Otimização dos parâmetros de maquinagem para minimizar as vibrações no processo de fresagem

• Autor(a) principal: Paulo, Nuno José Lopes
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/14081
• topic: Fresagem; Parâmetros de fresagem; Vibrações; Frequências de ressonância; Método de Taguchi; Método das superfícies da resposta; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

Atualmente o aumento da produtividade no menor tempo possível e com elevada qualidade é sem dúvida um dos maiores desafios para a indústria. Neste sentido, a indústria tem recorrido com muita frequência a máquinas CNC, uma vez que estes equipamentos trabalham de forma automática sendo capazes de alcançar elevada precisão, com um elevado desempenho e rendi-mento. Os níveis de vibração nestes sistemas têm-se apresentado ao longo das ultimas décadas como um dos principais fatores limitantes para a melhoria da produtividade, especialmente em operações de maquinagem. Este trabalho contribui para o estudo do comportamento dinâmico de um equipamento CNC para a diminuição das vibrações, através da utilização de métodos de otimização que minimizam parâmetros associados às vibrações em operações de fresagem (ve-locidade de corte, velocidade de avanço, penetração axial e penetração radial) relacionados com a área da secção de corte. No presente estudo apresenta-se uma análise teórica sobre os materiais e ferramentas utilizadas ao longo dos ensaios experimentais, bem como dos métodos e progra-mas utilizados. Neste caso utilizaram-se dois métodos de otimização, o método de Taguchi e o método das Superfícies de Resposta. Para testar a fiabilidade da máquina estudou-se a ressonância, entre a frequência de funcio-namento e a frequência natural (deve ser menor que a unidade em todas as frequências de fun-cionamento utilizadas). Como não existe ressonância (o rácio de frequências está longe de 1), as vibrações não são significativas para a máquina com este equipamento. O método de Taguchi foi utilizado para diminuir o número de combinações possíveis e, consequentemente, o número de ensaios a realizar. No decorrer dos ensaios é feita a gravação das vibrações na direção x, y e z ocorridas durante o tempo do ensaio. Neste caso foi possível vii observar que a combinação dos parâmetros de fresagem que causou os menores valores de vi-bração para as três direções é o correspondente ao ensaio 12, os níveis de vibração para as direções x, y e z foram 1,944 m/s2 , 1.949 m/s2 e 5.818 m/s2, respetivamente. Outra observação sobre o nível de vibração no método de Taguchi é que a média dos dezasseis ensaios de cada direção, o valor médio para a direção x é 4.351 m/s2, direção y é 4.386 m/s2 e para a direção z é 9,999 m/s2. Por outras palavras, os valores médios para o x e y são muito próximos, ao mesmo tempo para o z tem um valor médio que é mais do dobro dos outros. O método das Superfícies de Resposta foi utilizado com o intuito de comparar os resultados obtidos com o método de Taguchi. De acordo com alguns trabalhos referidos na bibliografia especializada, o método de Superfícies de Resposta converge mais rapidamente para um valor ótimo. Como os valores medidos são relativos a três direções (x, y e z) para obter uma otimização genérica das vibrações foi necessário encontrar parâmetros de entrada que reduzissem as vibrações em ambos os sen-tidos. Assim, utilizou-se o módulo entre os eixos y e z. Finalmente, utilizou-se o método de superfícies de resposta para otimizar os resultados das vibrações medidas ao longo da fresagem, a qual foi efetuada através dos ensaios resultantes da matriz ortogonal de Taguchi. Com base nos resultados obtidos concluiu-se que se obtiveram resultados bastante satisfatórios em relação com os resultado obtidos utilizando o primeiro mé-todo.