A fabricação de ultraprecisão - com suas dimensões atingindo níveis submicrométricos - tem-se mostrado um campo de trabalho que exige combinação do que há de mais avançado nas áreas de materiais, metrologia e controle. Para alcançar tais níveis de precisão, é necessário que se garanta excelente desempenho de cada um dos componentes e/ou subsistemas das máquinas. Sendo o par tribológico mancal - eixo-árvore elemento vital para o desempenho de uma máquina ferramenta, e baseado em estudos recentes que mostram que mancais convencionais de rolamento estão rapidamente atingindo seu limite, o estudo dos mancais pressurizados externamente se impõe. Com a crescente demanda por rigidez e precisão de giro, tais mancais tem-se tornado solução convencional ao contrário de condição especial. Os mancais aerostáticos, em particular, apresentam alta precisão de giro, baixa geração de calor, ausência de desgaste, alto amortecimento e limpeza. Essas características os tornam bastante atrativos em ambientes de fabricação de ultraprecisão, especialmente na indústria óptica e eletrônica, como por exemplo, na fabricação de semicondutores. O presente trabalho objetiva a comparação entre os comportamentos de dois mancais aerostáticos, com restritor do tipo orifício e com material cerâmico poroso, em relação as capacidades de carga e rigidez. Os resultados indicam a superioridade do mancal com restritor poroso quanto a capacidade de carga e também em relação à rigidez. / Ultra-precision machining - whose dimensions can reach sub-micrometric levels - has been shown to be an area of work requiring a combination of the best of materials, metrology and control. To achieve such accuracy levels, it is necessary to guarantee excellent performance of every component and/or machine subsystems. Being the tribological associated pair bearing/spindle a vital element for the performance of a machine tool, and based on recent researches that show that rolling bearings are reaching their limit very quickly, there has been an increasing demand for aerostatic bearings. These present good characteristics of stiffness, radial and axial accuracy, low heating generation, wear resistance and cleanliness. These features make them quite attractive in ultra-precision manufacturing environments, specially in the optics and electronics industries, such as in the manufacturing of semiconductors. The present work compares the stiffness and load carrying capacity of orifice restrictor and porous ceramic aerostatic bearings. The results show the superiority of porous aerostatic bearings as to loading capacity as well stiffness.

A nanotecnologia não é mais um sonho, já faz parte da nossa realidade, do nosso dia a dia. É considerada, por muitos, a quinta Revolução Industrial, uma revolução tecnológica de grande abrangência, que poderá causar impactos talvez sem precedentes na história. A soma anual dos investimentos nesta nova tecnologia é de bilhões de dólares. Devido às inovações oriundas da nanotecnologia, os processos da manufatura e a medição de ultra-precisão vêm se desenvolvendo a cada dia. A nanotecnologia fez da usinagem de ultraprecisão com ferramenta de diamante uma grande aplicação na produção de itens de alto volume, tais como: disco de memória de computadores, lentes de contato, moldes de dentes, cilindros para impressão, espelhos metálicos. A alta integridade da superfície é requerida em todos os itens obtidos por este processo. Em conseqüência, é necessário um método de medição que seja o mais exato possível, isto é, que chegue a resultados o mais próximo possível do valor verdadeiro. Mas o que significa exatidão para uma análise ideal da superfície, uma vez que não existe referência para isso? Superfícies têm sido avaliadas por meio da medição da rugosidade, a qual consiste na determinação de um valor médio, de vários setores, dentro de valores limites preestabelecidos. A metrologia, através de seus métodos e princípios, é um importante instrumento para validar modelos e teorias. O conceito que \"uma vez testado, passa a ser aceito em qualquer lugar\". Daí a crescente necessidade de resultados de medições confiáveis que possam ser validados em qualquer lugar e a qualquer tempo. Assim, um caminho a ser seguido é o de se entenderem profundamente todos os métodos e princípios envolvidos nas operações de medição de rugosidade. E para que um método seja metrologicamente válido (ou aceitável), faz-se necessário realizarem-se comparações de diversas medições, de um mesmo mensurando, utilizando métodos diversos. Havendo discrepância nos resultados, é uma evidência de que as premissas e hipóteses levaram a acreditar que a teoria ou modelo adotado deve ser reavaliado. Este trabalho selecionou os três métodos mais utilizados na caracterização da integridade de superfícies técnicas obtida em torneamento de ultraprecisão com diamante, e descreveu uma metodologia para a avaliação da capabilidade do processo de controle de superfícies técnicas usinadas em torno de ultraprecisão. / Nanotechnology is no longer a dream. It is part of the real world. It is considered by many people as the fifth Industrial Revolution, a technological revolution of great impact in history. The world annual investment in this technology reaches billions of dollars. Due to innovations related to nanotechnology, ultraprecision manufacturing processes and metrology is developing steeply. Nanotechnology made single point diamond turning an important mass production process of, for instance, computer hard discs, contact lenses, moulds, printer cylinders, metallic mirrors, etc. High grade surface integrity is required of items produced by this process. As a consequence, it is necessary to use a measurement method which is most accurate as possible, i.e., resulting in a value as close as possible to the true. But what does true mean if there is no reference for that? Surfaces have been assessed by roughness measurements which determines a mean value of several sectors within pre-determined limits. Metrology, with its methods and principles, is an important instrument to validate models and theories. The concept, once tested, becomes accepted everywhere. Therefore the increasing necessity of reliable measurement results which may be validated anywhere and any time. Thus, it is essential a deep understanding of all methods and principles involved in roughness metrology operations. For a method to be metrologically accepted, it is necessary that it is compared with different methods. In the event of existing discrepancies, the premisses and hypotheses which fundamented the theory or model should be reassessed. Three of the most used methods have been selected to characterize the surface integrity of technical surfaces generated by diamond turning. A methodology to assess the capability of the process of control of those surfaces is proposed.

A nanotecnologia não é mais um sonho, já faz parte da nossa realidade, do nosso dia a dia. É considerada, por muitos, a quinta Revolução Industrial, uma revolução tecnológica de grande abrangência, que poderá causar impactos talvez sem precedentes na história. A soma anual dos investimentos nesta nova tecnologia é de bilhões de dólares. Devido às inovações oriundas da nanotecnologia, os processos da manufatura e a medição de ultra-precisão vêm se desenvolvendo a cada dia. A nanotecnologia fez da usinagem de ultraprecisão com ferramenta de diamante uma grande aplicação na produção de itens de alto volume, tais como: disco de memória de computadores, lentes de contato, moldes de dentes, cilindros para impressão, espelhos metálicos. A alta integridade da superfície é requerida em todos os itens obtidos por este processo. Em conseqüência, é necessário um método de medição que seja o mais exato possível, isto é, que chegue a resultados o mais próximo possível do valor verdadeiro. Mas o que significa exatidão para uma análise ideal da superfície, uma vez que não existe referência para isso? Superfícies têm sido avaliadas por meio da medição da rugosidade, a qual consiste na determinação de um valor médio, de vários setores, dentro de valores limites preestabelecidos. A metrologia, através de seus métodos e princípios, é um importante instrumento para validar modelos e teorias. O conceito que \"uma vez testado, passa a ser aceito em qualquer lugar\". Daí a crescente necessidade de resultados de medições confiáveis que possam ser validados em qualquer lugar e a qualquer tempo. Assim, um caminho a ser seguido é o de se entenderem profundamente todos os métodos e princípios envolvidos nas operações de medição de rugosidade. E para que um método seja metrologicamente válido (ou aceitável), faz-se necessário realizarem-se comparações de diversas medições, de um mesmo mensurando, utilizando métodos diversos. Havendo discrepância nos resultados, é uma evidência de que as premissas e hipóteses levaram a acreditar que a teoria ou modelo adotado deve ser reavaliado. Este trabalho selecionou os três métodos mais utilizados na caracterização da integridade de superfícies técnicas obtida em torneamento de ultraprecisão com diamante, e descreveu uma metodologia para a avaliação da capabilidade do processo de controle de superfícies técnicas usinadas em torno de ultraprecisão. / Nanotechnology is no longer a dream. It is part of the real world. It is considered by many people as the fifth Industrial Revolution, a technological revolution of great impact in history. The world annual investment in this technology reaches billions of dollars. Due to innovations related to nanotechnology, ultraprecision manufacturing processes and metrology is developing steeply. Nanotechnology made single point diamond turning an important mass production process of, for instance, computer hard discs, contact lenses, moulds, printer cylinders, metallic mirrors, etc. High grade surface integrity is required of items produced by this process. As a consequence, it is necessary to use a measurement method which is most accurate as possible, i.e., resulting in a value as close as possible to the true. But what does true mean if there is no reference for that? Surfaces have been assessed by roughness measurements which determines a mean value of several sectors within pre-determined limits. Metrology, with its methods and principles, is an important instrument to validate models and theories. The concept, once tested, becomes accepted everywhere. Therefore the increasing necessity of reliable measurement results which may be validated anywhere and any time. Thus, it is essential a deep understanding of all methods and principles involved in roughness metrology operations. For a method to be metrologically accepted, it is necessary that it is compared with different methods. In the event of existing discrepancies, the premisses and hypotheses which fundamented the theory or model should be reassessed. Three of the most used methods have been selected to characterize the surface integrity of technical surfaces generated by diamond turning. A methodology to assess the capability of the process of control of those surfaces is proposed.

A fabricação de ultraprecisão - com suas dimensões atingindo níveis submicrométricos - tem-se mostrado um campo de trabalho que exige combinação do que há de mais avançado nas áreas de materiais, metrologia e controle. Para alcançar tais níveis de precisão, é necessário que se garanta excelente desempenho de cada um dos componentes e/ou subsistemas das máquinas. Sendo o par tribológico mancal - eixo-árvore elemento vital para o desempenho de uma máquina ferramenta, e baseado em estudos recentes que mostram que mancais convencionais de rolamento estão rapidamente atingindo seu limite, o estudo dos mancais pressurizados externamente se impõe. Com a crescente demanda por rigidez e precisão de giro, tais mancais tem-se tornado solução convencional ao contrário de condição especial. Os mancais aerostáticos, em particular, apresentam alta precisão de giro, baixa geração de calor, ausência de desgaste, alto amortecimento e limpeza. Essas características os tornam bastante atrativos em ambientes de fabricação de ultraprecisão, especialmente na indústria óptica e eletrônica, como por exemplo, na fabricação de semicondutores. O presente trabalho objetiva a comparação entre os comportamentos de dois mancais aerostáticos, com restritor do tipo orifício e com material cerâmico poroso, em relação as capacidades de carga e rigidez. Os resultados indicam a superioridade do mancal com restritor poroso quanto a capacidade de carga e também em relação à rigidez. / Ultra-precision machining - whose dimensions can reach sub-micrometric levels - has been shown to be an area of work requiring a combination of the best of materials, metrology and control. To achieve such accuracy levels, it is necessary to guarantee excellent performance of every component and/or machine subsystems. Being the tribological associated pair bearing/spindle a vital element for the performance of a machine tool, and based on recent researches that show that rolling bearings are reaching their limit very quickly, there has been an increasing demand for aerostatic bearings. These present good characteristics of stiffness, radial and axial accuracy, low heating generation, wear resistance and cleanliness. These features make them quite attractive in ultra-precision manufacturing environments, specially in the optics and electronics industries, such as in the manufacturing of semiconductors. The present work compares the stiffness and load carrying capacity of orifice restrictor and porous ceramic aerostatic bearings. The results show the superiority of porous aerostatic bearings as to loading capacity as well stiffness.

Este trabalho apresenta o estudo da usinabilidade do carbeto de tungstênio utilizando ferramenta de ponta única de diamante em máquina-ferramenta de ultraprecisão, em função de suas características de dureza e potencial uso para a fabricação de micromoldes. O carbeto de tungstênio foi submetido a testes de usinagem para a determinação dos parâmetros e condições de corte para a obtenção do regime dúctil. Com base nos resultados experimentais, concluiu-se que, para os avanços da ordem de 1 micrômetro/revolução, a profundidade de corte (AP) não influencia significativamente no resultado de rugosidade, e para avanços da ordem de 3 micrômetros, observou-se a formação de trincas na superfície usinada. Além disso, para profundidades de corte maiores que 2 micrômetros as ferramentas começaram a apresentar lascamento. Para avanços da ordem de 3 micrômetro/revolução a profundidade de corte influencia com grande significância no resultado de rugosidade. O torneamento do carbeto de tungstênio usando ferramenta de diamante mostrou-se uma opção viável à produção de superfícies em termos de qualidade óptica, porém, devido à alta dureza deste material (aproximadamente 4000HV) o torneamento mostrou ser um processo com condições limitadas para a produção em série de componentes em função da baixa taxa de remoção de material permitida. É possível que a retificação possa apresentar taxas de remoção maiores, mesmo assim garantindo a qualidade superficial atingida pelo torneamento, ou ainda, a retificação possa ser usada como um processo no desbaste do carbeto de tungstênio seguido do torneamento de ultraprecisão como a opção viável a produção em série de peças. Portanto, para obtenção de uma superfície de carbeto de tungstênio sem danos e com acabamentos da ordem de 10 nm, a profundidade e avanço não devem ser superiores a 2,00 \'mü\'micrômetros e 1,00 \'mü\'micrômetro/revolução, respectivamente, usando uma ferramenta de diamante nova com ângulo de saída 0 ou - 25 graus e uma máquina-ferramenta de alta precisão. / The single point diamond turning of the Tungsten Carbide is presented. The motivation for this study is the material´s high hardness and potential application for micromolds. A Tungsten Carbide sample was subjected to tests for determination of cutting parameters to achieve the ductile regime of material removal. Based on experimental results it was concluded that for the feedrate of the order of 1 \'mü\'m/revolution, the depth of cut did not affect significantly the surface roughness and for federates of the order of 3 \'mü\'m/revolution, the dept of cut influenced results of roughness greatly. Moreover chipping of the cutting edge occurs for depths of cut of 2 \'mü\'m. The diamond machining of tungsten carbide tool using diamond proved to be a viable option for the production of surfaces in terms of optical quality, but due to the high hardness of this material (approximately 4000HV) showed to be limited for the production of components due to the low material removal rate. It is possible that the precision griding may provide higher material removal rates along with the acceptable surface quality. Therefore, to obtain a damage free surface in tungsten carbide with surface finishe in the order of 10 nm, cutting depth and feedrate should be smaller than 2,00 \'mü\'m and 1,00 \'mü\'m/revolution, respectively, using a new diamond tool with rake angle of 0 or - 25 degrees and precision high stiffness machine tool.

Este trabalho apresenta o estudo da usinabilidade do carbeto de tungstênio utilizando ferramenta de ponta única de diamante em máquina-ferramenta de ultraprecisão, em função de suas características de dureza e potencial uso para a fabricação de micromoldes. O carbeto de tungstênio foi submetido a testes de usinagem para a determinação dos parâmetros e condições de corte para a obtenção do regime dúctil. Com base nos resultados experimentais, concluiu-se que, para os avanços da ordem de 1 micrômetro/revolução, a profundidade de corte (AP) não influencia significativamente no resultado de rugosidade, e para avanços da ordem de 3 micrômetros, observou-se a formação de trincas na superfície usinada. Além disso, para profundidades de corte maiores que 2 micrômetros as ferramentas começaram a apresentar lascamento. Para avanços da ordem de 3 micrômetro/revolução a profundidade de corte influencia com grande significância no resultado de rugosidade. O torneamento do carbeto de tungstênio usando ferramenta de diamante mostrou-se uma opção viável à produção de superfícies em termos de qualidade óptica, porém, devido à alta dureza deste material (aproximadamente 4000HV) o torneamento mostrou ser um processo com condições limitadas para a produção em série de componentes em função da baixa taxa de remoção de material permitida. É possível que a retificação possa apresentar taxas de remoção maiores, mesmo assim garantindo a qualidade superficial atingida pelo torneamento, ou ainda, a retificação possa ser usada como um processo no desbaste do carbeto de tungstênio seguido do torneamento de ultraprecisão como a opção viável a produção em série de peças. Portanto, para obtenção de uma superfície de carbeto de tungstênio sem danos e com acabamentos da ordem de 10 nm, a profundidade e avanço não devem ser superiores a 2,00 \'mü\'micrômetros e 1,00 \'mü\'micrômetro/revolução, respectivamente, usando uma ferramenta de diamante nova com ângulo de saída 0 ou - 25 graus e uma máquina-ferramenta de alta precisão. / The single point diamond turning of the Tungsten Carbide is presented. The motivation for this study is the material´s high hardness and potential application for micromolds. A Tungsten Carbide sample was subjected to tests for determination of cutting parameters to achieve the ductile regime of material removal. Based on experimental results it was concluded that for the feedrate of the order of 1 \'mü\'m/revolution, the depth of cut did not affect significantly the surface roughness and for federates of the order of 3 \'mü\'m/revolution, the dept of cut influenced results of roughness greatly. Moreover chipping of the cutting edge occurs for depths of cut of 2 \'mü\'m. The diamond machining of tungsten carbide tool using diamond proved to be a viable option for the production of surfaces in terms of optical quality, but due to the high hardness of this material (approximately 4000HV) showed to be limited for the production of components due to the low material removal rate. It is possible that the precision griding may provide higher material removal rates along with the acceptable surface quality. Therefore, to obtain a damage free surface in tungsten carbide with surface finishe in the order of 10 nm, cutting depth and feedrate should be smaller than 2,00 \'mü\'m and 1,00 \'mü\'m/revolution, respectively, using a new diamond tool with rake angle of 0 or - 25 degrees and precision high stiffness machine tool.