Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Coorientador: Anselmo Eduardo Diniz / Banca: Amauri Hassui / Banca: Nilson Cristino da Cruz / Resumo: O uso do fluído de corte é imprescindível para processos de usinagem em que há elevada geração de calor, principalmente no processo de retificação. A utilização de fluido de corte, no entanto, causa uma série de complicações, especialmente nos aspectos ambientais, econômicos e com relação à saúde dos operadores de máquinas. Assim, intensificaram-se estudos para novos métodos de aplicação e otimização do fluido de corte visando a sua redução, bem como os problemas ocasionados por esse. Sobre essa tendência, este trabalho analisa o comportamento de um método recente, até então aplicado somente em processos de usinagem com ferramenta de geometria definida, que consiste na adição de água no método da mínima quantidade de lubrificante (MQL). Foram avaliados três tipos de proporção na mistura óleo-ar e água (1:1, 1:3 e 1:5 parte de óleo de água). Para uma melhor avaliação desse método, os resultados obtidos foram comparados com outros dois métodos de lubri-refrigeração, a lubri-refrigeração convencional (fluído em abundância) e o MQL tradicional (óleo-ar). Os métodos de lubri-refrigeração foram avaliados com base nos resultados das variáveis de saída: rugosidade, circularidade, desgaste diametral do rebolo, tensão residual e microdureza. Os resultados obtidos para o método MQL com adição de água consuzem a melhorias significativas com relação ao método da MQL tradicional e estes resultados são bem próximos aos obtidos com a lubri-refrigeração convencional, para os resultados de rugosidade, circularidade e desgaste diametral do rebolo, além da isenção de danos térmicos às peças / Abstract: The use of cutting fluid is essential for the grinding process where there is high temperature, as in the grinding process. The use of cutting fluid, however causes a series of complication, especially in the environmental and economical aspects and in relation to the health of the machine operators. Therefore, there were more studies to develop new methods of application and optimization of fluid, aiming at the reduction, as well as the problems caused by the fluids. Regarding this trend, this paper has as an objective the analyzes of the behavior of a recent method, applied only to the grinding process with tools with defined geometry, it consists of the addition of water in the minimum quantity of lubrication method (MQL). This paper has analyzed three types of proportion in the mixture oil-air and water (1:1; 1:3 and 1:5). For a better assessment of this method, the obtained results were compared to other two lubri-cooling methods, the conventional method (fluid in abundance) and the traditional MQL (oil-air). The methods of the lubri-cooling studied were analyzed through the output of the variables of the grinding process: roughness, roundness, wear of the grinding wheel (relation G) and microhardness. The obtained results show that the minimum quantity of lubrification (MQL) with addition of water have a significant improvement in relation to the conventional method and these resuls are close to the obtained results with the conventional lubri-cooling (in abundance), for the results of roughness, roundness and wear of the grinding wheel, as well as examption of the thermal damage of pieces / Mestre

A constante evolução dos sistemas produtivos amplia a importância dada aos projetos de instalações industriais, onde os sistemas celulares possuem uma importância especial, pois tem maior tendência de utilização na atualidade pela engenharia industrial. O sistema celular adota conceitos de tecnologia de grupo, permitindo produzir pequenos lotes e ganhar vantagens econômicas semelhantes às obtidas com produção em massa, não perdendo a flexibilidade da produção por processo. Com a evolução da computação, sistemas integrados de apoio à decisão no planejamento e implantação destes projetos foram surgindo e auxiliando para se ter arranjos físicos adequados as novas exigências de produção, mas o custo de aquisição e desenvolvimento de softwares específicos ainda é bastante elevado. Este trabalho apresenta uma solução computacional para o projeto de células através do desenvolvimento de um aplicativo que traduz o resultado de um algoritmo de tecnologia de grupo em opções gráficas de diferentes concepções físicas para o layout da célula, propondo uma função integradora, associando-se uma biblioteca de modelos gráficos de máquinas-ferramenta para representar no chão-de-fábrica diferentes opções de fluxos para o layout. A interface, desenvolvida em Visual Basic, permite tanto o processamento do algoritmo para definição dos grupos de máquinas, baseado em análise de fluxo de produção, quanto a representação no sistema gráfico e interação necessária com banco de dados em padrão Microsoft Access. O modelamento é representado em ambiente gráfico do software Solid Edge, que permite a customização necessária para gerar, de modo automatizado, uma interface para o projeto de layout. Na definição das fronteiras dos agrupamentos, ou seja, na delimitação da célula, utiliza-se uma metodologia que os identifica automaticamente, sendo que na maioria dos trabalhos realizados anteriormente estes não previam rotinas automáticas, ficando geralmente a cargo do usuário esta identificação. O sistema desenvolvido tem aplicação como ferramenta no planejamento e projeto de layout, à medida que lança mão de recursos de uma plataforma gráfica comercial (CAD) para representar de modo automatizado, o resultado de algoritmos que normalmente seriam apenas informações textuais. Este trabalho complementa outras aplicações realizadas anteriormente que limitavam-se às definições de células, sem representá-las graficamente, além de possibilitar a escolha da forma de fluxo a ser assumida pela célula, representando um elemento importante para apoio à decisão a quem esteja projetando ou promovendo melhorias em um ambiente industrial. / The constant evolution of production systems increases the importance given to industrial installation projects where the cellular systems have a special importance because of their strong trend to be used today by industrial engineering. The cellular system adopt concepts of group technology making it possible to produce small batches and gain economic advantages similar to those obtained with mass production without losing flexibility in the manufacturing process. With the evolution of computing, integrated systems that give support to the decision process in planning and implementing these designs arose and helped to have physical arrangements adequate for the new production requirements, but the cost of acquiring and developing specific software is still quite high. This paper presents a computational solution for the design of cells by developing an application that translates the result of a group technology algorithm into graphical options of different physical concepts for cell layout, proposing an integrative function, associating a library of machine-tool graphical models to represent on the plant floor different flow options for the layout. The interface is developed in Visual Basic and allows both the processing of the algorithm for defining groups of machines based on production flow analysis as well as a representation on the graphic system and interaction necessary with the database in a Microsoft Access standard. The modeling is represented in a graphical environment using Solid Edge software, which allows the customization needed to generate, in an automated manner, an interface for the layout design. When defining the boundaries of the clusters or limiting the cell, a methodology is used that automatically identifies them, and in most of the designs done previously they did not plan for automatic routines and often this identification became the responsibility of the user. The system developed has an application as an important tool in planning and designing the layout as it makes use of resources of a commercial graphics platform (CAD) to represent automatically the result of algorithms that would normally be just textual information. This paper complements other applications made before that were limited to the definitions of cells without representing them graphically, and makes it possible to choose the form of flow to be assumed by the cell, representing an important element in the decision making process for those who are designing or promoting improvements in an industrial environment.

Tendo em vista ganhos expressivos na inovação e na competitividade, o setor joalheiro nacional busca constantemente incorporar novos recursos a fim de eliminar erros e agilizar a fabricação de modelos. Dentre as diversas tecnologias passíveis de serem empregadas na produção de joias, a usinagem CNC, é amplamente utilizada por empresas de todos os portes. A usinagem, associada à microfusão, aprimora o processo de produção de joias em larga escala, pois reduz o índice de retrabalho, de perda de material e garante maior qualidade e produtividade mantendo a expressividade formal da peça original. O presente trabalho propõe um estudo acerca das tecnologias de modelagem do setor joalheiro, dando foco aos processos de fresamento. Com o auxílio da digitalização tridimensional, foi feita uma análise comparativa das etapas envolvidas no processo de fabricação de joias. Foi possível verificar, pelos resultados obtidos, que a influência da velocidade de avanço no acabamento das peças: velocidades mais baixas resultaram em superfícies com menor rugosidade aparente e permitiram a obtenção de seções mais estreitas. Além disso, os ensaios possibilitaram a definição das velocidades adequadas para a relação produtividade versus acabamento. Foram ainda determinadas relações entre as propriedades mecânicas do material e os parâmetros testados, comprovando-se que, dentre as ceras estudadas, aquela de maior dureza (63 na escala Shore D) resulta em melhores condições de acabamento. Este trabalho indica a viabilidade de otimização do processo de fabricação de joias, pois avalia as condições de usinagem em relação ao tempo, bem como a possibilidade de redução das operações de acabamento realizadas após obtenção dos modelos por usinagem. Análises realizadas por digitalização tridimensional indicam que o principal ponto de perda dimensional é a etapa de confecção dos moldes de borracha de silicone e injeção de cera, seguido pela usinagem dos modelos. Entretanto, se esse significativo desvio resultante da produção dos moldes e da injeção for corrigido, a qualidade superficial dos modelos obtidos por usinagem CNC passa a ser fundamental. Esses processos devem, portanto, ser reavaliados, a fim de reduzir os erros gerados nas etapas intermediárias da produção de joias em larga escala. / Given significant gains in innovation and competitiveness, the national jewelry sector constantly seeks to incorporate new features, in order to eliminate errors and streamline the manufacturing of models. Among the various technologies that can be used to produce jewelry, CNC machining, is widely used by businesses of all sizes. Machining process associated with casting, improves the large-scale production of jewelry, because it reduces the rework rate, material loss and ensures higher quality and productivity while maintaining the formal expressiveness of the original part. This research proposes a study about modeling technologies of the jewelry industry, giving focus to milling processes. Aided by three-dimensional scanning, it was performed a comparative analysis of the involved steps in the manufacturing process of jewelry. Based on obtained results, it was possible to verify the influence of feed speed in the finishing of parts: lower feed speeds resulted in surfaces with roughness less apparent and allowed to obtain narrower sections. Moreover, the tests enabled the definition of appropriated feed speeds to the ratio productivity versus finishing. Relationship between mechanical properties and tested parameters was determined, proving that among the studied waxes, the hardest one (63 in Shore D scale) results in better finish. This study indicates the optimization feasibility of jewelry manufacturing process, once it evaluates the machining conditions in relation to time, as well as the possibility of reducing the finishing operations carried out after obtaining models by machining. Analyses performed by three-dimensional scanning indicate that the greater dimensional loss is in the steps of silicon rubber mold production and wax injection, followed by the machining process of models. However, if this significant deviation from production of molds and injection is corrected, the surface quality of models obtained by CNC machining becomes crucial. Therefore, these processes must be reevaluated in order to reduce errors generated in intermediate stages on large-scale production of jewelry.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema para automatizar o planejamento de processo na fabricação de peças por usinagem, adotando uma metodologia semi-generativa, ou híbrida, que se utiliza de informações de arquivos gráficos padrão STEP. O sistema interpreta o arquivo STEP (protocolo de aplicação AP203) de um sistema CAD qualquer e identifica as geometrias existentes no arquivo. Um algoritmo desenvolvido inicialmente para geometrias cilíndricas, possível de ser implementado para outras geometrias, como furos e rasgos de chavetas. Com as informações provenientes do algoritmo de interpretação do STEP, o sistema interage com um banco de dados para planejar as etapas de usinagem do produto. O banco de dados contém informações relativas a máquinas, ferramentas, operações e materiais. Rotinas associadas ao banco de dados permitem a definição e seleção de parâmetros de usinagem e máquina otimizadas a cada etapa do processo, adequadas ao projeto do componente. O sistema é considerado semi-generativo, na medida em que permite ao processista acrescentar novas etapas de processo caso o produto tenha outras features manufaturáveis, que não tenham sido obtidas de forma automática. O resultado do sistema permite a geração do plano de processo otimizado para determinado componente em função das informações disponibilizadas no banco de dados de manufatura. / This work presents the development of a system for process planning automation manufacturing parts by machining. A hybrid methodology was adopted using information from standard STEP graphical files. The system interprets the design of geometries file STEP (ISO application protocol AP203) in a system CAD with an algorithm developed initially for cylindrical geometries, being possible to be implemented for other geometries, as holes and slots. As the information proceeding from the interpretation algorithm of the STEP, the system interacts with the planning the stages of product machining. The data base contains relative information from the machines, tools, operations and materials. Routines associated with the data base allow the definition and election of parameters to optimized process machining and machine to each stage of the process, adjusted to the component project. The process planning system is based in three modules: the algorithm for interpretation STEP files, the data base with the manufacture information and the system graphical interface. The system is considered hybrid, in a sense that allows the user to add new stages to the process in the case that the product has others features manufactured that have not been recognized of automatic form. The result of the system allows the generation of an optimized process plan for determined component in relation to the information available in the manufacture data base.

Este trabalho apresenta resultados de testes com processo de usinagem para diferentes ferramentas de torneamento. Foram realizados ensaios para avaliar a diferença de comportamento quantoa esforçosde cortee acabamentosuperficialem operaçãode torneamento para um mesmo tipo de ferramenta, com variação na superfície de saída, sendo uma com quebra cavaco com outra de superfície de saída lisa. O material usinado foi aço ao carbono 1045 recozido, testado para duas diferentes velocidades, variando-se também a profundidade de corte e avanço para cada ensaio. Os testes foram executados em um torno mecânico convencional, onde as variáveis do processo foram coletadas com um sistema de aquisição de dados, através de um dinamômetro piezoelétrico para avaliação das forças de corte e um rugosímetro portátil para medida da rugas idade superficial. Observou-se nos resultados, uma forte diminuição dos esforços quando aplicada a ferramenta sinuosa com quebra-cavaco, bem como melhoria nas características do cavaco. Em relação à rugas idade superficial houve uma pequena melhora quando utilizada a ferramenta com superfície de saída lisa, situação decorrente das condições de remoção do cavaco. / This wark presents the results af machiningpracess tests with different turning tools. Tests were done to evaluate behaviors differenceson cutting efforts and surface finishing in turning operations to a same type of tool, with a variation on rake face, where one had a chipbreaker groove and the other are flat. The machining material was 1045 annealed carbon steel, tested to two different cutting speeds, changing also the depth of cut and the feed rate for each case. The tests were done in a conventionallathe, where the process variances were collected by a data acquisition system, through a piezoelectric dynamometer to evaluate the cut efforts and a portable rugosimeter to measure the surface roughness. The results show a strong reduction of the efforts when grooved tools with chip-breaker were applied as well an improvement on the chip characteristics. In relation to the surface roughness, it was observed a slight improvement when the tlat tool was used, because ofthe conditions of chip remova!.

Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-06T16:41:09Z No. of bitstreams: 1 ANÁLISE HOLÍSTICA PARA LEVANTAMENTO DE ERROS NO FRESAMENTO DE SUPERFÍCIES DE FORMA LIVRE (imprimi.pdf: 2812849 bytes, checksum: 0da39417bc4654ebadd4c0f9a886e6f9 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-07T11:04:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ANÁLISE HOLÍSTICA PARA LEVANTAMENTO DE ERROS NO FRESAMENTO DE SUPERFÍCIES DE FORMA LIVRE (imprimi.pdf: 2812849 bytes, checksum: 0da39417bc4654ebadd4c0f9a886e6f9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T11:04:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANÁLISE HOLÍSTICA PARA LEVANTAMENTO DE ERROS NO FRESAMENTO DE SUPERFÍCIES DE FORMA LIVRE (imprimi.pdf: 2812849 bytes, checksum: 0da39417bc4654ebadd4c0f9a886e6f9 (MD5) / A obtenção de superfícies de forma livre a partir de usinagem por centros de usinagem de 5 eixos leva à necessidade constante de avaliação e controle das diversas fontes de erros presentes neste tipo de processo. Uma avaliação holística de como tais fontes de erros interagem entre si é importante para que seja possível avaliar como a geometria da peça final produzida por esse tipo de equipamento se afastou do que foi projetado no modelo inicial. Conhecer a contribuição de cada fonte de erro para o resultado final é importante para se poder analisar e controlar esse distanciamento de forma a manter todo o processo dentro de limites de tolerâncias e aceitabilidade. A análise das fontes de erros de forma direta, seja pela sua medição, pela modelagem matemática e física de seus efeitos ou por análises e medições indiretas servem para avaliar, de forma combinada, os efeitos dessas fontes de erros no momento em que atuam em partes específicas do processo. Este trabalho tem como objetivo geral estudar as fontes de erros existentes em processos de produção de superfícies de forma livre por meio de centros de usinagem de 5 eixos, bem como propor um método de avaliação indireta dos efeitos que tais fontes de erros têm sobre a peça usinada. Para tanto, foi realizado um mapeamento dos efeitos das fontes de erros em toda a cadeia de usinagem e, ao final, uma rotina foi desenvolvida para comparar o modelo CAD com a saída das diversas etapas do processo de usinagem, a fim de identificar como as fontes de erros presentes em tais etapas contribuíram para criação das diferenças entre a forma do produto final e o que foi estabelecido como ideal no modelo CAD. Os resultados demonstram o crescimento do erro ao final de cada etapa e que, as etapas relacionadas aos movimentos e operações físicas do próprio Centro de Usinagem possuem maiores influências das fontes de erros, embora tenha se confirmado a interdependência entre as fases de definição de estratégias e de execução do trabalho no tocante à criação e combinação dos erros.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:15:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 265567.pdf: 11722801 bytes, checksum: fada2195f1a44572eb99cdc551b077d9 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:03:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 222419.pdf: 10943931 bytes, checksum: 3237841f366a95b997f1ac1d68c5c79c (MD5) / O crescimento e alteração de comportamento do mercado consumidor ao longo das últimas décadas provocou uma série de mudanças nos setores produtivos, que passaram a fiscalizar com rigor a qualidade de seus produtos, visando manter competitividade no mercado e atender às exigências do consumidor. Para atingir este objetivo, as empresas do ramo industrial tiveram de investir em tecnologias de monitoramento para seus processos de manufatura, sendo este um excelente meio de alcançar redução de custos e manter flexibilidade produtiva em conjunto. Dentre as técnicas de monitoramento mais promissoras estão as que focam a inspeção do desgaste em ferramentas de corte nos processos de usinagem, através de métodos de sensoreamento direto ou indireto. Este trabalho apresenta conteúdo a respeito das áreas de processos de fabricação metal-mecânica, ferramentas de corte, desgaste em ferramentas e as técnicas de monitoramento do desgaste, para poder enunciar uma aplicação de visão voltada para inspeção direta e automática do desgaste. O sistema de visão desta aplicação, conhecido como TOOLSPY, visa medir e classificar o desgaste em ferramentas de fresamento com rapidez e exatidão suficientes para substituir as técnicas de inspeção tradicionais utilizadas, dispensando o emprego de operadores experientes para a realização destas tarefas. Neste documento estão descritos os componentes de hardware e software utilizados no sistema, dando-se grande ênfase também na cadeia de processamento de imagens da solução.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303229.pdf: 1479787 bytes, checksum: 2b2912296fc35c7b9bc8ffed8c7a865f (MD5) / As indústrias de manufatura, para permanecerem competitivas, produzem uma grande quantidade de produtos diferentes para atender a demanda do mercado, e para isto são necessários inúmeros recursos dentre os quais se incluem as ferramentas de usinagem. O presente trabalho está relacionado aos problemas enfrentados por essas indústrias nas várias atividades que envolvem o uso de ferramentas de usinagem, incluindo aquisição, armazenagem, desenvolvimento de banco de dados, seleção, alocação, inspeção, preparação, controle de inventário, reciclagem, descarte entre outras. O gerenciamento de ferramentas de usinagem é uma estratégia que visa contribuir com todas essas atividades, e um momento importante é a fase inicial do projeto de implantação, onde o reconhecimento da situação atual, através de um diagnóstico, é o ponto de partida para o planejamento de sua implantação e realização de melhorias contínuas. Os gerentes de produção destacam a falta de procedimentos contendo métricas e metas estabelecidas que lhes informem se a empresa está ou não conseguindo fazer um gerenciamento eficiente e capaz de suportar o processo de implantação. Neste contexto, esse trabalho apresenta um método para realização de um diagnóstico de práticas e performances do gerenciamento de ferramentas de usinagem de empresas que trabalham com ferramentas de usinagem em seus meios produtivos, abordando os aspectos estratégicos, técnicos e logísticos, e em especial no que se refere ao gerenciamento focado na Manufatura Enxuta e aspectos ambientais relacionados a esta estratégia. Foram realizadas pesquisas de campo em nove empresas do setor metal mecânico para a aplicação do método proposto, o qual foi inspirado pelo método Benchmarking Enxuto, que já foi aplicado em alguns estudos de caso encontrados na literatura. Das nove empresas pesquisadas, duas são de médio porte e sete de grande porte, onde oito tiveram altos índices de práticas e performance (acima de 60%), e apenas uma empresa teve baixos índices de práticas (abaixo de 60%) e altos índices de performance. Com a aplicação do método desenvolvido pode-se observar que em relação aos aspectos ambientais relacionados ao gerenciamento de ferramentas de usinagem, a maior parte das empresas pesquisadas teve resultados muito bons, evidenciando que as mesmas possuem uma grande preocupação com a preservação do meio ambiente e também melhor aproveitamento dos recursos gastos na usinagem de peças.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção / Made available in DSpace on 2012-10-22T10:57:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226888.pdf: 1128076 bytes, checksum: faf6887c7e85f193d6e4adb1351fb729 (MD5) / Esta dissertação apresenta o estudo da capacidade de processo utilizando a abordagem multivariada. Inicialmente é apresentado um resumo dos índices de capacidade univariados Cp, Cpk e Cpm dos quais muitas propriedades, em diversos casos, são estendidas para os índices multivariados. A seguir são apresentados diversos índices de capacidade multivariados sugeridos na literatura. Posteriormente é proposto a utilização do índice de capacidade MCpm definido por Taam, Subbaiah e Liddy (1993). A análise dos componentes deste índice permite avaliar a contribuição da média e da variabilidade no desempenho do processo. Para que este índice possa ser calculado é necessário que o conjunto de dados atenda os requisitos de distribuição normal, não sejam autocorrelacionados e possuam estabilidade estatística. São apresentadas ferramentas estatísticas para a avaliação do atendimento a estes requisitos. Uma planilha de calculo é construída e validada em relação à literatura para calcular o índice de capacidade multivariado. Na seqüência é utilizado o índice proposto, com o auxílio da planilha construída para avaliar a capacidade do processo em uma operação de usinagem. Os resultados obtidos são analisados e propostas dos parâmetros a serem avaliados são apresentadas para a melhoria do processo. In this thesis it is studied the process capability according to a multivariate approach. Initially, it is made a resume of the univariate capability indices Cp, Cpk and Cpm whose proprieties are extended to the multivariate capability indices in many cases. Next, some indices from the literature are presented. It is then proposed to use the MCpm multivariate capability index defined by Taam, Subbaiah and Liddy (1993). This index has two components, one of them reflects the variability and the other the process mean, by analyzing the index and the components it is possible to evaluate the contribution of each component to the result. In order to calculate the index it is necessary to verify if the set of data follow a normal distribution, are not auto correlated and the process they represent are statistically stable. Some statistical tools are presented to evaluate these conditions. One spreadsheet is made and evaluate against the literature in order to be evaluated. In sequence the proposed index is used, with the spreadsheet, to evaluate the process capability in a machining operation. The results are analyzed and some issues are proposed in order to be evaluated and improve the process.