O chatter é o principal problema de instabilidade nos processos de usinagem, e é causado pelas ondulações deixadas na superfície durante cortes sucessivos, ou chamado processo de regeneração, e é caracterizado pelo ruído e qualidade superficial ruim nas superfícies usinadas. Portanto, a comunidade científica tem se preocupado em desenvolver ações, tanto para a predição do fenômeno, como para desenvolver estratégias para sua redução. Neste trabalho avalia-se numérica e experimentalmente, a utilização de pastilhas piezelétricas acopladas no suporte da ferramenta, e aplicando estratégias de controle passivo e ativo, procurando a redução do chatter em processos de torneamento. A solução passiva consiste em conectar os terminais das pastilhas piezelétricas a um circuito elétrico dissipador de energia. A solução ativa propõe usar uma das pastilhas como sensor e a outra como atuador para aplicar leis de controle de realimentação. Na avaliação numérica foi considerado um modelo eletromecânico de parâmetros distribuídos usando a teoria de viga engastada de Euler-Bernoulli, e as equações constitutivas elétricas e mecânicas do material piezelétrico. A comparação das funções de resposta em frequência (FRFs) do sistema, obtidas numericamente, mostra uma adição de amortecimento ao sistema quando é usado um circuito de dissipação com uma resistência e uma indutância como solução passiva. A avaliação numérica da solução ativa indica que o controle de realimentação de velocidade adiciona amortecimento do sistema. A melhora da estabilidade no processo de torneamento destas duas estratégias é comprovada num diagrama de lóbulos de estabilidade. Na parte experimental foram obtidas as funções de resposta em frequência do sistema suporte da ferramenta, usando um sistema de aquisição de dados, com o fim de comparar as magnitudes da resposta, e foram feitos testes de torneamento com o fim de comparar qualitativamente as qualidades superficiais obtidas nas peças usinadas. A medição das FRFs com circuitos de dissipação indicou uma atenuação da resposta para um sistema com circuito em série, estratégia que foi avaliada em testes de torneamento, e mostrando uma melhora no acabamento superficial. / Chatter is the main problem of instability in machining processes, caused by the modulations left on the surface during the successive cuts, called regeneration process, and is characterized by violent vibrations, noise and poor surface quality on machined surfaces. Thus, the scientific community has been concerned with developing actions for both the phenomenom prediction, and developing strategies to reduce them. This work evaluates numerically and experimentally the use of piezoelectric layers embedded to the tool-holder, and applying active and passive strategies trying to reduce the chatter in turning processes. For the passive case, the conductive electrode pairs of the piezoelectric layers are connected to a shunt circuit which modifies the system dynamics. The active solution proposes to use one of the piezoelectric layers as sensor an the other one as actuator, in order to apply feedback control laws. A numerical evaluation considers an electromechanical distributed parameter model based on Euler- Bernoulli cantilever beam theory, and the electrical and mechanical constitutive equations of the piezoelectric material. A comparison of the system frequency response functions (FRFs), numerically obtained, shows an increase of system damping when a resistive-inductive shunt circuit is used as a passive solution. The numerical evaluation of the active solution shows that the velocity feedback control increases the system damping. The turning process stability improvement using both strategies, is shown in a stability lobe diagram. Frequency response functions of the tool-holder system were obtained experimentally using a data acquisition system, in order to compare the response amplitudes. Turning tests were performed in order to compare surface qualities obtained of machined parts. Measurement of FRFs using series resistive-inductive shunt circuits shows a system response attenuation, later this strategy was evaluated in turning tests, showing an improvement in surface finish.

O chatter é o principal problema de instabilidade nos processos de usinagem, e é causado pelas ondulações deixadas na superfície durante cortes sucessivos, ou chamado processo de regeneração, e é caracterizado pelo ruído e qualidade superficial ruim nas superfícies usinadas. Portanto, a comunidade científica tem se preocupado em desenvolver ações, tanto para a predição do fenômeno, como para desenvolver estratégias para sua redução. Neste trabalho avalia-se numérica e experimentalmente, a utilização de pastilhas piezelétricas acopladas no suporte da ferramenta, e aplicando estratégias de controle passivo e ativo, procurando a redução do chatter em processos de torneamento. A solução passiva consiste em conectar os terminais das pastilhas piezelétricas a um circuito elétrico dissipador de energia. A solução ativa propõe usar uma das pastilhas como sensor e a outra como atuador para aplicar leis de controle de realimentação. Na avaliação numérica foi considerado um modelo eletromecânico de parâmetros distribuídos usando a teoria de viga engastada de Euler-Bernoulli, e as equações constitutivas elétricas e mecânicas do material piezelétrico. A comparação das funções de resposta em frequência (FRFs) do sistema, obtidas numericamente, mostra uma adição de amortecimento ao sistema quando é usado um circuito de dissipação com uma resistência e uma indutância como solução passiva. A avaliação numérica da solução ativa indica que o controle de realimentação de velocidade adiciona amortecimento do sistema. A melhora da estabilidade no processo de torneamento destas duas estratégias é comprovada num diagrama de lóbulos de estabilidade. Na parte experimental foram obtidas as funções de resposta em frequência do sistema suporte da ferramenta, usando um sistema de aquisição de dados, com o fim de comparar as magnitudes da resposta, e foram feitos testes de torneamento com o fim de comparar qualitativamente as qualidades superficiais obtidas nas peças usinadas. A medição das FRFs com circuitos de dissipação indicou uma atenuação da resposta para um sistema com circuito em série, estratégia que foi avaliada em testes de torneamento, e mostrando uma melhora no acabamento superficial. / Chatter is the main problem of instability in machining processes, caused by the modulations left on the surface during the successive cuts, called regeneration process, and is characterized by violent vibrations, noise and poor surface quality on machined surfaces. Thus, the scientific community has been concerned with developing actions for both the phenomenom prediction, and developing strategies to reduce them. This work evaluates numerically and experimentally the use of piezoelectric layers embedded to the tool-holder, and applying active and passive strategies trying to reduce the chatter in turning processes. For the passive case, the conductive electrode pairs of the piezoelectric layers are connected to a shunt circuit which modifies the system dynamics. The active solution proposes to use one of the piezoelectric layers as sensor an the other one as actuator, in order to apply feedback control laws. A numerical evaluation considers an electromechanical distributed parameter model based on Euler- Bernoulli cantilever beam theory, and the electrical and mechanical constitutive equations of the piezoelectric material. A comparison of the system frequency response functions (FRFs), numerically obtained, shows an increase of system damping when a resistive-inductive shunt circuit is used as a passive solution. The numerical evaluation of the active solution shows that the velocity feedback control increases the system damping. The turning process stability improvement using both strategies, is shown in a stability lobe diagram. Frequency response functions of the tool-holder system were obtained experimentally using a data acquisition system, in order to compare the response amplitudes. Turning tests were performed in order to compare surface qualities obtained of machined parts. Measurement of FRFs using series resistive-inductive shunt circuits shows a system response attenuation, later this strategy was evaluated in turning tests, showing an improvement in surface finish.

O planejamento de processos é uma atividade essencial nas diversas etapas do ciclo de manufatura, em particular nas indústrias que produzem peças através de processos de usinagem. O uso de sistemas CAPP tem implicado em uma evolução nos sistemas de planejamento. A determinação da máquina, da ferramenta e das condições operacionais adequadas visando a otimização das diversas operações é fundamental para o sucesso do processo produtivo e da empresa, podendo ser melhorado pelo uso do CAPP. Estudam-se, assim, os fatores que influenciam esse tipo de processo, propondo-se um modelo de sistema protótipo para o seu planejamento, de forma a se ter no final uma especificação teórica da profundidade de corte, do avanço e da velocidade de corte, considerando aspectos como a usinabilidade do material da peça, os tempos de fabricação secundários e auxiliares, e a própria logística aplicada ao fluxo de peças no chão-de-fábrica através da definição quanto à máquina empregada ser ou não gargalo além de considerações sobre a disponibilidade de carga-máquina. Procurou-se elaborar um critério de otimização que considere não apenas o intervalo de máxima eficiência como proposto por vários autores, mas discuta a aplicação de seus limites e as restrições do sistema máquina-ferramenta-peça. Além do planejamento teórico o sistema possui um módulo de ensaios práticos visando refinar os valores teóricos da velocidade de corte adotada para garantir a sua perfeita aplicação com a máquina e a ferramenta adotados. A proposta do sistema é semi-generativa, unindo soluções algorítmicas e baseadas em conhecimento, com uma interface simples e amigável ao usuário. / Process planning is an essential activity in the several stages of the manufacturing cycle, particularly in industries which produce parts by means of machining processes. The use of CAPP systems has implied in a planning systems evolution. The determination of machine, tooling and suitable operational conditions looking at the optimization of the several operations is fundamental to the success of the productive process and of the enterprise, and can be improved by use of CAPP systems. It was studied the factors which influence this kind of process and it was proposed a prototype system model for this planning and for obtaining a theoretical specification of the depth of cut, feed and cutting speed, taking into consideration aspects like machinability of the part material, secondary and auxiliary manufacturing times, and the logistics applied to the flow of parts at the shop-floor through the definition of the used machine to be or not a production neck beyond considerations on the availability of machine capacity. It was proposed an optimization criterion which considers not only the maximum efficiency interval as quoted by many authors but also discuss the application of its limits and the restrictions of the system machine-tool-part. Besides the theoretical planning the system has a practical testing module intended to refine the theoretical values of the adopted cutting speed to guarantee its application to the defined machine and tooling. The system approach is semi-generative, with algorithmic and knowledge based solutions, with a simple and user-friendly interface.

O planejamento de processos é uma atividade essencial nas diversas etapas do ciclo de manufatura, em particular nas indústrias que produzem peças através de processos de usinagem. O uso de sistemas CAPP tem implicado em uma evolução nos sistemas de planejamento. A determinação da máquina, da ferramenta e das condições operacionais adequadas visando a otimização das diversas operações é fundamental para o sucesso do processo produtivo e da empresa, podendo ser melhorado pelo uso do CAPP. Estudam-se, assim, os fatores que influenciam esse tipo de processo, propondo-se um modelo de sistema protótipo para o seu planejamento, de forma a se ter no final uma especificação teórica da profundidade de corte, do avanço e da velocidade de corte, considerando aspectos como a usinabilidade do material da peça, os tempos de fabricação secundários e auxiliares, e a própria logística aplicada ao fluxo de peças no chão-de-fábrica através da definição quanto à máquina empregada ser ou não gargalo além de considerações sobre a disponibilidade de carga-máquina. Procurou-se elaborar um critério de otimização que considere não apenas o intervalo de máxima eficiência como proposto por vários autores, mas discuta a aplicação de seus limites e as restrições do sistema máquina-ferramenta-peça. Além do planejamento teórico o sistema possui um módulo de ensaios práticos visando refinar os valores teóricos da velocidade de corte adotada para garantir a sua perfeita aplicação com a máquina e a ferramenta adotados. A proposta do sistema é semi-generativa, unindo soluções algorítmicas e baseadas em conhecimento, com uma interface simples e amigável ao usuário. / Process planning is an essential activity in the several stages of the manufacturing cycle, particularly in industries which produce parts by means of machining processes. The use of CAPP systems has implied in a planning systems evolution. The determination of machine, tooling and suitable operational conditions looking at the optimization of the several operations is fundamental to the success of the productive process and of the enterprise, and can be improved by use of CAPP systems. It was studied the factors which influence this kind of process and it was proposed a prototype system model for this planning and for obtaining a theoretical specification of the depth of cut, feed and cutting speed, taking into consideration aspects like machinability of the part material, secondary and auxiliary manufacturing times, and the logistics applied to the flow of parts at the shop-floor through the definition of the used machine to be or not a production neck beyond considerations on the availability of machine capacity. It was proposed an optimization criterion which considers not only the maximum efficiency interval as quoted by many authors but also discuss the application of its limits and the restrictions of the system machine-tool-part. Besides the theoretical planning the system has a practical testing module intended to refine the theoretical values of the adopted cutting speed to guarantee its application to the defined machine and tooling. The system approach is semi-generative, with algorithmic and knowledge based solutions, with a simple and user-friendly interface.