This project is a fundamental proof of concept to look at the feasibility of using field activated abrasive particles to achieve material removal on a substrate. There are a few different goals for this project. The first goal is to prove through visualization that particle movement can be influenced and controlled by changes in electric field. The second goal is to fundamentally prove that particles controlled by electric field can remove material from a substrate. Third, it should be shown that changes in electric field can control the amount of material being removed in a given amount of time. A mathematical model will be presented which predicts metallic material removal rates based on changes in electric field strength. In this project, a technique combining concepts from electrokinetics, electrochemical mechanical planarization, and contact mechanics is proposed, aiming at enhancing planarization performance. By introducing an AC electric field with a DC offset, we try to achieve not only a better control of metallic material removal but also more flexible manipulation of the dynamic behaviour of abrasive particles. The presence of electric field will lead to electrokinetic phenomena including electroosmotic flow of an electrolyte solution and electrophoretic motion of abrasive particles. As a result, we aim to improve both the mechanical performance of planarization that is largely determined by the polishing parameters (e.g. down pressure, rotation speed, pads, and types of abrasives) and the chemical performance of planarization that is governed by selective and collective reactions of different chemical ingrediants of the slurry with the sample surface. The aim is also to understand and improve the interactions of abrasive particles with the sample.

Thesis (M.Sc. (Hons)) -- University of Western Sydney, Nepean, 2000. / "Thesis submitted for the degree of Master of Engineering (Hons), School of Mechatronic, Computer & Electrical Engineering, University of Western Sydney, Nepean" Bibliography : leaves 129-141.

Thesis (M. S.)--Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, 2009. / Committee Chair: Danyluk, Steven; Committee Member: Butler, David; Committee Member: Hesketh, Peter; Committee Member: Yoda, Minami. Part of the SMARTech Electronic Thesis and Dissertation Collection.

Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1968. / Typescript. Vita. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 253-255).

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / Banca: Carlos Alberto Soufen / Banca: Alisson Rocha Machado / Banca: Carlos Elias da Silva Junior / Resumo: A busca por melhorias no processo de usinagem é cada vez maior, principalmente no que diz respeito aos procedimentos finais de corte, como a retificação. Isso porque tais técnicas é que irão garantir, na maioria das vezes, os parâmetros tão desejados no produto final, como tolerâncias dimensionais e geométricas, além da rugosidade. Especificamente no campo da retificação, muito já se avançou com o desenvolvimento de métodos de dressagem de rebolos, de lubrirrefrigeração e outros mais. Todavia, todos estes progressos foram conseguidos apenas no que diz respeito ao corte contínuo. Nesse sentido, torna-se necessário o estudo de todos estes parâmetros no processo de retificação por corte interrompido (peça com ranhuras), pois pouco, ou mesmo nenhum conhecimento e/ou estudo foi desenvolvido com este enfoque, visto que não é encontrado material algum na literatura formal, salvo aqueles em que o rebolo é o detentor das ranhuras. Na retificação, o calor gerado na zona de corte é extremamente elevado e o uso de fluidos de corte se faz indispensável para que seja possível refrigerar tanto a peça quanto o rebolo. O uso adequado dos fluidos implica em melhorias na operação de corte, propiciando uma maior produtividade, e, por isso, o mais comum é a utilização de fluido em abundância, tendo em vista que os agentes de arrefecimento e lubrificação são capazes de proporcionar uma retificação muito satisfatória, sem que haja quaisquer danos térmicos. Portanto, a presente tese teve o propósit... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The search for improvement in the process of machining is always increasing, especially in regards to the final cutting procedures, like grinding. That is because such techniques will guarantee, most of the time, the much desired parameters of the final product, such as dimensional and geometric tolerances, besides surface roughness. Specifically in the field of grinding, there has been much advancement with the development of grinding wheel dressing methods, lubrication and cooling and more. However, all this progress was obtained only when it comes to continuous cutting. In that sense, it becomes necessary to study all these parameters in the process of interrupted cutting in grinding (workpiece with grooves), since little to no knowledge and/or study was developed with that focus, seeing that no material is found in the formal literature, except for that in which the grinding wheel is the element with grooves. In grinding, the heat generated in the cutting zone is extremely high and the use of cutting fluids becomes indispensable to allow the cooling of both workpiece and grinding wheel. The adequate use of cutting fluids brings improvements in the cutting operation, providing higher productivity, and, because of that, the most usual technique is to use abundant cutting fluids, seeing that the cooling and lubrication agents are capable of providing a much more satisfactory grinding, without the occurrence of thermal damage. Therefore, the present thesis held the purpose of... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Coorientador: Anselmo Eduardo Diniz / Banca: Amauri Hassui / Banca: Nilson Cristino da Cruz / Resumo: O uso do fluído de corte é imprescindível para processos de usinagem em que há elevada geração de calor, principalmente no processo de retificação. A utilização de fluido de corte, no entanto, causa uma série de complicações, especialmente nos aspectos ambientais, econômicos e com relação à saúde dos operadores de máquinas. Assim, intensificaram-se estudos para novos métodos de aplicação e otimização do fluido de corte visando a sua redução, bem como os problemas ocasionados por esse. Sobre essa tendência, este trabalho analisa o comportamento de um método recente, até então aplicado somente em processos de usinagem com ferramenta de geometria definida, que consiste na adição de água no método da mínima quantidade de lubrificante (MQL). Foram avaliados três tipos de proporção na mistura óleo-ar e água (1:1, 1:3 e 1:5 parte de óleo de água). Para uma melhor avaliação desse método, os resultados obtidos foram comparados com outros dois métodos de lubri-refrigeração, a lubri-refrigeração convencional (fluído em abundância) e o MQL tradicional (óleo-ar). Os métodos de lubri-refrigeração foram avaliados com base nos resultados das variáveis de saída: rugosidade, circularidade, desgaste diametral do rebolo, tensão residual e microdureza. Os resultados obtidos para o método MQL com adição de água consuzem a melhorias significativas com relação ao método da MQL tradicional e estes resultados são bem próximos aos obtidos com a lubri-refrigeração convencional, para os resultados de rugosidade, circularidade e desgaste diametral do rebolo, além da isenção de danos térmicos às peças / Abstract: The use of cutting fluid is essential for the grinding process where there is high temperature, as in the grinding process. The use of cutting fluid, however causes a series of complication, especially in the environmental and economical aspects and in relation to the health of the machine operators. Therefore, there were more studies to develop new methods of application and optimization of fluid, aiming at the reduction, as well as the problems caused by the fluids. Regarding this trend, this paper has as an objective the analyzes of the behavior of a recent method, applied only to the grinding process with tools with defined geometry, it consists of the addition of water in the minimum quantity of lubrication method (MQL). This paper has analyzed three types of proportion in the mixture oil-air and water (1:1; 1:3 and 1:5). For a better assessment of this method, the obtained results were compared to other two lubri-cooling methods, the conventional method (fluid in abundance) and the traditional MQL (oil-air). The methods of the lubri-cooling studied were analyzed through the output of the variables of the grinding process: roughness, roundness, wear of the grinding wheel (relation G) and microhardness. The obtained results show that the minimum quantity of lubrification (MQL) with addition of water have a significant improvement in relation to the conventional method and these resuls are close to the obtained results with the conventional lubri-cooling (in abundance), for the results of roughness, roundness and wear of the grinding wheel, as well as examption of the thermal damage of pieces / Mestre

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 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-06-15Bitstream added on 2014-06-13T19:57:38Z : No. of bitstreams: 1 silvaneto_jf_me_bauru.pdf: 1785488 bytes, checksum: 20f9f159b1b215b07f4c95af3fa0d932 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No processo de retificação e utilização de fluidos de corte é uma maneira de implementar a qualidade final ao processo, pois os fluidos têm como finalidade a lubrificação na área de contato entre a peça e ferramenta e a refrigeração das superfícies, assim evitando danificações na superfície da peça. Com isso, a utilização de fluidos de corte tem sido constantemente estudada, visando diminuir a utilização deste, pois a utilização de fluidos de corte tem seus problemas. O custo do produto final aumenta consideravelmente com o uso de fluidos de corte no processo de retificação, além de que os fluidos de corte são substâncias tóxicas e nocivas tanto às pessoas quanto ao meio ambiente. Portanto indústrias, universidades e centro de pesquisas são levados a pesquisar métodos alternativos menos prejudiciais ao meio ambiente. Dentre as alternativas surge e técnica da mínima quantidade de lubrificante (MQL), que também tem suas desvantagens, como por exemplo, a formação de uma borra de óleo na superfície de corte do rebolo, o que gera uma rugosidade maior na peça. Porém, visando minimizar esse problema podem ser usados jatos de ar comprimido incidindo na superfície de corte do rebolo, com o objetivo de limpar a superfície de corte do rebolo, com o objetivo de limpar a superfície do rebolo. Dessa forma, avaliou-se a eficiência desse sistema de ar comprimido para a limpeza e pôde-se verificar que, a utilização da limpeza juntamente com a técnica do MQL, torna-se viável, pois de uma maneira geral a técnica do MQL com limpeza obteve melhores resultados na qualidade da peça e desgaste da ferramenta, em relação ao MQL sem limpeza. A limpeza com um ângulo tangente à superfície do rebolo foi a condição de limpeza que obteve melhores resultados para a limpeza o que comprova que a melhoria na técnica do... / In grinding process the use of cutting fluids is a way to implement the final quality of the process because the fluids are intended for the lubrication in the contact area between the work piece, the tool and the cooling of the surfaces avoiding damages on the work piece surface. However, the use of cutting fluids has been constantly studied in order to reduce its use since this practice brings a lot of problems about. The final product cost increases considerably along with the use of cuting fluids in gringing process, besides those substances are toxic and harmful to people and to the environment as well. Therefore, industries, universities and research center have been taken as sites for investigating less harmfulll alternative methods to the environment. Among such alternatives comes up of minimum quantify of lubricant technique (MQL), which also has some disadvantages, such as the formation of oil sludge on the cut surface of the wheel, which creates a greater surface roughness on the work piece. However, in order to minimize this problem compressed air jets can be used focusing on the cut surface of the wheel, in order to clean it. Thus, we could evaluated the effectiveness of that compressed air system used for cleaning, and it was possible to observe that the use of cleaning with the MQL technique is feasible because from a general view the use of the MQL technique in the cleaning process showed better results in the quality of the work piece and wornout of the tool comparing to the to the MQL with no cleaning. The cleaning with a tangent angle to the surface of the wheel was the condition of cleanliness that showed better results for the cleanliness which proves that the improvements for the MQL techniques does not lead to significant results compared to the conventional technique. However, the MQL technique with cleanliness has its... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-12-14Bitstream added on 2014-06-13T18:57:24Z : No. of bitstreams: 1 marchi_m_me_bauru.pdf: 1568302 bytes, checksum: 52989c4fa4560ed99f0d976193a3afe2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O processo de retificação é considerado um dos últimos na cadeia de produção de peças de precisão. O aumento excessivo da temperatura na zona de corte pode causar a queima superficial ou modificações estruturais do material que está sendo usinado. Assim, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um método de detecção da queima da peça no processo de retificação plana, baseado na análise do espectro do sinal de emissão acústica (EA) puro e com a aplicação de filtros digitais, e posterior implementação por hardware. Ensaios experimentais foram realizados numa máquina retificadora plana, onde um banco de ensaios foi desenvolvido empregando dois tipos de rebolos: óxido de alumínio e CBN com ligante resinoide; dois tipos de materiais: aço ABNT 1045 e VC131. Para a caracterização da superfície das peças quanto aos níveis de queima, inspeção visual e medidas de rugosidade e microdureza forma realizadas após os ensaios. Notou-se no espectro do sinal de EA faixas de frequências com amplitudes mais significativas entre 15kHz a 1MHz e, portanto, quinze bandas de frequência foram selecionadas para estudo. Filtros digitais do tipo Buterworth passa-faixa, ordem 6, foram aplicados nos sinais puros de EA e, posteriormente, o valor EA RMS e o parâmetro DPO foram obtidos com e sem a aplicação dos filtros. Os resultados obtidos da comparação dos valores RMS de EA e do parâmetro DPO demonstram que o uso de filtros digitais, em determinadas frequências, produziu um sistema de detecção da queima mais eficiente. Além disso, foi desenvolvido um hardware microcontrolado e um software que coletam os sinais de EA (RMS) e potência elétrica do motor de acionamento do rebolo por intermédio de um controlador digital de sinais (dsPIC). Em seguida, esses sinais foram processados por meio de... / The result of the grinding process depends on the conditions of the grinding wheel surface. With use, the ginding wheel pores are impregnated with the chip, resulting in loss of ability to cut and thus incresing the temperature in the region of contact between the surface of the grinding wheel and the workpiece. This increase in temperature when excessive can cause burning surface or changes in the structure of the material. Thus, this paper aims to propose a method for detecting burning in the grinding process based on the anlysis of the spectrum of the raw acoustic emission (AE) signal and application of digital filters, followed by hardware implementation. Experimental tests were performance using aluminum oxide grinding wheel and the CBN superabrasivee resinoid in a grinding machine, where a test bench was developed. Data were collected using ABNT 1045 and VC 131 steels. It was noted in the spectra of the AE signal frequency bands with significant magnitudes between 15 kHz to 1MHz, and therefore, fifteen frequency bands were selected for this study. Buterworth type digital filters, bandpass, 6th order, were applied to the raw. AE signal, and RMS AE values and DPO parameter were obtained with and without filtering. The results showed a more efficient burn detectionj system when using digital filtering at certain frequency bands. Additionally, a microcontroller hardware and software were developed, which collected the AE signals (RMS) and electric power the from the induction motor drive of the wheel via a digital signal controller (dsPIC). Then, these signals were processed by a burn detection algorithm, generating a control signal... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Gilberto de Magalhães Bento Gonçalves / Banca: Carlos Eiji Hirata Ventura / Resumo: O processo de retificação é uma das mais importantes operações usadas para a obtenção de peças com altas precisões, sendo a mesma responsável pelo aumento nos custos finais dos produtos. Para que as operações possam ser realizadas com o máximo de eficiência é importante que o rebolo - ferramenta utilizada na operação de retificação - seja dressado em intervalos frequentes para a remoção dos grãos gastos e manter o perfil de sua superfície. A dressagem apresenta várias técnicas, com diversas ferramentas, mas para a maioria dos rebolos, cujos quais são do tipo convencional, a dressagem realizado com a ferramenta de ponta única de diamante é a mais utilizada. Com isso o monitoramento se torna então uma questão para a qualidade da peça, onde o aperfeiçoamento das técnicas de retificação deve ser utilizada para um melhor aproveitamento do rebolo. Foram verificados a geometria de cada formato do diamante presente no dressador de ponta única, sendo a forma geométrica do dressador piramidal e trapezoidal. Neste trabalho foi avaliado a rugosidade da peça, após a retificação da peça em aço VP 80, sendo o rebolo dressado com dois tipos de dressadores com diamantes sintéticos CVD um com o tipo piramidal e trapezoidal. As medições de rugosidade foram realizadas em intervalos de 20, 70 e 120 passadas e diferentes parâmetros Ud (igual a 1 e 5), e após cada etapa realizada o rebolo era dressado e novamente era realizada a retificação da peça e, assim, sucessivamente para os demais ensaios, o... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The grinding process is one of the most important operations used for obtaining high precision workpieces being such process responsible for the increase on the final product cost. In order to perform at its high efficiency it is important that the grinding wheel -a tool used in the grinding process - be dressed at frequent intervals for the removal of the worn grains and maintenance of the profile of its surface. The dressing allows several techniques with diversified tools but once most grinding wheels are the conventional types the dressing performed with a single point diamond tool is the most commonly used. Due to such a feature, monitoring becomes a relevant aspect for the quality of the workpiece, where the improvement of the grinding wheel rectification techniques must be used for majoring the use of the grinding wheel. It was verified the geometry of every diamond shape presented in the single point dresser with pyramidal and trapezoidal shapes. In this work it was evaluated the roughness of the workpiece after the rectification with VP 80 steel being the grinding wheel dressed with two kinds of CVD synthetic diamond dressers, both presenting pyramidal and trapezoidal shapes.The roughness measurement was carried out at 20, 70 and 120 spinning intervals and different Ud parameters (equal 1 and 5) and after every stage the grinding wheel was dressed and once again the rectification of the workpiece was performed and that was continuously done with the remaining essays ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre