Características das grandezas de processo e resultado de trabalho de retificação como função da composição de rebolos de Al2O3

Abstract

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.