Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T21:13:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silveira_Valmir_M.pdf: 7181215 bytes, checksum: 11cf9a0b0b615a822328f0eecf19522e (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A busca pela competitividade industrial tem sido a tônica dos últimos tempos. Uma das formas de se atingir alto nível nesse quesito é a diminuição dos custos de fabricação. A usinagem é um dos processos de fabricação mais importantes quando se necessita de tolerâncias mais precisas. Dentro da usinagem, um dos processos que apresentam maior custo é a retificação. As retificadoras são máquinas mais caras e menos flexíveis, com baixas taxas de remoção de cavaco. Além disso, esse processo demanda abundância de fluido de corte, que atualmente, apresenta alto custo, principalmente de descarte. Nos últimos tempos os processos de torneamento, principalmente suas ferramentas de corte, desenvolveram-se muito, possibilitando a obtenção de valores muito baixos de rugosidade e tolerâncias tanto dimensionais quanto geométricas. Assim, a retificação tem sido substituída, sempre que possível, pelo torneamento. Neste trabalho foi feita uma tentativa de substituição do processo de retificação de alguns diâmetros do eixo comando, pelo processo de torneamento. Para isso, foram feitas diversas melhorias no processo de torneamento utilizado atualmente. Dentre essas melhorias, pode-se mencionar o sistema de fixação da peça, a utilização de uma luneta, o sistema de fixação da ferramenta. Após essas melhorias, diferentes condições de corte e materiais de ferramentas foram testados visando atingir-se as especificações de produto. Os resultados obtidos permitiram a eliminação da retificação de dois diâmetros dentre os cinco estudados. Para os demais, é possível eliminar-se a retificação desde que a engenharia de produto altere a especificação de rugosidade. Porém, a substituição dos dois diâmetros já implicou numa redução substancial de custos / Abstract: The search for industrial competitiveness has been the tonic lately. One mean of achieving high level in this item is a manufacturing cost reduces. Machining is one of the most important manufacturing processes when more precise tolerances are a must. Among the machining processes, grinding is one that presents higher costs. The grinding machines are more expensive and less flexible than others, besides they present low chip removal rate. Moreover, this process demands high amounts of cutting fluid, representing high costs nowadays, mainly to discard the fluid. Lately the turning processes, especially its cutting tools, has presented a deeply development, turning it possible the achieving of very low values for surface roughness and tight dimensional and geometrical tolerances. Therefore, the grinding process has been replaced, whenever it is possible, by turning processes. In this work, it was done an attempt of replacing the grinding of some diameters of the camshaft, by the turning process. To do this, some improvements in the used turning process were done. Among these improvements it can be mentioned the workpiece device fixturing, the introduction of a steady rest and the cutting tool holder. After these improvements, different cutting conditions and cutting tool materials was tested aiming to achieve the product specifications. The attained results allowed the grinding process elimination for two diameters among five studied. To the other ones, it is possible to eliminate the grinding operations since the product engineering change the surface roughness specification. The replacement to the two diameters has already implicated in a substantial cost reduction / Mestrado / Manufatura / Mestre em Engenharia Automobilistica

Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:26:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Therezani_DouglasFellipe_M.pdf: 8921001 bytes, checksum: 07f18992fbada55cf604b764eaafe4f8 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A super liga Inconel 713C é uma liga cujo principal elemento de sua composição é o Níquel. A combinação do alto teor deste elemento mais a estrutura desse material faz com que ele seja muito difícil de ser usinado. Devido a esta dificuldade e carência de informações a respeito da usinagem desse material, o objetivo deste trabalho foi buscar uma combinação de ferramenta e parâmetros de corte que apresentassem uma vida da ferramenta em torno de 15 minutos, valor considerado viável economicamente pela prática industrial. Para isso foram testadas ferramentas de metal duro com duas geometrias diferentes, quatro tipos de revestimentos (TiAlN, TiAlN-TiN, TiCN-Al2O3-TiN e Al2O3) além da ferramenta de metal duro sem revestimento. Foram testadas também ferramentas cerâmicas (Al2O3 (pura), Si3N4 (sialon), Al2O3+SiCw (whiskers)) e de CBN. Dentre os ensaios realizados, a ferramenta de metal duro com a geometria CNMX e revestimento TiAlN apresentou uma taxa de desgaste menor que as demais testadas com uma vida de aproximadamente 17 minutos de corte / Abstract: The super alloy Inconel 713C is an alloy whose main element of its composition is nickel. The combination of high levels of this element and the structure of this material makes it very difficult to be transformed by the machining process. Because of this difficulty and lack of information about the machining of this material, the purpose of this study was to find a combination of tool and cutting parameters to present a tool life of around 15 minutes, which is considered economically viable for industrial practice. To achieve this purpose it was tested cemented carbide tools with two different geometries, four types of coatings (TiAlN, TiN, TiAlN, TiCN-Al2O3-TiN and Al2O3) in addition to the carbide tool without coating were tested. Tools were also tested ceramics (Al2O3 (pure), Si3N4 (sialon) + Al2O3 SiCw (whiskers)) and CBN. Among the tests, the carbide tool geometry CNMX and coating TiAlN presented a lower wear rate than the others tested with a life of approximately 17 minutes of cutting / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T11:59:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LeviNascimentoda_M.pdf: 11286121 bytes, checksum: d7352e1bfd0d6ee9393542544bcda5b2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Em virtude do aumento da concorrência, as montadoras de veículos têm exercido pressões sobre os fornecedores participantes da longa cadeia produtiva no sentido de reduzir custos e aumentar a agilidade no desenvolvimento de novos produtos, sem negligenciar a qualidade e a confiabilidade das peças. Na fabricação de autopeças, por exemplo, quando se pensa em tolerâncias pequenas e em acabamento de peças endurecidas, há discussões sobre o uso da retificação convencional ou do torneamento duro. Estudos mostram que a retificação traz maiores custos, tempos de preparação maiores e impactos ambientais negativos e apresentam, como alternativa mais eficiente, o torneamento e faceamento contínuo ou interrompido de peças endurecidas com perfis retos, como os rolamentos com discos axiais. Ao invés de rolamentos axiais, neste trabalho, foi proposto o processo de torneamento duro para fabricar as pistas de rolagem em rolamentos de esferas de contato angular utilizados em sistemas de embreagem. Neste caso, diferentemente dos rolamentos axiais com perfil reto, o tornamento foi do tipo contínuo com perfil côncavo em que, à medida que a ferramenta avança, o contato da aresta de corte com a peça e, consequentemente, a seção do cavaco gerado variam. Duas velocidades de corte foram utilizadas, sendo mantidos constantes o avanço e a profundidade de corte. Características como parâmetros de rugosidade, circularidade, raio e forma da pista, coeficientes de simetria, achatamento e razão de material, dentre outros, foram controlados e comparados com amostras com pistas retificadas. A vida em fadiga de rolamentos é determinada por uma boa lubrificação e pelo bom acabamento das pistas. Quando um dos dois falha, ocorre desprendimento de material das pistas, seguido pelo começo de fraturas abaixo da superfície de contato. Por isso, após a fabricação, o controle e a montagem das amostras, foram realizados também ensaios comparativos de durabilidade. Os resultados encontrados permitiram concluir que as pistas fabricadas por torneamento duro, com as ferramentas e parâmetros utilizados apresentaram vida útil menor que aquelas produzidas por retificação / Abstract: The automotive markets have become more competitive and the car makers push the suppliers in the productive chain to focuse on cost reduction and fast development of new products, without neglecting quality and reliability. Regarding autoparts manufacture process, with small tolerances and finishing of hard parts, there are discussions about the use of conventional grinding or hard turning. Studies show that grinding increases costs, preparation times and negative environmental impacts and point out, as more effective process, the continuous or interrupted hard turning or hard facing in hard components with straight profile, such as thrust bearings with discs. Instead of thrust bearings, the aim of this work is to propose the hard turning of raceways in contact ball bearings used in clutch systems. In this case, the turning was continuous with concave profile: while the tool moves, the cut edge contact with the component and consequently the generated chip section change. Two cut speeds were used and feed rate and cut depth have been remained constant. Characteristics like rougheness parameters, roundness, raceway radius and its profile, skewness, kurtosis and bearing ratio were measured and compared with those in specimens with ground raceways. The fatigue life in ball bearings is determined by good lubrication and raceways with good finishing. When one of them fails, it occurs material deterioration (spalling) followed by cracks under the contact surface. For that reason, after manufacturing, measurements and assembly of the specimens, comparative durability tests were performed. The results could assess that the raceways manufactured by hard turning with toolings and defined parameters showed reduced fatigue life in comparison to specimens made by grinding / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

A necessidade de se usinar materiais de alta dureza e garantir bom acabamento superficial é um desafio para as atuais indústrias metal/mecânica. Além disso, coloca-se também a necessidade de fazê-lo de forma técnica e economicamente viável. Diante desse desafio o torneamento duro surge como uma opção. Com o uso dos parâmetros (velocidade de corte, avanço e profundidade de corte) e ferramentas adequadas o torneamento duro possibilita uma adequada rugosidade superficial e pode substituir a necessidade de retificação, simplificando e reduzindo custos no processo de fabricação. Para que seja possível alcançar tais resultados, é necessária a pesquisa e validação de parâmetros que permitam a execução do torneamento de materiais de alta dureza. Por meio de ensaios, de desbaste interno, realizados com peças de metal duro H11N e com ferramentas de diamante, foram feitos testes preliminares com o uso da ferramenta de projeto de experimentos (DOE), para selecionar os melhores conjuntos de parâmetros (velocidade de corte e avanço). Foi realizado um segundo grupo de testes, finais, para garantir estatisticamente os melhores resultados, as informações obtidas foram rugosidade, desgaste e número de passes. Com a análise dos resultados preliminares obtidos utilizando a ferramenta estatística de projeto de experimentos (DOE), foi identificado alta quebra de ferramentas (54%). Com a realização de micrografias, a possibilidade do problema estar relacionado com a estrutura do material e ou com o tamanho do grão foi descartada. Foram detectadas ainda, marcas na superfície usinada dos corpos de prova que são indicadores da existência de vibrações durante o processo, o que justifica o número elevado de quebras das arestas de corte de forma prematura. Os testes finais não apresentaram quebra prematura de ferramentas, e sim uma vida maior que o esperado. Foi estabelecido parâmetros viáveis para o processo, velocidade de corte de 22,1 m/min e avanço de 0,09 mm/rev. Através da análise do desgaste foi possível estabelecer um critério para troca de ferramenta, que foi o desgaste de flanco (Vb) de 0,2mm. / The necessity of machining materials with high hardness to ensure a good surface finish is a challenge for metal mechanic industries these days. Furthermore, it has the necessity to achieve this goal in a technical way and be economically viable. An option to tackle this challenge is hard turning. Through the use of parameters (speed cutting, feed rate and cut depth) and adequate tools, the hard turning enables a good surface roughness and can replace the need for grinding, making the fabrication process simpler and reducing the cost. In order for these results to be achieved, research is required and validation of parameters, which allow the realization of turning materials with high hardness. Through trials of internal thinning, with pieces made of H11N material and diamonds tools, Design of experiments (DOE) preliminary tests were carried out to select the best parameters group (cutting speed and feed rate). Secondary tests were done to ensure statically the best results in this case, the data obtained was of roughness, wear and tool life. When analyzing the preliminary results obtained using the statistic tool, design of experiments (DOE), it was identified that a high breakage of tools was occurring (54%). Through micrograph tests, the possibility of the problem being with the material structure and grain size was discarded. Traces were detected in the machining surface on the machined piece, these are indicators of the chance of vibration during the process, which can justify the high premature tool breakage. The final tests didnt show premature tool breakage, they showed the life span of the tool was longer than what was expected. Viable parameters were established for this process, cutting speed of 22.1 m/min and feed rate of 0.09 mm/rev. Through the wear analysis it was possible to establish a criterion of tool change, it was flank wear (Vb) of 0.02mm.

Este trabalho teve por objetivo estudar o efeito dos parâmetros de corte e dos tratamentos térmicos na usinagem de três aços inoxidáveis austeníticos (ABNT 303, 304 e 310). Estes aços apresentam mesma estrutura cristalina e microestrutura semelhante. O aço ABNT 303 tem composição próxima ao ABNT 304, exceto pelo elevado teor de enxofre. Já o aço ABNT 310 apresenta maiores teores de elementos de ligas. Esses materiais foram tratados termicamente (solubilização ou envelhecimento). Os aços estudados foram caracterizados microestruturalmente e foram realizadas medidas de dureza Vickers. Os aços foram então torneados em várias condições de usinagem, variando principalmente a relação avanço por profundidade de corte. Foram medidas as forças de corte e de avanço em algumas das condições e coletados os cavacos resultantes para análise morfológica, que foram realizadas utilizando-se principalmente microscopia óptica e eletrônica de varredura. Foram também medidas as rugosidades e determinados os perfis das superfícies usinadas para a avaliação do acabamento superficial. Os resultados obtidos neste trabalho permitiram determinar algumas diferenças no comportamento dos três aços inoxidáveis estudados. As maiores diferenças foram verificadas quando as superfícies foram observadas utilizando microscopia. O aço ABNT 303 apresentou as piores superfícies e os menores esforços de corte em relação aos aços ABNT 304 e 310. A utilização de diferentes ferramentas neste trabalho mostrou influência principalmente na formação do cavaco, não tendo muita influencia nos esforços de corte e tão pouco no acabamento superficial. Os tratamentos térmicos realizados propiciaram a formação de outras fases, as quais causaram alterações na microestrutura. No entanto, esses tratamentos térmicos não alteraram de forma significativa o processo de torneamento. Finalmente, a formação de martensitas induzidas por deformação foi identificada no cavaco, mas não pode ser quantificada. / The main objective of this work is to study and evaluate the effect of cutting parameters, the cutting tool and the heat treatments in the turning process of three different types of austenitic stainless steels (ABNT 303, 304 e 310). The steels studied are structurally and microstructurally comparable. The chemical composition of the ABNT 303 and the ABNT 304 is similar except for the presence of sulfur in the ABNT 303 steel which alloeds the manganese sulfide formation. On the other hand, the ABNT 310 steel is richer in alloying elements and has lower tendency to strain induced martensite formation than the other steels studied. The steels studied were also heat treated in different conditions (annealed and aged). The materials were microstructurally characterized and Vickers hardness was also measured. The turning tests were carried out by using different cutting parameters, mainly the feedcutting depth relations. These relations lead to a plane state of tension or a plane state of deformation. The cutting and feed forces were measured during turning tests. During the tests the chips were also collected for morphological analysis through optical and scanning electron microscopies. The roughness and the surfaces characteristics were also determined to evaluate the surface finishing. The major difference in the steels turned was related to surface finishing observed by using optical and scanning electron microscopies. On the whole, the ABNT 303 steel presented the worst surface and the lowest cutting forces. However, the differences among all results were not significant. The tests carried out also showed there was not considerable difference between the tools used except for the chip morphology. The heat treatments led to precipitation in the steels studied and changes in their microstructure. However, the microstructural changes hardly affected the results of the turning tests. Finally, the martensite formation was detected although this phase could be not quantified.

Alguns espelhos usados em câmeras de satélite devem apresentar qualidade superficial elevada. Eles são normalmente fabricados em ZERODUR®, um material vitrocerâmico, por meio de processos abrasivos. Observou-se que a qualidade da superfície do material deteriora-se algum tempo após a usinagem, necessitando assim de retrabalho. A causa mais influente desse fenômeno é o crescimento de trincas devido à corrosão sobtensão. Estas trincas são geradas pelas condições impostas nos processos convencionais de lapidação e polimento. Este trabalho apresenta um estudo sobre a usinabilidade do ZERODUR® utilizando torneamento de ultraprecisão com ferramenta de diamante de ponta única como uma alternativa a estes métodos tradicionais. Amostras de ZERODUR® foram submetidas a testes de indentação e riscamento a fim de se estudar as propriedades mecânicas do material, a transição dúctil-frágil e os mecanismos de remoção de material. Com base nesses testes, foi delineado um experimento fatorial do tipo 23 para avaliar a influência das seguintes variáveis de usinagem: profundidade de corte, nos níveis 0,4 e 0,2 \'mü\'m, taxa de avanço, nos níveis 0,3 e 0,1 \'mü\'m/rev e ângulo de saída da ferramenta, nos níveis -5º e -20º. As amostras do experimento foram usinadas em um torno de ultraprecisão com a ferramenta de diamante de ponta única. A qualidade superficial de cada combinação foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura e perfilometria óptica interferométrica. Os resultados dos experimentos foram analisados estatisticamente, por meio de análise de variância (ANOVA). Para os intervalos das variáveis testadas verificou-se que o ângulo de inclinação da ferramenta é o que mais afeta a qualidade superficial. Ângulos com inclinações mais negativas (-20º) proporcionaram as melhores qualidades superficiais (em torno de 200 nm). Nos resultados não houve evidência de que o corte do material tenha ocorrido dentro do regime dúctil. Porém, a rugosidade superficial encontrada em algumas combinações de corte sugere que o torneamento de ultraprecisão pode ser uma alternativa ao processo lapidação que antecede o polimento. Este trabalho de caráter exploratório contribui com estimativas de alguns parâmetros ótimos para usinagem do ZERODUR®, fornecendo subsídios para pesquisas futuras sobre este tema. / Some mirrors used in satellite cameras must present a high surface quality. They are usually made of ZERODUR®, a brittle glass ceramic, by means of abrasive processes. It was observed that the surface quality of the material deteriorates some time after the machining, thus requiring rework. The most influential cause of this phenomenon is the crack growth due to stress corrosion. These cracks are generated by the conventional machining processes of lapping and polishing. This work presents a study on the machinability of ZERODUR® using ultraprecision turning with single-point diamond tool as an alternative to these traditional methods. ZERODUR® samples were subjected to indentation and nano-scratching tests in order to study the ductile-brittle transition and material removal mechanisms. After that, a \'2 POT.3\' factorial experiment was designed in order to assess the influence of three machining parameters on the resulting surface roughness, which are: depth of cut (tested at levels 0,4 and 0,2 \'mü\'m), feed rate (tested at levels 0,3 and 0,1 \'mü\'m/rev) and rake angle of the cutting tool (tested at levels -5º e -20º). The samples were turned with single-point diamond tool using different combinations of the parameters at the levels described above. The surface quality of each sample was evaluated using an interferometric optical profiler and a scanning electron microscope (SEM). The results of the experiments were statistically evaluated by means of Analysis Of Variance (ANOVA). For the ranges tested, it was found that the rake angle of the tool was the most influential parameter. The angle of -20º provided the best values for surface quality, which were around 200 nm. There was no evidence that the cut of the material occurred in the ductile regime, however, the obtained surface roughness showed that the ultraprecision turning may be a feasible alternative for the lapping process of optical components. This exploratory research contributes to the existing knowledge by providing estimates for optimal parameters of ZERODUR® machining, furnishing empirical basis for future research in this field.

Este trabalho teve por objetivo estudar os efeitos da operação de torneamento na integridade superficial do aço inoxidável super-duplex ASTM A890 - Gr 6A. O foco do trabalho foram as operações de acabamento, porém também foram realizados alguns estudos com operações de desbaste, ambas utilizando planejamentos fatoriais completos com 2 níveis e 5 fatores. Os ensaios foram realizados em centros de torneamento com ferramentas de metal duro e tiveram como variáveis: a geometria da ferramenta / classe da pastilha, avanço, profundidade de corte, velocidade de corte e utilização ou não de fluido de corte. As respostas estudadas foram: análise microestrutural óptica e por difração de raios-X, medição de forças através de um dinamômetro piezoelétrico, rugosidade superficial, micro-dureza, tensão residual através de difração de raios-x e estabilidade dimensional. Os resultados não mostraram alterações microestruturais no material mesmo nas operações de desbaste que foram as mais severas. As outras respostas foram correlacionadas com os parâmetros de corte e a melhor combinação destes foi encontrada para a obtenção da melhor integridade superficial. O menor avanço (0,1mm/v), a menor velocidade de corte (110m/min) e a maior profundidade de corte (0,5mm) obtiveram os menores valores para a tensão residual, a menor rugosidade e o maior valor de micro-dureza. A correlação entre as respostas foi bastante difícil de ser estabelecida, uma vez que as interações tiveram grande influência nas análises, porém para algumas combinações estas correlações se mostraram possíveis de serem estabelecidas. / The objective of this work was to study the effects of the turning operations in the surface integrity in a super duplex stainless steel (SDSS) ASTM A890-Gr6A. The focus of the work was the finishing operations but some tests in rough operations were carried out. A complete factorial planning was used for both, with 2 levels and 5 factors. The tests were conducted on turning centers with carbide tools and the main input variables were: tool geometry / tool material class, feed rate, cutting depth, cutting speed and the cutting fluid utilization. The analyzed answers were: microstructure analysis by optical microscopy and x-ray diffraction, cutting measurements by a piezoelectric dynamometer, surface roughness, micro-hardness, residual stress by x-ray diffraction technique and dimensional stability. The results do not showed any changes in the microstructure of the material, even when the greater cutting values were used. All the other answers were correlated with the cutting parameters and the best combination of cutting parameters was founded for the best surface integrity. The smaller feed rate (0,1mm/v), smaller cutting speed (110m/min) and greater cutting depth (0,5mm) provided the smaller values for the tension residual stress, the smaller roughness and the greater micro-hardness. The correlation between all the answers was very difficult to analyze because there was great interaction between the factors, but for some data groups it was possible.

Dentre as diversas aplicações onde o titânio e suas ligas são empregados destaca-se a indústria aeroespacial, pois suas excelentes propriedades de resistência à fratura, resistência à corrosão e razão resistência/peso, a qual se mantém a elevadas temperaturas, torna imprescindível o seu uso. Por outro lado, a usinabilidade de titânio e suas ligas é geralmente considerada como sendo ruim devido a algumas características, como por exemplo, baixa condutividade térmica, reatividade química com a maioria dos materiais ferramenta, alta resistência em altas temperaturas e baixo módulo de elasticidade, entre outras. Por esses motivos, foram realizadas operações de torneamento de ultraprecisão com ferramenta de diamante, a fim de determinar o comportamento do Ti comercialmente puro (CP) e sua liga mais comercialmente usada (Ti-6Al-4V). Os ensaios foram feitos com uso de fluido de corte aplicado em forma de névoa (~100ml/hora) em uma máquina-ferramenta com alta rigidez e precisão de posicionamento (resolução 10 nanômetros). As técnicas de caracterização de superfície usadas foram: microscopia eletrônica de varredura, óptica e de força atômica, microdureza Vickers, perfilometria mecânica e óptica. Os danos superficiais observados devido à interação ferramenta/material foram associados ao fenômeno conhecido como delaminação. Os resultados obtidos de microdureza superficial mostraram aumentos que chegaram à ordem de 85% para o Ti (CP) e de 77% para o Ti-6Al-4V. Os menores valores encontrados para Ra ficaram em torno de 30 nm para o Ti (CP) e de 46 nm para o Ti-6Al-4V enquanto os menores valores encontrados de Rt para o Ti(CP) foi de 590 nm e para o Ti-6Al-4V foi de 416 nm sob as mesmas condições de usinagem. Portanto, a usinagem de ultraprecisão se torna uma alternativa eficiente no uso de operações de acabamento melhorando a integridade superficial do Ti (CP) e suas ligas. / Among the various applications where titanium and its alloys are employed, the aeronautic industry is one of the most important, because of their excellent properties such as fracture strength, corrosion resistance and high strength to weight ratio, which is maintained at high temperatures. However, the machinability of titanium and its alloys is generally considered poor due to some of their characteristics as low thermal conductivity, chemical reactivity with most tool materials, high resistance to mechanical work at high temperature and low young\'s modulus, etc. Ultraprecision diamond turning has been carried out in order to determine the behaviour of commercially pure Ti and the most used alloy ((Ti-6Al-4V). Cutting fluid has been applied in the form of mist (~100 ml/hora) during the experiments. A high stiffness and high precision machine tool has been used (positioning precision of 10 nm). Scanning electron microscopy, optical microscopy, atomic force microscopy, Vickers microhardness test and contact and optical perfilometry have been used to characterize the machined surfaces. The surface damage observed due to the interaction tool-workpiece have been associated with the known phenomenon of delamination. The microhardness results presented an increase of the order of 85% for Ti (CP) and of 77% for the Ti-6Al-4V alloy after machining. The lowest values for Ra are around 30 nm for Ti (CP) and 46 nm for Ti-6Al-4V and the lowest values of Rt for Ti (CP) are about 590 nm and 416 nm for the Ti-6Al-4V, for the same conditions. The ultraprecision machining of titanium and its alloys may be an efficient alternative for finish operations resulting in better surface integrity.

Vibrações mecânicas oferecem grande limitação para a produtividade, qualidade ou mesmo viabilidade das operações de usinagem, especialmente quando se trata das autoexcitadas (chatter). Neste trabalho, foram desenvolvidas estratégias que tem como objetivo diminuir a intensidade de vibrações em processos de torneamento por meio do acoplamento de material piezelétrico ao suporte de ferramenta em conjunto com uso de shunts resistivo, indutivo e resistivo-indutivo em série ou em paralelo, criando assim estruturas eletromecânicas passivamente amortecidas. Para tanto, foram construídos modelos eletromecânicos de parâmetros distribuídos para mostrar a capacidade que tais estruturas eletromecânicas possuem em oferecer um maior amortecimento quando comparadas com estruturas mecânicas convencionais. Com os modelos construídos, foi possível verificar a influência causada pela espessura da camada de material piezelétrico bem como a influência dos shunts no comportamento da estrutura, sendo constatado que camadas mais espessas aumentam a capacidade de amortecimento da estrutura e que os shunts resistivo-indutivo, tanto em série quanto em paralelo, funcionam como um amortecedor dinâmico de vibrações amortecido e oferecem o melhor desempenho. A seguir, construiu-se o diagrama de lóbulos de estabilidade para comparar as estruturas com e sem shunts e observou-se que as estruturas com shunts resistivo-indutivo possuem um melhor desempenho. Também foram executados testes de impacto (tap tests) para a verificação experimental do comportamento da estrutura quando conectadas aos shunts e os resultados mostraram que há um maior amortecimento. Considerando os resultados obtidos, acredita-se que seja possível melhorar o desempenho de processos de torneamento usando material piezelétrico. / Mechanical vibrations offer great limitation for the productivity, quality or even feasibility of the machining operations when chatter is present. In this work it was developed strategies aiming to diminish the intensity of the vibration in turning processes. By coupling a piezoelectric material with a turning tool and by using different associations of resistive and inductive shunt (series or parallel) it was created electromechanical structures passively damped. Electromechanical models of distributed parameters were developed in order to show the capacity that these structures has to offer a greater dumping when compared with conventional mechanical structures. By using these constructed models it was possible to verify the influence of the thickness of the piezoelectric material as well as the influence of shunts in the behavior of structure. It was observed that thicker layers increase the damping capacity of the structure that resistive-inductive shunt (series or parallel) works as a damped dynamic vibration absorber which offer better performance. Latter was developed a stability lobes diagram in order to compare the structures with and without shunts and it was observed that structures connected to resistiveinductive shunt has a better performance. Tap tests were performed for the purpose of study the experimental behavior of the structure connected to shunt and results showed that there is a better damping in this situation. Considering the results obtained, is fair to believe that is possible to improve turning process by using piezoelectric materials.

Alguns espelhos usados em câmeras de satélite devem apresentar qualidade superficial elevada. Eles são normalmente fabricados em ZERODUR®, um material vitrocerâmico, por meio de processos abrasivos. Observou-se que a qualidade da superfície do material deteriora-se algum tempo após a usinagem, necessitando assim de retrabalho. A causa mais influente desse fenômeno é o crescimento de trincas devido à corrosão sobtensão. Estas trincas são geradas pelas condições impostas nos processos convencionais de lapidação e polimento. Este trabalho apresenta um estudo sobre a usinabilidade do ZERODUR® utilizando torneamento de ultraprecisão com ferramenta de diamante de ponta única como uma alternativa a estes métodos tradicionais. Amostras de ZERODUR® foram submetidas a testes de indentação e riscamento a fim de se estudar as propriedades mecânicas do material, a transição dúctil-frágil e os mecanismos de remoção de material. Com base nesses testes, foi delineado um experimento fatorial do tipo 23 para avaliar a influência das seguintes variáveis de usinagem: profundidade de corte, nos níveis 0,4 e 0,2 \'mü\'m, taxa de avanço, nos níveis 0,3 e 0,1 \'mü\'m/rev e ângulo de saída da ferramenta, nos níveis -5º e -20º. As amostras do experimento foram usinadas em um torno de ultraprecisão com a ferramenta de diamante de ponta única. A qualidade superficial de cada combinação foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura e perfilometria óptica interferométrica. Os resultados dos experimentos foram analisados estatisticamente, por meio de análise de variância (ANOVA). Para os intervalos das variáveis testadas verificou-se que o ângulo de inclinação da ferramenta é o que mais afeta a qualidade superficial. Ângulos com inclinações mais negativas (-20º) proporcionaram as melhores qualidades superficiais (em torno de 200 nm). Nos resultados não houve evidência de que o corte do material tenha ocorrido dentro do regime dúctil. Porém, a rugosidade superficial encontrada em algumas combinações de corte sugere que o torneamento de ultraprecisão pode ser uma alternativa ao processo lapidação que antecede o polimento. Este trabalho de caráter exploratório contribui com estimativas de alguns parâmetros ótimos para usinagem do ZERODUR®, fornecendo subsídios para pesquisas futuras sobre este tema. / Some mirrors used in satellite cameras must present a high surface quality. They are usually made of ZERODUR®, a brittle glass ceramic, by means of abrasive processes. It was observed that the surface quality of the material deteriorates some time after the machining, thus requiring rework. The most influential cause of this phenomenon is the crack growth due to stress corrosion. These cracks are generated by the conventional machining processes of lapping and polishing. This work presents a study on the machinability of ZERODUR® using ultraprecision turning with single-point diamond tool as an alternative to these traditional methods. ZERODUR® samples were subjected to indentation and nano-scratching tests in order to study the ductile-brittle transition and material removal mechanisms. After that, a \'2 POT.3\' factorial experiment was designed in order to assess the influence of three machining parameters on the resulting surface roughness, which are: depth of cut (tested at levels 0,4 and 0,2 \'mü\'m), feed rate (tested at levels 0,3 and 0,1 \'mü\'m/rev) and rake angle of the cutting tool (tested at levels -5º e -20º). The samples were turned with single-point diamond tool using different combinations of the parameters at the levels described above. The surface quality of each sample was evaluated using an interferometric optical profiler and a scanning electron microscope (SEM). The results of the experiments were statistically evaluated by means of Analysis Of Variance (ANOVA). For the ranges tested, it was found that the rake angle of the tool was the most influential parameter. The angle of -20º provided the best values for surface quality, which were around 200 nm. There was no evidence that the cut of the material occurred in the ductile regime, however, the obtained surface roughness showed that the ultraprecision turning may be a feasible alternative for the lapping process of optical components. This exploratory research contributes to the existing knowledge by providing estimates for optimal parameters of ZERODUR® machining, furnishing empirical basis for future research in this field.