Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-27Bitstream added on 2014-12-02T11:21:16Z : No. of bitstreams: 1 000792235.pdf: 2539617 bytes, checksum: b3cd97b9313701bb7f507b016a5cf6fd (MD5) / Inúmeros fatores influenciam a usinagem da madeira, entre eles destacam-se os parâmetros de usinagem e as propriedades deste material, tendo a análise da rugosidade como a principal ferramenta para a determinação destas influências. Apesar do avanço do conhecimento sobre a usinagem da madeira, ainda existe pouca informação sobre a influência destes fatores e suas interações no processo de usinagem, visto que algumas indústrias madeireiras se deparam com questões referentes à redução de retrabalhos que visam à correção da rugosidade das peças de madeiras usinadas. Com isto, objetivou-se analisar a influência do teor de umidade da madeira de Pinus elliottii, de seus anéis de crescimento e dos sentidos de corte, no processo de fresamento cilíndrico tangencial, utilizando ferramenta de metal duro. Foram levantados dados de qualidade superficial medidos em termos dos parâmetros de rugosidade Ra e Rt, obtidos pelo método de apalpamento mecânico, bem como dados de potência consumida e emissão sonora gerados pelo processo de usinagem. O planejamento e análise dos experimentos se basearam na metodologia de Taguchi, definindo três níveis de teor de umidade (U) em % (8 ≤ U <12; 12 ≤ U <16; 16 ≤ U < 20), dois níveis para os anéis de crescimento (lenho inicial e lenho tardio) e dois níveis para o sentido de corte (concordante e discordante). Os dados de potência cosumida e emissão sonora foram analisados somente em termos do sentido de corte e do teor de umidade. A combinação dos níveis dos fatores que trouxeram os melhores resultados, em termos de qualidade superficial, emissão sonora e potência consumida foi o sentido de corte discordante, teor de umidade entre 8 e 12 % e lenho tardio. Foram determinadas diferenças estatisticamente significativas entre os níveis dos três fatores de entrada analisados pelo ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Numerous factors influence the machining of wood, among them we highlight the machining parameters and the properties of this material, having the analysis of roughness as the primary tool for determining these influences. Despite the advancement of knowledge about machining of wood, there is still little information about the influence of these factors and their interactions in the machining process, since some timber industries they run into issues relating to the reduction of rework aimed at correction of roughness of machined wood parts. With this, the objective of analyzing the influence of the moisture content of the wood of Pinus elliottii, their growth rings and the machining direction in the process cutting cylindrical milling tangential, using hard metal tool. Were raised surface quality data measured in terms of roughness parameters Ra and Rt, obtained by the method of mechanical probing move, as well as power consumption and noise emission generated by the cutting process. Planning and analysis of the experiments were based on Taguchi methodology by defining three levels of moisture content (U) in % (8 ≤ U ≤ U 12; 12 < < 16; 16 ≤ U < 20), two levels to the growth rings (initial wood and latewood) and two levels to the cutting direction (up milling and down milling). The data in power consumed and noise emission were analyzed only in terms of the sense of court and the moisture content. The combination of the levels of the factors that brought the best results, in terms of surface quality, noise emission and power consumed has been the machining direction up milling, moisture content between 8 and 12 % and latewood. Statistically significant differences were determined between the levels of the three input factors analyzed by the roughness parameter Rt. Through parameter Ra was determined statistically meaningful only for cutting ... (Complete abstract click eletronic access below)

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!.

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.

Orientador: Luiz Eduardo de Ângelo Sanchez / Banca: Vicente Luiz Scalon / Banca: Alisson Rocha Machado / Resumo: A crescente produtividade de aumento na produtividade em operações de usinagem toma cada vez mais importante o desenvolvimento de novas ferramentas de corte e novos métodos de manufatura, os quais devem ter a capacidade de preencher a demanda atual. Deste modo, muitos esforços têm sido direcionados para permitir a utilização de velocidade de corte cada vez maiores. Um grande desafio é controlar a temperatura durante o processo de usinagem, uma vez que a temperatura aumenta com o aumento da velocidade de corte, reduzindo a dureza a quente da ferramenta e alimentando os mecanismos de desgaste. Para minimizar estes efeitos, vários métodos de refrigeração têm sido propostos, cada um com suas vantagens e desvantagens. Os métodos convencionais de refrigeração, que utilizam fluidos de corte, embora possuam eficiência reconhecida, adicionam custos ao processo, além de serem causadores de problemas relacionados com o meio ambiente e com a saúde dos operadores. Neste contexto a usinagem a seco, associada com o emprego de ferramenta com alta dureza a quente, tem sido um bom método para evitar os problemas mencionados. Outra opção é a usinagem criogênica, que utiliza ferramentas de metal duro em temperaturas abaixo de -150ºC, utilizando, para isso, nitrogênio líquido como fluido refrigerante. Entretanto, este método traz alguns problemas, como a necessidade de equipamentos especiais com tamanho significante ao lado da máquina-ferramenta. Neste estudo é proposto o desenvolvimento e a construção de um sistema de refrigeraçã de ferramenta para o processo de tornemaneto, com baixo custo e manutenção simples, composto por um porta-ferramenta, com um fluido refrigerante passando internamente ao seu corpo em um circuito fechado, onde o fluido evapora em uma câmara abaixo do inserto de usinagem, removendo assim calor da ferramenta. O fluido refrigerante passa então através... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The growing need of increase in productivity in machining operations emphasizes the importance of the development of new cutting tools and new manufacturing methods, which have the capacity to fulfill the present demand. In this way, many efforts are directed to enable the utilization of higher cutting speeds. One great challenge is to control the temperature during the machining process, since the temperature rises with the increase of the cutting speed, reducing the hot hardness of the cutting tool and accelerating the tool wear mechanism. To minimize these effects, many cooling methods have been proposed, each one with advantages and disadvantages. The conventional cooling methods, which use cutting fluids, although have recognized efficiency, add costs to the process, besides to cause problems regarding to the environment and operators health. In this context, dry machining, associated with the employment of tools with high hot hardness, has been a good method to avoid these problems. Another option is the cryogenic machinig, which utilizes carbide tools in temperatures lower than - 150ºC, using, for this, liquid nitrogen as cooling fluid. However, this method brings some problems, like the need of special devices with significant size around the machine-tool. In this work, it is proposed the development and the construction of a cooling tool system for turning process, with low cost and simple maintenance, composed by a tool-holder, with a cooling fluid flowing within its body in a loop circuit, where the fluid evaporates just under the insert location, removing heat from it. The cooling fluid passes through a heat exchanger where it condensates and a new cyble is started. As result the development system provides a tool life equal or better than with the cutting fluid application, with clear economic and environmental advantages / Mestre

Orientador: Manoel Cléber de Sampaio Alves / Coorientador: Júlio Cesar Molina / Banca: Marcos Valério Ribeiro / Banca: Fábio Minoru Yamaji / Resumo: O compósito plástico madeira e a madeira plástica são materiais utilizados em diversos setores como automotivo, movelaria e principalmente na construção civil. Eles se tornaram tendência em construções ecológicas, sendo adequado para a construção de pisos, decks, brises, escadas, esquadrias, píeres e cercas. Tanto a produção da madeira plástica quanto do plástico madeira, em geral, é realizada via extrusão de perfis pré-definidos, porém, através da usinagem seria possível a produção de peças mais complexas em termos geométricos, dimensionais e superficiais, bem como, ampliar a utilização desses materiais na construção civil e na movelaria. Sendo assim, a presente proposta teve por objetivo o estudo da usinagem destes materiais. Para o estudo da usinagem da madeira plástica e do plástico madeira, foram realizados os processos de furação e de fresamento, nas modalidades tangencial e frontal, utilizando o método de Taguchi, tendo como fatores estudados as velocidades de corte e de avanço, o sentido de corte (concordante e discordante), a profundidade de corte e o tipo de material. As variáveis de saída analisadas foram o consumo de potência, a vibração média, o aquecimento das peças, a rugosidade, o desvio dimensional dos furos, a topografia das superfícies usinadas, o desgaste das ferramentas e os tipos e formas de cavacos gerados. Após os dados serem coletados foi realizada uma análise de variância (ANOVA) com nível de significância de 5%, para testar a existência de diferenç... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The wood plastic composite and the plastic lumber are materials used in the serveral sectors like automotive, furnitiures and mainly in the construction. They have become a tendency in ecological constructions, being appropried for floors, decks, strairs, frames, piers and fances. Both the production of the plastic lumber and the wood plastic composite, in general, is carried out by extrusion of predefined profiles, however, with the machining it would be possible to produce more complex pieces in geometric, dimensional and superficial terms, as well as to extend the use of these materials in construction and furniture. Therefore, the purpose of this proposal was to study the machining of these materials. To the machining study of the plastic lumber and the wood plastic composite, drilling processes and milling, the tangential and front procedures were performed using the Taguchi method, with the factors studied cutting speeds and feed the cutting direction (concordant and discordant ), depth of cut and the type of material and as output variable power consumption, the average vibration, heating the parts, the roughness, the dimensional tolerance of the holes, the topography of the machined surface, wear of tool types and shapes of chips generated. After the data is collected was carried out an analysis of variance (ANOVA) with 5% significance level to test the existence of significant differences between the means. The results obtained can be concluded that the materials stu... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Two manuscripts about the fatigue behavior of ceramic materials are reported in this thesis. Manuscript 1: Impact of the CAD/CAM machining on the fatigue behavior of glass and polycrystalline ceramics. This study assessed the effect of CAD/CAM machining on the flexural fatigue strength and on the surface roughness of different ceramics by comparing machined vs. machined and polished specimens. Disc shaped specimens of Y-TZP, leucite- and lithium disilicate-based glass ceramics were prepared by CAD/CAM machining, and assigned into two groups: machining (M); and machining followed by polishing (MP). The surface roughness (Ra and Rz) was measured in a contact perfilometer and the flexural fatigue strength was evaluated by the step-test method (n = 20), using a piston-on-three ball assembly (ISO 6872:2008). A specific loading protocol, based on the results of a monotonic test (n = 5), was performed for each ceramic material. A maximum of 10,000 cycles was applied in each load step, at 1.4 Hz. Weibull probability statistics was used for the analysis of the fatigue flexural strength, and the non-parametric Mann-Whitney test (α = 0.05) was used to compare the roughness values (Ra and Rz) between M and MP groups for each ceramic material. M resulted in higher values of roughness and lower values of characteristic fatigue strength than MP. The greatest reduction in the characteristic fatigue strength from MP to M was observed in Y-TZP (40%; M = 536.48 MPa; MP = 894.50 MPa), followed by lithium disilicate (33%; M = 187.71 MPa; MP = 278.93 MPa) and leucite glass ceramic (29%; M = 72.61 MPa; MP = 102.55 MPa). Therefore, CAD/CAM machining affected negatively the flexural fatigue strength of ceramics with different microstructures. The results suggest that the machining of partially sintered materials may be as deleterious as the machining of fully sintered materials. Manuscript 2: Loading frequencies up to 20 Hz as an alternative to accelerate fatigue strength tests in a Y-TZP ceramic. This study aimed to investigate the influence of the loading frequency on the zirconia fatigue strength, by means of the staircase approach, at a maximum lifetime of 500.000 cycles, and using a piston-on-three ball assembly (ISO 6872:2008). The frequencies investigated were 2 Hz (control - simulation of the chewing activity; n = 20), 10 Hz (n = 20), 20 Hz (n = 20), and 40 Hz (n = 21). The fatigue strength data were analyzed using one-way ANOVA and post hoc Tukey`s test (α = 0.05). The fatigue strength was significantly higher for 40 Hz group (630.7 MPa) and did not differ among the groups 2 Hz (550.3 MPa), 10 Hz (574.0 MPa) and 20 Hz (605.1 MPa). Therefore, the use of loading frequencies up to 20 Hz seems a good alternative to expedite the cycling strength fatigue tests in polycrystalline ceramics. / A presente tese é composta por dois artigos científicos, cujo tema principal é fadiga em materiais cerâmicos. Artigo 1: Impacto da usinagem CAD/CAM no comportamento à fadiga de cerâmicas vítreas e policristalinas. Esse trabalho objetivou investigar o efeito da usinagem CAD/CAM na resistência à fadiga e na rugosidade superficial de cerâmicas vítreas e policristalinas, por meio da comparação entre corpos de prova usinados e corpos de prova totalmente polidos após a usinagem. Blocos de zirconia, dissilicato de lítio e cerâmica vítrea reforçada por leucita foram usinados em sistema CAD/CAM no formato de discos, e divididos em dois grupos: usinagem (U); e usinagem seguida de polimento (UP). A rugosidade superficial (Ra e Rz) foi avaliada em perfilômetro de contato e a resistência à fadiga flexural determinada pelo método step-test (n = 20), utilizando dispositivo de flexão biaxial piston-on-three ball (ISO 6872:2008). O protocolo de carregamento variou de acordo com o tipo de cerâmica, e foi estabelecido com base em ensaio monotônico prévio (n = 5). Dez mil ciclos foram aplicados em cada step, a uma frequência de 1,4 Hz. Estatística de Weibull foi utilizada para a análise dos dados de fadiga e teste não paramétrico Mann-Whitney (α = 0,05) para comparação dos valores de Ra e Rz entre as condições U e UP de cada material. Os resultados mostraram que a usinagem resultou em maior rugosidade superficial e menores valores de resistência característica à fadiga, quando comparada aos grupos totalmente polidos após a usinagem. Maior redução na resistência característica à fadiga de UP para U foi observada na zircônia (40%; U = 536,48 MPa; UP = 894,50 MPa), seguida pelo dissilicato de lítio (33%; U = 187,71 MPa; UP = 278,93 MPa) e leucita (29%; U = 72,61 MPa; UP = 102,55 MPa). Sendo assim, concluiu-se que a usinagem CAD/CAM afeta negativamente a resistência à fadiga flexural de cerâmicas com diferentes microestruturas. Os resultados sugerem que a usinagem de materiais parcialmente sinterizados pode ser tão deletéria quanto a usinagem de materiais totalmente sinterizados. Artigo 2: Frequências de até 20 Hz como uma alternativa para acelerar ensaios de resistência à fadiga cíclica em cerâmica Y-TZP. Esse trabalho objetivou investigar a influência da frequência de aplicação de carga na resistência à fadiga da zircônia, utilizando-se o método da escada, com número máximo de ciclos fixado em 500.000, e configuração de ensaio piston-on-three ball (ISO 6872:2008). As frequências investigadas foram 2 Hz (controle – simulação da atividade mastigatória; n = 20), 10 Hz (n = 20), 20 Hz (n = 20) e 40 Hz (n = 21). Os resultados foram submetidos a análise de variância e teste de Tukey (α = 0,05). A resistência à fadiga foi significativamente superior para o grupo 40 Hz (630,7 MPa) e não diferiu entre os grupos 2 Hz (550,3 MPa), 10 Hz (574,0 MPa) e 20 Hz (605,1 MPa). Portanto, o uso de frequências de até 20 Hz pode ser tido como uma alternativa para acelerar ensaios de resistência à fadiga em cerâmicas policristalinas.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-01-28Bitstream added on 2014-06-13T20:55:55Z : No. of bitstreams: 1 alexandre_rp_me_ilha.pdf: 1144003 bytes, checksum: b7c4ebb3197b99933e17331d156443fd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho discute a utilização de Redes Neurais Artificiais na avaliação da evolução do desgaste da ferramenta de corte no processo de torneamento a partir dos níveis de vibração do sistema porta-ferramenta - ferramenta - peça. Os níveis de desgaste foram definidos em termos da rugosidade superficial da peça e desgaste de flanco da ferramenta e posteriormente, os valores de vibração medidos no porta ferramenta, foram correlacionados com esses níveis de desgaste. Foram realizados diversos ensaios utilizando o aço ABNT 1045, com ferramentas de metal duro sem cobertura e com cobertura de nitreto de titânio. Os testes foram efetuados utilizando as rotações 630, 800, 1000 e 1250 rpm, variando-se a velocidade de corte entre 100 e 200 m/min. Os sinais de vibração foram processados e analisados utilizando valores RMS (Root Mean Square) e a Transformada Wavelet, sendo que neste caso, foram extraídos os valores RMS dos coeficientes wavelet. Os dados obtidos foram utilizados nas fases de treinamento e validação das redes neurais empregadas, utilizando o algoritmo Backpropagation. Os dados foram agrupados em quatro estágios que classificam o nível de desgaste da ferramenta em estágio inicial, estágio intermediário, estágio avançado e estágio crítico de desgaste. Os testes mostraram que a utilização dos valores RMS do sinal de vibração pode levar a resultados satisfatórios, entretanto, houve algumas situações de insucesso. Alternativamente, a rede neural quando treinada com os valores RMS dos coeficientes wavelet apresentou uma melhor capacidade de identificação, com um percentual de acerto maior do que quando treinada apenas com os valores RMS dos sinais de vibração. Os resultados mostram que o monitoramento da vibração da ferramenta e a utilização de redes neurais artificiais para identificação dos diferentes... . / This work discusses the use of Artificial Neural Networks (ANN) for the evaluation of tool wear in turning operations by using the vibration of the tool holder - tool - workpiece system. The wear levels were defined in terms of the surface roughness and flank wear of the cutting tool and later on, the vibration measured in the tool holder were correlated with those wear levels. Several experiments were carried out at different cutting conditions using ABNT 1045 steel as the workpiece material, the surface roughness were measured for carbide cutting tools without coating and with coating of titanium nitride. The tests were made using the rotations 630, 800, 1000 and 1250 rpm, being varied the cutting speed between 100 and 200 m/min. The vibration signals were processed and analyzed using RMS (Root Mean Square) values and the Wavelet Transform, in the later case; the RMS values were extracted from the wavelet coefficients. The obtained data were used in the training phases and validation of the neural network, using the Backpropagation algorithm. The data were settled in four groups that classify the level of the tool wear, initial, intermediary, advanced and critical. The experiments showed that the use of RMS values of the vibration signals can bring to satisfactory results, however, the neural network trained with the RMS values from the wavelet coefficients presented a better identification capacity, with a larger percentile of success, than that when just RMS values of the vibration signals were taken. The results show that the monitoring of the vibration of the tool holder-tool-workpiece system and the use of artificial neural network for identification of the different state of the tool, they can be used to settle the end of the tool life in the turning process. It was also evidenced the potentiality of Transformed Wavelet to be used... (Complete abstract click electronic address below).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-06-17Bitstream added on 2014-06-13T19:16:07Z : No. of bitstreams: 1 vicentin_gc_me_bauru.pdf: 1398083 bytes, checksum: b02b474f8b8ff324c644909a8dd89c24 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A crescente produtividade de aumento na produtividade em operações de usinagem toma cada vez mais importante o desenvolvimento de novas ferramentas de corte e novos métodos de manufatura, os quais devem ter a capacidade de preencher a demanda atual. Deste modo, muitos esforços têm sido direcionados para permitir a utilização de velocidade de corte cada vez maiores. Um grande desafio é controlar a temperatura durante o processo de usinagem, uma vez que a temperatura aumenta com o aumento da velocidade de corte, reduzindo a dureza a quente da ferramenta e alimentando os mecanismos de desgaste. Para minimizar estes efeitos, vários métodos de refrigeração têm sido propostos, cada um com suas vantagens e desvantagens. Os métodos convencionais de refrigeração, que utilizam fluidos de corte, embora possuam eficiência reconhecida, adicionam custos ao processo, além de serem causadores de problemas relacionados com o meio ambiente e com a saúde dos operadores. Neste contexto a usinagem a seco, associada com o emprego de ferramenta com alta dureza a quente, tem sido um bom método para evitar os problemas mencionados. Outra opção é a usinagem criogênica, que utiliza ferramentas de metal duro em temperaturas abaixo de -150ºC, utilizando, para isso, nitrogênio líquido como fluido refrigerante. Entretanto, este método traz alguns problemas, como a necessidade de equipamentos especiais com tamanho significante ao lado da máquina-ferramenta. Neste estudo é proposto o desenvolvimento e a construção de um sistema de refrigeraçã de ferramenta para o processo de tornemaneto, com baixo custo e manutenção simples, composto por um porta-ferramenta, com um fluido refrigerante passando internamente ao seu corpo em um circuito fechado, onde o fluido evapora em uma câmara abaixo do inserto de usinagem, removendo assim calor da ferramenta. O fluido refrigerante passa então através... / The growing need of increase in productivity in machining operations emphasizes the importance of the development of new cutting tools and new manufacturing methods, which have the capacity to fulfill the present demand. In this way, many efforts are directed to enable the utilization of higher cutting speeds. One great challenge is to control the temperature during the machining process, since the temperature rises with the increase of the cutting speed, reducing the hot hardness of the cutting tool and accelerating the tool wear mechanism. To minimize these effects, many cooling methods have been proposed, each one with advantages and disadvantages. The conventional cooling methods, which use cutting fluids, although have recognized efficiency, add costs to the process, besides to cause problems regarding to the environment and operators health. In this context, dry machining, associated with the employment of tools with high hot hardness, has been a good method to avoid these problems. Another option is the cryogenic machinig, which utilizes carbide tools in temperatures lower than - 150ºC, using, for this, liquid nitrogen as cooling fluid. However, this method brings some problems, like the need of special devices with significant size around the machine-tool. In this work, it is proposed the development and the construction of a cooling tool system for turning process, with low cost and simple maintenance, composed by a tool-holder, with a cooling fluid flowing within its body in a loop circuit, where the fluid evaporates just under the insert location, removing heat from it. The cooling fluid passes through a heat exchanger where it condensates and a new cyble is started. As result the development system provides a tool life equal or better than with the cutting fluid application, with clear economic and environmental advantages

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-12-15Bitstream added on 2014-06-13T19:52:31Z : No. of bitstreams: 1 spinellijunior_aj_me_bauru_prot.pdf: 2793116 bytes, checksum: 2a5518c4628bc08924a0d2677ef48198 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Um dos principais objetivos da indústria metal-mecânica é o aumento da produtividade nos processos de usinagem, o que pode ser conseguido por meio de maiores taxas de remoção de material. Este requisito está associado ao desgaste da ferramenta de corte, uma vez que a redução de sua vida acarreta aumento dos custos de fabricação, não só pelo valor unitário da ferramenta, mas também pelo tempo consumido na indesejável interrupção da operação. Atualmente, um dos importantes caminhos para o aumento da vida da ferramenta aponta para o desenvolvimento de materiais mais resistentes ao desgaste, como as pastilhas de nitreto cúbico de boro policristalino (PCBN). No entanto, o custo unitário destas ferramentas é consideravelmente alto... / One of the main of the metalworking industry is the increase of productivity in machining processes, which can be obtained through larger material removal rates. This requirement is associated to be cutting tool wear evolution, since the reduction of tool life increases the production costs, not only for unitary value of the tool, but also for the time consumed in the undesirable interruption of the operation. Nowadays, an important way to increase tool life is the development of more wear resistant materials, such as polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) cutting tools. However, the unitary cost of these tools is considerably high, about 10 to 20 times more expensive that coated carbide tools. In addition its best performance occurs at high-speed machining, that demands modern machine tools. Many researchers have been using the technique of heating a workpiece layer immediately before its removal by the cutting tool in order to reduce the shear stress and to improve... (Complete abstract click electronic access below)