superiores a 20%, percebendo-se então, a influência marcante do contato na superfície de folga com a variação da espessura indeformada de cavaco. O modelo matemático apresentado para predizer as forças de corte na simulação do corte ortogonal mostrou um erro relativo médio na ordem de 10% e no torneamento na ordem de 18%.
Abstract: It is known that micro machining operations are very susceptible to excessive shear forces and vibrations which may be damaging the tool and the workpiece. In this case it is necessary development and improvement of methodologies to understand and optimize the models implemented mechanisms for material removal in micro scale. The main objective of this work is to analyze the contact between the machined surface of the workpiece and the clearance surface during micro machining , and verify the effect of parameters and cutting conditions in the contact length , elastic recovery of the workpiece and the residual cutting forces proposing a mathematical model for its prediction. This analysis were machined AISI 1045, cast iron GH - 190 , 1000 series aluminum and aluminum 3030 , in operation simulation of orthogonal cutting and turning cylindrical external tools HSS and carbide coated . It is the effect of cutting parameters : speed, undeformed chip thickness , rounding radius of the tool and clearance angle of the tool in the machining force components and specific cutting pressure. For each operation was obtained residual shearing force and the minimum undeformed chip thickness using the method of extrapolation to zero. Samples were obtained from tests of quick -stop for metallographic analysis and microhardness. The results obtained with the methods used for turning showed that the residual forces ranging from 57 N to 83 N , the specific pressure between the cutting 2,593 N/mm2 and 3,306 N/mm2 , suggesting that the chips begin to form undisturbed over the range of thicknesses of 6 μm to 10 μm . The orthogonal cutting simulation , suggested a variation of the residual forces between 19 N and 31 N , specific cutting pressure between 997 N/mm2 and 1,045 N/mm2 and chip formation undisturbed for thicknesses over the range of 6 μm to 10 μm. For both materials analyzed, smaller undeformed thicknesses provided significant increase in specific cutting pressure, suggesting the existence of a redundant plastic work resulting from plowing and sliding part off the loose surface of the tool, whose deformation requires an additional expenditure of energy, which overcome that produced in the removal of material. Smaller undeformed thicknesses of the chip provided a relative percentage of contact area attributed to loose surface over 60% of the total contact area during cutting process, reducing significantly with the increase of the same one, which reached minimum values over 20%, realizing then the great influence of contact on the loose surface with the variation of the undeformed thickness of the chip. The mathematical model for predicting the cutting forces in orthogonal cutting simulation showed an average relative error of the order of 10 %, and turning on the order of 18%.
Keywords: Micro-usinagem
Torneamento
Pressão específica de corte
Força de corte residual
Similitude
Micromachining
Turning
Specific cutting pressure
Residual cutting force
Usinagem
Ferramentas para cortar metais
Engenharia - Modelos
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: SILVA, Márcio Aurélio da. Study of contact between workpiece material and surface clearance tool machining. 2014. 126 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14753
Issue Date: 27-Feb-2014
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