A cadeia da instrumentação para o monitoramento do desgaste da ferramenta por emissão acústica está constituída por sensores, condicionador de sinal, conversor A/D e transmissor. A seleção ou projeto de cada uma das etapas é de suma importância para manter o conteúdo do sinal de emissão acústica (neste caso a fonte de emissão acústica é a usinagem). O sinal de emissão acústica de interesse tem componentes que vão dos 100kHz a 1 MHz. Devido às características do projeto, são desenvolvidos o condicionador e o transmissor. São apresentados os projetos do pré-amplificador e filtro (que pertencem ao condicionador), os quais realizam suas respectivas funções de amplificação e filtragem. O pré-amplificador, cuja função é a de fortalecer o sinal fraco na saída do sensor, amplifica o sinal em 20 dB. Ele tem uma resposta plana na faixa de interesse (freqüências inferiores a 1 MHz). O filtro, que é do tipo banda passante, tem por função eliminar as componentes vinculadas às vibrações mecânicas e os ruídos elétricos e eletromagnéticos, assim como evitar o fenômeno do \"aliasing\" no processamento do sinal. Ele não deixa passar as componentes do sinal de freqüências inferiores a 100 kHz e superiores a 1 MHz. Tem uma resposta plana na banda de interesse, o que garante a manutenção do formato do sinal. São consideradas nos projetos indicados as respostas dos componentes eletrônicos para as freqüências de trabalho e a proteção dos circuitos contra ruídos na alimentação dos mesmos. / The instrumentation for tool wear monitoring by acoustic emission is composed by sensors, signal conditioner, A/D converter and transmitter. The selection or project of each step is very important to keep the container of acoustic emission signal (in this case the source of acoustic emission is the metal cutting). The interesting acoustic emission signal has its components, which comes from 100 kHz to 1 MHz. In spite of the project characteristics, the conditioner and the transmitter are developed. The projects of the pre-amplifier and the filter are presented (they belong to the conditioner), which makes their functions of amplification and filtration. The pre-amplifier, which function is to amplify the weak signal on the output of the sensor, amplifies the signal by 20 dB. It has a flat response on the frequency range (frequencies less than 1 MHz). The filter, which is the type of flat-band, has the function of eliminating the components connected to the mechanic vibrations and the electric/electromagnetic noises, therefore to avoid the aliasing phenomenon on the signal processing. It attenuates the signal components of frequencies lower than 100 kHz and higher than 1 MHz. There is a flat response on the frequency range, which warrants the maintenance of the signal format. It is considered into the projects indicated the electronic components\' responses to the work frequencies and the circuit protection against noises into their feeding.

O fresamento de topo de aços ferramenta, no estado endurecido, pode ser uma alternativa para a fabricação de moldes e matrizes, com alta taxa de remoção. Este trabalho estuda os tipos e mecanismos de desgaste presentes nesta operação de usinagem, bem como o comportamento da emissão acústica. São realizados experimentos com ferramentas de PCBN e Metal Duro usinando os aços H13 (49-51 HRc), VMO (54-57 HRc) e VC131 (57-59 HRc). O desgaste das ferramentas de PCBN é significativamente menor que o desgaste das ferramentas de Metal Duro. O tipo de desgaste predominante é o desgaste de flanco, com indícios de desgastes de cratera. É observada uma combinação entre os mecanismos de desgaste abrasivo e adesivo. Não se observa a formação de trincas abaixo da superfície usinada. Verifica-se que a emissão acústica aumenta com a velocidade de corte e mostra-se também dependente do material da peça e da ferramenta. / The endmilling operation applied to the machining of hardened tool steels, can be seen as an alternative to the conventional sequence of operations used in dies and injection moulds. Normally, eletrodischarge machining, which has a low removal rate, is applied for the finishing operation, just before polishing. The present research work study the types and mechanisms of wear that appear in this machining operation, as well as, the behaviour of Acoustic Emission (EA). Experiments are carried out using PCBN and Carbide tools, machining AISI H13 (49-51 HRc), AISI 6F3 (54-57 HRc) e AISI D6 (57-59 HRc). The wear observed on the PCBN tools was smaller than that on the carbide ones. The type of wear dominating was flank wear, with some presence of crater wear in a few machining conditions. It was also observed a combination between the abrasive and the adhesive mechanisms. It was not noted any cracks on the surface just below the machined surface. The acoustic emission showed to be directly proportional to the cutting speed and also dependent upon the workpiece material and to the tool material.

A cadeia da instrumentação para o monitoramento do desgaste da ferramenta por emissão acústica está constituída por sensores, condicionador de sinal, conversor A/D e transmissor. A seleção ou projeto de cada uma das etapas é de suma importância para manter o conteúdo do sinal de emissão acústica (neste caso a fonte de emissão acústica é a usinagem). O sinal de emissão acústica de interesse tem componentes que vão dos 100kHz a 1 MHz. Devido às características do projeto, são desenvolvidos o condicionador e o transmissor. São apresentados os projetos do pré-amplificador e filtro (que pertencem ao condicionador), os quais realizam suas respectivas funções de amplificação e filtragem. O pré-amplificador, cuja função é a de fortalecer o sinal fraco na saída do sensor, amplifica o sinal em 20 dB. Ele tem uma resposta plana na faixa de interesse (freqüências inferiores a 1 MHz). O filtro, que é do tipo banda passante, tem por função eliminar as componentes vinculadas às vibrações mecânicas e os ruídos elétricos e eletromagnéticos, assim como evitar o fenômeno do \"aliasing\" no processamento do sinal. Ele não deixa passar as componentes do sinal de freqüências inferiores a 100 kHz e superiores a 1 MHz. Tem uma resposta plana na banda de interesse, o que garante a manutenção do formato do sinal. São consideradas nos projetos indicados as respostas dos componentes eletrônicos para as freqüências de trabalho e a proteção dos circuitos contra ruídos na alimentação dos mesmos. / The instrumentation for tool wear monitoring by acoustic emission is composed by sensors, signal conditioner, A/D converter and transmitter. The selection or project of each step is very important to keep the container of acoustic emission signal (in this case the source of acoustic emission is the metal cutting). The interesting acoustic emission signal has its components, which comes from 100 kHz to 1 MHz. In spite of the project characteristics, the conditioner and the transmitter are developed. The projects of the pre-amplifier and the filter are presented (they belong to the conditioner), which makes their functions of amplification and filtration. The pre-amplifier, which function is to amplify the weak signal on the output of the sensor, amplifies the signal by 20 dB. It has a flat response on the frequency range (frequencies less than 1 MHz). The filter, which is the type of flat-band, has the function of eliminating the components connected to the mechanic vibrations and the electric/electromagnetic noises, therefore to avoid the aliasing phenomenon on the signal processing. It attenuates the signal components of frequencies lower than 100 kHz and higher than 1 MHz. There is a flat response on the frequency range, which warrants the maintenance of the signal format. It is considered into the projects indicated the electronic components\' responses to the work frequencies and the circuit protection against noises into their feeding.

O fresamento de topo de aços ferramenta, no estado endurecido, pode ser uma alternativa para a fabricação de moldes e matrizes, com alta taxa de remoção. Este trabalho estuda os tipos e mecanismos de desgaste presentes nesta operação de usinagem, bem como o comportamento da emissão acústica. São realizados experimentos com ferramentas de PCBN e Metal Duro usinando os aços H13 (49-51 HRc), VMO (54-57 HRc) e VC131 (57-59 HRc). O desgaste das ferramentas de PCBN é significativamente menor que o desgaste das ferramentas de Metal Duro. O tipo de desgaste predominante é o desgaste de flanco, com indícios de desgastes de cratera. É observada uma combinação entre os mecanismos de desgaste abrasivo e adesivo. Não se observa a formação de trincas abaixo da superfície usinada. Verifica-se que a emissão acústica aumenta com a velocidade de corte e mostra-se também dependente do material da peça e da ferramenta. / The endmilling operation applied to the machining of hardened tool steels, can be seen as an alternative to the conventional sequence of operations used in dies and injection moulds. Normally, eletrodischarge machining, which has a low removal rate, is applied for the finishing operation, just before polishing. The present research work study the types and mechanisms of wear that appear in this machining operation, as well as, the behaviour of Acoustic Emission (EA). Experiments are carried out using PCBN and Carbide tools, machining AISI H13 (49-51 HRc), AISI 6F3 (54-57 HRc) e AISI D6 (57-59 HRc). The wear observed on the PCBN tools was smaller than that on the carbide ones. The type of wear dominating was flank wear, with some presence of crater wear in a few machining conditions. It was also observed a combination between the abrasive and the adhesive mechanisms. It was not noted any cracks on the surface just below the machined surface. The acoustic emission showed to be directly proportional to the cutting speed and also dependent upon the workpiece material and to the tool material.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:25:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariana Peixoto.pdf: 3250683 bytes, checksum: 04e64ec7769f916bc97c1c385b60f631 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In order to answer the global market requirements the manufacturing industries need to produce goods faster and with lower costs. In the automotive industry milling is one of the most important process. With the improvement in the design of internal combustion engines the wall thickness became thinner. This factor has affected the performance of milling process due to the appearance of chatter vibrations. Studies have been conducted to predict stable regions according to the dynamic characteristics of the machining tool - tool - workpiece system and the machining conditions. The objective of this study was to develop a methodology to calculate the stability lobe diagram in the face milling process of thin walls. In order to simplify the analysis rectangular plates of steel were used as workpieces. The change of workpiece dynamics according to the tool position was considered. The tests were conducted under conditions recommended by the tool manufacturer and hence due to the low cutting speed the process damping model was included in the formulation. The stability diagram was determined numerically. The simulation results are verified experimentally by cutting tests. The signal of an accelerometer attached to the workpiece was acquired. The Fast Fourier Transformation (FFT) and the signal energy (RMS) were computed. The surface roughness of workpiece was measured. It was observed that the frequency of chatter vibration, the signal energy of the accelerometer and the surface roughness rise under unstable conditions. The improved model was also able to predict the increase in the limit of stability due to process damping. / A otimização dos processos de usinagem na indústria metalmecânica é permanente, pois o mercado globalizado requer menores custos e maior rapidez na produção. Na indústria automotiva, o fresamento é um dos processos mais empregados. Com o avanço no projeto de novos motores de combustão interna, estes passaram a ter paredes cada vez mais finas. Esse fator tem afetado o desempenho do fresamento devido ao aparecimento de vibrações regenerativas. Nos últimos anos tem sido desenvolvidos estudos no sentido de prever regiões estáveis do processo em função das características dinâmicas do sistema e das condições de usinagem. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para determinar a estabilidade do processo no fresamento de topo de paredes finas. Para simplificar o estudo, foram utilizadas placas retangulares como corpos de provas. Na formulação considerou-se a região de engajamento da fresa e a variação das propriedades dinâmicas da peça de trabalho de acordo com a mudança da posição da ferramenta durante o processo. Devido à baixa velocidade de corte o amortecimento do processo também foi considerado. O diagrama de estabilidade foi numericamente determinado. Ensaios práticos para comprovação do método foram conduzidos. Verificou-se, através da observação das amplitudes de vibração e do acabamento superficial da peça, que a previsão do diagrama de lóbulos está de acordo com o aparecimento do fenômeno da vibração regenerativa.