Tradicionalmente, em aplicações industriais predominam robôs cujas arquiteturas correspondem a estruturas cinemáticas seriais, ou seja, seus atuadores e peças movidas são dispostos em série, um após o outro, formando uma única cadeia cinemática aberta, de modo a posicionar o órgão terminal, a parte do robô que comumente contém uma garra ou um eletrodo de solda. Esses robôs apresentam desempenho insatisfatório em aplicações que demandem precisão, rigidez, alta freqüência natural e baixo tempo de ciclo. Sendo assim, tanto a comunidade acadêmica como a industrial têm manifestado um interesse crescente pela utilização de outro tipo de estrutura cinemática, denominada paralela, que se caracteriza pela presença de várias cadeias cinemáticas independentes, atuando de forma paralela e simultânea sobre o órgão terminal. Essa arquitetura não-convencional apresenta, potencialmente, uma série de vantagens, como: alta rigidez, leveza, rapidez, precisão e alta capacidade de carga. No entanto, existe uma série de problemas abertos que necessitam de uma investigação mais profunda, de modo a garantir que essa mudança de tendência venha a ser implementada com eficácia. O objetivo desta pesquisa é contribuir para o desenvolvimento de uma máquina fresadora de arquitetura paralela que seja promissora quanto à sua simplicidade construtiva, bem como a precisão de posicionamento da ferramenta, se comparada com os robôs paralelos tradicionais. Esses dois requisitos simplicidade e precisão serão alcançados mediante o emprego de uma estrutura modular e a utilização de uma barra de ancoragem ativa, de forma que a estrutura final apresente três atuadores operando em conjunto. Sendo assim, serão empregados três membros, todos ativos, formando uma estrutura cinemática redundante com mobilidade igual a dois. A avaliação do comportamento da arquitetura proposta para a fresadora será realizada por meio de simulações, com o mapeamento dos erros estáticos, de modo a identificar a sua precisão de posicionamento ao longo dos seus eixos de movimentação. / Traditionally, in industrial activities, there is a preference over robots whose architectures correspond to serial kinematic structures, i.e., its actuators and moving parts are arranged in series, one after another, forming a single open kinematic chain, in order to position the body terminal, the part of the robot that commonly contain a claw or a welding electrode. However, these robots have poor performance in applications that require precision, rigidity, high natural frequency and low cycle time. Due to these factors, both academic and industrial communities have expressed a growing interest in the use of another type of kinematic structure, called parallel, which is characterized by the presence of several independent kinematic chains, operating in parallel and simultaneously on the terminal organ. This unconventional architecture has potentially a number of advantages, such as high stiffness, lightness, speed, precision and high load capacity. However, there are a number of open problems that need further investigation in order to ensure that this trend change will be implemented effectively. The objective of this research is to contribute for the development of a parallel milling machine that presents a promising behavior in terms of precision and simplicity in construction, compared with the traditional parallel robots. Both requirements simplicity and precision will be achieved with the utilization of a modular structure and the introduction of an active docking bar, so that the final structure has three actuators working simultaneously. Thus, three members will be used, all active, forming a kinematic redundant structure with mobility equal to two. The expected behavior of the proposed architecture for the milling machine is evaluated through simulations, with the mapping of static errors that allow the identification of its positioning accuracy along the motion axes.

Este trabalho tem como objetivo avaliar e melhorar os métodos de fabricação de superfícies complexas. Para tanto, diferentes estratégias de fresamento são analisadas e aplicadas em um contexto de ferramentaria. As metas de melhoria são: diminuição dos tempos de processo, preservação dos recursos produtivos e melhora da qualidade superficial da peça usinada. São consideradas as operações de desbaste, semi-acabamento e acabamento do aço H13 temperado. A escolha desse material, bem como das ferramentas e da máquina ferramenta apresentadas neste estudo, é baseada nos recursos existentes e utilizados por empresas estabelecidas em território nacional. A peça de estudo foi sugerida por uma ferramentaria renomada e possui características presentes em seus atuais produtos. Características essas, que apresentam-se como pontos críticos no processo de manufatura em virtude de sua complexidade geométrica. Os objetivos estabelecidos foram alcançados. Foram desenvolvidas estratégias que permitiram o aumento da produtividade, ampliação da vida útil de ferramentas e máquinas e diminuição dos índices de rugosidade das superfícies fabricadas. Todos os conceitos foram empregados em chão-de-fábrica onde houve a comprovação dos ganhos obtidos e da aplicabilidade do estudo.

Tradicionalmente, em aplicações industriais predominam robôs cujas arquiteturas correspondem a estruturas cinemáticas seriais, ou seja, seus atuadores e peças movidas são dispostos em série, um após o outro, formando uma única cadeia cinemática aberta, de modo a posicionar o órgão terminal, a parte do robô que comumente contém uma garra ou um eletrodo de solda. Esses robôs apresentam desempenho insatisfatório em aplicações que demandem precisão, rigidez, alta freqüência natural e baixo tempo de ciclo. Sendo assim, tanto a comunidade acadêmica como a industrial têm manifestado um interesse crescente pela utilização de outro tipo de estrutura cinemática, denominada paralela, que se caracteriza pela presença de várias cadeias cinemáticas independentes, atuando de forma paralela e simultânea sobre o órgão terminal. Essa arquitetura não-convencional apresenta, potencialmente, uma série de vantagens, como: alta rigidez, leveza, rapidez, precisão e alta capacidade de carga. No entanto, existe uma série de problemas abertos que necessitam de uma investigação mais profunda, de modo a garantir que essa mudança de tendência venha a ser implementada com eficácia. O objetivo desta pesquisa é contribuir para o desenvolvimento de uma máquina fresadora de arquitetura paralela que seja promissora quanto à sua simplicidade construtiva, bem como a precisão de posicionamento da ferramenta, se comparada com os robôs paralelos tradicionais. Esses dois requisitos simplicidade e precisão serão alcançados mediante o emprego de uma estrutura modular e a utilização de uma barra de ancoragem ativa, de forma que a estrutura final apresente três atuadores operando em conjunto. Sendo assim, serão empregados três membros, todos ativos, formando uma estrutura cinemática redundante com mobilidade igual a dois. A avaliação do comportamento da arquitetura proposta para a fresadora será realizada por meio de simulações, com o mapeamento dos erros estáticos, de modo a identificar a sua precisão de posicionamento ao longo dos seus eixos de movimentação. / Traditionally, in industrial activities, there is a preference over robots whose architectures correspond to serial kinematic structures, i.e., its actuators and moving parts are arranged in series, one after another, forming a single open kinematic chain, in order to position the body terminal, the part of the robot that commonly contain a claw or a welding electrode. However, these robots have poor performance in applications that require precision, rigidity, high natural frequency and low cycle time. Due to these factors, both academic and industrial communities have expressed a growing interest in the use of another type of kinematic structure, called parallel, which is characterized by the presence of several independent kinematic chains, operating in parallel and simultaneously on the terminal organ. This unconventional architecture has potentially a number of advantages, such as high stiffness, lightness, speed, precision and high load capacity. However, there are a number of open problems that need further investigation in order to ensure that this trend change will be implemented effectively. The objective of this research is to contribute for the development of a parallel milling machine that presents a promising behavior in terms of precision and simplicity in construction, compared with the traditional parallel robots. Both requirements simplicity and precision will be achieved with the utilization of a modular structure and the introduction of an active docking bar, so that the final structure has three actuators working simultaneously. Thus, three members will be used, all active, forming a kinematic redundant structure with mobility equal to two. The expected behavior of the proposed architecture for the milling machine is evaluated through simulations, with the mapping of static errors that allow the identification of its positioning accuracy along the motion axes.

Made available in DSpace on 2010-04-20T20:15:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1989-07-05T00:00:00Z / Trata das modificações ocorridas na organização da produção e na organização do trabalho em função da introdução de tecnologia de base microeletrônica em empresas industriais. Estas modificações são associadas aos fatoreseconômicos, políticos e sociais que as determinam, a partir de urna dada base tecnológica potencial. No estudo da situação brasileira dá-ênfase à introdução e difusão de máquinas-ferrarnenta de comando numérico, hem como aos possíveis impactos causados por este processo

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-30T12:06:37Z No. of bitstreams: 1 152002.pdf: 4644527 bytes, checksum: c25ce580160fc1c2ab38706030d832a7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-30T12:06:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 152002.pdf: 4644527 bytes, checksum: c25ce580160fc1c2ab38706030d832a7 (MD5) Previous issue date: 1979-11 / Estudamos um modelo teórico de uma máquina-ferramenta que leva em consideração a vibração da peça e da ferramenta relativa a parte da estrutura da máquina que pode ser suposta rígida. A grande vantagem deste estudo é a simplicidade de sua aplicação prática. Conhecendo os mesmos parâmetros da máquina necessários para o cálculo de modelos clássicos, podemos obter, com um número reduzido de operações matemáticas, as faixas de frequência em que a máquina deve operar para que ela tenha um bom desempenho. / A theoretical model of a machine tool is studied which takes into consideration the vibration of the workpiece and the tool in relation to the part of the structure that can be assurred to be rigid. The greatestadvantage of this study is the simplicity of its practical application. Employing the sarne parameters necessary for the calculation of classical models, one can obtain with a reduced number of mathematical operations the frequency bands in which the machine has good performance.

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A seleção de máquinas adequadas é uma das decisões mais críticas para o desenvolvimento de um ambiente de produção eficiente. As condições competitivas do mercado em todo o mundo, resultante da globalização, forçam as empresas a utilizar novos equipamentos, que são continuamente introduzidos no mercado com os avanços tecnológicos, e a tomar decisões cuidadosas durante a compra desses recursos. Uma seleção inadequada de uma máquina-ferramenta pode afetar negativamente a exatidão, a produtividade e a capacidade de resposta às demandas de manufatura da empresa. Por isso, não é recomendado focar apenas no menor preço da máquina, contudo é necessário conhecer os requisitos técnicos, que melhor atendem as necessidades do cliente e estão contido na máquina, a fim de apoiar o processo de tomada de decisão. Esta tese descreve o desenvolvimento de uma abordagem metodológica baseada na integração dos métodos QFD e AHP para seleção de máquinas-ferramenta. Os principais objetivos alcançados por esta tese referem-se ao uso parcial do QFD na etapa de estruturação do problema de decisão e viabilizar a aplicação do método da forma mais prática e compreensível possível com a eliminação dos julgamentos das alternativas em relação aos subcritérios, no intuito de minimizar o dispêndio de energia por parte do decisor. Os requisitos técnicos da máquina são determinados por meio da identificação da necessidade dos clientes e agrupados na forma de critérios de seleção com o auxílio do método QFD. Os critérios definidos e agrupados são usados para estruturar a árvore de decisão e adquirem um valor de prioridade por meio da aplicação do método AHP. Os valores das especificações de cada alternativa, correlacionadas com os critérios, são ponderados pela prioridade global de cada subcritério. A alternativa mais adequada é aquela que possuir maior valor de prioridade global. Essa classificação pode ser alterada de acordo com o interesse do decisor ao considerar a razão entre os benefício técnico e o custo de aquisição do equipamento.

Esta tese analisa as características e as condições do desenvolvimento industrial e tecnológico do setor de máquinas-ferramenta no Brasil. O trabalho parte do pressuposto de que há uma relação entre trajetória tecnológica, regime tecnológico e desenvolvimento econômico e considera que o arcabouço sobre Sistema Setorial de Inovação pode trazer importantes contribuições para o desenvolvimento tecnológico entre os setores industriais. A revisão teórica da tese aplicou a discussão sobre trajetória tecnológica, regime tecnológico e Sistema Setorial de Inovação ao caso do setor de máquinas-ferramenta mundial, destacando as características do desenvolvimento das tecnologias do setor na Inglaterra, EUA e Japão. A metodologia de pesquisa abrangeu uma análise sobre o setor de máquinas-ferramenta no Brasil. Esta análise considerou as características do desempenho industrial e tecnológico e as interações realizadas entre empresas de máquinas-ferramenta e grupos de pesquisa sediados no Estado de São Paulo. A partir da análise empírica e setorial, a tese constatou que o regime tecnológico do setor de máquinas-ferramenta do Brasil apresenta características distintas, relativamente ao setor de máquinas-ferramenta dos países analisados na revisão teórica. O Sistema Setorial de Inovação de máquinas-ferramenta no Brasil também apresenta algumas diferenças em relação ao Sistema Setorial de máquinas-ferramenta da Alemanha, Japão, EUA e Itália. A conclusão é que a escolha das empresas por trajetórias tecnológicas no passado pode repercutir um ambiente tecnológico distinto para um mesmo setor através dos países. Considera-se que as características do ambiente tecnológico de cada setor podem apresentar alguns efeitos positivos para a sua competitividade. Entretanto, no longo prazo, a dinâmica industrial e tecnológica do setor de máquinas-ferramenta nacional pode ser afetada pela escolha entre trajetórias tecnológicas. / This thesis analyzes the characteristics and conditions of the industrial and technological development of the machine tools industry in Brazil. The work assumes that there is a relationship between technological trajectory, technological regime and economic development and considers the framework of the Sectoral System of Innovation can make important contributions to technological development among industries. A theoretical review of the thesis applied the discussion on technological trajectory, technological regime and Sectoral System of Innovation in the case of machine tools industry, highlighting the features of the technology development sector in England, USA and Japan. The research methodology includes an analysis of the machine tools industry in Brazil. This analysis considered the performance characteristics of industrial and technological interactions between companies of machine tools and research groups based in São Paulo. From the empirical analysis and sector, the thesis found that the technological regime of the machine tools industry in Brazil has distinct characteristics to the machine tools industry of the countries analyzed in the theoretical review. The machine tools Sectoral System of Innovation in Brazil also have some differences from the System Sector machine tools from Germany, Japan, USA and Italy. The conclusion is that the choice of enterprises by technological trajectories in the past can influence a distinct technological environment for the same sector across countries. It is considered that the characteristics of the technological environment of each sector may have some positive effects on their competitiveness. However, in the long term, the dynamic industrial and technological sector of machine tools can be affected by national choice between technological trajectories.

Esta tese analisa as características e as condições do desenvolvimento industrial e tecnológico do setor de máquinas-ferramenta no Brasil. O trabalho parte do pressuposto de que há uma relação entre trajetória tecnológica, regime tecnológico e desenvolvimento econômico e considera que o arcabouço sobre Sistema Setorial de Inovação pode trazer importantes contribuições para o desenvolvimento tecnológico entre os setores industriais. A revisão teórica da tese aplicou a discussão sobre trajetória tecnológica, regime tecnológico e Sistema Setorial de Inovação ao caso do setor de máquinas-ferramenta mundial, destacando as características do desenvolvimento das tecnologias do setor na Inglaterra, EUA e Japão. A metodologia de pesquisa abrangeu uma análise sobre o setor de máquinas-ferramenta no Brasil. Esta análise considerou as características do desempenho industrial e tecnológico e as interações realizadas entre empresas de máquinas-ferramenta e grupos de pesquisa sediados no Estado de São Paulo. A partir da análise empírica e setorial, a tese constatou que o regime tecnológico do setor de máquinas-ferramenta do Brasil apresenta características distintas, relativamente ao setor de máquinas-ferramenta dos países analisados na revisão teórica. O Sistema Setorial de Inovação de máquinas-ferramenta no Brasil também apresenta algumas diferenças em relação ao Sistema Setorial de máquinas-ferramenta da Alemanha, Japão, EUA e Itália. A conclusão é que a escolha das empresas por trajetórias tecnológicas no passado pode repercutir um ambiente tecnológico distinto para um mesmo setor através dos países. Considera-se que as características do ambiente tecnológico de cada setor podem apresentar alguns efeitos positivos para a sua competitividade. Entretanto, no longo prazo, a dinâmica industrial e tecnológica do setor de máquinas-ferramenta nacional pode ser afetada pela escolha entre trajetórias tecnológicas. / This thesis analyzes the characteristics and conditions of the industrial and technological development of the machine tools industry in Brazil. The work assumes that there is a relationship between technological trajectory, technological regime and economic development and considers the framework of the Sectoral System of Innovation can make important contributions to technological development among industries. A theoretical review of the thesis applied the discussion on technological trajectory, technological regime and Sectoral System of Innovation in the case of machine tools industry, highlighting the features of the technology development sector in England, USA and Japan. The research methodology includes an analysis of the machine tools industry in Brazil. This analysis considered the performance characteristics of industrial and technological interactions between companies of machine tools and research groups based in São Paulo. From the empirical analysis and sector, the thesis found that the technological regime of the machine tools industry in Brazil has distinct characteristics to the machine tools industry of the countries analyzed in the theoretical review. The machine tools Sectoral System of Innovation in Brazil also have some differences from the System Sector machine tools from Germany, Japan, USA and Italy. The conclusion is that the choice of enterprises by technological trajectories in the past can influence a distinct technological environment for the same sector across countries. It is considered that the characteristics of the technological environment of each sector may have some positive effects on their competitiveness. However, in the long term, the dynamic industrial and technological sector of machine tools can be affected by national choice between technological trajectories.

Os processos de furação são largamente utilizados na indústria metal mecânica, envolvendo grande complexidade para profundidades maiores que cinco vezes o diâmetro. Para estes casos é necessário o emprego de máquinas, ferramentas especiais e fluidos lubri-refrigerantes pressurizados, com propriedades que atendam as solicitações severas do corte e auxiliem no transporte e remoção dos cavacos durante o processo. Esta complexidade aumenta os custos do processo, o impacto ambiental e os riscos a saúde do operador. O propósito deste estudo é analisar o processo de furação profunda com broca helicoidal de metal-duro revestida, em profundidades de até 24 vezes o diâmetro, no aço SAE 4144M, forjado e temperado com 39 HRC de dureza, utilizando o sistema lubri-refrigerante de Mínima Quantidade de Lubrificante (MQL). O estudo compara os processos com sistemas lubri-refrigerante convencional e sistema MQL, com a análise da influência no desgaste das brocas, revestidas com TiAlN e AlCrN-based. O sistema lubri-refrigerante convencional ou jorro de óleo, utiliza fluido integral de base mineral pressurizado a 50 bar, enquanto o sistema MQL utiliza fluido lubri-refrigerante sintético a 10 bar de pressão. A formulação dos experimentos é dada por “design of experiment” (DOE), considerando as variáveis: velocidade de corte, avanço, temperatura da peça e a forma do cavaco. Constatou-se que o desgaste da broca utilizando MQL, foi menor do que no processo convencional, devido ao fato da temperatura de corte ser maior, porém estável. Com a escolha adequada dos parâmetros de corte através do método, o revestimento AlCrN-based apresentou menor desgaste e adesão, devido a resistência em usinagens com altas temperaturas. / The drilling processes are widely used in the metalworking industry and involve high complexity when happen in depths more than five times the diameter. For these cases it is necessary to use special machines and tools, and pressurized fluids to enhance chip removal, with cooling and lubricating properties that meet stringent requirements. This complexity adds costs to the process, Increases the environmental impact and the health risks for the operator. The purpose of this study is to evaluate the deep hole drilling process (up to 24 diameters) using a twist drill coated (carbide system), the material is SAE 4144M steel forged and tempered hardness of 39 HRC, using system Minimum Quantity Lubrication (MQL). The study compares conventional processes and MQL, with the analysis of the influence on the wear of drills coated with TiAlN and AlCrN-based. The conventional coolant uses mineral based oil integral pressurized to 50 bar, while the MQL system, using synthetic oil at 10 bar pressure. The formulation of the experiments is given by “design of experiment” (DOE), considering the variables: cutting speed, feed rate wear, temperature of the work piece and chip form. It was found that the life of the drill in MQL process was higher than that in the conventional process, due to the fact that the temperature of the cut is, more stable, although higher. With the appropriate choice of cutting parameters by the method, the AlCrN-based coating showed less wear and adhesion due to resistant to high temperatures.