Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:42:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299416.pdf: 5470566 bytes, checksum: 5bad8065a2d0670cf37457ae06f6a668 (MD5) / A evolução tecnológica de máquinas-ferramentas e estratégias inovadoras de usinagem, como altas velocidades de corte e elevadas taxas de remoção de material, estão continuamente exigido um aprimoramento das ferramentas de retificação. Os rebolos são frequentemente utilizados no limite de suas propriedades físicas. Isto acarreta que pequenas variações nas propriedades dos rebolos têm consequências significativas sobre o resultado de trabalho no processo de retificação. A repetibilidade das características dos componentes produzidos depende das características das ferramentas de retificação. O comportamento do rebolo em processo tem influência direta na rugosidade da superfície usinada, no desvio de perfil e danos térmicos do componente usinado. A previsão do resultado no processo depende do conhecimento de dados corretos das características do rebolo, principalmente em estruturas fabris onde a preparação do ciclo produtivo é efetuada pela engenharia de processos e não sofre mais uma correção por parte do operador (condutor) de máquina-ferramenta numericamente controlada. No entanto, nem o fabricante de rebolos, nem o usuário têm um procedimento adequado para determinar as características de um rebolo. As informações contidas no rótulo do rebolo especificam o material abrasivo, a granulometria, a dureza, a porosidade e o ligante empregado, mas não dá informações sobre a distribuição dos grãos na estrutura do rebolo. Desta forma, os valores característicos de parâmetros de rugosidade, desvios de perfil, danos térmicos e forças de retificação foram analisadas em componentes retificados com rebolos convencionais, variando-se a composição, fabricantes, grãos de diferentes fornecedores para investigação do comportamento de rebolos de óxido de alumínio. Desenvolveu-se também uma metodologia de avaliação de gumes cinemáticos da ferramenta, com uma concepção de ensaio rápido que fornece um panorama sobre comportamento do desgaste da ferramenta em tempo real para o sistema de gerenciamento do processo, permitindo a adequação das variáveis de entrada do processo de retificação sempre que forem detectadas alterações das características do rebolo. Estas informações podem ser empregadas em um modelo matemático para a determinação das variáveis de entrada e possíveis correções no processo de retificação. Isto permite que as modificações no processo, anteriormente executadas em base do conhecimento do operador, ocorram de forma otimizada pela Engenharia de Processo. / Due to the technological developments regarding innovative machine tools and machining strategies, higher cutting speeds and higher material removal rates are continuously demanded of conventional grinding tools. Thus, the grinding tools are often utilized at the limit of their physical properties and capabilities. This leads to the effect that small variations in the properties of the grinding wheels often have significant consequences on the grinding process. Hence, the repeatability of the production of grinding tools in terms of their properties, and the prediction of their in-process behavior are of increasing importance for process control. The process behavior of the grinding wheels has direct influence on the surface roughness, profile deviation and thermal damage of the workpiece. The results of in-process predictions depend on the precise acquisition of data concerning the grinding wheel#s properties. This is even more critical on industrial environments, where the production cycle is guided mainly by and engineered process and is no longer corrected by the machine operator. However, neither the grinding tool producers, neither the users have an adequate procedure to evaluate the grinding wheel characteristics. The grinding wheel#s label contains information about the abrasive material, grain size, hardness, porosity and bond used. However, no information about the grains distribution in the grinding wheel structure is given. Therefore, the values of roughness, profile accuracy, thermal damage and grinding forces were analyzed in workpieces machined with conventional grinding wheels, varying the composition, manufacturers and grains from different suppliers, in order to investigate the behavior of aluminum oxide wheels. In addition, a methodology to evaluate the kinematic edges of a grinding wheel was developed. Based on a quick-test concept, this methodology provides an overview of the grinding wheel wear behavior, allowing the correct adjustment of the process settings as changes on the tool wear condition are detected. This information can be used on a mathematical model to determine the input variables and possible corrections on the grinding process. That allows that changes on the process, which were previously performed on the operator's knowledge basis, occur optimally by the Process Engineering.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262744.pdf: 2101255 bytes, checksum: b92858da13b61af5bb0fe29696b11613 (MD5) / A flexibilidade ´e um efeito presente em muitos dos rob#os industriais provocando erros de posicionamento, aumento do tempo de estabiliza¸c#ao e at´e instabilidade. Neste trabalho, o problema do controle de for¸ca em rob#os manipuladores com transmiss#oes flex´ýveis (MTF#s) empregados em tarefas de esmerilhamento ´e estudado. Duas estrat´egias de controle de for¸ca indireto para manipuladores r´ýgidos s#ao estendidas para manipuladores com transmiss#oes flex´ýveis: o controle de rigidez e o controle de imped#ancia. Um modelo de for¸cas para a tarefa de esmerilhamento ´e proposto para o estudo da estabilidade e desempenho de ambas as estrat´egias. Buscando a implementa¸c#ao pr´atica destes controladores, dois observadores de estado - um observador de estados baseado na acelera¸c#ao e outro baseado em torques de dist´urbio - s#ao apresentados para estimar as vari´aveis dos elos e das for¸cas de contato com o objetivo de evitar a necessidade da instrumenta¸c#ao completa do manipulador. O desempenho das estrat´egias de controle e dos observadores ´e avaliado frente a tarefa de esmerilhamento pela an´alise dos resultados obtidos em simula¸c#ao. Esta disserta¸c#ao tamb´em apresenta o software de simula¸c#ao desenvolvido para facilitar a obten¸c#ao de resultados, o que engloba todo o conte´udo estudado. Flexibility is an effect present in many industrial robots causing positioning errors, increasing the stabilization time and even instability. In this paper, the force control problem of robot manipulators with flexible transmissions employed in milling tasks is studied. Two strategies of indirect force control for rigid manipulators are extended to manipulators with flexible transmissions: the compliance control and the impedance control. A model of forces for milling tasks is proposed to study the stability and performance of both strategies. Seeking a practical implementation of these controllers, two state observers - an state observer based on acceleration and another based on disturbance torques - are presented to estimate the variables of the links and the forces of contact with goal of avoid the need for full instrumentation of the manipulator. The performance of the control strategies and observers is evaluated against the milling task by analysis of results obtained in simulation. This document also presents the program of simulation developed and used, throughout this research, to facilitate the achievement of results. This software includes all the content studied.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:49:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325491.pdf: 3102466 bytes, checksum: 128e78d69c42c34c37baf29237a7b463 (MD5) Previous issue date: 2013 / As propriedades estéticas e mecânicas diferenciadas do porcelanato possibilitaram sua ascensão no mercado de revestimentos cerâmicos. Contudo, a sua principal etapa produtiva e responsável pelo ganho de brilho, o brunimento plano rotativo, se baseia em conhecimentos empíricos, culminando em um elevado custo de processo que representa até 40% do total gasto na produção. A necessidade de informações técnicas e científicas que possam ser úteis para aumento na eficiência do processo motivou a realização deste trabalho. Buscou-se então descrever os fenômenos presentes no brunimento plano-rotativo de porcelanatos. O processo industrial foi reproduzido em escala laboratorial através de um tribômetro capaz de simular integralmente a sua cinemática, sendo monitoradas as mudanças na rugosidade que levam ao aumento de brilho da superfície. Tal monitoramento avaliou além da rugosidade média Ra, parâmetros que descrevem de maneira mais eficiente as características das asperidades, como o coeficiente de assimetria Rsk e a curtose Rk da distribuição de alturas dos picos e vales. Os parâmetros Rsk e Rk, quando relacionados em um gráfico, geraram o espaço morfológico do processo, descrevendo a morfologia das asperidades e permitindo identificar o predomínio de vales em relação ao número de picos no perfil, além de indicar a existência de uma mudança no mecanismo de desgaste em abrasivos com granulometria a partir de 600mesh. Esta transição de mecanismo explica a maior influência da granulometria abrasiva nos valores de brilho e rugosidade com o uso de abrasivos entre 600 e 1500 mesh. Ainda nesta faixa de granulometria, os resultados obtidos foram correlacionados com o modelo matemático de Hutchings que descreve o ganho de brilho em função do tempo de brunimento, permitindo o cálculo do número de contatos entre abrasivos e porcelanato necessários para que se atinjam valores próximos à saturação do brilho (235 contatos para 600mesh até 650 contatos para 1500mesh). A partir destes dados foi proposta uma otimização do processo que resultou em brilho final muito próximo ao obtido em um processo prolongado que atinge a saturação do brilho (66,7G e 69,4G, respectivamente). Testes excluindo granulometrias da sequência de brunimento demonstraram que abrasivos mais finos tem maior influência no brilho final e, consequentemente, no surgimento dos defeitos chamados de ?sombras de polimento?. Dada à importância da transição de desgaste dúctil-frágil nas propriedades morfológicas da superfície, também foi realizado um mapeamento dos mecanismos de desgaste por meio de testes de riscamento. Este estudo revelou que a carga normal onde ocorre a transição se manteve constanteaté velocidades de 35mm/s, acima deste valor, pressões cada vez menores são suficientes para que haja nucleação e propagação de trincas causadoras de lascamentos.<br> / Abstract : Distinct aesthetic and mechanical properties of porcelain stoneware granted its rise in the ceramic tiles market. However, the main production step and responsible for gloss development, which is honing, accounts for up to 40% of total manufacturing cost. That fact, in addition to paucity of technical acknowledgement and scientific information, are the motivation of this work, which aims to expand knowledge in this field, regarding phenomena present in plan-rotating porcelain honing. The industrial process has been reproduced in laboratory scale using a tribometer able to simulate the fully kinematics used in industry. Changes in roughness that led to increased surface glossiness were tracked. This monitoring evaluated the average roughness Ra and parameters that efficiently characterize the asperities, such as skewness Rsk and kurtosis Rk from the distribution curve of peaks and valleys heights. Plotting Rsk versus Rk in a chart, the morphological space of the process is generated, describing the asperities morphology, what allowed identifying the predominance of valleys over peaks on the surface profile, as well as indicated a wear mechanism transition for abrasives sizes smaller than 600mesh. This mechanisms switch-over was the reason for the increasing influence of abrasive granulometry on glossiness and roughness value using abrasives between 600 and 1500 mesh. Yet in this range of particle size, the results were correlated with the Hutchings mathematical model that describes the brightness gain versus honing time. It enabled to calculate the number of contacts between abrasives and tile required to reach glossiness near its saturation (235 contacts for 600mesh to 650 contacts for 1500 mesh). From these data, it was proposed a process optimization that obtained glossiness quite close to the one achieved in a longstanding process for gloss saturation (66,7G and 69,4G, respectively). Tests have shown that the finer abrasives has a greater influence on the final glossiness and, hence, on the appearance of the so called ?polishing shadows? defect. Given the importance of the ductile-brittle wear transition on the surface morphology, it has been performed a mapping of wear mechanisms by means of scratching tests. This experiment revealed that normal load for wear mechanism transition remains constant for scratch speeds up to 35mm/s, for higher velocities, declining pressures are enough to promote nucleation and propagation of cracks that cause chipping.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:01:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308794.pdf: 3550251 bytes, checksum: 0f43cd710233a570a83e092535f7c0cd (MD5) / O presente trabalho tem por objetivo avaliar a eficiência de uma tubeira do tipo sapata desenvolvida por Lopes (2007) para ensaios de desgaste radial de um rebolo de nitreto de boro cúbico (CBN) na retificação do ferro fundido classe GGG70, mediante aplicação de emulsão lubrirrefrigerante. Os objetivos específicos são: analisar a influência da fenda entre tubeira e rebolo e a influência da vazão de fluido lubrirrefrigerante sobre o desgaste radial do rebolo e a rugosidade da superfície da peça. O trabalho é embasado por uma revisão de literatura sobre a retificação com rebolos, com ênfase aos rebolos de CBN; a distribuição de força e energia na retificação; os fluidos lubrirrefrigerantes e seus métodos de aplicação; a usinagem do ferro fundido; e a qualidade da superfície usi- nada. Para avaliar o resultado de trabalho são realizados ensaios de reti- ficação com velocidade de corte de 100 m/s, sem variar os parâmetros de entrada, exceto aqueles relacionados ao sistema de lubrirrefrigeração. Assim torna-se possível isolar a influência dos parâmetros de corte so- bre os resultados do trabalho da influência dos parâmetros de lubrirre- frigeração. Conclui-se que a tubeira tipo sapata, com a geometria otimizada por Lopes, permite a redução da vazão de fluido lubrirrefrige- rante para valores de até 10 l/min, apresentando uma relação de remoção G de 11526, 42% melhor que os resultados obtidos por Weingärtner (2005). Pra um volume retificado de 68135 mm3/mm o desgaste radial do rebolo de CBN foi de 4,6 µm. A variação dos valores da fenda entre tubeira e rebolo no intervalo de 0,3 a 1,0 mm interfere pouco nos resultados de desgaste do rebolo e rugosidade da superfície usinada. / This study aims to evaluate the efficiency of a shoe nozzle designed by Lopes (2007) in tests of a grinding wheel radial wear of cubic boron nitride (CBN) grinding on cast iron GGG70, applying water-based emulsion. The specific objectives are: to analyze the influence of the gap between nozzle and wheel and influence of coolant flow rate on the grinding wheel wear and workpiece surface roughness. The work is backed by a literature review on the grinding wheels, emphasizing the CBN grinding wheels; the distribution of power and energy in the grinding; coolants types and supply; the machining of cast iron, and the quality the machined surface. To valuate the result of work, grinding tests are conducted with cutting speed 100 m/s, without varying the input parameters, except those related to coolant supply. Thus it becomes possible to isolate the influence of the cutting parameters on the results of study of the influence of the parameters of lubrication and cooling. It follows that the shoe nozzle, the geometry optimized by Lopes, allows reducing the coolant flow rate values of up to 10 / min, with a G-ratio of 11,526, 42% better than the results obtained by Weingärtner (2005). Grinding to a volume of 68,135 mm3/mm the radial wear of the CBN wheel was 4.6µm. The variation of the gap between nozzle and the wheel in the range 0.3 to 1.0 mm, little affects the results of grinding wheel wear and roughness of the machined surface.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:13:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314946.pdf: 2567047 bytes, checksum: e628c1e61f4780d712bd26f9d270b31f (MD5) / Apesar dos avanços tecnológicos e mercadológicos nos processos produtivos de placas de porcelanato, os fenômenos físico-químicos e mecânicos que ocorrem durante a etapa de "polimento" deste produto ainda necessitam de maiores investigações. O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência de alterações mecânicas e químicas no processo de "polimento de placas de porcelanato". Em caráter químico, foram investigadas possíveis mudanças do coeficiente de atrito atuante durante o processamento, bem como do brilho final deste produto, oriundos da variação do pH de soluções utilizadas como fluido de corte para o processamento. Os ensaios foram conduzidos em uma máquina universal para este tipo de teste, que apresenta um cabeçote giratório e liberdade de movimento em três eixos. Foram utilizados diferentes quantidades de ciclos de "polimento", a fim de verificar a evolução do brilho com o decorrer dos ensaios. Foi verificada também a variação do pH da água utilizada como fluido de corte no processo. Para o estudo dos fenômenos mecânicos envolvidos, foi aperfeiçoado um esclerômetro a fim de que através de ensaios de riscamento pudessem ser estipulados os micro-mecanismos de corte atuantes durante o processo de "polimento de porcelanatos". Os resultados do ensaio de riscamento podem ser utilizados como uma aproximação do que ocorre durante o processo de usinagem com blocos abrasivos, viabilizando maior controle deste. Para que haja um melhor conhecimento da dispersão de abrasivos nos blocos, foram mapeadas algumas amostras. Os resultados dos riscos mostram que para a variação de carga ocorrida, o sistema de remoção de material apresenta característica frágil e um controle de força deve ser adotado no esclerômetro para investigações futuras. Os testes com fluido de corte mostraram a existência de variação do pH da água utilizada no processo. Quando modificado o fluido, mudanças nas respostas em brilho e coeficiente de atrito foram observadas, sendo que a solução empregada com pH 7, apresentou tendência aos maiores valores das duas propriedades.<br> / Abstract : Despite technological advances in porcelain stoneware tiles production processes, physicochemical and mechanical phenomenon that occur during the "polishing" stage, still require further investigation. This work aims to investigate the influence of mechanical and chemical changes in the porcelain stoneware tile polishing process. In chemical side were investigated presumable changes in the friction coefficient during the process and the final gloss of this product, from the pH variation of solutions used as lubricant. Tests were made on a universal wear machine that has a rotary head and three axis movements, with a number of different polishing cycles, to observe the gloss gain during the experiment. A pH variation was verified in the water used as lubricant during the process. For the mechanical phenomena study, was improved a sclerometer so that by a scratch test could be stipulated the operating micro-mechanism of wear during the porcelain stoneware tile polishing process. The scratching test results can be used as an approximation of what occurs during the wear process using abrasive blocks, producing most controlled results of this. To have knowledge of the abrasive dispersion in the blocks, some samples were mapped. The scratching test results have shown, for the load variation applied, a brittle mechanism of wear and a strenght control system must to be implemented in the sclerometer to further investigations. The tests with lubricant have shown a pH variation in the water used on the process. When the fluid changed, changes in brightness and coefficient of friction was observed, and the used solution at pH 7 showed a tendency to higher values of the two properties.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecanica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O emprego de altas velocidades de corte no processo de retificação e a utilização de rebolos de CBN são tendências cada vez mais evidentes dentro do universo da usinagem. O processo de retificação caracteriza-se pela geração de grande quantidade de calor em função do atrito e deformações plásticas, onde a temperatura provocada pelo atrito aumenta com o aumento da velocidade de corte. O calor desenvolvido no processo é conduzido para a peça, para o grão abrasivo, para o ligante e para o meio, podendo acarretar danos metalúrgicos à peça e ser responsável por um desgaste prematuro do rebolo. Dentro deste contexto, o fluido lubri-refrigerante apresenta-se como um recurso indispensável para os processos abrasivos. A eficácia do fluido lubri-refrigerante depende de fatores, como a pressão, a vazão, o projeto da tubeira e assim também da velocidade de escoamento do fluido na saída da tubeira. Na retificação, devido às altas velocidades de corte empregadas, uma grande quantidade de ar é deslocada em torno da ferramenta rotativa, sendo formado um colchão de ar que reduz a eficiência da penetração do fluido na região de corte. Dentro deste contexto, diferentes concepções de alimentação de fluido vem sendo desenvolvidas, visto que uma otimização do processo pode ser alcançada quando uma maior quantidade de fluido é forçada para dentro da região de corte. Na indústria, é comum o emprego de tubeiras convencionais, como as de jato livre. No entanto, para otimizar o processo com este tipo de tubeira são necessárias altas pressões e velocidades de saída do fluido para vencer o colchão de ar, o que muitas vezes se torna economicamente inviável. Uma alternativa interessante é o emprego de tubeiras do tipo sapata. Com a sapata é possível aumentar o efeito de bombeamento do fluido para a região de corte, ao mesmo tempo em que é reduzido o efeito do colchão de ar. Isto ocorre porque a sapata é ajustada por retificação ao rebolo, funcionando como um raspador (scrapper), impedindo que o ar deslocado atinja a região de corte. Com o objetivo de avaliar a influência do sistema de alimentação de fluido lubri-refrigerante no processo de retificação, foram empregadas tubeiras dos tipos jato livre e sapata para diferentes condições de alimentação. Foram utilizados dois tipos de rebolos de CBN, sendo um com ligante resinóide e outro vitrificado. O material ensaiado foi um ferro fundido nodular com designação GGG70. Como fluido lubri-refrigerante foi empregada uma emulsão com 5% de óleo em água. Os resultados obtidos mostram que com o emprego da sapata é possível alcançar melhores resultados de desgaste radial do rebolo e qualidade da superfície retificada mesmo para menores vazões de fluido.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T00:07:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho se apresenta a análise e monitoramento da retificação do ferro fundido nodular utilizando rebolos CBN com ligante de resina mediante a retificação cilíndrica de mergulho. Para monitorar o processo preparou-se uma bancada de ensaios composta por sensores de medição de corrente por efeito Hall e um sensor de emissão acústica (E.A) rotacional sem contato, interligados a um computador mediante uma placa de aquisição de dados e seu respetivo software de aquisição e armazenamento. Para analisar o processo, são utilizadas grandezas como: desgaste, rugosidade, sinais de corrente, sinais de emissão acústica, variando-se os parâmetros de entrada na retificação. Os sinais de corrente e emissão acústica são analisados mediante um software de tratamento de sinais desenvolvido em LabViewÒ. Para o perfilamento do rebolo é utilizado um rolo dressador, e para a afiação, blocos de oxido de alumínio (Al2O3) que são acionados por um dispositivo hidro-pneúmatico. Este dispositivo é equipado com um sistema pinhão-cremalheira, um encoder rotacional e um tacômetro que permitem determinar a velocidade de avanço e a profundidade consumida do bloco de Al2O3. Este sistema é também ligado à bancada de ensaios, permitindo monitorar sinais de corrente e E.A durante a afiação e conhecer o volume necessário que deve ser consumido do bloco de Al2O3 para afiar o rebolo. No trabalho, comprovou-se que o monitoramento, o tratamento e análise dos sinais junto com grandezas obtidas como o desgaste e rugosidade são ferramentas úteis para analisar o processo de retificação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 1997 / Made available in DSpace on 2012-10-17T02:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T22:26:57Z : No. of bitstreams: 1 108717.pdf: 52685115 bytes, checksum: 39ff158858b184f2d3982f2ed9555d54 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T01:53:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247333.pdf: 8919340 bytes, checksum: c20ba9f995a92cb7c9adafca78ff8b49 (MD5) / A retificação é um processo dos mais importantes dentro do universo da usinagem. Tentando acompanhar o elevado desenvolvimento tecnológico, o processo de retificação vem utilizando altas taxas de retificação. O aumento da taxa de retificação é possível com o emprego de alta velocidade de corte associado à utilização de rebolos superabrasivos. No processo de retificação o aumento da velocidade de corte leva ao aumento da quantidade de calor gerado no processo. Diante deste quadro, o fluido refrigerante apresenta-se como um recurso indispensável para evitar a ocorrência de danos térmicos nas peças e desgaste prematuro do rebolo. Uma alternativa interessante para melhorar a aplicação do fluido refrigerante na retificação é a utilização de tubeiras tipo sapata. Com este tipo de tubeira é possível aumentar o efeito de arraste do fluido pelo rebolo, ao mesmo tempo em que é minimizado o efeito da camada de ar criada com a rotação do rebolo. Um projeto eficiente de sapata ainda possibilita aumentar a velocidade de saída do fluido junto ao rebolo, sem aumentar significativamente a potência necessária para que uma maior quantidade de fluido atinja a região de corte. Com o objetivo de melhorar a capacidade de refrigeração obtida com as tubeiras tipo sapata, foram projetadas quatro tipos de tubeiras a serem analisadas. Uma tubeira tipo sapata de canal simples, uma tubeira tipo sapata com canais retos, uma tubeira tipo sapata com canais côncavos e uma tubeira tipo sapata com canais convexos. Para possibilitar a visualização do escoamento do fluido dentro das tubeiras, elas foram construídas em acrílico e água foi utilizada como fluido. Como rebolo foi utilizado um disco de alumínio, revestido com uma camada de abrasivo. Foram realizados ensaios de consumo de energia e escoamento do fluido no interior das tubeiras. A energia consumida foi determinada medindo a corrente consumida no processo, o escoamento do fluido dentro da tubeira foi analisado com base nos filmes realizados com uma filmadora de alta velocidade. Nos ensaios foram empregadas velocidades periféricas do rebolo entre 60 e 120 m/s, duas topografias de rebolo, três vazões de fluido e abertura da fenda entre rebolo e tubeira variável de zero a 2,0 mm. Os resultados mostram que a energia consumida em todos os ensaios se manteve abaixo de 2 kW. O escoamento do fluido dentro da tubeira sofre uma influência significativa com a variação da abertura da fenda entre tubeira e rebolo. A tubeira que apresentou o menor consumo de potência foi a tubeira simples. A tubeira que apresentou a menor perturbação no escoamento do fluido foi a tubeira tipo sapata com canais retos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:15:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313014.pdf: 3684564 bytes, checksum: ff44c9b7795346809bef5e083cc33fe8 (MD5) / O eixo-ferramenta é um elemento crítico para a rigidez em uma retificadora interna, pois sofre acentuada deformação elástica devido à componente normal da força de retificação, resultando em erros dimensionais e de forma no furo usinado. A fim de minimizar estes erros sem comprometer a produtividade do processo tem-se utilizado o controle da força normal, através do qual um controlador impõe um recuo ao eixo-ferramenta, reduzindo seu tempo de relaxação. Neste trabalho foi verificada a influência da deflexão do eixo-ferramenta sobre o comportamento do erro de forma na retificação interna do assento de cilindros de bicos injetores. Foi estabelecida uma relação entre a componente radial da força normal medida por um sistema com transdutores piezelétricos e o correspondente ângulo do assento para peças retificadas com diferentes valores de velocidade de avanço do rebolo. Esta relação foi comparada a outra, fornecida por um modelo analítico de viga em balanço engastada, com geometria e material idênticos ao do suporte de fixação do rebolo. As medições de força apresentaram elevado nível de incerteza devido à pequena magnitude das forças do processo, às forças de inércia decorrentes da movimentação dos eixos da máquina, à baixa sensibilidade dos transdutores e à baixa repetibilidade do procedimento de calibração. As medições de força evidenciaram, para a maioria das peças retificadas, um contato inesperado entre os carros porta-ferramenta e porta-peça antes da etapa de retificação em vazio, cuja causa não foi elucidada. Os sinais de força das peças não influenciadas por este contato apresentaram média 23% maior e dispersão 60% menor que os demais, além de permitirem uma interpretação visual mais fácil. Por outro lado, não foi perceptível uma influência significativa sobre o erro de forma. A utilização da oscilação de processo resultou em reduções de 41% e 54% na força e erro de forma, respectivamente. O modelo analítico propõe um limite de 1,95 N na força normal para que o erro de forma permaneça dentro da tolerância, valor atestado pelos dados experimentais. Confirmou-se matematicamente a relação linear entre o deslocamento da linha elástica da viga e a componente radial da força normal. A rigidez estimada a partir dos dados experimentais é 36% menor que a proposta pelo modelo analítico.<br> / Abstract : Tool spindle is a critical component for the internal grinding machine rigidity, whereas it suffers a substantial elastic deformation due to the normal grinding force, what leads to dimensional and form errors on the machined parts. In order to minimize those errors without losing process productivity the normal grinding force control has been adopted, through a controller imposes a backward movement on the tool spindle, reducing its recovery time. This work analyses the influence of the tool spindle deflection over the form error on the internal grinding of unit-injectors. It was established a relationship between the radial component of the normal force measured by a system with piezoelectric transducers and the corresponding seat angle for grinded parts with several feed rates. Such relationship was compared with another one, obtained by an analytic model of a bending beam with the same geometry and material of the tool shaft. The force measurements showed a high uncertainty level due to the small process forces, inertial forces caused by the machine axis movements, low transducer sensibility and low repeatability of the calibration procedure. The force measurements demonstrated for the majority of grinded pieces an unexpected contact between tool spindle and workpiece spindle prior to the spark-in, whose reason was not discovered. The force signals from the pieces that were not influenced by this contact exhibited a 23% higher mean and a 60% lower variance than the another ones besides an easier visual interpretation. On the other hand no significant influence on the form error was noticed. The use of process oscillation permitted a drawback from 41% on the normal grinding force and 54% on the form error. The analytical model points to an upper limit from 1,95 N for the normal grinding force so that the form error remains within the tolerance - what was attested by the force measurements. It was mathematically proven the linear relationship between normal grinding force and bending beam displacement. The rigidity estimated from the experimental data is 36% lower than that one proposed by the analytical model.