Processos de torneamento, muitas vezes na condição de corte interrompido, estão presentes em diversas operações na manufatura de componentes mecânicos, seja quando uma geometria específica é necessária como função deste componente ou quando ela é resultante de uma etapa anterior no processo produtivo, como no caso de peças forjadas. Este trabalho apresenta uma metodologia para avaliação da severidade de perfis irregulares durante o processo de torneamento. Esta avaliação é realizada principalmente sob o enfoque de esforços de corte e vibração, utilizando para tanto um dinamômetro e um acelerômetro. São estudados dois casos de torneamento apresentando geometria irregular: barras de seção transversal quadrada e barras cilíndricas contendo rasgos de chaveta. O material utilizado em ambos os casos foi o aço SAE 52100. Os sinais de forças e vibração foram obtidos em diferentes etapas do torneamento, sendo cada etapa representada por uma taxa de contato diferente. As velocidades de corte utilizadas foram de 60 m/min e 120 m/min, com avanço constante e igual a 0,2 mm/volta e profundidade de corte de 1 mm. Para a medição dos esforços foi instrumentado um porta-ferramentas equipado com extensômetros. Neste porta-ferramentas foi fixada a pastilha de metal duro (TPUN 160304) utilizada nos ensaios, buscando-se assim a condição de corte ortogonal. Como análises secundárias foram realizadas medições de rugosidade nas peças e medição dos cavacos obtidos durante o processo, assim como fotografias das ferramentas utilizando microscopia óptica. Os resultados obtidos mostraram relações entre a taxa de contato e as forças médias e máximas, além de diferenças significativas nos valores de rugosidade em função da geometria da peça, permitindo assim validar a metodologia empregada para análise de torneamento em condições de corte interrompido. Portanto, é possível relacionar forças e vibrações à geometria do material por meio do aparato experimental desenvolvido. / Interrupted cutting conditions often occur in the manufacturing of many mechanical components during turning processes. For instance, if a specific geometry feature is required or even if the geometry of the work piece is a result of a previous process, like in forged parts. This work presents a method to evaluate the severity during the turning process of irregular shape work pieces. This evaluation was carried out mainly analyzing the cutting forces and vibration signals by using a dynamometer and an accelerometer, respectively. Two different irregular geometries were studied during turning: square section bar and cylindrical bar with longitudinal key beds. The samples were made of the SAE 52100 steel for both geometries. Forces and vibration signals were recorded during different turning steps; each turning step was indicated by a different contact ratio. The cutting speeds used in the tests were 60 m/min and 120 m/min, with 0.2 mm/turn of feed rate and 1 mm of cut depth. A strain gage instrumented tool-holder was used to measure the cutting forces. The cemented carbide tool (TPUN 160304) used in the tests was fixed in the tool-holder device and the turning tests were carried out near the orthogonal cutting conditions. Complementary analysis of surface quality, chips size and shape and optical microscopy photos of the tools after the tests were also conducted. The results showed a relationship between the contact ratio and the cutting forces (average and maximum), and significant differences in the surface quality (roughness) as a function of work piece geometry. These results allow validating the proposed methodology to evaluate interrupted cutting conditions in turning operations. Therefore, it is possible to relate the forces and vibrations signals to the geometry of the material by the use of the experimental apparatus developed.

Processos de torneamento, muitas vezes na condição de corte interrompido, estão presentes em diversas operações na manufatura de componentes mecânicos, seja quando uma geometria específica é necessária como função deste componente ou quando ela é resultante de uma etapa anterior no processo produtivo, como no caso de peças forjadas. Este trabalho apresenta uma metodologia para avaliação da severidade de perfis irregulares durante o processo de torneamento. Esta avaliação é realizada principalmente sob o enfoque de esforços de corte e vibração, utilizando para tanto um dinamômetro e um acelerômetro. São estudados dois casos de torneamento apresentando geometria irregular: barras de seção transversal quadrada e barras cilíndricas contendo rasgos de chaveta. O material utilizado em ambos os casos foi o aço SAE 52100. Os sinais de forças e vibração foram obtidos em diferentes etapas do torneamento, sendo cada etapa representada por uma taxa de contato diferente. As velocidades de corte utilizadas foram de 60 m/min e 120 m/min, com avanço constante e igual a 0,2 mm/volta e profundidade de corte de 1 mm. Para a medição dos esforços foi instrumentado um porta-ferramentas equipado com extensômetros. Neste porta-ferramentas foi fixada a pastilha de metal duro (TPUN 160304) utilizada nos ensaios, buscando-se assim a condição de corte ortogonal. Como análises secundárias foram realizadas medições de rugosidade nas peças e medição dos cavacos obtidos durante o processo, assim como fotografias das ferramentas utilizando microscopia óptica. Os resultados obtidos mostraram relações entre a taxa de contato e as forças médias e máximas, além de diferenças significativas nos valores de rugosidade em função da geometria da peça, permitindo assim validar a metodologia empregada para análise de torneamento em condições de corte interrompido. Portanto, é possível relacionar forças e vibrações à geometria do material por meio do aparato experimental desenvolvido. / Interrupted cutting conditions often occur in the manufacturing of many mechanical components during turning processes. For instance, if a specific geometry feature is required or even if the geometry of the work piece is a result of a previous process, like in forged parts. This work presents a method to evaluate the severity during the turning process of irregular shape work pieces. This evaluation was carried out mainly analyzing the cutting forces and vibration signals by using a dynamometer and an accelerometer, respectively. Two different irregular geometries were studied during turning: square section bar and cylindrical bar with longitudinal key beds. The samples were made of the SAE 52100 steel for both geometries. Forces and vibration signals were recorded during different turning steps; each turning step was indicated by a different contact ratio. The cutting speeds used in the tests were 60 m/min and 120 m/min, with 0.2 mm/turn of feed rate and 1 mm of cut depth. A strain gage instrumented tool-holder was used to measure the cutting forces. The cemented carbide tool (TPUN 160304) used in the tests was fixed in the tool-holder device and the turning tests were carried out near the orthogonal cutting conditions. Complementary analysis of surface quality, chips size and shape and optical microscopy photos of the tools after the tests were also conducted. The results showed a relationship between the contact ratio and the cutting forces (average and maximum), and significant differences in the surface quality (roughness) as a function of work piece geometry. These results allow validating the proposed methodology to evaluate interrupted cutting conditions in turning operations. Therefore, it is possible to relate the forces and vibrations signals to the geometry of the material by the use of the experimental apparatus developed.

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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 propósito de estudar o processo de retificação cilíndrica externa de mergulho do aço ABNT 4340, temperado e revenido com dureza média de 54 HRC com corte descontínuo (no qual o corpo de prova é que possui os entalhes) sob aplicação de refrigeração abundante e de alta pressão. Os rebolos que foram utilizados são do tipo convencional de óxido de alumínio, com ligante vitrificado e outro com ligante resinoide. A análise dos resultados foi feita através da avaliação das variáveis de saída do processo de retificação, tais como: comportamento de força tangencial de corte, rugosidade, desvios de circularidade, emissão acústica, desgaste diametral do rebolo, microscopia óptica e microdureza. / 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 studying the process of external cylindrical grinding of the ABNT 4340 steel, quenched and tempered with an average hardness of 54 HRc in discontinuous grinding (in which the workpiece is the element with grooves) under application of abundant and high pressure cooling. The grinding wheels used were conventional aluminum oxide wheels, one with vitrified bond and the other with resin bond. The analysis of the results was made through the evaluation of the output variables of the grinding process, such as: behaviour of tangential cutting force, surface roughness, circularity deviations, acoustic emission, diametrical wear of grinding wheel, optic microscopy and microhardness of the workpiece.