Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-16T06:28:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T19:17:58Z : No. of bitstreams: 1 95786.pdf: 5350263 bytes, checksum: 79149423ac24da6a1b3af219bc1264fe (MD5) / A necessidade da obtenção de peças com qualidade superficial extremamente elevada, em conjunto com estreita precisão de forma e tolerâncias dimensionais, obteníveis através do processo de lapidação, tem uma importância elevada na técnica atual. Diversos fatores determinam a potencialidade deste processo. A qualidade superficial e a remoção de material obtidas são influenciadas pelas grandezas relacionadas ao meio de lapidação e aos parâmetros tecnológicos. Já a precisão de forma, erros de planicidade e paralelismo são obtidos através da escolha correta de fatores cinemáticos, do posicionamento das peças na gaiola, da pressão de lapidação e de um disco de lapidação com baixos erros de forma. Neste trabalho são estudadas as influências das variáveis de entrada nos resultados do processo. Utilizando-se o modelamento da cinemática e do desgaste do disco de lapidação plana, faz-se a simulação do desgaste do disco e das peças posicionadas na gaiola em função dos vários fatores. A verificação experimental, procedida a seguir, é executada no intuito de comprovar a influência da cinemática do processo sobre os erros da planicidade e paralelismo da peça lapidada, como também a determinar da influência dos principais parâmetros do processo sobre a rugosidade e remoção de material. Os resultados de remoção obtidos são equacionados e simulados para uma determinada condição, mostrando sua aplicação na determinação dos parâmetros ótimos, objetivando um desgaste homogênio do disco de lapidação e um baixo erro de planicidade e paralelismo das peças lapidadas.

[pt] A lapidação é uma técnica que estabelece a melhor estratégia de corte, isto é, aquela que extrai do volume bruto a maior gema lapidada com o maior valor gemológico. O profissional, a partir de seu conhecimento tácito, observa as configurações únicas de cada gema, identificando a presença e o posicionamento de estruturas como inclusões, trincas e clivagens, assim como zonas e bandas de cor, aspectos que impactam o valor de mercado do produto. O resultado desta observação é inconstante, já que a tarefa é realizada a partir do conhecimento e experiência dos profissionais, que varia de um indivíduo para outro. Neste sentido, propõe-se uma ferramenta auxiliar ao projeto de lapidação: a virtualização da observação de gemas de alto valor gemológico e do posicionamento da pré-forma em seu interior. Uma revisão bibliográfica dos requisitos técnicos e tecnológicos da lapidação é apresentada, assim como foram descritas e comparadas tecnologias para a digitalização e análise de estruturas tridimensionais. As informações reunidas nortearam uma pesquisa experimental, iniciada pela digitalização da morfologia interna e externa de três amostras de topázio imperial por microtomografia computadorizada e processamento digital de imagens. A manipulação interativa de uma pré-forma parametrizada viabiliza a mensuração da quantidade de material desperdiçado durante a formatação, ao mesmo tempo em que estabelece as dimensões básicas do volume aproveitável. Tais dados viabilizam a criação de opções de projetos de facetamento em softwares para este fim, preservando o material até que o corte ideal seja estabelecido, o que é estratégico para materiais de alto valor gemológico. O erro do volume digitalizado foi de 0,1179. Este índice foi obtido comparando o volume digital ao aferido por balança hidrostática de sua amostra real. Uma inspeção visual com especialista avaliou que a superfície externa das gemas é fidedigna à sua digitalização, com exceção das áreas de topo e daquelas que estão em contato com os porta-amostras. Ainda assim, os problemas identificados não são relevantes, já que lapidadores comumente desprezam as partes mencionadas já no início da conformação. O tamanho mínimo do pixel atingido pelos exames de microtomografia foi de 1.3350 um, impedindo que estruturas de menor dimensão fossem capturadas. / [en] Gem cutting is a technique that establishes the best cutting strategy, which can be described as the extraction of the largest gemstone with the highest gemological value from the rough volume. Professionals observe the unique configurations of each gem based on his or her tacit knowledge and identify the position of structures, such as inclusions, cracks, and cleavages, as well as color zoning, which are aspects that impact product market value. The results of these observations are inconstant since the task is carried out based on the knowledge and experience of the professionals, which vary from one individual to another. Thus, an auxiliary tool for gemstone cutting projects is proposed that virtualizes the processes of observing high gemological value gemstones and their preform positioning. A bibliographical review of the technical and technological requirements of lapidary cutting is presented, as well as a description of suitable technologies for three-dimensional digitization and analysis. The gathered information guided an experimental research study, which started by acquiring the internal and external morphology of three imperial topaz samples using computerized microtomography and digital image processing. The interactive manipulation of a parameterized preform allows the amount of wasted material during the preforming phase to be measured, thus concurrently establishing the basic dimensions of a mass suitable for cutting. Such data enables the creation of several faceting projects on the software that preserves the material until the ideal cut is established, which is a beneficial strategy for high gemological value materials. The digitized volume error was 0.1179. This index was obtained by comparing the digital volume of the material to the volume of its physical sample as measured by a hydrostatic scale. A specialist completed a visual inspection that evaluated the outer surface of the gem and determined that it was a reliable cut except for the top areas and those that were in contact with the specimen holders. Nevertheless, the identified problems are not relevant since gem cutters commonly disregard the mentioned areas at the beginning of gemstone conformation. The minimum pixel size reached by microtomography analysis was 1.3350 um, which prevented smaller structures from being captured.