Improving minimum quantity lubrication in CBN grinding using compressed air wheel cleaning

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Analysis of the Influence of Sparkout Time on Grinding Using Several Lubrication/Cooling Methods

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência da Dureza dos Discos Abrasivos no Corte de Materiais Dúcteis

O corte de materiais por disco abrasivo é um dos processos que apresentam as melhores características de economia, eficiência e rapidez sendo muito utilizado no meio industrial. Fatores como porcentagens e homogeneidade da mistura dos componentes, tamanho, forma (abrasividade), tenacidade e dureza dos grãos abrasivos, tipos de ligantes e de abrasivos, velocidade de corte e velocidade de mergulho influenciam na segurança, no desempenho e comportamento da operação. Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência da dureza dos discos abrasivos no desempenho do processo de corte em operações do tipo remoção a seco. O aumento da dureza dos discos propiciou um aumento da força tangencial de corte e da relação G, devido à mais forte ligação entre o grão e o ligante no compósito. Os resultados mostram que a dureza dos discos abrasivos afeta a economia, pois influencia na vida útil dos discos abrasivos em termos de números de cortes proporcionados; a produtividade, pois está relacionada com o número de trocas de discos desgastados; os esforços necessários para a operação, pois estão relacionados com as forças tangenciais de corte.

Influência da velocidade de avanço do rebolo nos danos de aços endurecidos retificados

A tendência mundial é o aumento da produtividade e da produção de peças cada vez mais sofisticadas, com elevado grau de tolerância geométrica, dimensional, com bom acabamento superficial, com baixo custo. A retificação é responsável pelo acabamento final no processo de usinagem de um material. No entanto, danos gerados nesta fase de produção comprometem todos os recursos utilizados nas fases anteriores. Grande parte dos problemas ocorridos na retificação deve-se à enorme temperatura gerada pelo processo devido às condições de usinagem. Atribui-se à velocidade de avanço, que está diretamente relacionada com a produtividade, os danos ocorridos na retificação, ficando esta variável limitada até valores que não proporcione danos. Neste trabalho, através da variação da velocidade de avanço no processo de retificação cilíndrica externa do aço ABNT D6, racionalizando a aplicação de dois fluidos de corte e usando um rebolo superabrasivo de CBN (nitreto de boro cúbico) com ligante vitrificado, avaliou-se a influência da velocidade de avanço nos danos superficiais de aços endurecidos. Os resultados permitiram concluir que a velocidade de avanço associada a uma eficiente refrigeração e lubrificação, não provocou danos térmicos (queima, trincas, tensões de tração) ao material. Tensões residuais e a rugosidade do material retificado apresentaram uma correlação com as condições de usinagem. O trabalho concluiu ser capaz um aumento dos índices de produtividade sem provocar danos nos componentes retificados.

Influência de defeitos e diferentes processos de fabricação nas propriedades mecânicas finais de cerâmicas

Os materiais cerâmicos são atualmente cada vez utilizados como opção na engenharia mundial. Por se tratar de materiais com alta resistência mecânica, possuem muitas aplicações em diversas áreas, como por exemplo a de mancais, a automotiva (sensores, isoladores, catalisadores, pistões, válvulas, revestimentos), a de implantes biocompatíveis (dentário, substituição óssea, válvulas cardíacas), a de produtos sujeitos ao desgaste (guias), a de refratários (revestimento de equipamento bélico, componentes de fornos), a eletrônica, e outras. Nos processos de fabricação da cerâmica há uma gama de fatores que contribuem para as características do produto final. Devido a isso, muitos pesquisadores têm trabalhado no estudo da influência de determinados defeitos e técnicas de produção de cerâmicas nas características do produto final. Este trabalho tem como objetivo fazer uma revisão bibliográfica de recentes artigos que analisam a influência de fatores como velocidade de queima, surgimento de trincas, porosidade, fases cristalinas, e tamanho de partículas, nas propriedades mecânicas finais das cerâmicas. Pode-se concluir que é possível aperfeiçoar o processo de fabricação da cerâmica a fim de promover as melhores propriedades mecânicas possíveis, conhecendo-se fatores prejudiciais e métodos adequados para se obter o melhor produto final.

Cerâmicas avançadas no processo de retificação cilíndrica externa de mergulho utilizando a técnica da mínima quantidade de lubrificação (MQL) com rebolos diamantados

Nas últimas duas décadas, as cerâmicas avançadas têm sido exaustivamente utilizadas em aplicações na indústria devido às suas propriedades de elevada resistência ao desgaste e dureza. Entretanto, ainda se tem um alto custo agregado ao acabamento da peça. Esse acabamento geralmente é feito pelo processo de retificação, único processo economicamente viável que produz superfícies de elevada qualidade e precisão geométrica. Nesse contexto, as empresas vêm buscando a otimização no processo de retificação como, por exemplo, a redução do fluxo de fluido de corte utilizado, o que também visa atender exigências mundiais de preservação ambiental. Desta forma, este projeto pretendeu explorar a técnica da Mínima Quantidade de Lubrificação (MQL) na retificação cilíndrica externa de mergulho em cerâmicas com rebolos diamantados. Foram utilizados dois métodos de refrigeração: o convencional e o MQL, com três avanços de corte para cada caso. Foram usados um bocal convencional e um bocal para o MQL, tendo este um uniformizador de saída do jato. Foram analisadas como variáveis de saída: a emissão acústica, relação G, aspecto da superfície via microscopia eletrônica de varredura (MEV), rugosidade e circularidade. Assim, embora a refrigeração convencional ainda apresente os melhores resultados em comparação com a refrigeração com MQL, esta última pode atender os requisitos necessários para diversas aplicações, em especial quando utilizadas baixas espessuras equivalentes de corte (h eq). Além disso, a técnica de MQL possui a vantagem de gerar um menor impacto ambiental em comparação com a lubrificação convencional, devido ao uso mínimo de fluido de corte cujo descarte é cada vez mais regulamentado e custoso.

Cerâmicas avançadas no processo de retificação cilíndrica externa de mergulho com rebolos diamantados com a técnica da mímima quantidade de lubrificação e refrigeração otimizada

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Retificação de cerâmica de alumina relacionada com diferentes técnicas de lubri-refrigeração: convencional e mínima quantidade de lubrificação

Atualmente a preocupação ambiental está fazendo com que as empresas busquem diminuir os impactos ambientais por elas causados, ao mesmo tempo em que melhoram a qualidade do produto e processos de fabricação. Logo, muitas pesquisas estão sendo desenvolvidas na área de usinagem para se analisar o real dano ao meio ambiente quando usados diferentes métodos de lubri-refrigeração. Este trabalho teve como objetivo analisar a qualidade da peça produzida e o desgaste do ferramental de corte de uma retificadora plana ao se usinar cerâmica de alumina com dois métodos distintos de aplicação de fluido de corte: método convencional com vazão de 458,3 mL/h e o método da mínima quantidade de lubrificação (MQL) com 100 mL/h. A partir dos resultados obtidos pode-se constatar que para os mesmos parâmetros de usinagem a técnica do MQL utilizou uma quantidade muito menor de fluido e garantiu bons resultados de desgaste diametral do rebolo. No entanto, a qualidade da peça foi bem pior para o método do MQL em relação a técnica de refrigeração convencional. Estes resultados mostraram que se utilizando formas alternativas de lubrificação para reduzir o uso do fluido de corte, são possíveis dependendo de quais fatores são mais importantes para o processo que se deseja. Nesse sentido, se o método do MQL fosse adotado pelas empresas dependentes da retificação, certamente iria trazer, de um lado, benefícios quanto a problemas de descarte e reciclagem de fluido de corte, mas por outro lado, levaria a uma menor qualidade superficial das peças.

Limpeza da superfície de corte de rebolos por um sistema de ar comprimido na retificação cilíndrica externa de mergulho de materiais cerâmicos refrigerados com a técnica da mínima quantidade de lubrificante (MQL)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Comparação entre os métodos de aplicação de fluido de corte convencional e otimizado na retificação plana de cerâmicas

Com o grande crescimento tecnológico e a necessidade de melhoria, um dos materiais que ganhou uma grande gama na área da engenharia mecânica é a cerâmica, pois possui vantagens físico-químicas e propriedades mecânicas significativas sobre o aço. Entretanto, sua usinagem é um processo difícil e delicado, que requer ainda uma grande atenção em relação ao seu estudo. Assim, o processo de retificação é um dos métodos que tem apresentado bons resultados, porém um grande problema acerca de tal processo é o uso excessivo de fluidos de corte, o que se tornou uma preocupação mundial, já que os fluidos apresentam graves problemas socioambientais, além disso, o fluido de corte é responsável por uma grande parte do custo final do processo, provocando, desse modo, um grande interesse em pesquisas referentes a métodos alternativos de forma a reduzir o consumo e melhorar as características do fluido de corte utilizado. Este trabalho visa comparar duas técnicas de lubri-refrigeração, o método convencional e a Lubrificação Otimizada. O uso do método otimizado é uma alternativa à diminuição do volume de fluido utilizado, já que este tem como princípio a aplicação de uma menor quantidade de fluido de corte com uma alta velocidade, localmente aplicada, ou seja, com essa redução benefícios ambientais e socioeconômicas são obtidos. A análise do trabalho será feita a partir da avaliação das variáveis de saída do processo de retificação plana tais como o comportamento rugosidade e desgaste do rebolo, já que por elas é possível avaliar o processo em relação a qualidade da peça versus custo. Com essas analises, pretende-se avaliar se a técnica otimizada é viável a substituição da refrigeração convencional na retificação plana de cerâmicas.

Avaliação do desempenho de corte de diferentes grãos adiamantados

Por meio de um trabalho multidisciplinar entre Engenheiros e Dentistas, foram estudados oito diferentes tipos de grãos abrasivos de diamantes para a fabricação de pontas adiamantadas e/ou rebolos de pequeno diâmetro. Verificou-se qual o grão mais adequado para ser empregado nas pontas, as quais são utilizadas em equipamentos que possuem um pequeno torque disponível. Uma metodologia de experimentação para avaliação da capacidade de corte destas ferramentas foi desenvolvida, utilizando-se o vidro como material a ser desgastado. Como resultados, observou-se que a estrutura e a friabilidade do grão de diamante afetam diretamente a capacidade de corte das pontas adiamantadas. Desta forma, o melhor tipo de diamante foi aquele que apresentou, ao mesmo tempo, as melhores condições de remoção de material e o menor preço.

GREEN MACHINING ORIENTED TO DIMINISH DENSITY GRADIENT FOR MINIMIZATION of DISTORTION IN ADVANCED CERAMICS

After sintering advanced ceramics, there are invariably distortions, caused in large part by the heterogeneous distribution of density gradients along the compacted piece. To correct distortions, machining is generally used to manufacture pieces within dimensional and geometric tolerances. Hence, narrow material removal limit conditions are applied, which minimize the generation of damage. Another alternative is machining the compacted piece before sintering, called the green ceramic stage, which allows machining without damage to mechanical strength. Since the greatest concentration of density gradients is located in the outer-most layers of the compacted piece, this study investigated the removal of different allowance values by means of green machining. The output variables are distortion after sintering, tool wear, cutting force, and the surface roughness of the green ceramics and the sintered ones. The following results have been noted: less distortion is verified in the sintered piece after 1mm allowance removal; and the higher the tool wear the worse the surface roughness of both green and sintered pieces.

Investigation on Surface Finishing of Components Ground with Lapping Kinematics: Lapgrinding Process

Over the last three decades, researchers have responded to the demands of industry to manufacture mechanical components with geometrical tolerance, dimensional tolerance, and surface finishing in nanometer levels. The new lapgrinding process developed in Brazil utilizes lapping kinematics and a flat grinding wheel dressed with a single-point diamond dresser in agreement with overlap factor (U(d)) theory. In the present work, the influences of different U(d) values on dressing (U(d) = 1, 3 e 5) and grain size of the grinding wheel made of silicon carbide (SiC = 800, 600 e 300 mesh) are analyzed on surface finishing of stainless steel AISI 420 flat workpieces submitted to the lapgrinding process. The best results, obtained after 10 minutes of machining, were: average surface roughness (Ra) 1.92 nm; 1.19 mu m flatness deviation of 25.4 mm diameter workpieces and mirrored surface finishing. Given the surface quality achieved, the lapgrinding process can be included among the ultra-precision finishing processes and, depending on the application, the steps of lapping followed by polishing can be replaced by the proposed abrasive process.

Performance of aerodynamic baffles in cylindrical grinding analyzed on the basis of air layer pressure and speed

Over the years, grinding has been considered one of the most important manufacturing processes. Grinding is a high precision process, and the loss of a single workpiece in this stage of the production is unacceptable, fir the value added to the material is very high due to many processes it has already undergone prior to grinding. This study aims to contribute toward the development of an experimental methodology whereby the pressure and speed of the air layer produced by the high rotation of the grinding wheel is evaluated with and without baffles, i.e., in an optimized grinding operation and in a traditional one. Tests were also carried out with steel samples to check the difference in grinding wheel wear with and without the use of baffles.

Influence of the grinding wheel's dive speed on the damage of rectified hardened steels

The world tendency is the increase of the productivity and the production of pieces more and more sophisticated, with high degree of geometric and dimensional tolerances, with good surface finish and low cost. Rectification is responsible for the final finish in the machining process of a material. However, damages generated in this production phase affect all the resources used in the previous processes. Great part of the problems happennig in the rectification process is due to the enormous temperature generated in this activity because of the machining conditions. The dive speed, which is directly related to the productivity, is considered responsible for the damages that occur during rectification, limiting its values to those that do not cause such damages. In this work, through the variation of the dive speed in the process of cylindrical grinding of type ABNT D6 steel, rationalizing the application of two cutting fluids and using a CBN (cubic boron nitrate) abrasive wheel with vitrified blond, the influence of the dive speed on the surface damages of hardened steels was evaluated. The results allowed to say that the dive speed, associated to an efficient cooling and lubrication, didn't provoke thermal damages (including heated zones, cracks and tension stresses) to the material. Residual stresses and the roughness of rectified materials presented a correlation with the machining conditions. The work concluded that it is possible to increase the productivity without provoking damages in the rectified components.