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.

Este trabalho apresenta uma Análise sobre os Comandos Numéricos Computadorizados de Arquitetura Aberta aplicado na automação de Máquina-ferramentas e no uso da manufatura. É realizado uma classificação das Arquiteturas Abertas (em relação ao hardware, software, funcionalidade e flexibilidade) e uma comparação entre os CNC\'s convencionais e os CNC\'s de Arquitetura Aberta. / This work presents an Open Architecture CNCs analysis. An Open Architecture classification using hardware, software, functionality and flexibility are presented. A comparison table with conventional CNCs and this new class of CNCs are elaborated.

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.

[Aus dem Text:] Spanende Bearbeitung nimmt nach wie vor eine zentrale Stellung ein. Dies gilt nicht nur für die Gegenwart. Die betreffenden Unternehmen prognostizieren mehrheitlich sogar für die spanenden und trennenden Verfahren einen Bedeutungszuwachs. Dieser geht einher mit der eindeutigen Tendenz zu weiter wachsenden Genauigkeitsforderungen an die Fertigungsprozesse der Metall-, Kunststoff- und Elektroindustrie. Die gegenwärtigen und künftigen ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen und gesellschaftlichen Zielstellungen, wie - die Ressourcenschonung – und hier insbesondere die Verbesserung der Energieeffizienz in der Produktionstechnik, - die Befriedigung individualisierter Bedürfnisse – mit dem daraus für die Fertigung folgenden Bedarf an weiterer Flexibilisierung sowie - die immerwährende Forderung nach weiterer Steigerung der Produktivität, führen im Zusammenhang mit der spanenden Genauigkeitsfertigung zu einem sich verschärfenden Zielkonflikt im Dreiecksverhältnis von Energieeinsatz, Genauigkeit und Produktivität bei der spanenden Bearbeitung.

&ldquo / Numerically Controlled&rdquo / (NC) machine tools, which are automatically operated by encoded (digital) commands, are capable of machining components with quality and quantity. Manufacturing industry heavily depends on these machines. Many different control architectures have been adapted in today&rsquo / s CNC technology. Centralized control system is quite popular in industry due to its ease of implementation. If the number of controlled axes on a CNC machine tool (&gt / 3), increases so does the computational burden on the central processors. Hence, more powerful processors are needed. An alternative architecture, which is not commonly used in CNC technology, is the decentralized (distributed) control. In this topology, the tasks handled by the distributed controllers that are interconnected to each other by a communication network. As the need arises, a new controller can be added easily to the network without augmenting the physical configuration. Despite its attractive features, this architecture has not been fully embraced by the CNC industry. Synchronization among the axes in the coordinated motion is proven to be quite challenging. In this thesis, alternative distributed controller architecture was proposed for CNC machine tools. It was implemented on a 3-axis CNC milling machine. Open-loop control performance was investigated under various conditions. Different communication protocols along with different physical communication interfaces and a number of controller hardware were devised. An industry-standard network (RS-485) was set up by interconnecting these distributed controllers. Different data transmission protocols were devised in order to establish appropriate communication methods. Also, computer software (a.k.a. graphical user interface), which can coordinate the interconnected controllers, interpret NC part programs and generate reference position data for each axis, was designed within the scope of this thesis.

La millora de la productivitat i la qualitat són indubtablement dues de les principals exigències del sector productiu modern i factors clau per la competitivitat i la supervivència. Dins aquest sector,la fabricació per arrancada de material juga encara avui en dia un paper protagonista tot i l'aparició de noves tècniques de conformat per addició.Indústries com l'aeronàutica, l'automobilística,la del motlle o l'energètica, depenen en bona part de les prestacions de les màquines-eina. Aquesta Tesi aborda dos aspectes rellevants quan es tracta de millorar de la productivitat i la qualitat del sector productiu: el problema del fimbrament, més conegut per la denominació anglosaxona chatter,i la monitorització de la rugositat superficial en el mecanitzat a alta velocitat. / Productivity and quality improvement are undoubtedly two of the main demands of themodern manufacturing sector and key factors for competitiveness and survival. Within this sector, material removal processes play, still nowadays, a principal role despite the emergence of additive manufacturing techniques. Industries such as aerospace, automotive, molds and dies or energy largely depend on machine tools performance for improved productivity and quality. This Thesis is focused on two important aspects when it comes to improving productivity and quality of the manufacturing sector: chatter problem, and surface roughness monitoring in high speed milling.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

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.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo do presente trabalho foi à obtenção de aço rápido tipo AISI M2 pela técnica da conformação por “spray” e a avaliação deste, quanto ao seu desempenho quando aplicado como ferramenta de usinagem. O material obtido foi laminado a quente com razões de redução de 50 e 72%, resultando em placas a partir das quais foram confeccionadas pastilhas intercambiáveis para realização de testes de usinagem. O desempenho das pastilhas obtidas a partir do material conformado por “spray” e laminado a quente, foi confrontado com o de pastilhas confeccionadas a partir de material processado convencionalmente (lingotamento convencional), e com material processado pela técnica da metalurgia do pó (MP). As variações do material obtido por conformação por “spray”, assim como também os demais materiais, foram caracterizados química, física, mecânica e microestruturalmente. Adicionalmente, foram realizados testes de usinagem para avaliação de desempenho do material quando submetido a condições reais de trabalho. Os resultados da caracterização dos materiais evidenciaram o potencial da técnica de conformação por “spray”, em possibilitar a obtenção de materiais com boas características e propriedades. Para as condições de processamento, conformação mecânica e de tratamentos térmicos aplicados neste trabalho, às análises dos resultados dos testes de usinagem revelaram um comportamento muito próximo entre todos os materiais de ferramenta utilizados. Procedendo a uma análise mais refinada dos resultados dos testes de usinagem contínua, foi verificado um desempenho ligeiramente superior para o material obtido pela técnica da metalurgia do pó (MP), seguido pelo material obtido pela técnica da metalurgia convencional, o qual apresentou uma vantagem mínima em relação ao obtido pela técnica da conformação por “spray” e laminado com redução de 72%. Por fim, o desempenho inferior ficou por conta do material obtido pela técnica da conformação por “spray” e laminado com redução de 50%, o qual apresentou os maiores valores de desgaste. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Este trabalho apresenta uma Análise sobre os Comandos Numéricos Computadorizados de Arquitetura Aberta aplicado na automação de Máquina-ferramentas e no uso da manufatura. É realizado uma classificação das Arquiteturas Abertas (em relação ao hardware, software, funcionalidade e flexibilidade) e uma comparação entre os CNC\'s convencionais e os CNC\'s de Arquitetura Aberta. / This work presents an Open Architecture CNCs analysis. An Open Architecture classification using hardware, software, functionality and flexibility are presented. A comparison table with conventional CNCs and this new class of CNCs are elaborated.