Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 263757.pdf: 5020353 bytes, checksum: 4a64faa4faa8c0447518abdc42254e1e (MD5) / O ferro fundido cinzento é um material de intensa utilização na fabricação de blocos de motores. Nos anos recentes, o ferro fundido vermicular vem ganhando grande espaço na construção de blocos de motores diesel, em razão das recentes evoluções tecnológicas desses motores, tanto em desempenho quanto na redução da emissão de poluentes, baseados em maiores pressões e temperaturas de trabalho. O ferro fundido vermicular atende cada vez melhor a essa demanda, em virtude das suas propriedades mecânicas superiores às do ferro fundido cinzento. Entretanto, em conseqüência disso, esse material apresenta maior dificuldade na usinagem, o que acarreta custos maiores no processo de fabricação dos blocos. Dentro desse contexto, este trabalho tem por objetivo o estudo da usinabilidade dos dois materiais, utilizando o processo de fresamento, que é um dos processos de grande aplicação na usinagem de blocos e cabeçotes de motores, ainda pouco estudado no Brasil com relação à usinabilidade do ferro fundido vermicular. Paralelamente, tem-se como objetivo avaliar a temperatura na peça durante a usinagem e também determinar as variações geométricas que podem ocorrer nas paredes da peça, tendo em vista o efeito térmico e os esforços da usinagem. Para tanto, houve a realização experimentos com insertos de metal-duro e de cerâmica, os quais são utilizados pela indústria para o fresamento de blocos de motores, fabricados `com ambos os materiais. Foram empregados três conjuntos de parâmetros de corte, um para a ferramenta de metal-duro e dois para a ferramenta cerâmica. Afim de medir a temperatura, foram utilizados termopares conectados ao corpo-de-prova e os sinais adquiridos e armazenados por meio de uma unidade de aquisição de dados. Com o propósito de caracterizar as variações geométricas nos corpos-de-prova, foi utilizada uma máquina de medição tridimensional. Os resultados de vida de ferramenta, avaliados pelo desgaste de flanco, permitiram evidenciar as dificuldades de usinagem do ferro fundido vermicular, comparativamente ao ferro fundido cinzento. Essas diferenças acentuam-se na usinagem com ferramenta de metal-duro e tornam-se menores com o uso de ferramentas cerâmicas. Os resultados referentes à temperatura demonstraram que o vermicular apresenta maior aquecimento durante a usinagem. Com relação às variações geométricas, não foi constado predominância de maior ou menor variação para um ou outro material. The gray cast iron is a material of intense utilization in the engine block's manufacture. In the last few years, the compacted graphite iron (CGI) is gaining a great space in the diesel engine block's construction, on account of the recent's technological evolutions of these engines, such as in the performance in the reduction of pollutant's emission, based on work's higher pressures and temperatures. The CGI provides each time in a better way this demand, in virtue of his mechanical properties that are superiors than the gray cast iron. Meantime, as consequence of that, this material present's bigger difficulty in the machining, what brings bigger costs in the block's manufactory process. Inside this context, this work has as the objective the machinability's study of two materials, using the milling process which is one of the process with a great utilization in the machining of block's and headstocks of engines, still not so studied in Brazil compared to machinability of the CGI. In parallel, the objective is to evaluate the temperature in the piece during the machining and also determinates the geometrics oscillation that can happen in the piece's wall, having in mind the thermal effect and the efforts of the machining. For that, there was the realization of experiments with carbide tool and ceramic tool, which are utilized by the milling of engine block's industry, manufactured with both materials. There were used three parameters sets of cut, one for the carbide tool and two for the ceramic tool. With the objective of check the temperature, there were used thermocouples connected to the pieces, was used a acquired sighs and stored through a acquisition unit of data. With the propose of characterize the geometric variation in the pieces, was used a three-dimensional measure machine. The results of tool's life, evaluated by the flank wear, allow showing up the difficulties in the CGI machining, comparatively to the gray cast iron. These differences get accented in the machining with carbide tools and become smaller with the ceramic tools use. The results referents to the temperature show that the CGI presents bigger heating during the machining. Regarding the geometrical variations, was not noted predominance of bigger or smaller variation for one or other material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:40:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332223.pdf: 3024045 bytes, checksum: 9cc9c9c86dab44ae7cdffee3491caf90 (MD5) Previous issue date: 2014 / O atual padrão de programação dos centros de usinagem é ainda a norma (ISO 6983-1), conhecido como código G, que foi desenvolvido no final de 1950. Essa linguagem contém informações de baixo nível que efetuam o movimento da ferramenta no processo de usinagem, dificultando a tomada de decisões pelo operador no processo de usinagem. Por este motivo, a norma (ISO 6983-1) é uma das atuais limitações de flexibilidade e interoperabilidade na fabricação de peças. Diante disto, nos anos 1990 foi proposto um novo modelo de dados para os processos de usinagem, estendendo o padrão STEP - norma (ISO 10303-1) - para o novo padrão, denominado STEP-NC (ISO 14649-1), que foi desenvolvido como resultado de vários projetos realizados por empresas e universidades. No presente trabalho descreve-se o desenvolvimento e validação de software e hardware que permite o usuário comandar uma fresadora CNC tipo pórtico de maneira que ela venha a usinar peças de maneira aderente ao padrão STEP-NC norma (ISO 14649-11). O STEP-NC se baseia no conceito de workingsteps, features de usinagem e operações de usinagem, entre outras entidades descritas pela norma (ISO 14649-1). O software STEP-NC Controller foi desenvolvido utilizando a linguagem de programação Java, que possibilitou a criação de uma interface de controle da fresadora CNC para o processo de usinagem. Foi utilizada a programação do código aberto GRBL (software de controle e movimentos em máquinas) aderente à norma RS-274 (códigos G e M), para programar o microcontrolador Arduino MEGA2560 na linguagem de programação C. A programação do código G foi retirada do GRBL para dar lugar à programação do padrão STEP-NC baseado na norma (ISO 14649-1), permitindo assim que o arquivo no formato p21 (do padrão STEP) seja interpretado e enviado aos eixos de coordenadas da fresadora CNC. Uma conexão direta foi estabelecida entre o software STEP-NC Controller e a placa de 8 relés, para permitir que a fresadora CNC trabalhe de forma seletiva (código G e M ou STEP-NC). Além disso, uma operação remota da máquina via Internet foi implementada, possibilitando assim o envio do arquivo p21 via web, além do processo de usinagem poder ser acompanhado via webcam local.<br> / The current standard programming of machine centers is still the (ISO 6983-1) standard, known as G-code, which was developed in the 1950s. This language contains low-level information performing the movement of the tool in the machining process, making it difficult for the operator to take decisions in machining. For this reason, the (ISO 6983-1) standard currently limits significantly the flexibility and interoperability part manufacturing. Given this scenario, in the 1990s a new data model for manufacturing processes was proposed to extend the STEP standard (ISO 10303-1), called STEP-NC (ISO 14649-1 standard), which was developed as a result of numerous projects by companies and universities. In this paper we describe the development and validation of software and hardware that allows the user to command a CNC gantry milling machine so that it will machine parts using the STEP-NC standard (ISO 14649-11). STEP-NC is based on the concept of workingsteps, machining features and machining operations, among other entities described by the standard (ISO 14649-1). The STEP-NC Controller software was developed using the Java programming language, which enabled the creation of a control interface for the CNC milling machining process. Programming compliant with the RS-274 standard (G and M codes) generated by the open source software GRBL (software and control movements on machines) was used to program the Arduino MEGA2560 microcontroller in the C programming language. G-code programming was removed from GRBL in order to make room for use of the STEP-NC standard (ISO 14649-1), thus allowing the physical file p21 (a part of the STEP standard) to be interpreted and sent to the axes of the CNC milling machine. A direct connection is established between the STEP-NC Controller and a board with 8 relays to allow the CNC milling machine to work selectively (either with G and M code or STEP-NC). Remote operation of the machine via the Internet was also implemented, allowing the sending of a p21 file via web, and the machining process can be monitored via webcam.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-07-18T04:08:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346679.pdf: 146353658 bytes, checksum: 93b53287eaa0d22f4e30366d1c77d270 (MD5) Previous issue date: 2016 / O torneamento de aços endurecidos é tipicamente realizado utilizando-se ferramentas de PCBN e cerâmica, as quais possuem propriedades adequadas para suportar as condições tribológicas do processo, impostas tanto pela dureza e resistência mecânica como pelos componentes microestruturais (como os carbonetos) do material usinado. Neste segmento, o desenvolvimento de novas classes e, principalmente, o refino de grão das ferramentas de metal-duro, associado às novas tecnologias de revestimentos, conferem ao metal-duro propriedades compatíveis com a aplicação. Neste contexto, este trabalho visa determinar a região de transição de aplicação das ferramentas de metal-duro revestido (PVD TiAlN e MTCVD TiCN/Al2O3/TiN) e PCBN, por meio do estudo do desgaste das ferramentas em parâmetros tridimensionais ao longo do período de adequação do sistema tribológico do par ferramenta-peça. Para isso, ensaios de torneamento foram realizados nos aços AISI 4340, AISI 52100 e AISI D2 em seis patamares de dureza, no intervalo de 35 a 60 HRC e divididos em duas fases: adequação tribológica e vida das ferramentas. Na primeira foram avaliados: componentes da força de usinagem, desgaste das ferramentas (microscopia óptica e eletrônica de varredura), integridade da superfície usinada (rugosidade e alterações e microestruturas) e morfologia dos cavacos. Na segunda fase foram considerados a evolução dos desgastes das ferramentas e a rugosidade da superfície usinada. Verificou-se que as componentes da força de usinagem apresentam aumento gradativo com o aumento da dureza dos materiais, sendo a força passiva (Fp) a componente dominante. Ademais, o incremento na dureza dos aços tende a reduzir os valores rugosidade da superfície usinada, atingindo a classe N4 (até 0,4 µm no parâmetro Ra). Considerando-se os parâmetros de desgaste que representam o volume de material removido (WRM) e a área afetada (WAA) da ferramenta, tanto para o metal-duro como para o PCBN, verificou-se uma tendência na redução do desgaste das ferramentas com o aumento da dureza dos aços até 50 HRC nas três ligas de aço ensaiadas. Após este limite de dureza, entretanto, o desgaste apresenta novamente uma tendência de aumento com acréscimos na dureza. Esta região representa a transição da morfologia dos cavacos de contínuos para dentes de serra, como também da intensidade de atuação dos mecanismos de desgaste ? principalmente da abrasão, adesão e difusão. Verificou-se, ainda, que o aumento da dureza dos aços tende a reduzir o mecanismo de desgaste da adesão, situação identificada pelo parâmetro de desgaste WAM (volume de material aderido à ferramenta). Além disso, a fração volumétrica de carbonetos na microestrutura dos aços possui impacto exponencial nos parâmetros de desgaste WRM e WAA. Os ensaios de vida das ferramentas mostraram que a região de transição de aplicação das ferramentas de metal-duro é dependente tanto da dureza como da microestrutura dos materiais usinados. Para o aço AISI 4340, o limite de aplicação das ferramentas de metal-duro é de 55 HRC; para aço AISI 52100, de 50 HRC; e para o aço AISI D2 este limite é de 45 HRC. Adicionalmente, verifica-se que para o limite de aplicação nos aços AISI 4340 e 52100, a vida das ferramentas depende do momento do desplacamento do revestimento da ferramenta. Com base na análise dos resultados, verificou-se que os parâmetros tridimensionais de desgaste se mostram adequados até mesmo para a detecção de mínimos defeitos no desgaste das ferramentas, como o momento do desplacamento do revestimento. Evidencia-se, através do trabalho, que a metodologia desenvolvida e aplicada no mesmo abre novas possibilidade de compreensão dos complexos e específicos fenômenos ocorridos em processos de usinagem, particularmente na usinagem de aços endurecidos.<br> / Abstract : The turning of hardened steels is typically accomplished using PCBN and ceramics tools, which have suitable properties to withstand the tribological process conditions imposed by machined material i.e., hardness and mechanical strength and microstructural components (such as carbides). In this segment, the development of new cemented carbide grades, especially the grain refining, coupled with new coating technologies, give the cemented carbides application compatible properties. In this context, this research aims to determine the boundary of application of cemented coated carbide (PVD TiAlN and MTCVD TiCN/Al2O3/TiN) and PCBN tools, through the study of tool wear in three-dimensional parameters over the adequacy period of the tool-workpiece tribological system. Turning tests were conducted on AISI 4340, AISI 52100 and AISI D2 steels, in six hardness levels, ranging from 35-60 HRC and divided into two phases: tribological adequacy and tool life. In the first one, machining force components, tool wear (by optical and scanning electron microscopy), machined surface integrity (roughness surface and microstructural alterations) and chip morphology were evaluated. In the second phase, tool wear evolution and machined surface roughness were considered. The machining force components present a gradual increase with the increase of the hardness material, with the passive force (Fp) being the dominant component. In addition, the increase in hardness of the steels tends to reduce the machined roughness surface, reaching the N4 grade (up to 0.4 µm in the Ra parameter). Considering the wear parameters that represent the amount of material removed from the tool (WRM) and affected area (WAA), both cemented carbide and PCBN, were found to have a trend of decreasing tool wear with increasing the hardness in the range of 35-50 HRC. After a hardness level of 50 HRC, however, wear shows increasing trend with increasing hardness. This region represents the transition from continuous chips to saw tooth chips morphology, as well as the wear mechanism acting intensity ? especially abrasion, adhesion and diffusion. It was also found that increasing the hardness of the steel tends to reduce the adhesion wear mechanism, identified by wear parameters WAM (adhered material volume on the tool). Moreover, the volume fraction of the carbides in the steel?s microstructure has an exponential effect on WRM and WAA wear parameters. Tool life tests showed that the cemented carbide and PCBN tools boundary of application is a function of hardness and microstructure of the machined material. The cemented carbide limit of application of AISI 4340 steel is 55 HRC; AISI 52100 steel is 50 HRC; and AISI D2 steel is 45 HRC. Additionally, the cemented carbide tool life in the limits of application in AISI 4340 and 52100 steels depends on the time it takes the coating to deteriorate. Based on the result analysis, it was found that the three-dimensional parameters of wear are suitable even for detecting minuscule tool defects by identifying the time of coating deterioration. It is evidenced by this research, that the methodology developed and applied open new possibilities to understanding complex and specific phenomena occurring in machining processes, particularly in the machining of hardened steels.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:08:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 79636.pdf: 3272728 bytes, checksum: 85e50f257b09a32439a0004846700099 (MD5) Previous issue date: 1988 / Neste trabalho é apresentado um sistema de otimização de condições de usinagem no fresamento para auxiliar a programação APT (Automatically Programmed Tool) de máquinas de comando numérico (NC). Através dele, a determinação de velocidades otimizadas de corte e de avanço, a distribuição dos passes, a seleção e movimentação da ferramenta e a geração de códigos na linguagem APT são feitos automaticamente. O sistema DETAUT (Determinação Automática de Condições de Corte) proporciona, assim, uma redução do tempo, do esforço e do custo de programação, bem como permite que se retire o máximo rendimento das ferramentas e das máquinas NC.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-26T01:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316412.pdf: 13268676 bytes, checksum: 466c20c3bf9086185610baf60993b68e (MD5) / Uma quantidade significativa de peças mecânicas é fabricada pelo processo de fresamento, sendo que o fresamento em desbaste 2,5D é o processo por meio do qual o maior volume de material é removido, enquanto o acabamento posterior pode ser feito em máquinas de até 5 eixos. Define-se o fresamento em 2,5D como sendo aquele composto por uma série de trajetórias 2D no plano XY em diferentes níveis Z. Uma alta remoção de material contribui para a redução do tempo de fabricação, item de grande importância para uma empresa competir no mercado atual, onde é necessário que os processos de manufatura sejam cada vez mais rápidos e flexíveis, acompanhando as constantes mudanças no mercado. A geração de trajetórias para o fresamento em 2,5D é um tópico bastante importante na manufatura de peças, incluindo software comercial de CAM (Computer-Aided Manufacturing - Manufatura Assistida por Computador), pois uma grande quantidade de peças mecânicas possui superfícies paralelas ou normais a um plano único. Este trabalho visa contribuir para a redução do tempo de usinagem mediante a geração de trajetórias para múltiplas ferramentas onde uma ferramenta com diâmetro maior remove a maior quantidade de material possível em um tempo reduzido, e posteriormente fresas com diâmetros menores são utilizadas para remover o material restante. O método implementado para a geração das trajetórias baseia-se na aplicação de operações booleanas para determinar as regioes a usinar, e foi utilizada a linguagem de programação Java no desenvolvimento. Diferentes cavidades foram usinadas usando-se as trajetórias geradas pelo método proposto, tendo sido considerados até quatro diâmetros diferentes de fresas. As trajetórias geradas foram comparadas com as trajetórias geradas por um software comercial, considerando-se os seguintes fatores: tempos de usinagem, desgaste de flanco da ferramenta e a rugosidade da peça.<br> / Abstract : A significant amount of mechanical parts is manufactured by milling, and the process of 2,5D rough milling is responsible for removing most of the material, while the finishing stage can be performed in machines with up to 5 axes. 2,5D milling is defined as the process composed of a series of 2D paths on the XY plane at different Z levels. A high material removal helps to reduce manufacturing time, which is very important for a company to compete in today's market, where it is necessary that the manufacturing processes become faster, more flexible, as a result of the ever-changing market. The generation of tool paths for 2,5D milling is a topic of great importance in the manufacture of parts, including commercial CAM (Computer-Aided Manufacturing) software, because a large amount of mechanical parts have surfaces parallel or normal to a single plan. This work seeks to contribute to reducing the machining time by generating paths for multiple tools where a tool with a larger diameter removes as much material as possible in a short time, and subsequently smaller diameter milling tools are used to remove the remaining material. The method implemented for the generation of the tool paths is based on the use of Boolean operations to determine the areas to be machined, and the Java programming language was used in the development. Different pockets were machined using the paths generated by the proposed method, and up to four different cutter diameters were considered. The paths generated were compared with the paths generated by a commercial software, and the following factors were considered: machining time, tool flank wear, and surface roughness.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:02:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210330.pdf: 5621349 bytes, checksum: 4715f01dcb1e147c03a7e2c86f5f4f3d (MD5) / Este trabalho pesquisa a importância relativa dos parâmetros de corte e das características dinâmicas dos sistemas resultantes de diferentes combinações de montagem (ferramentas, porta-ferramentas e eixos-árvores) sobre a estabilidade dinâmica do fresamento de topo a altas velocidades. São analisados os processos de desbaste com fresas de topo reto e topo toroidal, e acabamento com fresas de topo reto e topo esférico. São empregadas fresas de metal-duro inteiriças de metal-duro com microgrãos e também fresas com insertos de metal-duro. Os materiais usinados são a liga de alumínio 7075-T6 e os aços ABNT P20 e H13. São utilizados os centros de usinagem a altas velocidades Hermle C600U e C800U, e também um centro de usinagem Thyssen Hüller Hille NBH-65 ao qual foi adaptado um eixo-árvore com mancais magnéticos ativos IBAG HF200MA-40. As características dinâmicas dos sistemas são determinadas por testes de impacto. As peças são consideradas rígidas. A avaliação da estabilidade é feita a partir dos parâmetros de textura das peças usinadas e da análise dos sinais de pressão sonora, força e deslocamento medidos durante o processo. Também são realizadas simulações computacionais a partir de modelos do processo. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que as taxas de remoção de material do processo de desbaste são limitadas pelas vibrações regenerativas. As rotações que permitem as maiores profundidades de corte axial limites são aquelas cujas freqüências de passagem de dentes se aproximam da freqüência natural do modo mais flexível. No acabamento com fresas de topo reto, a maior limitação continua sendo as vibrações regenerativas, entretanto já no início da instabilidade ocorre a perda de contato da fresa com a peça em uma parte significativa do arco usinado. As vibrações que limitam o processo de fresamento de acabamento de topo esférico são as forçadas pela passagem de dentes, sendo os melhores resultados encontrados quando os harmônicos da freqüência de passagem de dentes estão mais distantes da natural do sistema.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-12-05T21:45:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264169.pdf: 2962917 bytes, checksum: 11b9e33b66cf6ff96ccedf96384967a1 (MD5) Previous issue date: 2008 / Os materiais compósitos vêm a cada dia ganhando mais espaço dentro das indústrias, principalmente na aeronáutica e automobilística. O aumento da utilização destes materiais está diretamente relacionado à melhoria de algumas propriedades (mecânicas, térmicas e elétricas), bem como a redução de peso e de custo. Além do mais, estes materiais possibilitam a fabricação de moldes de injeção de plásticos de maneira rápida e com custos reduzidos. No âmbito da obtenção de moldes de injeção de maneira rápida, é muito importante o conhecimento da usinabilidade do material compósito a ser utilizado, pois na maioria dos casos este material necessitará de algum processo de usinagem após o seu vazamento. Para que o material possa ser utilizado comercialmente é necessário observar como ele se comporta submetido a diferentes condições de usinagem. Também é necessário ter-se o conhecimento da qualidade da superfície do material após a usinagem para verificar se é adequado o seu uso como molde de injeção, visto que em alguns casos os moldes necessitam de uma reduzida rugosidade da superfície. Dentro deste contexto, esta dissertação propõe um estudo sobre a influência das condições de usinagem de um compósito de matriz polimérica (resina epóxi) com cargas metálicas (ferro), a fim de avaliar a possibilidade de construção de moldes de injeção com este tipo de material. Nos ensaios foi utilizada uma profundidade de corte constante, tendo como variáveis o avanço, a velocidade de corte e a quantidade de carga metálica no compósito. A ferramenta de corte utilizada nos experimentos foi metal-duro sem revestimento. Para a realização dos ensaios de usinagem (processo de torneamento), foram utilizados três valores diferentes de velocidade de corte e quatro de avanço, além de quatro variações de materiais da peça, com o intuito de identificar qual combinação destes parâmetros de usinagem e materiais fornecem os melhores resultados, do ponto de vista de rugosidade da superfície da peça e vida da ferramenta. Para isso, durante a realização dos ensaios, foram monitoradas as marcas de desgaste das ferramentas de corte, a temperatura das peças, bem como a qualidade da superfície das mesmas. Com os experimentos pode-se verificar que a usinagem do compósito é viável, pois a temperatura de transição vítrea da resina não foi atingida, além de não terem sido encontradas marcas de desgaste nas ferramentas de corte.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:27:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318881.pdf: 16104320 bytes, checksum: b17788d2798b81604c2686a0311a7bde (MD5) Previous issue date: 2013 / Para o fresamento de cavidades as estratégias de geração de trajetórias mais utilizadas são a paralela ao contorno e a paralela a uma direção, apesar de que as trajetórias geradas com essas estratégias normalmente gerem segmentos com um elevado ângulo de incidência da ferramenta em cantos e em regiões estreitas. A utilização das trajetórias trocoidais tem sido proposta recentemente para evitar ou minimizar esses segmentos que são considerados críticos. Nesta dissertação é apresentado um método para gerar trajetórias trocoidais de ferramentas para cavidades de 2,5D utilizando a transformada do eixo médio, a qual foi implementada na linguagem Octave, e a sua avaliação foi efetuada em provas reais de fresamento. O método proposto, denominado OC2PATH, parte de representações poligonais da cavidade, incluindo ilhas, e o diagrama do eixo médio é calculado como uma série de pontos. Esses pontos são ordenados e agrupados formando linhas. Os pontos são utilizados para gerar uma trajetória trocoidal gerando círculos com centro sobre esses pontos. Com o intuito de evitar que a ferramenta percorra duas vezes a mesma área é utilizada uma simulação baseada em pixel aplicada ao tempo de geração da trajetória. Também e apresentado um método que utiliza as trajetórias geradas e as informações de uma família de ferramentas para obter a sequência de ferramentas que permite minimizar os tempos de fresamento. Para avaliar esta proposta, foi usinada uma cavidade complexa em aço P-20 utilizando tanto com a implementação em Octave do método quanto o programa computacional comercial NX (da Siemens) para gerar as trajetórias. São apresentadas análises detalhadas dos tempos para cada programa, comparando-se as demandas de potência de usinagem ao longo do tempo. O método apresentado gera as trajetórias para a usinagem de cavidades, e de fato há uma limitação da profundidade radial de corte ao longo da trajetória, porém as trajetórias trocoidais normalmente têm um comprimento maior (de 1,5 a 2,5 vezes) do que as trajetórias paralelas ao contorno e aquelas que utilizam estratégias combinadas (como a trajetória gerada pelo software comercial usado na comparação) <br> / Abstract: The two most used tool-path generation strategies for milling a pocket are direction-parallel and contour-parallel, although the tool paths obtained with these strategies usually create regions with a high cutter sweep angle in corners and narrow slots which can be problematic to machine. The utilization of a trochoidal tool path has been proposed recently in order to avoid the occurrence of these regions. In this dissertation, a method for generating trochoidal tool paths for 2½D pocket milling using a medial axis transform is proposed, which is implemented in the Octave computer language, and an evaluation of the resulting tool path in real milling tests is presented. In order to achieve this goal, first the pocket and islands are represented as polygons, and the medial axis transform is calculated as a series of points. The points are then sorted and grouped, generating lines by an algorithm. After that, they are used as centers of circles in order to generate the trochoidal tool path. The tool path length is generated using a pixelbased simulation limiting air cuts. A method for minimize the machining time by cutting tool selection and area segmentation using the generated tool-paths is also presented. The presented method was evaluated through machining a pocket in a P20 tool steel, using tool paths generated with the proposed method (referred to as OC2PATH) and the commercial software NX (from Siemens). Detailed analysis for each tool and tool path is carried out, including graphs and images of cutting power requirements. The proposed method generates the toolpaths and NC code, and in fact there is a limitation in the radial depth of cut along the toolpath. However, the obtained toolpaths are lengthier (usually between 1.5 and 2.5 times) than the contour-parallel toolpaths and combined tool-paths (as those obtained with the commercial software used as a means of comparison).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323606.pdf: 8746503 bytes, checksum: 8c9a6c0bfea87384a7c8b0d86249f795 (MD5) Previous issue date: 2013 / Abstract : The use of polished high gloss porcelain tile has become increasingly common in civil construction. One of the main factors that determine this choice is the great aesthetic call due to the high gloss, occupying the niche market previously dominated by natural stones, such as marble or granite, for example. The machining process to obtain that high gloss can be divided into several distinct stages, the first one is the flat grinding for roughing and removal of orthogonal defects from the top surface of ceramic plate. Commonly, the process parameters used into grinding are obtained directly on industrial line by "trial and error", depending strongly on the operator's experience and sensitivity to adjust the machinery. As a result of this empirical procedure, there are several problems that increase the cost of production and may injure the final gloss of the product. So this doctoral thesis aims to increase the knowledge of tribology and kinematics, optimizing the fragile grinding process for porcelain tile. It is considered in this study the physical interaction between the abrasive grain and the surface of the ceramic plate, as well the kinematic described by this one on the work piece. As a way to simulate the tribological effect during machining, tests were performed employing a surface grinding machine and sclerometry, using an abrasive well with a single diamond abrasive grain and a Vickers indenter as abrasive tool, respectively. The results were analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy and optical perfilometry. In theoretical evaluation, the equations proposed in the literature for material removal by fragile scratching based on the basic characteristics of ceramic were compared to the experimental results obtained, in order to validate their representativeness. At the end, based on the conclusions presented in this work, adaptations are proposed to improve the mathematical modelling, as well process conditions are pointed to optimize the fragile grinding step for high gloss porcelain tiles, seeking a balance between the state of art and the economic viability of the process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T03:43:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 193731.pdf: 1589478 bytes, checksum: c6ef824cbfbafcf9984ee32e3a9b7418 (MD5) / O objetivo deste trabalho foi desenvolver ferramentas, métodos e parâmetros de corte, que possam ser aplicados na usinagem por fresamento periférico de matrizes montadas, com insertos curvilíneos de aço AISI-SAE D6 temperado e revenido com dureza de 60-62 HRC. Nestes insertos utilizaram-se fresas inteiriças de metal-duro revestidas, nos diâmetros de 9 e 10 mm com 3, 4 e 6 gumes. Para alcançar o objetivo acima executou-se a primeira fase de ensaios propostos pelos fabricantes de ferramentas, com fresas revestidas de diâmetros de 8, 10 e 12 mm e 3, 4, 5, 6 e 12 gumes, no fresamento periférico de desbaste em corpos de prova retilíneos também em aço D6 (60-62 HRC). Na busca de maiores informações sobre os metais-duros empregados nas fresas destes ensaios, efetuou-se uma análise metalográfica. Os parâmetros de rugosidade Ra e Rt obtidos nos corpos de prova retilíneos de aço D6 foram comparados com normas, em desbaste (fresamento e retificação) e acabamento (retificação). A avaliação dos resultados obtidos mostrou que a melhor ferramenta testada para desbaste do aço D6 foi, diâmetro de 10 mm, 6 gumes, ângulo de hélice de 45º e ângulo de saída ortogonal de -10º, considerando os critérios: volume de material removido, vida da ferramenta e taxa de usinagem. A mesma ferramenta teve também um bom resultado no acabamento de insertos curvilíneos montados em um corpo de matriz, considerando os parâmetros verticais de rugosidade Ra e Rt.