Resumo: Um processo muito utilizado na indústria metal-mecânica em geral para fabricação de componentes de responsabilidade é a operação de retificação cilíndrica interna de precisão, este processo é utilizado, por exemplo, na fabricação de anéis de rolamento e outros componentes. Atualmente a evolução das máquinas permitiu o aprimoramento deste processo no que diz respeito ao posicionamento e à rigidez do sistema máquina-peça-ferramenta, porém ainda são enfrentados grandes problemas quanto à lubrificação e refrigeração, principalmente no que diz respeito à utilização de fluidos de corte. Este trabalho visa o estudo do comportamento da operação de retificação cilíndrica interna de mergulho a alta velocidade, no processo de acabamento de um aço endurecido SAE 52100, utilizando-se um rebolo convencional e dois métodos de refrigeração: o método de refrigeração convencional e com um bocal modificado. O motivo para o emprego de um bocal modificado reside no fato de se encontrar uma alternativa viável para uma possível substituição do método convencional que consome grande quantidade de fluido, já que estes têm se tornando nas últimas décadas um grande problema para as indústrias, devido aos enormes dados ambientais e humanos que causam. Para efetivar a comparação entre os métodos de refrigeração foram analisados os dados a respeito da rugosidade, erros de circularidade e desgaste diametral do rebolo, além de análise de microdureza e MEV das amostras retificadas para os métodos de refrigeração citados anteriormente. Analisando os resultados a quebra de barreira aerodinâmica e a melhor eficiência da penetração do fluido de corte na região de contato entre o rebolo e a peça foi maior quando se utilizou o bocal modificado com vazão de 21 1/min (25 m/s); os resultados de rugosidade, erro de circularidade e desgaste do rebolo foram sempre... (Resumo completo, clicar acesso eletrÔnico abaixo) / Abstract: Precision internal plunge grinding is a process much used in the mechanical industry in general / Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Coorientador: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: Carlos Elias da Silva Junior / Banca: Carlos Alberto Soufen / Mestre

Este trabalho apresenta o estudo da Retificação de Ultraprecisão de ligas de carbeto de tungstênio-cobalto (WC-Co) com diferentes microestruturas. A motivação para este estudo foi o grande potencial desta liga para a fabricação de componentes que requerem materiais de alta dureza e resistência à fratura. Devido à combinação dessas características, esses materiais vêm sendo usados na fabricação de moldes para injeção de lentes ópticas de dispositivos eletrônicos e ópticos. Assim, amostras de carbeto de tungstênio-cobalto foram submetidas a vários testes para determinação da correlação entre os parâmetros de corte e parâmetros estruturais (tamanho de grão e teor de cobalto) com o regime de remoção de material. As amostras foram polidas e posteriormente microendentadas com cargas variadas para pré-avaliar a ocorrência de formação de microtrincas. Testes de usinagem foram conduzidos em uma retificadora de ultraprecisão, usando rebolos de diamante e posteriormente a rugosidade e os danos da superfície (microtrincas e crateras) foram avaliados. Para melhor entendimento da influência dos parâmetros estruturais e dos parâmetros de corte sobre os resultados de rugosidade foi realizado um teste ANOVA. As forças de usinagem foram medidas durante os ensaios usando um microdinamômetro piezelétrico com objetivo de estimar a temperatura na zona de retificação. Os resultados obtidos indicam que tanto os parâmetros estruturais como os parâmetros de corte influenciam na rugosidade, microdureza e temperatura na zona de retificação das ligas de carbeto de tungstênio-cobalto. Amostras com maior tamanho de grãos apresentam as menores rugosidades e altas temperaturas na zona de retificação. A velocidade de avanço (Vf) mostrou-se mais influente que a profundidade de corte (ap). Menores velocidades de avanço aumentam a temperatura na zona de retificação e a microdureza na camada superficial. Entretanto, verificou-se que as maiores temperaturas obtidas nos ensaios não foram suficientes para promover alteração metalúrgica no material. Algumas condições de corte combinadas com parâmetros estruturais levam a remoção de material em regime dúctil, resultando em superfícies com qualidade óptica. A porcentagem de cobalto e a velocidade de avanço (Vf) têm forte influência na alteração da microdureza da camada superficial das amostras retificadas. A diminuição da velocidade de avanço tende a aumentar a microdureza na camada. Há aumento de microdureza de até 200 kgf/mm2, sugerindo a ocorrência de encruamento por tensões compressivas. Com base nestes resultados, acredita-se que a retificação de ultraprecisão apresenta-se como uma opção viável para a manufatura de componentes de carbeto de tungstênio com acabamento submicrométrico, possibilitando a eliminação dos processos tradicionais de manufatura óptica, tais como a lapidação e o polimento. / The ultraprecision grinding of different tungsten carbide-cobalt microstructures (WC-Co) were investigated. The motivation for this study is the materials high hardness and potential application for micromolds. These materials have been used as optical inserts in glass injection molding processes for optical and electric devices, due to their excellent combination of high hardness, ductility and fracture toughness. Tungsten carbide samples were subjected to tests to determine the correlation between cutting parameters and microstructures to achieve the ductile regime of material removal. Polished surfaces of carbide samples were indented using varying loads to evaluate the microcracks formation. The machining tests were conducted using an ultraprecision grinding and A V-shaped metal-bond was used. Surface roughness was investigated as functions of the grinding conditions by means Analysis of Variance (ANOVA). The tangential force was measured using a piezoelectric dynamometer to estimate the grinding zone temperature. The results indicate that structural parameters (grain size and cobalt content) and cutting parameters have a significant influence on surface roughness, micro-hardness and grinding zone temperature for tungsten carbide-cobalt alloys.Tungsten carbide-cobalt samples with the larger grain size presented lower surface finish results and high grinding temperatures. The feed rate (Vf) showed greater influence that the in-feed (ap). The grinding zone temperature and the hardness are increased when speed rate is reduced. However, it was found that the highest temperature achieved did not reach a critical temperature for phase transformation. Some cutting parameters combined with structural parameters lead to ductile mode grinding mechanism, and as consequence, high optical quality surfaces are obtained. The micro-hardness of layer is extremely influenced by cobalt content and speed rate. Lower feed rate tends to increase the micro-hardness up to 200 kgf/mm2, suggesting that the compressive stress occurs. Considering the results presented it is believed that the Ultraprecision grinding showed to be a viable option for the fabrication of components made of tungsten carbide-cobalt with nanometer surface finish possibly eliminating traditional optical manufacturing processes such as lapping and polishing.

O objetivo deste trabalho foi a análise de estratégias de retificação de virabrequins automotivos forjados utilizando rebolos de CBN vitrificados em altas velocidades. As estratégias analisadas foram: a retificação de mergulho (estratégia A) e a retificação axial (estratégia B). Foi proposta uma nova estratégia de retificação, denominada estratégia C - retificação axial múltipla, sendo esta inédita. Nesta subdividi-se o espelho do virabrequim em trechos, retificando-se o sobremetal radial do espelho em múltiplos estágios. Os aspectos teóricos das estratégias foram determinados, apresentando-se uma formulação matemática para o cálculo da taxa de remoção de material específica ao longo do perfil do rebolo utilizado. Testes comparativos foram realizados em que os principais aspectos para uma retificação eficiente foram determinados. Primeiramente verificou-se a necessidade de uma operação de dressagem efetiva, a fim de se obter uma agressividade na face do rebolo necessária para evitar o empastamento do mesmo e a queima do espelho. Para tanto, além da escolha correta da configuração e dos parâmetros de dressagem verificou-se a necessidade de um sistema de monitoramento que permita a detecção e a avaliação de possíveis não-conformidades. A utilização de um sistema de fluido de corte e de limpeza a alta pressão eficientes contribuíram para a redução dos cavacos alojados na porosidade do rebolo, evitando assim seu empastamento prematuro. Com base no modelo teórico proposto foi possível determinar-se a região de máxima solicitação do rebolo em função das estratégias adotadas, possibilitando o planejamento e a adoção das condições de usinagem mais favoráveis na redução do desgaste do rebolo e, por conseqüência, os desvios geométricos da peça usinada. Nos testes comparativos entre as estratégias verificou-se a possibilidade de utilização de todas. Porém, cada qual apresentando suas particularidades. Considerando-se o mesmo tempo de corte, a retificação de mergulho (estratégia A) apresenta a menor taxa de remoção de material específica e a mais ampla região de máxima solicitação do rebolo, sendo esta fixa e igual ao sobremetal no espelho. Neste caso a área sujeita ao desgaste na ferramenta é maior. De forma oposta, a estratégia B (retificação axial) apresenta a menor região de solicitação da ferramenta, sendo esta igual ao avanço axial por volta. Todavia nesta estratégia a taxa de remoção de material específica é máxima, sendo função do sobremetal radial da peça, diferença entre os raios máximo e mínimo do espelho. Nesta, a área desgastada será mínima, porém, esta região sofrerá a máxima solicitação e maior desgaste, com risco de empastamento do rebolo e queima da peça. A adoção da retificação axial múltipla (estratégia C) permite combinar a flexibilidade da alteração da região de máxima solicitação do rebolo com variações na taxa de remoção de material específica para cada estágio, reduzindo a tendência de queima e empastamento do rebolo, caracterizando-se como uma solução intermediária entre a retificação de mergulho e a axial. Verificou-se que a variação no número de estágios tem influência direta no volume de material removido e no desgaste radial do rebolo. Uma simulação foi desenvolvida para o desgaste radial do rebolo para cada estratégia testada. / The aim of this study was the analysis of grinding strategies for high speed grinding of forged automotive crankshaft using vitrified CBN wheels. The grinding strategies tested were: the plunge grinding (strategy A) and the face grinding (strategy B). A new grinding strategy was proposed, the multi-steps face grinding, which is innovative. In this strategy, the sidewall is divided into circular regions, removing the sidewall stock into multiple steps. The theoretical aspects of each strategy were determinate and the mathematic formulation for the specific material removal rate calculation along the wheel profile is presented. Comparative tests were performed in which the main aspect for an efficient grinding operation were determinate. First of all, the necessity of a high efficient dressing operation was detected, in which the achieving the adequate sharpness of the dressed wheel sidewall is mandatory to avoid the wheel loading and the workpiece sidewall burning. For that, besides the correct configuration and selection of the dressing parameters, it was noticed that a monitoring system is essential for the detection of non-adequate dressing operations. The adoption of an improved cutting fluid application system and scrubbers (high pressure nozzles) leaded to chips clogging reduction and premature wheel loading. Based on the proposed theoretical model it was possible to determine the region of the maximal wheel strength due to the adopted grinding strategy, allowing the process design, including the most favorable cutting conditions for the workpiece geometrical errors avoidance. In the comparative test among the strategies, it was possible to verify that all strategies can be adopted, although each of them with their particularities, which must be taken into account. Considering the same cutting time, the plunge grinding strategy (strategy A) presented the lowest specific material removal rate and the widest affected wheel region, which is fixed and equal to the sidewall stock. In this situation, the worn area is the widest. On the other hand, the face grinding strategy (strategy B) presented the narrowest affected area, with width equal to the axial infeed. Although in this strategy, the specific material removal rate is maximal, depending on the radial stock of the sidewall. The worn region is the narrowest, but the with greatest wheel wear values will be observed in this region. The wheel loading and the workpiece burn can easily occur. The adoption of the multi-steps face grinding (strategy C) allows the combination between the flexibility of changing the width of the affected wheel region and the specific material removal rate for each step, reducing the occurrence of workpiece burn and wheel loading. It is an alternative between the plunge grinding and face grinding. It was possible to verify that the number of steps has a direct influence on the volume of removed material and on the wheel wear. A simulation was developed for the wheel wear for each strategy.

Atualmente, o circuito de moagem da Votorantim Metais Zinco Morro Agudo (VMZMA) inclui dois moinhos de bolas com capacidade combinada média de 145 t/h, sendo 95 t/h processadas na Linha 1 e 50 t/h na Linha 2. A alimentação de ambas as linhas provém de uma única pilha pulmão, formada pela fração passante em peneira de 10 mm, resultante dos estágios de britagem. As duas linhas de moagem operam de forma independente, cada uma sob circuito fechado com as respectivas baterias de ciclones de 10 polegadas de diâmetro. O produto nominal do circuito deve apresentar 75% passantes na malha 44 m. A operação atual do circuito apresenta carga circulante elevada, da ordem de 400%, bem como eventos regulares de curto-circuito (by-pass) de grossos para o overflow dos ciclones, o que resulta em produto mais grosso do que o estipulado para a moagem. Com o intuito de analisar a eficiência de moagem foram realizadas campanhas de amostragem no circuito industrial da VMZMA, cujo resultado apontou para um melhor desempenho de um dos moinhos. Os dados obtidos por meio das amostragens e de caracterização tecnológica serviram de base para a calibração dos modelos matemáticos dos equipamentos de processo. Simulações indicaram potencial elevado de aumento de capacidade do circuito mediante o emprego de peneiras de alta frequência em substituição ou combinação com ciclones existentes. Recomenda-se avaliar o potencial de melhoria de desempenho metalúrgico no processo de flotação de produtos de peneiramento, ante a produtos de ciclones. / Votorantim Metais Zinco Morro Agudo (VMZMA) grinding circuit has a combined capacity of 145 t/h i.e. 95 t\\h in Line 1 and 50 t/h in Line 2. The feed comprises crushed 10 mm obtained in a three-staged crushing circuit. The two ball mills operate in independent parallel lines configured in a closed circuit with 10 inch cyclones, resulting in a 75% passing in 0.044 mm nominal products. The operation shows a high recirculating load (~400%), as well as frequent oversize by pass to the products, which results in a relatively coarse product. Survey campaigns were conducted in the grinding circuit for assessing its overall performance, as well as for fitting the corresponding mathematical models. The results indicated a better performance associated with one of the two existing ball mill lines. The simulations indicate a high potential for increasing the circuit throughput by introducing high frequency screens in substitution or in combination with the existing cyclones. Further studies were recommended for assessing the metallurgical performance associated with the product, as compared with cyclone products.

Este trabalho consistiu no desenvolvimento e análise comparativa de rotas de cominuição para Itabiritos Compactos do Quadrilátero Ferrífero a partir de uma amostra de grande volume. As rotas desenvolvidas foram: Rota Convencional, composta por quatro estágios de britagem até a malha de 12 mm, seguido por moagem em moinho de bolas. Rota SAB, composta por uma etapa de britagem até a malha de 200 mm, seguida por moagem SAG e moagem em moinho de bolas. Para esta rota foi estudada a inclusão de uma segunda etapa de britagem, antes da alimentação do moinho SAG, e de uma britagem de pebbles, para a carga circulante do moinho SAG. Rota SSSAG, composta por uma etapa de britagem seguida por moagem SAG. Assim como para a rota SAB, foi avaliada para esta última rota a inclusão de uma segunda etapa de britagem, antes da alimentação do moinho SAG. Em todas as rotas, o produto da moagem foi fixado em 10% retido em 0,15 mm Os circuitos de moagem, SAG e de moinho de bolas foram desenvolvidos a partir de resultados de ensaios em escala piloto, ajustados via simulador JKSimMet. O consumo de energia e o dimensionamento dos equipamentos obtidos a partir dos ensaios piloto foram comparados aos resultados obtidos pelos métodos Bond e de Donda. O circuito de britagem foi dimensionado a partir de um ensaio industrial, que determinou a eficiência de britagem em função da abertura na posição fechada do britador. As rotas desenvolvidas foram comparadas quanto ao consumo específico de energia (kWh/t), dimensionamento dos equipamentos e geração de material menor que 0,010 mm (lamas) no produto da moagem. A rota SSSAG apresentou o menor consumo de energia e também o menor quantitativo de equipamentos. Quanto à geração de lama no produto da moagem, foram obtidos valores semelhantes nos ensaios piloto das três rotas estudadas. / This work consists in the development and comparative analysis of comminution routes to Compact Itabirites from Quadrilátero Ferrífero, based on a large volume sample. The developed routes were: Conventional Route, comprising four crushing stages, down to 12 mm, followed by ball milling. SAB Route comprising one crushing step, down to 200 mm, followed by SAG milling and ball milling. Secondary crushing and pebble crushing were also included as variations of SAB route. Route SSSAG, comprising one crushing step, down to 200 mm, followed by SAG milling. Secondary crushing was also included as a variation of SSSAG route. In all cases grinding product was set to 10% retained at 0,15 mm. All grinding models were fitted at JKSimMet simulator on the basis of pilot plant data. Energy consumption and equipment design were compared with Bond and Donda method results. Crushing circuit design was based on industrial tests carried out for determining efficiency as a function of closed side setting (CSS). The routes were compared in term of energy consumption (kWh/t), comminution equipment numbers and the amount passing at 0,010 mm (slimes) in the grinding circuit product. The SSSAG route indicated the lowest energy consumption, together less pieces of equipment. Similar slime values were obtained for all three routes in pilot testing.

O desenvolvimento de sistemas ópticos, o uso do laser e conseqüentemente a necessidade de superfícies refrativas com alto grau de acabamento e precisão estão aumentando significativamente a demanda por pesquisas na usinagem de alta precisão. As superfícies obtidas com os usuais processos de polimento são limitadas a formas planas, cilíndricas e esféricas e requerem muito tempo para se obter resultados satisfatórios. A retificação de materiais frágeis é uma alternativa ao polimento e lapidação e os resultados obtidos mostram que o uso de um tomo de alta precisão com um cabeçote retificador é uma proposta viável para a geração de superfícies anesféricas. Este trabalho trata do estudo de retificação de vidros ópticos e objetiva a definição dos parâmetros de usinagem para a obtenção do acabamento superficial desejado, mostra a influência do avanço na rugosidade e estuda o efeito da variação do avanço e da rotação do rebolo. Como principais resultados tem-se a definição da melhor condição de avanço e rotação e uma comparação com outros trabalhos apresentados com dressagem eletrolítica e sem este recurso, concluindo-se que é possível e viável a retificação de vidros ópticos em uma retificadora de alta precisão e que a possibilidade de variação de rotação do rebolo é um fator diferencial. / The development of optical systems, the use of laser and consequently the need of refractive surface with high finish levels and precision are increasing significantly the demand for research on high precision machining. The surfaces obtained with the usual polishing process are lirnited in plane, cilindrical and spherical shape and spend a lot of time to obtain a good result. The grinding of brittle materiaIs is an altemative to polishing and lapping and the results shown that the use of a high precision lathe with a grinding spindle is a viable proposition to generate aspherics surfaces. This is a study of optical glasses grinding and the objective is to defrne the grinding parameters to achieve the smoothness desired, it shows the influence of feed rate in the smoothness and study the effects of feed rate and diamond wheel rotation. As the main results, is showed the best condition of feedrate and rotation and a comparison with another work with eletrolytic in process dressing (ELID) and without this resource, and the conclusion is that is possible and feasible to grind optical glass with a high precision grinding machine and the possibility to vary the diamond wheel rotation is a differencial.

Os processos de manufatura, bem como os parâmetros de processamento utilizados produzem diferentes resultados com relação à integridade de uma superfície. Estas alterações se refletem em mudança das propriedades da superfície, as quais podem influenciar o desempenho dos componentes. O presente trabalho estuda o efeito da integridade superficial gerada pelos processos de torneamento e retificação na resistência à fadiga de contato do aço ferramenta AISI H13. A influência do processo de usinagem e dos parâmetros de corte no estado da superfície e subsuperfície, e como estas características afetam o desempenho são determinados. Foram geradas quatro condições diferentes para as superfícies torneadas mediante a combinação de parâmetros de corte. As superfícies retificadas foram produzidas empregando as mesmas condições de retificação, com isso, obteve-se a mesma condição para todos os corpos de prova ensaiados. As características medidas da integridade superficial foram: os parâmetros de rugosidade, tensões residuais, microdureza Vickers da seção transversal e ruído magnético de Barkhausen. Foi determinado o desempenho das superfícies por fadiga de contato de rolamento, num equipamento na configuração esfera-plano. Os corpos de prova foram anéis de AISI H13 temperados e revenidos. A totalidade dos ensaios foi realizada até a ocorrência de lascamento (Spalling). Os ensaios foram realizados com lubrificação e com uma máxima pressão de contato de Hertz de 3,6 GPa. Foi observado que dependendo do nível de integridade superficial induzido pelo processo de usinagem e dos parâmetros selecionados, o desempenho da superfície em fadiga de contato de rolamento foi afetado. Contudo, as melhores condições de desempenho foram dos materiais retificados, e para os materiais torneados o melhor desempenho foi obtido com maiores velocidades de corte. / The manufacturing process and the machining parameters selected lead to different integrity of the surface, and these characteristics will influence the functional performance of the components. This study evaluated and analyzed the effect of surface integrity on the contact fatigue resistance of the H13 hot work tool steel. The surfaces were manufactured by hard turning and grinding process. Therefore, the influences of the machining process and the cutting parameters on the surface and on the subsurface layer were studied. Four different turned surfaces were obtained as a combination of cutting parameters selected for the tests. On the other hand, grinding surfaces were generated using the same machining conditions. The characteristics of surface integrity evaluated were: surface roughness parameters, residual stresses, Barkhausen noise, and microhardness of surface and sub-layers in transverse section. It was also evaluated the performance of the samples by rolling contact fatigue tests conducted in a ball on washer machine. The specimens were rings made of AISI H13 steel, which were quenched and tempered. All tests were performed until the occurrence of spalling. The tests were carried out under lubrication and with a maximum Hertz contact pressure of 3.6 GPa. Monitoring and failure detection were carried out by analyzing the changes in the vibration signal of the test machine sensors. It was observed that the performance of the surface in rolling contact fatigue resistance was affected by the level of the surface integrity, related to the machining process and the machining parameters.

O desenvolvimento de sistemas ópticos, o uso do laser e conseqüentemente a necessidade de superfícies refrativas com alto grau de acabamento e precisão estão aumentando significativamente a demanda por pesquisas na usinagem de alta precisão. As superfícies obtidas com os usuais processos de polimento são limitadas a formas planas, cilíndricas e esféricas e requerem muito tempo para se obter resultados satisfatórios. A retificação de materiais frágeis é uma alternativa ao polimento e lapidação e os resultados obtidos mostram que o uso de um tomo de alta precisão com um cabeçote retificador é uma proposta viável para a geração de superfícies anesféricas. Este trabalho trata do estudo de retificação de vidros ópticos e objetiva a definição dos parâmetros de usinagem para a obtenção do acabamento superficial desejado, mostra a influência do avanço na rugosidade e estuda o efeito da variação do avanço e da rotação do rebolo. Como principais resultados tem-se a definição da melhor condição de avanço e rotação e uma comparação com outros trabalhos apresentados com dressagem eletrolítica e sem este recurso, concluindo-se que é possível e viável a retificação de vidros ópticos em uma retificadora de alta precisão e que a possibilidade de variação de rotação do rebolo é um fator diferencial. / The development of optical systems, the use of laser and consequently the need of refractive surface with high finish levels and precision are increasing significantly the demand for research on high precision machining. The surfaces obtained with the usual polishing process are lirnited in plane, cilindrical and spherical shape and spend a lot of time to obtain a good result. The grinding of brittle materiaIs is an altemative to polishing and lapping and the results shown that the use of a high precision lathe with a grinding spindle is a viable proposition to generate aspherics surfaces. This is a study of optical glasses grinding and the objective is to defrne the grinding parameters to achieve the smoothness desired, it shows the influence of feed rate in the smoothness and study the effects of feed rate and diamond wheel rotation. As the main results, is showed the best condition of feedrate and rotation and a comparison with another work with eletrolytic in process dressing (ELID) and without this resource, and the conclusion is that is possible and feasible to grind optical glass with a high precision grinding machine and the possibility to vary the diamond wheel rotation is a differencial.

Superfícies funcionais dependem do controle das características das superfícies de um material para obter-se um desempenho funcional desejado. Essas superfícies têm importância em diversas áreas na engenharia, como: eletrônica, ótica, energia e tribologia. No campo da tribologia, uma aplicação é em virabrequins. A funcionalização da superfície adiciona micro cavidades que diminuem o atrito e aumentam as forças de sustentação do virabrequim. Para isso, essas cavidades possuem uma geometria específica, uma microrampa. Devido a essa forma especial, a fabricação dessas microrampas é complexa, já tendo sido alcançada empregando a metodologia de texturização com rebolos padronizados. Essa metodologia consiste na inscrição de padrões geométricos no rebolo durante a dressagem, posteriormente transferidos para a peça. Como a indústria moderna utiliza rebolos de CBN de ligante vitrificado para a retificação de virabrequins, a metodologia de texturização supracitada deve ser aplicável a esse ferramental. Esse trabalho descreve o desenvolvimento de uma unidade de dressagem capaz de inscrever padrões geométricos em rebolos de CBN vitrificados, sendo seu projeto baseado em análise modal. O trabalho apresenta as restrições de projeto, conceitos de solução, simulações dinâmicas e modelagem do processo de texturização. Para maximizar a resposta dinâmica, a unidade foi projetada para operar próxima de sua frequência natural. A unidade projetada é capaz de inscrever padrões geométricos no rebolo utilizando um disco dressador rotativo, e as texturas das peças produzidas com esse rebolo padronizado apresentam boa precisão geométrica para a aplicação em virabrequins. / Engineered surfaces rely on the control of the surface characteristics of a material to achieve a desired functional performance. These functional surfaces are important in several areas of engineering, such as: electronics, optics, energy and tribology. On tribology field, an application is in crankshafts. The surface functionalization is achieved by adding micro-cavities that reduce friction and increase crankshaft lift forces. These cavities have a specific geometry, called microramp. Due to this special geometry, manufacturing microramps is a complex process, having been achieved using the methodology of texturizing via grinding. This methodology consists in the inscription of geometric patterns in the grinding wheel during the dressing operation, later transferred to the piece. As the modern industry uses vitrified CBN grinding wheels for crankshaft grinding, the texturing methodology should be applicable to this tool. This work describes the development of a dressing unit capable of inscribing geometric patterns in vitrified CBN grinding wheels, having its design based on modal analysis. The work presents the design constraints, solution concepts, dynamic simulations and modeling of the texturing process. To maximize dynamic response, the unit is designed to operate near its natural frequency. The designed unit can inscribe geometric patterns on the grinding wheel using a rotating dressing disc, and the textures of the parts produced have good geometric precision for crankshaft applications.

O presente trabalho trata do projeto e da fabricação de uma mini máquina para usinagem de esferas cerâmicas verdes. Esferas de cerâmicas avançadas encontram grande aplicação em componentes de alta precisão como rolamentos híbridos ou como a cabeça de próteses de quadril. A grande demanda pelas esferas de cerâmicas avançadas nesses componentes se deve à combinação única de suas propriedades tais como: alta estabilidade dimensional, alta dureza, baixo coeficiente de expansão térmica, biocompatibilidade (bioinerte) e alta resistência mecânica à compressão. No entanto o alto desempenho só será alcançado se as esferas tiverem tolerâncias estreitas (dimensão e forma) e acabamento superficial ultrafino. Esse trabalho objetiva o projeto e a fabricação de um protótipo de mini máquina para usinagem de esferas cerâmicas prensadas de até 30 mm de diâmetro. O desenvolvimento do projeto foi dirigido por uma metodologia de projeto mecânico e após definição do conceito foi gerado um pré-projeto virtual seguido da fabricação de um protótipo, o conceito é composto por três rebolos, sendo dois de arraste que, tendo velocidades e direções de giro variáveis, promovem a variação do eixo de giro das esferas, parâmetro necessário para atingir baixo desvio de esfericidade. Blanks esféricos em zircônia foram conformados por prensagem isostática e usinados no protótipo construído. As esferas passaram pela caracterização metrológica através da medição de esfericidade, circularidade e acabamento superficial. / This work deals with the design and manufacturing of a mini machine for grinding of green ceramic balls. Balls of advanced ceramics find wide application in high-precision components such as hybrid bearings or as bearings of hip prostheses. The large demand for advanced ceramic balls in these components is due to their unique combination of properties such as high dimensional stability, high hardness, low coefficient of thermal expansion, biocompatibility (bio inert) and high compressive strength. However the high performance can only be achieved if the balls have narrow tolerances (size and shape) and ultra-fine surface finish. This work aims to design and manufacture a mini prototype machine to obtain a green ceramic balls up to 30 mm in diameter. The project development was driven by a mechanical design methodology and after the concept generation a virtual pre-design has been generated followed by manufacturing a prototype, the initial concept is composed of three wheels, two of drag that having variables turning speeds and directions, promote a random orbital effect in the balls necessary to reduce the sphericity error. Spherical zirconia blanks were shaped by isostatic pressing and machined in the built prototype. The balls were characterized by measuring sphericity error and surface roughness.