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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Desenvolvimento de ferramenta esbelta de fresamento com amortecedor de impacto
Title Alternative: Development of a slender milling tool with impact damper
Author: Saciotto, Victor Rossi, 1994-
Advisor: Diniz, Anselmo Eduardo, 1959-
Abstract: Resumo: Com a crescente utilização de técnicas de usinagem em alta velocidade para fabricação de moldes e matrizes, vibrações podem representar sérios problemas, uma vez que normalmente a ferramenta de acabamento deste tipo de peça é esbelta (alta relação L/D), pois precisa usinar cavidades muitas vezes profundas, com raios pequenos a serem copiados. Além disso, altas velocidades são envolvidas nesse processo, podendo excitar as frequências naturais da ferramenta. A vibração é um fenômeno indesejável em qualquer operação de usinagem, uma vez que pode gerar um pior acabamento superficial, menor taxa de remoção de material e aumento no nível de desgaste e avarias da ferramenta. A utilização de amortecedores de impacto na ferramenta tem se mostrado um método eficaz para a redução de vibrações em processos de usinagem. O amortecimento se dá através da troca de momento linear durante colisões intermitentes entre a estrutura principal (no caso a fresa) e uma massa livre (esferas ou cilindros colocados dentro de uma cavidade da ferramenta). Apesar de eficientes em alguns casos, esses tipos de amortecedores são altamente não lineares, o que dificulta sua modelagem. No presente trabalho, realizaram-se simulações simplificadas no software MATLAB®, de modo a determinar materiais e geometrias que podem proporcionar maior amortecimento. Posteriormente, foi realizado o fresamento concordante de uma superfície convexa de aço D6, com dureza de 60 HRc. Os resultados de rugosidade média e de variação de esforços mostraram que as ferramentas com partículas amortecedoras geraram menores índices de rugosidade na peça quando comparadas à mesma ferramenta sem amortecedor, principalmente na usinagem de regiões da peça em que as forças radiais e tangenciais são predominantes. A ferramenta que utilizou amortecedores com esferas de tungstênio gerou superfícies com rugosidade similares àquelas obtidas com amortecedor com esferas de aço, enquanto a ferramenta que utilizou cilindros de aço para o amortecimento somente gerou menor rugosidade da peça na região em que a componente axial da força é bem pequena. A ferramenta com corpo de metal duro obteve desempenho ainda melhor, uma vez que possui rigidez cerca de 3 vezes maior quando comparada a ferramenta de aço

Abstract: With the increasing use of high speed machining techniques in the manufacturing of dies and molds, vibrations may represent serious problems, since the finishing tool used in this type of operation is usually slender (high L / D ratio) because it has to machine often deep cavities with small radii to be copied. In addition, high speeds are involved in this process and can excite the natural frequencies of the tool. Vibration is an undesirable phenomenon in any machining operation as it can lead to poor surface finish, lower material removal rate and increased tool wear. The use of impact damper in the tool has proven to be an effective method for reducing vibration in machining processes. Damping occurs through energy dissipation and linear momentum changing during intermittent collisions between the main structure (in this case the milling tool) and a free mass (spheres or cylinders placed within a tool cavity). Although efficient in some cases, these types of dampers are highly nonlinear, which makes their modeling difficult. In the present work, simplified simulations were performed in MATLAB® software to determine materials and geometries of impact dampers that can provide greater damping. Subsequently, the milling of a convex D6 steel surface with a hardness of 60 HRc was performed. The average roughness and force variation results showed that the tools with impact dampers generated lower values of roughness in the workpiece when compared to the same tool without the impact damper, mainly in the machining of regions where radial and tangential forces are predominant. The tool that used tungsten sphere dampers generated roughness surfaces similar to those obtained with steel sphere dampers, while the tool that used steel cylinder for damping only generated lower part roughness in the region where the axial force component is smaller. The carbide body tool performed even better as it has about 3 times the stiffness compared to the steel tool
Subject: Fresamento
Amortecedores
Impacto
Vibração
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: SACIOTTO, Victor Rossi. Desenvolvimento de ferramenta esbelta de fresamento com amortecedor de impacto. 2020. 1 recurso online (117 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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