Submitted by Rodrigo de Souza Ruzzi null (rodruzzi@me.com) on 2017-03-08T14:44:37Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_Rodrigo_Ruzzi.pdf: 21281490 bytes, checksum: 10fa99d212e46ed1283477b7d4f4821b (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-03-13T14:22:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ruzzi_rs_me_bauru.pdf: 21281490 bytes, checksum: 10fa99d212e46ed1283477b7d4f4821b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T14:22:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ruzzi_rs_me_bauru.pdf: 21281490 bytes, checksum: 10fa99d212e46ed1283477b7d4f4821b (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Em meio à atual busca por adequações dos processos produtivos em função da saúde humana e preservação do ambiente, sem abrir mão da preocupação com os custos e a qualidade dos produtos, é preciso pesquisas a tentar novas técnicas de lubri-refrigeração eficientes como alternativas às convencionais. Assim, busca-se técnicas modernas que possam substituí-las, nesse sentido, a técnica MQL (Mínima Quantidade de Lubrificante) vem sendo uma alternativa pois utiliza baixo fluxo de óleo com ar em alta pressão, diminuindo a quantidade de resíduos gerados no processo. A técnica de MQL já se consolidou no mercado como solução para determinadas operações de usinagem como a de torneamento, porém encontra dificuldades no processo de retificação devido à formação de uma “borra” de óleo com cavacos que se forma na superfície do rebolo prejudicando os resultados do processo. A fim de superar este desafio, foi desenvolvido um sistema de ar comprimido para promover a limpeza da superfície do rebolo através da retirada da camada de borra ou resíduo que se impregna a ele durante o processo de retificação com MQL. Assim, o presente trabalho visou a análise do desempenho dos fluidos biodegradáveis LB 1100 (óleo puro) e BIOCUT 9000 (diluído em água na proporção de 1:5) aplicados a zona de corte via técnica de MQL com um sistema auxiliar de limpeza da superfície de corte do rebolo, em relação à técnica convencional. Os ensaios de retificação cilíndrica externa de mergulho foram realizados no aço endurecido ABNT 4340 utilizando um rebolo convencional de óxido de alumínio. Foram avaliados três avanços radiais distintos, 0,25, 0,50 e 0,75 mm/min. O desempenho da técnica MQL com sistema de limpeza foi avaliado com base nos parâmetros de rugosidade, desvios de circularidade, potência de usinagem, desgaste diametral do rebolo, microdureza e micrografia. Os resultados mostraram que a usinagem com a técnica MQL com o sistema de limpeza da superfície do rebolo e fluido LB 1100, de modo geral, proporcionou um desempenho superior às demais técnicas nas mesmas condições analisadas, apresentando peças sem danos, com os melhores valores de Rugosidade (Ra) e desvios de circularidade e com o menor consumo de potência e rebolo, ressaltando o potencial do uso desta técnica no processo de retificação. / Currently seeking for suitability of the production processes due to the preservation of the environment and human health, without abandoning the concern with cost and quality of products, research is needed to try new efficient cooling-lubrication techniques as alternatives to conventional ones. Thus, modern techniques are sought to replace them, in this way, the MQL (Minimum Quantity of Lubricant) technique has been an alternative because it uses low oil flow with high pressure air, reducing the amount of waste generated in the process. The MQL technique has already consolidated itself in the market as a solution for certain machining operations such as turning, but it encounters difficulties in the grinding process due to the formation of an oil slurry with chips that forms on the surface of the grinding wheel, damaging the results of the process. To overcome this challenge, a compressed air system has been developed to promote the cleaning of the grinding wheel surface by removing the layer of sludge or residue which is impregnated thereto during the grinding process with MQL. Thus, the present research had as objective the performance analysis of the biodegradable fluids LB 1100 (pure oil) and BIOCUT 9000 (diluted in water in a ratio of 1:5) applied to the cutting zone through the MQL technique with an auxiliary cleaning system of the grinding wheel cutting surface, in relation to the conventional technique. External cylindrical plunge grinding trials were performed on AISI 4340 hardened steel using a conventional aluminum oxide grinding wheel. Three distinct feed rates were evaluated: 0.25, 0.50 and 0.75 mm/min, respectively. The performance of the MQL technique with the cleaning system was evaluated based on the parameters of roughness, roundness error, grinding power, diametric wheel wear, microhardness and micrograph. The results showed that the machining with the MQL technique with the grinding wheel cleaning system and the fluid LB 1100, in general, provided the best performance in relation to the other techniques in the same analyzed conditions, presenting parts without damages, with the best values of roughness (Ra) and roundness error and with the lowest expenditure of power and wheel wear, highlighting the potential of the use of this technique in the grinding process.

Submitted by Ricardo Bega de Andrade null (r-b-andrade@hotmail.com) on 2017-08-28T17:12:54Z No. of bitstreams: 1 Andrade, Ricardo Bega de_Dissertação de Mestrado.pdf: 3187731 bytes, checksum: 5e3efba5a483cb1e9e4533e06bf87209 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-08-29T17:50:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 andrade_rb_me_bauru.pdf: 3187731 bytes, checksum: 5e3efba5a483cb1e9e4533e06bf87209 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T17:50:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 andrade_rb_me_bauru.pdf: 3187731 bytes, checksum: 5e3efba5a483cb1e9e4533e06bf87209 (MD5) Previous issue date: 2017-07-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O processo de retificação é um processo de usinagem por abrasão que visa principalmente obtenção de superfícies com baixa rugosidade e tolerância dimensional estreita. Essa combinação é possível por causa das múltiplas arestas de corte sem geometria definida que removem material da peça em pequenas penetrações de trabalho. Contudo é um processo que apresenta problemas para a peça, devido à elevada geração de calor. Este calor pode causar alterações metalúrgicas, dentre outras. Por esta razão é necessário utilizar fluido de corte para refrigerar a zona de retificação. Ao mesmo tempo é preciso buscar uma produção mais sustentável em relação à técnica de lubri-refrigeração convencional. Esta técnica vem sendo substituída por outras que visam redução de custo e redução e/ou eliminação do impacto ambiental, sem prejuízos para qualidade da peça. Uma técnica de lubri-refrigeração que vem substituindo a técnica convencional competitivamente é a técnica de Mínima Quantidade de Lubrificação (MQL), que é bem difundida em processos de usinagem com geometria de corte definida (por exemplo, torneamento, fresamento e furação) e com resultados promissores também em processos de retificação. Entretanto, pelo fato da técnica MQL ser menos estudada no processo de retificação, seu desempenho ainda apresenta algumas restrições devido à sua baixa eficiência de refrigeração, que pode ocasionar danos térmicos à peça. Neste sentido, a realização deste trabalho consistiu em substituir o ar à temperatura ambiente do MQL por um ar a menor temperatura. Foi retificado o aço ABNT 4340 temperado e revenido com rebolo convencional de óxido de alumínio. Os experimentos foram realizados para as três diferentes técnicas de lubri-refrigeração (convencional, MQL e MQL com ar frio [MQL+AF]), com velocidade de corte igual a 30 m/s e com velocidade de mergulho variada em três graus de severidade (0,25; 0,50 e 0,75) mm/min. Para promover a redução da temperatura do ar misturado ao MQL, foi utilizado um sistema de refrigeração de ar por tubo de vórtice, visando aumentar a eficiência na retirada de calor do processo. Foram analisadas como variáveis de saída, a viscosidade relacionada ao fluido de corte utilizado nas técnicas MQL, a rugosidade (Ra), circularidade e integridade microestrutural relacionadas à peça, o desgaste relacionado ao rebolo e a potência de retificação relacionada ao processo. As técnicas MQL, nas duas formas de aplicação, apresentaram desempenho superior à técnica convencional. A técnica MQL+AF, mesmo com o ar frio atuando na retirada de mais calor da zona de retificação, apresentou desempenho geral inferior à técnica MQL, devido à influência exercida pela viscosidade do fluido à menor temperatura de aplicação. / The grinding process is an abrasion machining process that is mainly aimed at obtaining surfaces with low roughness and narrow dimensional tolerance. This combination is possible because of the multiple cutting edges without defined geometry that remove material from the workpiece at small work penetrations. However, it is a process that presents problems for the workpiece, due to the high generation of heat. This heat can cause metallurgical changes, among others. For this reason it is necessary to use cutting fluid to cool the grinding zone. At the same time it is necessary to seek a more sustainable production compared to the conventional lubri-cooling technique. This technique has been replaced by others that aim at cost reduction and reduction and/or elimination of environmental impact, without any damage to the quality of the part. A lubri-cooling technique that is replacing the conventional technique, competitively, is the Minimum Quantity of Lubricant (MQL) technique, which is well diffused in machining processes with defined cutting geometry (for example, turning, milling and drilling) and with promising results also in grinding processes. However, due the MQL technique is less studied in the grinding process, its performance still presents some restrictions due to its low cooling efficiency, which can cause thermal damage to the part. In this sense, the accomplishment of this work consisted in replacing the air at the ambient temperature of the MQL by air at a lower temperature. The quenched and tempered ABNT 4340 steel was ground with conventional aluminum oxide grinding wheel. The tests were carried out for three different lubri-cooling techniques (conventional, MQL and MQL with cold air [MQL + AF]), with a cutting speed of 30 m/s and a plunge speed varied in three degrees of severity (0.25, 0.50 and 0.75) mm/min. To promote the reduction of the temperature of the air mixed to the MQL, a vortex tube air cooling system was used aiming to increase the heat removal efficiency of the process. As output variables were analyzed the viscosity related to the cutting fluid used in MQL techniques, the roughness, roundness and microstructural integrity related to the workpiece, the wear related to the grinding wheel and the grinding power related to the grinding process. The MQL techniques, in both forms of application, presented superior performance to the conventional technique. The MQL+AF technique, even with the cold air acting to remove more heat from the grinding zone, presented worst general performance than the MQL technique, due to the influence exerted by the viscosity of the fluid at the lower application temperature.

Pesquisadores e indústrias de todo o mundo estão firmemente comprometidos com o propósito de fazer o processo de usinagem ser precisamente veloz e produtivo. A forte concorrência mundial gerou a procura por processos de usinagem econômicos, com grande capacidade de produção de cavacos e que produzam peças com elevada qualidade. Dentre as novas tecnologias que começaram a ser empregadas, e deve tornar-se o caminho certo a ser trilhado na busca da competitividade em curto espaço de tempo, está a tecnologia de usinagem com altas velocidades (HSM de High Speed Machining). A tecnologia HSM surge como componente essencial na otimização dos esforços para manutenção e aumento da competitividade global das empresas. Durante os últimos anos a usinagem com alta velocidade tem ganhado grande importância, sendo dada uma maior atenção ao desenvolvimento e à disponibilização no mercado de máquinas-ferramentas com rotações muito elevadas (20.000 - 100.000 rpm). O processo de usinagem com alta velocidade está sendo usado não apenas para ligas de alumínio e cobre, mas também para materiais de difícil usinabilidade, como os aços temperados e superligas à base de níquel. Porém, quando se trata de materiais de difícil corte, têm-se observado poucas publicações, principalmente no processo de torneamento. Mas, antes que a tecnologia HSM possa ser empregada de uma forma econômica, todos os componentes envolvidos no processo de usinagem, incluindo a máquina, o eixo-árvore, a ferramenta e o pessoal, precisam estar afinados com as peculiaridades deste novo processo. No que diz respeito às máquinas-ferramenta, isto significa que elas têm que satisfazer requisitos particulares de segurança. As ferramentas, devido à otimização de suas geometrias, substratos e revestimentos, contribuem para o sucesso deste processo. O presente trabalho objetiva estudar o comportamento de diversas geometrias ) de insertos de cerâmica (Al2O3 + SiCw e Al2O3 + TIC) e PCBN com duas concentrações de CBN na forma padrão, assim como modificações na geometria das arestas de corte empregadas em torneamento com alta velocidade em superligas à base de níquel (Inconel 718 e Waspaloy). Os materiais foram tratados termicamente para dureza de 44 e 40 HRC respectivamente, e usinados sob condição de corte a seco e com utilização da técnica de mínima quantidade de lubrificante (minimal quantity lubricant - MQL) visando atender requisitos ambientais. As superligas à base de níquel são conhecidas como materiais de difícil usinabilidade devido à alta dureza, alta resistência mecânica em alta temperatura, afinidade para reagir com materiais da ferramenta e baixa condutividade térmica. A usinagem de superligas afeta negativamente a integridade da peça. Por essa razão, cuidados especiais devem ser tomados para assegurar a vida da ferramenta e a integridade superficial de componentes usinados por intermédio de controle dos principais parâmetros de usinagem. Experimentos foram realizados sob diversas condições de corte e geometrias de ferramentas para avaliação dos parâmetros: força de corte, temperatura, emissão acústica e integridade superficial (rugosidade superficial, tensão residual, microdureza e microestrutura) e mecanismos de desgaste. Mediante os resultados apresentados, recomenda-se à geometria de melhor desempenho nos parâmetros citados e confirma-se a eficiência da técnica MQL. Dentre as ferramentas e geometrias testadas, a que apresentou melhor desempenho foi a ferramenta cerâmica CC650 seguida da ferramenta cerâmica CC670 ambas com formato redondo e geometria 2 (chanfro em T de 0,15 x 15º com raio de aresta de 0,03 mm). / Researchers and industry personnel around the world are firmly committed to the purpose of doing the machining process dramatically faster and more precise. The tough global competition has generated a search for more economical machining processes, with high ability for chip removal and, in this way, producing high quality workpieces. Among the new technologies available nowadays, the high speed machining (HSM) is pointed out as the main solution to obtain competitiveness in a short period of time. The HSM technology appears as an essential component to optimize the efforts for maintaining, and increasing, the global competitiveness. During the last years, high speed machining technology has received great attention, specially the development and availability in the market of machine tools with high rotational speeds (20.000 - 100.000 rpm). The HSM has been used not only to machine aluminum and copper alloys, but also to difficult to machine rnaterials, such as hardened steels and nickel based superalIoys. However, for difficult to machine materiais, the literature is very incipient, specially concerning the turning process. However, before the HSM technology be used in an economic way, alI the components involved in the machining process, including the machine, the spindle, the tool and the operators, need to be tuned with the peculiarities of this new process. Concerning the tooling, they have to satisfy peculiar requirements of safety. Due to the optimization of their geometries, substrates and coatings, the cutting tools are contributing to the success of the process. The present work aims at the study of several insert geometries of ceramic tools (Al2O3 + SiCw and Al2O3 + TiC) and PCBN, with two concentrations of CBN, in the standard format and with modifications on the cutting edge geometry, working in the high speed turning of nickel based superaIloys (lnconel 718 and Waspaloy]. MateriaIs were heat treated to hardness of 44 and 40 HRC, respectively, and machined under dry cutting condition and also with minimal quantity of lubricant (MQL) to attend environmental requirements. The nickel based superalloys are known as difficult to cut materials due to their high hardness, high mechanical strength at high temperature, chemical affinity to tool materiaIs and lower thermal conductivity. The machining of superalloys affects negatively the integrity of the workpiece. For this reason, tool life and surface integrity of the machined component must be carefully analyzed throughout the control of the main machining parameters. Practical experiments were implemented using several cutting conditions and tool geometries to evaluate the following parameters: cutting force, temperature, acoustic emission and surface integrity (surface finishing, residual stress, microhardeness and microstructure) and wear mechanisms. Analyzing the results, the most suitable geometry for the mentioned parameters is recommended and the efficiency of the MQL technical is confirmed. Among all inserts and geometries tested, the CC650 ceramic tool presented better results, followed by the CC670 ceramic tool, both with round format and edge geometry number 2 (chamfer in T 0,15 x 15° with hone of 0,03 mm).

Pesquisadores e indústrias de todo o mundo estão firmemente comprometidos com o propósito de fazer o processo de usinagem ser precisamente veloz e produtivo. A forte concorrência mundial gerou a procura por processos de usinagem econômicos, com grande capacidade de produção de cavacos e que produzam peças com elevada qualidade. Dentre as novas tecnologias que começaram a ser empregadas, e deve tornar-se o caminho certo a ser trilhado na busca da competitividade em curto espaço de tempo, está a tecnologia de usinagem com altas velocidades (HSM de High Speed Machining). A tecnologia HSM surge como componente essencial na otimização dos esforços para manutenção e aumento da competitividade global das empresas. Durante os últimos anos a usinagem com alta velocidade tem ganhado grande importância, sendo dada uma maior atenção ao desenvolvimento e à disponibilização no mercado de máquinas-ferramentas com rotações muito elevadas (20.000 - 100.000 rpm). O processo de usinagem com alta velocidade está sendo usado não apenas para ligas de alumínio e cobre, mas também para materiais de difícil usinabilidade, como os aços temperados e superligas à base de níquel. Porém, quando se trata de materiais de difícil corte, têm-se observado poucas publicações, principalmente no processo de torneamento. Mas, antes que a tecnologia HSM possa ser empregada de uma forma econômica, todos os componentes envolvidos no processo de usinagem, incluindo a máquina, o eixo-árvore, a ferramenta e o pessoal, precisam estar afinados com as peculiaridades deste novo processo. No que diz respeito às máquinas-ferramenta, isto significa que elas têm que satisfazer requisitos particulares de segurança. As ferramentas, devido à otimização de suas geometrias, substratos e revestimentos, contribuem para o sucesso deste processo. O presente trabalho objetiva estudar o comportamento de diversas geometrias ) de insertos de cerâmica (Al2O3 + SiCw e Al2O3 + TIC) e PCBN com duas concentrações de CBN na forma padrão, assim como modificações na geometria das arestas de corte empregadas em torneamento com alta velocidade em superligas à base de níquel (Inconel 718 e Waspaloy). Os materiais foram tratados termicamente para dureza de 44 e 40 HRC respectivamente, e usinados sob condição de corte a seco e com utilização da técnica de mínima quantidade de lubrificante (minimal quantity lubricant - MQL) visando atender requisitos ambientais. As superligas à base de níquel são conhecidas como materiais de difícil usinabilidade devido à alta dureza, alta resistência mecânica em alta temperatura, afinidade para reagir com materiais da ferramenta e baixa condutividade térmica. A usinagem de superligas afeta negativamente a integridade da peça. Por essa razão, cuidados especiais devem ser tomados para assegurar a vida da ferramenta e a integridade superficial de componentes usinados por intermédio de controle dos principais parâmetros de usinagem. Experimentos foram realizados sob diversas condições de corte e geometrias de ferramentas para avaliação dos parâmetros: força de corte, temperatura, emissão acústica e integridade superficial (rugosidade superficial, tensão residual, microdureza e microestrutura) e mecanismos de desgaste. Mediante os resultados apresentados, recomenda-se à geometria de melhor desempenho nos parâmetros citados e confirma-se a eficiência da técnica MQL. Dentre as ferramentas e geometrias testadas, a que apresentou melhor desempenho foi a ferramenta cerâmica CC650 seguida da ferramenta cerâmica CC670 ambas com formato redondo e geometria 2 (chanfro em T de 0,15 x 15º com raio de aresta de 0,03 mm). / Researchers and industry personnel around the world are firmly committed to the purpose of doing the machining process dramatically faster and more precise. The tough global competition has generated a search for more economical machining processes, with high ability for chip removal and, in this way, producing high quality workpieces. Among the new technologies available nowadays, the high speed machining (HSM) is pointed out as the main solution to obtain competitiveness in a short period of time. The HSM technology appears as an essential component to optimize the efforts for maintaining, and increasing, the global competitiveness. During the last years, high speed machining technology has received great attention, specially the development and availability in the market of machine tools with high rotational speeds (20.000 - 100.000 rpm). The HSM has been used not only to machine aluminum and copper alloys, but also to difficult to machine rnaterials, such as hardened steels and nickel based superalIoys. However, for difficult to machine materiais, the literature is very incipient, specially concerning the turning process. However, before the HSM technology be used in an economic way, alI the components involved in the machining process, including the machine, the spindle, the tool and the operators, need to be tuned with the peculiarities of this new process. Concerning the tooling, they have to satisfy peculiar requirements of safety. Due to the optimization of their geometries, substrates and coatings, the cutting tools are contributing to the success of the process. The present work aims at the study of several insert geometries of ceramic tools (Al2O3 + SiCw and Al2O3 + TiC) and PCBN, with two concentrations of CBN, in the standard format and with modifications on the cutting edge geometry, working in the high speed turning of nickel based superaIloys (lnconel 718 and Waspaloy]. MateriaIs were heat treated to hardness of 44 and 40 HRC, respectively, and machined under dry cutting condition and also with minimal quantity of lubricant (MQL) to attend environmental requirements. The nickel based superalloys are known as difficult to cut materials due to their high hardness, high mechanical strength at high temperature, chemical affinity to tool materiaIs and lower thermal conductivity. The machining of superalloys affects negatively the integrity of the workpiece. For this reason, tool life and surface integrity of the machined component must be carefully analyzed throughout the control of the main machining parameters. Practical experiments were implemented using several cutting conditions and tool geometries to evaluate the following parameters: cutting force, temperature, acoustic emission and surface integrity (surface finishing, residual stress, microhardeness and microstructure) and wear mechanisms. Analyzing the results, the most suitable geometry for the mentioned parameters is recommended and the efficiency of the MQL technical is confirmed. Among all inserts and geometries tested, the CC650 ceramic tool presented better results, followed by the CC670 ceramic tool, both with round format and edge geometry number 2 (chamfer in T 0,15 x 15° with hone of 0,03 mm).