Orientador: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: Thiago Valle França / Banca: Arthur Alves Fiocchi / Resumo: Os processos de usinagem são de extrema importância para a fabricação de peças mecânicas, as peças exigem alta precisão dimensional e geométrica e qualidade no acabamento ao serem manufaturadas. Dentre os processos de usinagem, a retificação se destaca por ser um dos processos mais usado, por sua precisão e bom acabamento. É essencial que se conheça bem este processo, já que o mesmo se encontra na última etapa da manufatura. Assim, problemas durante o processo de retificação compromete-se a peça e pode-se perder o trabalho realizado em todas as etapas anteriores, acarretando alto custo na produção e perda de matéria-prima. O presente trabalho tem como objetivo avaliar um método de monitoramento das condições da superfície das peças, realizando um estudo comparativo da integridade superficial de peças retificadas com os sinais captados por um diafragma piezelétrico de baixo custo composto por Titanato Zirconato de Chumbo (PZT), bem como por um sensor de emissão acústica (EA). Os ensaios experimentais foram realizados em uma máquina retificadora plana, onde um banco de ensaios foi desenvolvido empregando-se um rebolo de CBN com ligante resinóide e corpos de prova de aço ABNT 1045 e VC131. Posteriormente, para caracterizar a superfície das peças, foi realizada a inspeção visual, medidas de rugosidade (Ra), medidas de microdureza Vickers e uma análise metalográfica. Os sinais EA e PZT foram aquisitados através de um osciloscópio de alta amostragem e, posteriormente, tratados com ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The machining processes are of utmost importance for the manufacture of mechanical parts, the parts require high dimensional and geometric precision and quality in the finishing of the surfaces when being manufactured. Among the machining processes, grinding stands out as one of the most used processes, due to its precision and superior finishing. It is essential that this process is well known, since it is in the last stage of manufacturing. Thus, problems, during the grinding process are committed to the part and can be lost the work carried out in all previous stages, resulting in high production costs and loss of raw material. The present work aims to evaluate a method of monitoring the surface conditions of the parts, performing a comparative study of the surface integrity of recified parts with the signals captured by a low-cost piezoelectric patch composed of Lead Titanium Zirconate (LZT) and as by an acoustic emission sensor (EA). Experimental tests were performed in a flat grinding machine, where a test bench was developed using a CBN grinding wheel with resinoid binder and ABNT 1045 and VC131 steel test bodies. Later, to characterize the surface of the parts, visual inspection, surface roughness (Ra), Vickers microhardness measurements and a metallographic analyiss were performed. The signals EA and PZT were acquired through a high sampling oscilloscope and later treated with digital filters. These signals were then compared to the firing and roughness of each part under their respective conditions, through signal processing techniques. It was observed that the increase of the roughness, as well as the occurrence of the burning of the parts, has a reationship with increase of the RSM signal of the PZT and the EA, as well as with the RMSD index. The CCDM index had no correlation with the process conditions. A good performance of the PZT patch with potential to... (Complete abstract electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-05-25Bitstream added on 2014-06-13T18:08:24Z : No. of bitstreams: 1 menezes_jpc_me_ilha.pdf: 3284910 bytes, checksum: c8578da11e5d14cfc4d1f4eaaafb100b (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Atuadores piezoelétricos convertem energia elétrica em energia mecânica, sendo amplamente utilizados como transdutores de deslocamento micrométricos ou sub-micrométricos de elevada precisão. Neste trabalho, atuadores piezoelétricos flextensionais (APFs), projetados pelo método de otimização topológica, são caracterizados em termos de linearidade entre a tensão de excitação e o deslocamento gerado, bem como em termos de resposta em frequência, utilizando-se um interferômetro de Michelson homódino e em malha aberta. Interferômetros homódinos não realimentados têm seu desempenho prejudicado pelo fenômeno de desvanecimento, causado por perturbações ambientais espúrias que incidem aleatoriamente entre seus braços. Nesta dissertação, enfatizam-se métodos de demodulação de fase óptica baseados em relações envolvendo as componentes espectrais do sinal de saída do interferômetro que são imunes ao problema do desvanescimento. Dentre estes, destacam-se métodos clássicos como J1... J4, J1... J4 modificado, J1... J6 neg e J1... J6 pos. Estes métodos permitem a medição direta de deslocamentos microscópicos, sem a necessidade de qualquer procedimento de calibração. Além disso, não são afetados por instabilidades da fonte óptica, da responsividade do fotodiodo e da visibilidade das franjas de interferência. Contudo, apresentam reduzidas faixas dinâmicas de demodulação de fase. A fim de superar esta deficiência, investiga-se um método adicional de detecção direta, baseado na análise do espectro do sinal fotodetectado, exibindo todas as vantagens dos demais métodos, mas que é capaz de estender a faixa dinâmica de demodulação a valores tão elevados quanto 100 rad. Simulações computacionais são executadas com este método, levando-se em consideração o efeito do desvanecimento e tensões de ruído eletrônico do tipo 1/f, evidenciando... / Piezoelectric actuators convert electrical energy into mechanical energy, being widely used as micrometric or sub-micrometric displacement transducer of high accuracy. In this work, piezoelectric flextensional actuators (PFA’s), designed by the topology optimization method, are characterized in terms of linearity between the drive voltage and the corresponding displacement, as well as in terms of frequency response, using a homodyne, open-loop, Michelson interferometer. Homodyne interferometers without feedback have their performance spoiled by signal fading, caused by spurious environmental disturbances that occur randomly between their arms. This thesis emphasizes methods of optical phase demodulation, based on relations involving the spectral components of the interferometer output signal, which are immune to signal fading. Among these methods, it is detailed here the classical ones, such as J1... J4, modified J1... J4, J1... J6 neg e J1... J6 pos. These methods allow direct measurements of microscopic displacements, free of calibration procedures. Besides, they are not affected by optical source oscillations, photodiode responsivity and interferometric fringe visibility. However, they have reduced dynamic range for phase demodulation. In order to overcome this, this work investigates an additional method for direct detection, based on spectral analysis drawback of the photodetected signal. The method has all the advantages of the others, but it is able to span its demodulation dynamic range to values as high as 100 rad. Numerical simulations are done using this method (considering the signal fading and the 1/f electronic noise voltage), showing its viability to characterize PFA’s. Experiments are performed in laboratory, involving tests with different PFA’s. The method validation is carried out with the aid of an electrooptic intensity modulator, whose phase characteristics can... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Cláudio Kitano / Banca: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Demartonne Ramos França / Resumo: Atuadores piezoelétricos convertem energia elétrica em energia mecânica, sendo amplamente utilizados como transdutores de deslocamento micrométricos ou sub-micrométricos de elevada precisão. Neste trabalho, atuadores piezoelétricos flextensionais (APFs), projetados pelo método de otimização topológica, são caracterizados em termos de linearidade entre a tensão de excitação e o deslocamento gerado, bem como em termos de resposta em frequência, utilizando-se um interferômetro de Michelson homódino e em malha aberta. Interferômetros homódinos não realimentados têm seu desempenho prejudicado pelo fenômeno de desvanecimento, causado por perturbações ambientais espúrias que incidem aleatoriamente entre seus braços. Nesta dissertação, enfatizam-se métodos de demodulação de fase óptica baseados em relações envolvendo as componentes espectrais do sinal de saída do interferômetro que são imunes ao problema do desvanescimento. Dentre estes, destacam-se métodos clássicos como J1... J4, J1... J4 modificado, J1... J6 neg e J1... J6 pos. Estes métodos permitem a medição direta de deslocamentos microscópicos, sem a necessidade de qualquer procedimento de calibração. Além disso, não são afetados por instabilidades da fonte óptica, da responsividade do fotodiodo e da visibilidade das franjas de interferência. Contudo, apresentam reduzidas faixas dinâmicas de demodulação de fase. A fim de superar esta deficiência, investiga-se um método adicional de detecção direta, baseado na análise do espectro do sinal fotodetectado, exibindo todas as vantagens dos demais métodos, mas que é capaz de estender a faixa dinâmica de demodulação a valores tão elevados quanto 100 rad. Simulações computacionais são executadas com este método, levando-se em consideração o efeito do desvanecimento e tensões de ruído eletrônico do tipo 1/f, evidenciando... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Piezoelectric actuators convert electrical energy into mechanical energy, being widely used as micrometric or sub-micrometric displacement transducer of high accuracy. In this work, piezoelectric flextensional actuators (PFA's), designed by the topology optimization method, are characterized in terms of linearity between the drive voltage and the corresponding displacement, as well as in terms of frequency response, using a homodyne, open-loop, Michelson interferometer. Homodyne interferometers without feedback have their performance spoiled by signal fading, caused by spurious environmental disturbances that occur randomly between their arms. This thesis emphasizes methods of optical phase demodulation, based on relations involving the spectral components of the interferometer output signal, which are immune to signal fading. Among these methods, it is detailed here the classical ones, such as J1... J4, modified J1... J4, J1... J6 neg e J1... J6 pos. These methods allow direct measurements of microscopic displacements, free of calibration procedures. Besides, they are not affected by optical source oscillations, photodiode responsivity and interferometric fringe visibility. However, they have reduced dynamic range for phase demodulation. In order to overcome this, this work investigates an additional method for direct detection, based on spectral analysis drawback of the photodetected signal. The method has all the advantages of the others, but it is able to span its demodulation dynamic range to values as high as 100 rad. Numerical simulations are done using this method (considering the signal fading and the 1/f electronic noise voltage), showing its viability to characterize PFA's. Experiments are performed in laboratory, involving tests with different PFA's. The method validation is carried out with the aid of an electrooptic intensity modulator, whose phase characteristics can... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre