Tesis
Interação aresta/peça no fresamento de perfis complexos : influência na força de usinagem, vida da ferramenta e rugosidade da peça
Interaction edge/piece for milling complex profiles : influence on the machining strength, tool life and workpiece roughness
Registro en:
Autor
Scandiffio, Innocenzo, 1965-
Institución
Resumen
Orientadores: Anselmo Eduardo Diniz, Adriano Fagali de Souza Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A manufatura de moldes e matrizes representa uma grande parte dos custos de produção do produto final. O fresamento é um dos processos mais utilizados para a fabricação dos moldes e matrizes e, frequentemente, devido às limitações da operação, um processo de polimento manual é requerido para a obtenção do acabamento ideal. Mesmo utilizando-se as modernas tecnologias de fresamento em altas velocidades, que confere menor rugosidade à superfície, o polimento manual é ainda necessário, gerando maiores custos e erros geométricos ao produto. Portanto, o processo de fresamento de perfis complexos de moldes e matrizes ainda tem muito a ser estudado e melhorado a fim de se reduzir o tempo gasto com o processo de polimento. Um ponto ainda não plenamente estabelecido é a influência do ângulo de contato entre a ferramenta e a peça nos esforços de corte e na qualidade da superfície usinada. Quando se copia um perfil complexo, este ângulo varia, fazendo também variar o diâmetro efetivo de corte, a velocidade de corte, as componentes da força de usinagem e, consequentemente, a rugosidade da peça usinada. Além disso, quando a direção de avanço é no sentido descendente, as forças se comportam de maneira diferente de quando esta direção é ascendente. Este trabalho contribui para a solução deste problema. Foram fresadas superfícies planas com 3 diferentes inclinações e superfícies semi-cilíndricas, de aço ferramenta temperado (AISI D6 ¿ 60 HRc) com ferramenta de ponta esférica, a fim de se analisar o comportamento das forças de usinagem, a rugosidade da peça e a vida da ferramenta. As principais conclusões foram: a) com o corte ascendente as forças radiais e tangenciais oscilam bastante, fazendo com que a rugosidade da peça seja prejudicada; b) quando o centro da ferramenta tem contato com a peça, o esforço de corte na direção axial da ferramenta é muito grande devido à deformação plástica da superfície causada pela baixíssima velocidade média de corte (no centro da fresa a velocidade de corte é zero), e embora ocorra maior conformação plástica, os resultados de vida de ferramenta e rugosidade apresentaram melhores valores Abstract: A large part of the final product production costs lie on the manufacture of molds and dies. Milling is one of the most used processes for the manufacture of molds and dies although, due to operational constraints, a manual polishing process is often required to obtain an optimal finish. Even modern technologies using high speed milling, offering less roughness to the workpiece, still need manual polish, which means increase on production costs and geometric errors to the product. Therefore, milling process for complex shapes of dies and molds need to be studied and improved in order to reduce time spent on finishing process. One aspect still not fully established is the influence of the contact angle between the tool and the workpiece regarding the cutting forces and quality of machined surface. When a complex shape is copied, the lead angle varies, which makes the effective cutting diameter, the cutting speed, the components of machining forces to vary as well and, consequently, the roughness of the machined workpiece. Even more, when the feed direction is on a descendant path, forces perform differently than when this direction is on an ascendant path. This work contributes for the solution of this difficulty. Plain surfaces on hardened tool steel (AISI D6 ¿ 60 HRc) with ball end mill were milled with 3 different inclinations and semi-cylindrical surfaces, in order to analyze machining forces performance as well as surface roughness and tool life. Main conclusions were: a) in ascendant cutting, radial and tangential forces fluctuate a lot, causing the workpiece roughness is harmed. b) when the center of the tool contacts the workpiece, the cutting force in the axial direction of the tool is very large due to the surface plastic deformation caused by the very low average cutting speed (in the center of the mill, cutting speed is zero), and although greater plastic deformation occurs, the results for tool life and roughness showed better values Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica