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 como objetivo o estudo experimental de lubrificação e resfriamento no torneamento duro de uma superfície funcional em componentes de grande porte, com aplicação no chão de fábrica. Foram comparadas as técnicas de mínima quantidade de lubrificante e resfriamento abundante, utilizando o método de resposta de superfície. O planejamento tridimensional utilizado foi de dois níveis, adicionado de pontos axiais, ponto central e de réplica. Foram variados a velocidade periférica da peça, o avanço da ferramenta de usinagem e a profundidade de usinagem. Após a execução do experimento, a integridade da superfície foi analisada pela medição da tensão residual, da espessura de possíveis modificações microestruturais e pela medição dos parâmetros estatísticos Sa, Sq e Sz. As medidas foram então ajustadas em modelos matemáticos, otimizadas e por fim comparadas. A análise dos resultados sinalizou que os modelos ajustados para ambos os métodos foram capazes de explicar satisfatoriamente o comportamento das variáveis de resposta. Ainda, a partir da função desirability, foi possível estimar valores ótimos com qualidade equivalente entre os métodos. Tanto para o emprego com mínimas quantidades quanto para resfriamento abundante foram registradas tensões circunferenciais altamente compressivas. Nas condições ótimas, quando empregadas mínimas quantidades de lubrificante, a superfície apresentou valores de tensões residuais 37% maiores em comparação ao obtido quando empregado o resfriamento abundante. Ambos os métodos produziram tanto superfícies livres de modificações microestruturais significativas, como também superfícies com modificações microstruturais significativas. Porém, quando detectadas, as modificações se mostraram muito reduzidas, com espessura de até 2,35 &#956m. Nas condições ótimas, quando empregado mínimas quantidades de lubrificante, a espessura da modificação foi 74% menor em comparação ao obtido quando empregado o resfriamento abundante. Os parâmetros estatísticos sugeriram alguma vantagem da aplicação de mínimas quantidades de lubrificante. Nas condições ótimas, a aplicação MQL apresentou melhor rugosidade Sa, em 47%, e Sz, em 11%. Porém, o desvio-padrão Sq da superfície apresentou valor 12% maior ao resfriamento abundante. / This work aimed to conduct a study of cooling and lubrication in hard turning of functional surface of large components. It was compared the performance of minimum quantity lubrication and abundant cooling through the application of response surface methodology. The activities were developed in shop floor application. It was designed a three-dimensional experiment with two levels, added by axial points, center point and one center replicate. The input variables were the peripheral velocity of the workpiece, the feed of the cutting tool and the depth of cut of machining. After the process were analyzed the surface integrity through the circumferential residual stress, possibly microstructure modified layers and statistical parameters such Sa, Sq and Sz. Then, the measurements were adjusted in mathematical models, optimized and compared. The analysis of the results indicated that the adjusted models for both methods were capable of explaining satisfactorily the behavior of the response variables. Also, the use of the desirability function allowed to predict optimal values with equivalent quality between the methods. The minimal quantities, as well the abundant cooling, produced circumferential residual stresses highly compressive. On optimal conditions, the MQL presented residual stresses 37% lower the abundant cooling. Both methods produced surfaces free of significant altered layers as well surface containing significant surface altered layer. However, when detected, the altered surface layer was very thin, with thickness up to 2,35 &#956m. On optimal conditions, the MQL altered layer was 74% lower the abundant cooling. The statistical parameters indicated some advantage on the application of MQL. On optimal conditions, the minimal quantities presented better Sa roughness in 47%, and Sz, in 11%. However, the standard deviation Sq of the surface presented a value 12% higher the abundant cooling.

Este trabalho teve como objetivo o estudo experimental de lubrificação e resfriamento no torneamento duro de uma superfície funcional em componentes de grande porte, com aplicação no chão de fábrica. Foram comparadas as técnicas de mínima quantidade de lubrificante e resfriamento abundante, utilizando o método de resposta de superfície. O planejamento tridimensional utilizado foi de dois níveis, adicionado de pontos axiais, ponto central e de réplica. Foram variados a velocidade periférica da peça, o avanço da ferramenta de usinagem e a profundidade de usinagem. Após a execução do experimento, a integridade da superfície foi analisada pela medição da tensão residual, da espessura de possíveis modificações microestruturais e pela medição dos parâmetros estatísticos Sa, Sq e Sz. As medidas foram então ajustadas em modelos matemáticos, otimizadas e por fim comparadas. A análise dos resultados sinalizou que os modelos ajustados para ambos os métodos foram capazes de explicar satisfatoriamente o comportamento das variáveis de resposta. Ainda, a partir da função desirability, foi possível estimar valores ótimos com qualidade equivalente entre os métodos. Tanto para o emprego com mínimas quantidades quanto para resfriamento abundante foram registradas tensões circunferenciais altamente compressivas. Nas condições ótimas, quando empregadas mínimas quantidades de lubrificante, a superfície apresentou valores de tensões residuais 37% maiores em comparação ao obtido quando empregado o resfriamento abundante. Ambos os métodos produziram tanto superfícies livres de modificações microestruturais significativas, como também superfícies com modificações microstruturais significativas. Porém, quando detectadas, as modificações se mostraram muito reduzidas, com espessura de até 2,35 &#956m. Nas condições ótimas, quando empregado mínimas quantidades de lubrificante, a espessura da modificação foi 74% menor em comparação ao obtido quando empregado o resfriamento abundante. Os parâmetros estatísticos sugeriram alguma vantagem da aplicação de mínimas quantidades de lubrificante. Nas condições ótimas, a aplicação MQL apresentou melhor rugosidade Sa, em 47%, e Sz, em 11%. Porém, o desvio-padrão Sq da superfície apresentou valor 12% maior ao resfriamento abundante. / This work aimed to conduct a study of cooling and lubrication in hard turning of functional surface of large components. It was compared the performance of minimum quantity lubrication and abundant cooling through the application of response surface methodology. The activities were developed in shop floor application. It was designed a three-dimensional experiment with two levels, added by axial points, center point and one center replicate. The input variables were the peripheral velocity of the workpiece, the feed of the cutting tool and the depth of cut of machining. After the process were analyzed the surface integrity through the circumferential residual stress, possibly microstructure modified layers and statistical parameters such Sa, Sq and Sz. Then, the measurements were adjusted in mathematical models, optimized and compared. The analysis of the results indicated that the adjusted models for both methods were capable of explaining satisfactorily the behavior of the response variables. Also, the use of the desirability function allowed to predict optimal values with equivalent quality between the methods. The minimal quantities, as well the abundant cooling, produced circumferential residual stresses highly compressive. On optimal conditions, the MQL presented residual stresses 37% lower the abundant cooling. Both methods produced surfaces free of significant altered layers as well surface containing significant surface altered layer. However, when detected, the altered surface layer was very thin, with thickness up to 2,35 &#956m. On optimal conditions, the MQL altered layer was 74% lower the abundant cooling. The statistical parameters indicated some advantage on the application of MQL. On optimal conditions, the minimal quantities presented better Sa roughness in 47%, and Sz, in 11%. However, the standard deviation Sq of the surface presented a value 12% higher the abundant cooling.