Dentre os processos de usinagem, a retificação é um dos mais dificeis de serem controlados. Em virtude de ser um processo de acabamento final, a peça, nesta etapa, possuí alto valor agregado. A retificação apresenta altos níveis de complexidade em virtude do grande número de possíveis condições de processo. Além disso, um sistema composto por máquina, peça, ferramentas de corte, sistema de afiação e dispositivo de fixação tem a solução de problemas e a otimização do processo difíceis de serem atingidas. Por ser um processo ainda pouco dominado, a resolução de problemas, a qual exige observação contínua dos fenômenos envolvidos, fica a cargo da escassa gama de experientes operadores de máquina como conseqüência, máquinas e produção podem ficar paradas ou serem utilizadas com baixo desempenho, resultando em prejuízos para a empresa. Com o crescente uso de múltiplos sensores para se realizar o monitoramento de processos, a análise de sinais têm-se mostrado eficiente na detecção de problemas e na otimização das operações de retificação. Esses sensores, integrados à ferramentas de aquisição de sinais e a uma base de dados constituem um sistema de monitoramento e diagnóstico para processos de retificação. Além disso, com o uso de tecnologias da Internet, é possível se realizar diagnósticos e monitoramentos em retificadoras à distância O objetivo desse trabalho é o desenvolvimento de um sistema de diagnóstico e correções do processo de retificação via Internet. É importante ressaltar a necessidade de portabilidade do sistema que deve ser instalado em qualquer máquina conectada à Internet, para monitorar qualquer operação de retificação. / Among the machining processes, grinding is one of the most difficult to be controlled. Since it is a finishing process, the component, in this step, has a high aggregated value. Grinding has high levels of complexity because of the large number of process conditions. Besides this, a system composed by machine, part, cutting and sharpener tools and a fixing device make difficult to solve problems and to optimise the process. Because grinding is a process which is not well dominated, the problem solving that requires continuous observation of the involved phenomena lies in the hands of the limited group of experts. As a result, machines and production can be stopped or used with low performance conditions. This may represents loss to the enterprises. With the growing use of multiple sensors to realise the process monitoring, the signal analyses has shown to be an efficient way in the problem detections and in the optimization of grinding operations. These sensors, integrated with signal acquisition tools and a data base may compose a monitoring and diagnosys system for grinding processes. More than this, with the use of Internet technologies it can execute remote monitoring and diagnosys in grinding machines. The objective of this research is to develop this grinding diagnosis system based on sensor and Internet tools. It is important to emphasize the portability of the system that should be installed in any machine connected to the Internet and to monitor any grinding operation.

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / Banca: Thiago Valle França / Banca: Rosemar Batista da Silva / Banca: Jaime Gilberto Duduch / Resumo: O presente estudo aborda novas técnicas produtivas para o setor da usinagem por abrasão, destacando as tecnologias limpas e menos agressivas ao meio ambiente, tais como o emprego do fluido de corte biodegradável sem adição de água com o objetivo de reduzir a quantidade do fluido, com o emprego da técnica da mínima quantidade de lubrificação - MQL. Neste trabalho foram feitos estudos sobre a influência da lubri-refrigeração e a técnica MQL no processo de retificação, almejando a integridade da superfície sem danos microestruturais. Dessa forma, a técnica MQL pode ser comparada com ao método convencional de aplicação de fluido no processo de retificação, visando um padrão de qualidade similar. O material empregado foi o aço ABNT 4340 em forma de disco, caracterizados através dos ensaios de rugosidade, do desvio de circularidade, do desgaste diametral do rebolo, da análise metalográfica, da microscopia óptica, da microdureza e da análise da influência da lubri-refrigeração nas variáveis dos sinais de potência e emissão acústica. A execução e o controle das etapas processadas durante as vazões da lubri-refrigeração através do método convencional e da técnica MQL com e sem limpeza da superfície de corte do rebolo, foram fundamentais para obter peças compatíveis com a estrutura esperada, proporcionando assim uma evolução para as etapas subsequentes do processo de retificação. Os parâmetros de vazão pela técnica MQL que mais se destacaram foram na faixa de 30 a 60 ml/h, tendo como d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present study address new production techniques for the abrasion machining sector, hihglighting the clean and less aggressive technologies to the environment, such as the use of biodegradable cutting fluid without addition of water in order to reduce the amount of fluid with the Minimal Quantity Lubrification (MQL). In this work, studies were done on the influence of the flood coolant and the MQL technique in the grinding process, aiming the integrity of the surface without microstructural damages. Thus, the MQL technique can be compared to the conventional fluid application method in the grinding process, aiming at a similar quality standard. The material used was disc-shaped ABNT 4340 steel, characterized by roughness tests, circularity deviation, diametrical grinding wheel wear, metallographic analysis, optical microscopy, microhardness and analysis of the influence of the flood coolant. In the variables of the power and acoustic emission signals. The execution and control of the steps processed during the flood coolant flow through the conventional method and the MQL technique with and without cleaning of the grinding wheel were fundamental to obtain parts compatible with the expected structure, thus providing an evolution to the subsequent steps of the grinding process. The flow parameters of the MQL technique that stood out most were in the range of 30 to 60 ml/h, having as a differential the inclusion of the cleaning of the cutting surface of the grinding wheel, where it improved substantially in relation to the method without cleaning, which presented the of the wheel clogging, thus making this method unfeasible. The results of the studies how that MQL applications with clean cutting surface of the grinding wheel provided a better performance in relation to the MQL method without cleaning, this way, the cleaning method was the condition that most qpproached the... (Complete abstract electronic access below) / Doutor

Dentre os processos de usinagem, a retificação é um dos mais dificeis de serem controlados. Em virtude de ser um processo de acabamento final, a peça, nesta etapa, possuí alto valor agregado. A retificação apresenta altos níveis de complexidade em virtude do grande número de possíveis condições de processo. Além disso, um sistema composto por máquina, peça, ferramentas de corte, sistema de afiação e dispositivo de fixação tem a solução de problemas e a otimização do processo difíceis de serem atingidas. Por ser um processo ainda pouco dominado, a resolução de problemas, a qual exige observação contínua dos fenômenos envolvidos, fica a cargo da escassa gama de experientes operadores de máquina como conseqüência, máquinas e produção podem ficar paradas ou serem utilizadas com baixo desempenho, resultando em prejuízos para a empresa. Com o crescente uso de múltiplos sensores para se realizar o monitoramento de processos, a análise de sinais têm-se mostrado eficiente na detecção de problemas e na otimização das operações de retificação. Esses sensores, integrados à ferramentas de aquisição de sinais e a uma base de dados constituem um sistema de monitoramento e diagnóstico para processos de retificação. Além disso, com o uso de tecnologias da Internet, é possível se realizar diagnósticos e monitoramentos em retificadoras à distância O objetivo desse trabalho é o desenvolvimento de um sistema de diagnóstico e correções do processo de retificação via Internet. É importante ressaltar a necessidade de portabilidade do sistema que deve ser instalado em qualquer máquina conectada à Internet, para monitorar qualquer operação de retificação. / Among the machining processes, grinding is one of the most difficult to be controlled. Since it is a finishing process, the component, in this step, has a high aggregated value. Grinding has high levels of complexity because of the large number of process conditions. Besides this, a system composed by machine, part, cutting and sharpener tools and a fixing device make difficult to solve problems and to optimise the process. Because grinding is a process which is not well dominated, the problem solving that requires continuous observation of the involved phenomena lies in the hands of the limited group of experts. As a result, machines and production can be stopped or used with low performance conditions. This may represents loss to the enterprises. With the growing use of multiple sensors to realise the process monitoring, the signal analyses has shown to be an efficient way in the problem detections and in the optimization of grinding operations. These sensors, integrated with signal acquisition tools and a data base may compose a monitoring and diagnosys system for grinding processes. More than this, with the use of Internet technologies it can execute remote monitoring and diagnosys in grinding machines. The objective of this research is to develop this grinding diagnosis system based on sensor and Internet tools. It is important to emphasize the portability of the system that should be installed in any machine connected to the Internet and to monitor any grinding operation.

O uso do processo de retificação está em crescimento na indústria de processamento de metais e junto com este crescimento há um aumento no consumo de fluidos de corte que são utilizados para minimizar o calor gerado neste processo. Estes atuam através da lubrificação da peça e ferramenta e também pelo seu poder de refrigeração. Embora os fluidos possuam a capacidade de melhorar o processo de retificação, em contrapartida, eles geram alguns problemas, tais como agressão ao ambiente através do seu descarte e causam danos à saúde do operador. Devido à necessidade crescente de adequação aos requisitos atuais de segurança do operador e ao meio ambiente, novas combinações de tipos de rebolos e fluidos de corte estão sendo procuradas. Os rebolos de CBN permitem que uma maior quantidade de calor seja removida da região de corte através da própria ferramenta superabrasiva. Quando combinados com óleos integrais, os mais agressivos ao ambiente, os rebolos de CBN mostraram resultados muito satisfatórios. O mesmo não ocorre com os fluidos à base de água. Dessa forma fica clara a necessidade de desenvolvimento tecnológico de novas possibilidades de fluidos com alta lubricidade e característica biodegradável. Fundamentado nesta necessidade, este projeto de doutoramento foi proposto, o qual tem como objetivo avaliar as influências que os diferentes tipos de fluidos existentes no mercado exercem em rebolos de CBN, através de análises químicas e físicas e também o desenvolvimento de um fluido de corte alternativo. Tal fluido deve ser formulado a base de óleo vegetal, possuir característica de lubrificação e não agredir o meio ambiente. Para avaliar se realmente os grãos de CBN reagem com a água presente nos fluidos solúveis foram realizados testes de retificação com uma menor quantidade de água (aproximadamente 50 litros) e também em um reator químico onde foi simulada condição ideal onde a reação química entre o CBN e a água é mais propicia a acontecer. Para comparação do desempenho dos diferentes fluidos foram realizados testes em retifica cilíndrica CNC de alta velocidade com rebolos de CBN. A nova formulação foi caracterizada com análises químicas e físicas, tais como viscosidade, pH, resistência à corrosão e biodegradabilidade. O desempenho mecânico do novo fluido foi avaliado através de testes de retificação plana e comparado com outros fluidos existentes no mercado. Os parâmetros de saída usados para comparação do desempenho mecânico foram rugosidade da peça e desgaste do rebolo de CBN. Os resultados obtidos permitiram concluir que os grãos de CBN não reagem com a água nas condições de retificação estudadas, o que indica que se pode usar fluido de corte solúvel na retificação com rebolos de CBN. O fluido de corte desenvolvido neste trabalho, quando usado na concentração 21% forneceu resultados semelhantes aos melhores fluidos e ao mesmo tempo preenche os requisitos ambientais. / The application of the grinding process is growing in the metal working industry and with this growth there is an increase in the amount of cutting fluid used to minimize the heat generated in this process. These fluids act by lubricating the wheel-workpiece interface and by conducting heat away and cooling the grinding area. Although the fluids possess the ability to improve the grinding process, on the other hand, they generate some problems; such as damage to the environment when disposed and to the operator\'s health during their use. Due to the growing need to adapt current safety standards regarding operators and environment, new combinations of wheel types and cutting fluids are being sought. As a result, the grinding process is being optimized by adopting grinding strategies that lead to a decrease in the energy expend during the cutting process, and its rapid dissipation out of the grinding zone. These procedures include the use of CBN wheels, which allow a larger amount of heat to be removed from cutting area through the tool. Therefore it is clear the necessity of a technological development of new cutting fluids with high lubrication ability and biodegradable characteristics. Based on this necessity this PhD project was proposed, wich aims to evaluate the influence of different types of cutting fluids available in the market on the CBN wheel, by chemical and physical analyses. Also the development of alternative cutting fluid based vegetable oil, which have lubricant ability and is not aggressive to the environment. In order to evaluate if the CBN grains react with the water in soluble fluids, grinding tests were carried out using a low amount of water (approximately 50 liters) and also reaction was simulated in a chemical reactor under ideal conditions. CNC cylindrical grinding tests were performed to compare the different cutting fluids. Chemical and physical analyses, such as viscosity, pH, rust inhibitor and biodegradability characterized the new formulation. The mechanical performance of the new cutting fluid was evaluated through conventional surface grinder and compared with other grinding fluids existent in the market. The parameters used to compare the mechanical performance were the workpiece roughness and the CBN wheel wear. Based on these experimental results, the following conclusions can be drawn: The CBN grains don\'t react with water under the evaluated grinding conditions, which indicates that soluble cutting fluid can be used in CBN grinding process. The proposed cutting fluid, when used in concentration of 21% gave results similar to the best commercial fluids and at the same time it accomplishes environment requirements. The soluble fluid based on sulfonate castor oil is easily biodegradable and is not aggressive to the environment.

A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) se destaca como uma ferramenta de grande relevância na identificação dos impactos ambientais potenciais de um processo ou produto. Apesar disso, a ACV apresenta grandes limitações na avaliação de processos de manufatura discreta, devido à falta ou à incerteza nos dados adquiridos na fase de Inventário de Ciclo de Vida (ICV). O objetivo do presente trabalho foi propor e implementar um modelo dinâmico de execução da fase de ICV para uma unidade de processamento de manufatura discreta (ou processo unitário discreto de manufatura), com o intuito de reduzir as limitações referentes à falta e à incerteza dos dados de ICV. O modelo proposto baseou-se na metodologia Unit Process Life Cycle Inventory (UPLCI) e usou um sistema de monitoramento em tempo real compatível com o protocolo de comunicação MTConnect®. A implementação do modelo proposto foi feita em uma unidade de processamento de retificação cilíndrica externa, na qual os fluxos de energia elétrica, ar comprimido e emissão de ruído sonoro foram monitorados em tempo real. Além disso, seis modos de operação de corte foram definidos e testados. Três destes modos usaram rebolo de Al2O3 e trabalharam com taxas específicas de remoção (Q\'w) iguais a 10, 50 e 100 mm/mm3.min. Outros três modos de operação usaram rebolo de cBN e tiveram valores de Q\'w iguais a 50, 100 e 150 mm/mm3.min. Cada modo de operação de corte foi testado duas vezes, totalizando 12 testes. Cada teste consistia na remoção de 3000 mm3 de material de peças cilíndricas feitas com a liga de níquel e cromo, o Inconel 751. A partir dos dados encontrados na fase de ICV, um estudo de ACV com abordagem gate-to-gate foi realizado para a avaliação do desempenho ambiental dos seis modos de operação de corte. Além disso, itens de desempenho de produção (como tempo de processo, relação G, rugosidade e circularidade) também foram avaliados para os seis modos de operação de corte. Os dados obtidos na fase de ICV mostraram que os modos de operação com o rebolo de cBN apresentaram valores de potência até 30% superiores aos modos de operação com rebolo de Al2O3 com as mesmas taxas específicas de remoção (Q\'w). A avaliação de desempenho de produção mostrou grande superioridade do rebolo de cBN, que atingiu o menor de tempo de processo (com Q\'w = 150 mm/mm3.min), valores de relação G até 40 vezes superiores aos encontrados para o rebolo de Al2O3, além de maior estabilidade e resultados melhores nos quesitos de rugosidade e circularidade. Na avaliação de desempenho ambiental, o modo de operação com rebolo de cBN e Q\'w = 150 mm/mm3.min apresentou os melhores resultados em todos os indicadores de impactos ambientais avaliados. A partir da aplicação do modelo proposto pelo presente trabalho, foi possível criar um banco de dados de ICV organizado e em tempo real, fundamental para a realização das avaliações de desempenho ambiental e de produção. Além disso, foi possível determinar que o modo de operação com rebolo de cBN e Q\'w = 150 mm/mm3.min apresentou a melhor relação entre desempenho de produção e desempenho ambiental dentre os seis modos testados. / Life Cycle Assessment (LCA) is one of the most prominent tools to identify the potential environmental impacts of a process or product. The LCA, however, has great limitations on the assessment of discrete manufacturing processes, due the lack or the uncertainty of the data acquired during its Life Cycle Inventory phase (LCI). The objective of this work was to propose and to implement a dynamic model to perform the LCI phase for a discrete manufacturing unit process, in order to minimize the limitations associated with the lack and uncertainty of the LCI data. The proposed model was based on the Unit Process Life Cycle Inventory (UPLCI) methodology and used a real time MTConnect® compliant monitoring system. The implementation of the proposed model was executed on an external cylindrical grinding unit process, which had its energy, compressed air and noise emission flows monitored in a real time basis. Besides that, six cutting operational modes were defined and tested. Three of the cutting modes used a corundum grinding wheel and worked with specific removal rates Q\'w equals to 10, 50 and 100 mm/mm3.min. The other three modes used a cBN grinding wheel and worked with Q\'w equals to 50, 100 and 150 mm/mm3.min. Each cutting mode was tested twice, resulting in 12 tests. Each test consisted on the volume of removed material of 3000 mm3 from nickel-chrome alloy, the Inconel 751, cylindrical workpieces. From the LCI results, a LCA study was performed, using a gate-to-gate approach, to evaluate the environmental performance of the six cutting modes. Production performance items (process time, G-ratio, roughness and roundness) were also evaluated for the six cutting modes. The LCI data showed that the cBN wheel cutting modes presented power values 30% higher that the corundum wheel cutting modes with the same Q\'w specifications. The production performance evaluation showed the superiority of the cBN grinding wheel, which achieved the lowest process time (with Q\'w = 150 mm/mm3.min), presented G-ratio values 40 times higher than the corundum wheel cutting modes and higher stability and best results for roughness and roundness. On the environmental performance evaluation, the cutting mode using cBN grinding wheel and Q\'w = 150 mm/mm3.min presented the best results for all the potential environmental impacts indicators. From the application of the model proposed by this work, it was possible the creation of an organized and real time LCI database, used to perform both environmental and production performance evaluations. Besides, it was possible to decide that the cBN wheel cutting mode with Q\'w = 150 mm/mm3.min presented the best tradeoff between environmental and production performances among the six tested cutting modes.

A retificação representa o processo mais utilizado na usinagem de peças para obtenção de altos níveis de qualidade superficial, dimensional e produtividade. Uma importante etapa da retificação consiste na preparação e condicionamento do rebolo para o corte, a dressagem. Durante a dressagem, a superfície da ferramenta de corte é alterada para obtenção de arestas cortantes de acordo com as especificações desejadas. O objetivo deste trabalho é desenvolver um método para inscrição de texturas na superfície do rebolo que proporcionem melhores condições de corte durante a retificação e, também, possibilite utilizar a retificação como processo para texturização superficial de peças. O método desenvolvido consiste em alterar controladamente a profundidade de dressagem utilizando um excitador eletromecânico fixado na base do dressador de uma retificadora cilíndrica CNC. A movimentação é controlada por um software desenvolvido para sincronizar o deslocamento longitudinal do dressador com ondas senoidais enviadas ao amplificador operacional do excitador. Desta forma, o dressador proporciona inscrição de texturas no rebolo durante a dressagem. O método foi experimentalmente avaliado e sua funcionalidade foi comprovada. Texturas diversas foram inscritas na superfície do rebolo, com até 15 \'mü\'m de profundidade. Com o uso da texturização de rebolos foi possível obter redução de até 20% da potência específica de corte, sem perda representativa da qualidade final da peça (rugosidade e cilindricidade) e mantendo a vida da ferramenta de corte, em comparação com retificação convencional. Em complemento, o método possibilitou criação de diversos padrões de texturas nas superfícies de peças retificadas, possibilitando utilizar a retificação como um processo de usinagem para este fim. / Grinding represents the most applied machining process to achieve best combination of surface and dimentional quality, also productivity. One important stage of the grinding process is to prepare and condition the grinding wheel surface for the cutting, the dressing operation. During the dressing, wheel surface is changed to acquire cutting specification required for the operation. The objective of this work is develop a method to texturing the grinding wheel surface for better grinding performance and, also, texturing of surfaces through normal grinding cutting. The method controlled changes the dressing depth using an electro-mechanical actuator fixed to the dressing tool base of a CNC grinding machine. The displacement of the dressing tool is controlled using the developed software. It is able to synchronize the longitudinal movement with generated sine waves sent to the operational amplifier of the actuator. Through this movement and control, the dressing tool is able to texture the grinding wheel. The method was experimentally evaluated and its functionally proved. It is possible to inscribe different texturing patterns in the wheel surface, with depth up to 15 \'mü\'m. Using texturized wheels, is possible to reduce up to 20% the grinding power, without representative losses with the machined workpiece quality (roughness and roundness) and tool life, compared to regular grinding. In addition, it is possible to transfer different textures patterns to the workpiece surface while cutting, enabling grinding s a machining process to produce workpiece patterns.

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / Banca: Leonardo Roberto da Silva / Resumo: O processo de retificação é um processo de acabamento, e, portanto, possui características como bom acabamento superficial e alta precisão dimensional e geométrica. As peças usinadas por este processo possuem um alto valor agregado, pois as mesmas já passaram por outros processos de usinagem e/ou tratamentos térmicos e revenimento. Um fator limitador do processo de retificação é a quantidade de calor gerada durante o mesmo, energia esta que é minimizada pela aplicação de fluidos de corte durante a retificação. Porém os fluidos utilizados, na maior parte dos casos são poluentes e contém substâncias prejudiciais à saúde, além de possuir um alto custo de compra, manutenção e descarte. Visando reduzir a quantidade de fluido utilizada durante o processo de retificação o presente trabalho foi proposto, com o objetivo de melhorar a técnica da mínima quantidade de lubrificação através da aplicação combinada com ar comprimido à baixa temperatura a fim de melhorar o efeito de refrigeração e assim minimizar a geração de calor na região de corte. Para avaliar a eficácia da técnica foram escolhidas as variáveis de acabamento como a rugosidade e a circularidade, e de eficiência do processo como o desgaste do rebolo e potência consumida durante a usinagem. Estes valores foram medidos para três métodos distintos de aplicação de fluidos de corte durante o processo de retificação, a fim de compará-los, o método proposto para o presente trabalho, CAMQL (técnica de mínima quantidade de fluido co... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Grinding is a finishing process, and therefore has characteristics such as good surface finish, high dimensional and geometric precision. Because it is this kind of manufacture process, the parts machined by this have a high added value, since they have already undergone other machining processes and/or heat treatments and tempering. A limiting factor of grinding process is the amount of heat generated during it; which energy is minimized by application of cutting fluids. But these fluids, in most cases are pollutants and could contain substances that are harmful to health, in addition to having a high cost of purchase, maintenance and disposal. In order to reduce the amount of fluid used during the grinding process, the present research has been proposed with the aim of improving the technique of minimum quantity of lubrication by the combined application with compressed air at low temperature in order to improve the cooling effect ant thus minimize the heat in cutting zone. To evaluate the effectiveness of this technique, the finishing variables such as roughness and roundness, and process efficiency, such as grinding wheel wear and power consumed during machining, were chosen. These values were measured for three different methods of cutting fluids application during the grinding process, in order to compare them, the proposed method, CAMQL (cold air minimum quantity of lubrication) as compared to conventional fluid application (flood) and the minimum quantity lubrication with air in room temperature. For all parameters, the proposed cutting fluid reduction reached, in general, positives results, proving its... (Complete abstract electronica acess below) / Mestre

Orientador: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: José Alfredo Covolan Ulson / Banca: Danilo Hernane Spatti / Resumo: Os processos de usinagem são de extrema importância para a fabricação de peças mecânicas, muitas das quais exigem alta precisão dimensional e geométrica. A retificação, dentro dos pro-cessos de usinagem, é um processo de acabamento amplamente utilizado na indústria sendo uma das últimas fases na cadeia de usinagem. Devido à sua posição na cadeia de usinagem, é essencial que o processo de retificação seja controlado, visando a detecção e até mesmo a pre-venção de falhas, pois a peça neste estágio possui alto valor agregado. O fenômeno de queima é uma das piores falhas que pode ocorrer na retificação de aços. Desta forma, um sistema de monitoramento capaz de identificar a ocorrência deste fenômeno, além de detectar o momento do início do mesmo, é de grande importância. Nesse contexto, esse trabalho propõe um método para detecção do fenômeno de queima e o momento de sua ocorrência no processo de retifica-ção de aços ABNT 1045 e VC131 com rebolo de óxido de alumínio. Para tal, um acelerômetro foi fixado no suporte das peças e um sensor de potência foi instalado no sistema. Ambos sinais foram amostrados por um osciloscópio a uma taxa de 2 MHz. Técnicas de processamento digital de sinais, tais como a transformada rápida de Fourier (Fast Fourier Transform - FFT), trans-formada de Fourier de tempo-curto (Short Time Fourier Transform -STFT), densidade espectral de potência - (Power Density Spectral - PSD) e índices de danos (RMSD e CCDM) foram aplicadas. Para melhor fundamentar o estu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The machining processes are of extreme importance for the manufacture of mechanical parts, many of which require high dimensional and geometric precision. Grinding, within the machin-ing processes, is a finishing process widely used in the industry and it is generally the last stage of manufacture chain. Thus, it is essential to control the grinding process, aiming at the detec-tion and even the prevention of failures, since the part in this stage has high added value. The grinding burn is one of the worst failures that can occur in the grinding of steels. In this way, a monitoring system capable of identifying the occurrence of the workpiece burn in addition to detect the onset moment is of great importance. This work proposes a method to detect the workpiece burn and the moment at which it has occurred in grinding of steels SAE 1045 and VC131 with aluminum oxide grinding wheel. An accelerometer was attached to the parts holder and a power sensor was installed in the system. Both signals were acquired by an oscilloscope at a rate of 2 MHz. Digital signal processing techniques such as Fast Fourier Transform (FFT), Short Time Fourier Transform (STFT), Power Density Spectral (PSD) and damage indices (RMSD - root mean square deviation and CCDM - correlation coefficient deviation metric) were applied. To better support the study, hardness tests, visual inspection and metallography were performed. The results show that the method is reliable to identify the burning phenome-non, th... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Co-orientador: Santiago del Rio Oliveira / Banca: Sandro Donnini Mancini / Banca: Manoel Cleber de Sampaio Alves / Banca: Alessandro Roger Rodrigues / Banca: Leonardo Roberto da Silva / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem carater institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: As técnicas de lubri-refrigeração, Convencional e Mínima Quantidade de Lubrificante - MQL, foram analisadas e o particionamento de energia na região de contato foram determinadas para o processo de retificação plana de uma peça de aço ABNT 1020 com um rebolo convencional de Óxido de Alumínio (Al2O3), para diferentes profundidades de retificação. Para isso foi desenvolvido um modelo térmico obtido pela equação da difusão de calor bidimensional transiente com as suas condições de contorno, a equação resultante foi dicretizada pelo método dos Volumes Finitos, com formulação, implícita no tempo devido ao fato desta técnica não apresentar limitação quanto à escolha do intervalo de tempo. O sistema de equação resultante foi resolvido pelo método das Relaxações Sucessivas (Sucessives Over Relaxation). A técnica de transferência de calor reversa da Seção Àurea foi aplicada para estimar o fluxo de calor que entra na peça pela interface peça/rebolo. As temperaturas geradas pelo modelo térmico foram comparadas com as temperaturas experimentais medidas por um termoar tipo K localizado a uma determinada distância da superfície de retificação. As técnicas de lubri-refrigeração foram comparadas mostrando que para o método de lubri-refrigeração MQL em relação ao Convencional , o fluxo de calor que entra na peça foi 43% maior para a profundidade de retificação de 30um, 137% para 45um e 184% para 60um, enquanto que o calor removido pelo fluido de corte na lubri-refrigeração MQL representa 2,62% para 30um, 4,35 para 45um e 5,21% para 60um em relação ao Convencional / Abstract: Techniques for lubrification and cooling. Conventional and Minimum Quantify Lubrificant - MQL, were determined for the process of grinding a plane workpiece of steel SAE 1020 with a conventional grinding Aluminum Oxide (Al2O3), for different depths of rectification. For that obtained by a thermal model of transient two-dimensional heat diffusion with its boundary conditions, the equation resulting equation was discretized by the Finite Volume Method with implicit formulation in time was developed due to the fact that this techique does not introduce restriction on the choise time interval. The resulting system of equations was solved by the method of SOR (Successives Over Relaxation). The technique of reverse transfer of heat from the Golden Section was applied to estimate the flow of theat that enters the part number for the workpiece/wheel interface. The temperature generated by the thermal model were compared with measurements by a K-type thermocouple located at a given distance from the surface grinding experimental temperatures. The lubrification and cooling techniques were compared showing that for the method of lubrification and cooling compared to conventional MQL, the heat flux entering the number was 43% higher for the grinding depth of30um, 137% to 45um and to 184% for 60um, while the heat removed by the cutting fluid in the lubrification and cooling MQL is 2.62% to 30um, 45um 4.35% to 5.21% for 60 um of the Conventional / Doutor

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:39:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336495.pdf: 7517993 bytes, checksum: 3febbc5e62cbb55da0915485b48d0273 (MD5) Previous issue date: 2015 / A tecnologia de emissão acústica (EA) é utilizada no desenvolvimento de um método dinâmico para caracterização em processo (DICM) da topografia de rebolos convencionais. Experimentos planejados são conduzidos em uma bancada de ensaios desenvolvida, contendo um software de aquisição de sinais de EA. A bancada de ensaios e o software de aquisição possibilitam o reconhecimento de interferências entre rebolo (vs= 30 m/s) e uma ponta de diamante, na faixa de deformação elástica das ferramentas. Os sinais de EARAW adquiridos de forma on-line e originados destas interferências são utilizados como dados de entrada para técnicas de processamento de sinal e para uma Rede Neural (RN). Ambas as análises são efetuadas fora do processo de retificação, representando um método dinâmico de caracterização pós-processo (DPCM) da topografia de rebolos. Os resultados do DPCM são validados através de medições específicas nas peças retificadas (p. ex., rugosidade, microscopia, camada termicamente afetada, desvio de forma) e em réplicas extraídas da topografia do rebolo. Com base nas técnicas de processamento de sinais validadas e propostas no DPCM,implementa-se o DICM. Para este método, desenvolve-se uma bancada experimental baseada na aquisição de sinais de múltiplos transdutores,na qual sinais de EA e de força são medidos. A bancada experimental eseu software de aquisição permitem a caracterização em processo da topografia de rebolos convencionais através da extração de informações quantitativas dos sinais on-line de EARAW adquiridos durante asinterferências entre rebolo (vs= 30 m/s) e ponta de diamante na faixa de 1 µm. A informação quantificada associada com a topografia do rebolo é baseada na análise em processo dos sinais de EARAW nos domínios dotempo e frequência. Os resultados de ambas as análises são obtidos de forma instantânea em processo sem reduzir a velocidade de corte do rebolo, e sem alterar o setup do processo de retificação. Visando-se otimizar o DICM, os principais fatores que apresentam influência sobre a resposta no domínio do tempo são analisados através de uma Análise Fatorial Fracionada. O DICM é validado correlacionando-se a informação quantitativa obtida da topografia, com as análises pós-processo de sinais de força de retificação e com medições da rugosidade efetiva do rebolo (parâmetro Rts). <br> / Abstract : A Dynamic In-process Characterization Method (DICM) based on acoustic emission (AE) is developed and validated, aiming at the in-process appraisal of the topography of conventional grinding wheels. For implementing the method, planned experiments are carried out by firstly developing an AE-based experimental rig with its particular software application. This enables to recognize shallow interferences amid the grinding wheel (vs= 30 m/s) and a diamond tip, in the elasticdeformation range of the tools. The on-line acquired AERAW signalsderived from such interferences are used as input data for signal processing techniques and a Neural Network (NN). Both analyses areimplemented out of the grinding process and therefore consist in aDynamic Post-process Characterization Method (DPCM). The DPCM´sresults are validated by measuring both the ground workpieces (i.e. roughness, microscopy, thermally affected layer and form deviation) and the replicas extracted from the grinding wheel´s topography. Based on the validated signal processing techniques proposed by the DPCM, the DICM is implemented. This is achieved by employing a transducer-fused experimental rig in which both AE and force signals are measured. The experimental rig and its developed software application enable in-process characterization of the topography of the conventional grinding wheel by extracting quantitative information from the AERAW signalswhich are on-line acquired during the interferences between the grinding wheel (vs= 30 m/s) and a diamond tip in a range of 1 µm. The quantified information associated with the grinding wheel´s topography is based on both a time domain and a frequency domain in-process analysis. Theresulting outputs from these analyses are obtained instantaneously in-process by neither interrupting the grinding process nor decelerating the grinding wheel´s cutting speed. In order to define an optimizedexperimental condition to assess the grinding wheel´s topography, the main factors which present direct influence on the time domain output were analyzed by using a Fractional Factorial Analysis. The DICM is validated by correlating the obtained quantified information from thegrinding wheel´s topography with both the post-process evaluation of the grinding cutting force and the post-process measurements of the effective roughness of the grinding wheel (parameter Rts).