Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work proposes a methodology to obtain the transient cutting tool temperature. The physical
phenomenon is treated by a three-dimensional analysis. The inverse heat conduction technique
is proposed to estimate the generated heat flux on the rake face of the tool. This technique is
based on conjugate gradient method with adjoint equation. The machining process is
instrumented with thermocouples at the bottom face of the tool, opposite to its main rake face.
The signals are automatically received and processed using a data acquisition system and a
PC-Pentium. The direct solution is numerically solved using finite volumes method with the heat
flux estimated. The experimental data are processed using a computational algorithm
developed specifically for inverse heat flux estimation in machining processes. Experimental
temperatures are obtained during several cutting tests using cemented carbide and ceramic
tools. The influence of the cutting parameters on the temperature distribution is verified. An error
analysis of the results is also presented. / O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para a obtenção da distribuição da
temperatura na superfície de corte da ferramenta em um processo de usinagem por
torneamento. Nesse sentido, o problema térmico de usinagem é caracterizado de maneira bem
realista através de uma abordagem tridimensional. Para a obtenção dos campos térmicos na
região de corte propõe-se o uso de técnicas de problemas inversos em condução de calor.
Assim, a solução do problema térmico é obtida em duas etapas: solução inversa e solução
direta. A solução inversa baseia-se no método do gradiente conjugado e da equação adjunta
para a estimar o fluxo de calor gerado na região de corte que flui para a ferramenta. Nesse
caso, são usados termopares soldados na face oposta da ferramenta que fornecem a
informação necessária para que a solução inversa consiga estimar o fluxo de calor. Com a
obtenção do fluxo de calor que flui para a ferramenta utiliza-se a solução direta do problema
térmico para o cálculo da temperatura na região de corte. A implementação computacional da
solução inversa e da solução direta é apresentada sob a forma de um programa de computador
intitulado GRAD3D 1.0. Nesse programa, além da solução proposta para o problema térmico
de usinagem é possível simular numericamente problemas térmicos correlatos. Testes
experimentais unidimensionais e tridimensionais com condições controladas são apresentados
para a validação do algoritmo computacional. Nos testes experimentais de usinagem, a
aplicabilidade da técnica proposta é avaliada para o processo de usinagem por torneamento de
uma barra de ferro fundido cinzento usando-se ferramentas de metal duro (WC) e de cerâmica
(Si3N4). Apresenta-se ainda uma análise dos erros que podem estar presentes nos resultados
obtidos. / Doutor em Engenharia Mecânica
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/14793 |
| Date | 15 March 2001 |
| Creators | Lima, Frederico Romagnoli Silveira |
| Contributors | Guimarães, Gilmar, Machado, álisson Rocha, Orlande, Helcio Rangel Barreto, Moura, Luís Mauro, Rego, Orosimbo Andrade de Almeida |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, UFU, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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