Simulação do processo de rosqueamento interno com macho de corte utilizando o método dos elementos finitos
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29180 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.26 |
Resumo: | Internal thread tapping is a very quick, but complex, manufacturing process. This is due, mainly, for two reasons: the difficulty of synchronizing the rotational movement of the tool with its advance and the complex geometry of a cutting tap. This operation, therefore, is still little studied by the scientific community and not all of its peculiarities are known. In recent years, researchers have used numerical methods, especially the finite element method (FEM), to try to study machining processes through mathematical models. Thus, this work aims to propose a three-dimensional model of the tapping process to study the operation and the particularities of your tool, using the commercial software AdvantEdge to solve this model through the FEM. To study this type of threading, a three-dimensional model was proposed where the tool was sectioned after the second row of its cylindrical threads and cut only the first thread fillet in the hole, at which time the forces and torque develop in their maximum values. With this simplified model, tests were made to study the synchronization error, varying the type of tool coating, the type of tool radial relief used, the number of flutes in the tool and its chamfer angle. The simulation results showed that it is possible to study the internal threading process through the proposed three-dimensional model. Torque and thrust forces decrease as the number of tool flutes increases. These two variables increase when a coating is applied to the tool. They are also very sensitive to a change in feed rate around the tool, and the farther from the ideal (1 mm/revolution) the greater the changes they undergo. The type of radial relief has a great impact on the force in the feed direction, and the flatted land relief type presented the lowest force. The chamfer angle has a great influence on the process torque, increasing it as this angle decreases. |
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Simulação do processo de rosqueamento interno com macho de corte utilizando o método dos elementos finitosTapping process simulation using the finite element methodRosqueamento internoMacho de corteElementos finitosAdvantEdgeModelo tridimensionalTappingCutting tapFinite elementTri-dimensional modelCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAOInternal thread tapping is a very quick, but complex, manufacturing process. This is due, mainly, for two reasons: the difficulty of synchronizing the rotational movement of the tool with its advance and the complex geometry of a cutting tap. This operation, therefore, is still little studied by the scientific community and not all of its peculiarities are known. In recent years, researchers have used numerical methods, especially the finite element method (FEM), to try to study machining processes through mathematical models. Thus, this work aims to propose a three-dimensional model of the tapping process to study the operation and the particularities of your tool, using the commercial software AdvantEdge to solve this model through the FEM. To study this type of threading, a three-dimensional model was proposed where the tool was sectioned after the second row of its cylindrical threads and cut only the first thread fillet in the hole, at which time the forces and torque develop in their maximum values. With this simplified model, tests were made to study the synchronization error, varying the type of tool coating, the type of tool radial relief used, the number of flutes in the tool and its chamfer angle. The simulation results showed that it is possible to study the internal threading process through the proposed three-dimensional model. Torque and thrust forces decrease as the number of tool flutes increases. These two variables increase when a coating is applied to the tool. They are also very sensitive to a change in feed rate around the tool, and the farther from the ideal (1 mm/revolution) the greater the changes they undergo. The type of radial relief has a great impact on the force in the feed direction, and the flatted land relief type presented the lowest force. The chamfer angle has a great influence on the process torque, increasing it as this angle decreases.Dissertação (Mestrado)O processo de rosqueamento interno com macho de corte, apesar de ser realizado muito rapidamente, é uma operação muito complexa. Isso se dá pela dificuldade de sincronismo entre o movimento de rotação da ferramenta com seu avanço, além do macho de corte ser uma ferramenta de geometria complexa. Essa operação, é, ainda, pouco estudada pela comunidade científica e não se conhece todas as suas singularidades. Nos últimos anos, pesquisadores passaram a utilizar métodos numéricos, principalmente o método dos elementos finitos (MEF), para tentar estudar os processos de usinagem através de modelos matemáticos. Dessa maneira, esse trabalho tem como objetivo propor um modelo tridimensional da ferramenta do processo de rosqueamento interno para estudar essa operação e as particularidades do macho de corte, usando o software comercial AdvantEdge para isso, através do MEF. Para estudar esse tipo de rosqueamento, foi proposto um modelo tridimensional onde a ferramenta foi seccionada após a segunda carreira de filetes da sua parte cilíndrica e cortou apenas o primeiro filete de rosca no furo, momento esse, onde as forças e o torque apresentam os seus valores máximos. Foram feitos testes para se estudar o erro de sincronismo do processo, variou-se o tipo de revestimento da ferramenta, o tipo de detalonamento utilizado, o número de canais na ferramenta e seu ângulo de chanfro. Os resultados das simulações mostraram que é possível se estudar o processo de rosqueamento interno através do modelo tridimensional proposto. O torque e as forças de avanço diminuem com o aumento do número de canais da ferramenta. Essas duas variáveis aumentam quando se aplica um revestimento no macho. Elas também são muito sensíveis a uma alteração no avanço por volta da ferramenta, e quanto mais distante do ideal (1 mm/volta) maiores são as alterações que elas sofrem. O tipo de detalonamento tem bastante impacto na força na direção do avanço, sendo que o detalonamento do tipo reto apresenta as menores forças. O ângulo de chanfro apresentou uma grande influência no torque do processo, aumentando à medida que esse ângulo diminui.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaSilva, Marcio Bacci dahttp://lattes.cnpq.br/9291398329256011Fiocchi, Arthur Alveshttp://lattes.cnpq.br/3822377177295931Brandão, Lincoln Cardosohttp://lattes.cnpq.br/6692605216100628Oliveira, Gustavo Vilela2020-04-14T12:06:53Z2020-04-14T12:06:53Z2020-02-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Gustavo Vilela. Simulação do processo de rosqueamento interno com macho de corte utilizando o método dos elementos finitos. 2020. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.26https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29180http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.26porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2020-04-14T12:07:11Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/29180Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2020-04-14T12:07:11Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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