Projeto, construção e avaliação de um dinamômetro para a medição das componentes da força de usinagem no torneamento
Machining is a manufacturing process that plays an important role in the industry, with the turning operation as one of its protagonists. Thus, it is important to perform studies that helps to understand and, consequently, optimize it. In this context, the knowledge of the machining force compone...
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Autor principal: | |
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Outros Autores: | |
Formato: | Dissertação |
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Publicado em: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
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Assuntos: | |
Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54704 |
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Torneamento Dinamômetro Força de usinagem Instrumentação CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA |
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Torneamento Dinamômetro Força de usinagem Instrumentação CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Celone, Matteo Projeto, construção e avaliação de um dinamômetro para a medição das componentes da força de usinagem no torneamento |
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Machining is a manufacturing process that plays an important role in the
industry, with the turning operation as one of its protagonists. Thus, it is important
to perform studies that helps to understand and, consequently, optimize it. In this
context, the knowledge of the machining force components in turning is essential to
define the best parameters to increase the productivity and reduce the costs. Thus,
the measurement of machining force components using piezoelectric
dynamometers has been widely used. However, such devices have a high initial
price, which often becomes prohibitive for many research laboratories. In this
context, this work presents a proposal of a dynamometer able to measure the
components of the machining force in turning using uniaxial load cells based on
strain gauge transducers, which are usually cheaper than piezoelectric load cells.
The proposed instrument was statically calibrated in a universal testing machine
from 0 to 1,5 kN and presented metrological characteristics, such as a linearity of
99.3%, 98.14% and 94.8% in the cutting, feed and radial directions, respectively.
Furthermore, the use of a calibration matrix reduced the cross sensitivity from 44%
to 3%. Finally, turning tests were performed under different cutting conditions to
evaluate the functionality of the instrument, forces up to 252 N, 162 N and 141 N
were obtained for cutting, feed and thrust forces, respectively; like previous works. |
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ri-123456789-547042023-09-05T21:36:46Z Projeto, construção e avaliação de um dinamômetro para a medição das componentes da força de usinagem no torneamento Design, construction, and evaluation of a dynamometer to measure the machining force components in turning operation Celone, Matteo Melo, Anderson Clayton Alves de http://lattes.cnpq.br/6785802121598987 https://orcid.org/0000-0001-5679-3562 http://lattes.cnpq.br/5242440649066569 Oliveira, Adilson José de https://orcid.org/0000-0001-6104-569X http://lattes.cnpq.br/3158071963293362 Machado, Álisson Rocha Torneamento Dinamômetro Força de usinagem Instrumentação CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Machining is a manufacturing process that plays an important role in the industry, with the turning operation as one of its protagonists. Thus, it is important to perform studies that helps to understand and, consequently, optimize it. In this context, the knowledge of the machining force components in turning is essential to define the best parameters to increase the productivity and reduce the costs. Thus, the measurement of machining force components using piezoelectric dynamometers has been widely used. However, such devices have a high initial price, which often becomes prohibitive for many research laboratories. In this context, this work presents a proposal of a dynamometer able to measure the components of the machining force in turning using uniaxial load cells based on strain gauge transducers, which are usually cheaper than piezoelectric load cells. The proposed instrument was statically calibrated in a universal testing machine from 0 to 1,5 kN and presented metrological characteristics, such as a linearity of 99.3%, 98.14% and 94.8% in the cutting, feed and radial directions, respectively. Furthermore, the use of a calibration matrix reduced the cross sensitivity from 44% to 3%. Finally, turning tests were performed under different cutting conditions to evaluate the functionality of the instrument, forces up to 252 N, 162 N and 141 N were obtained for cutting, feed and thrust forces, respectively; like previous works. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq A usinagem é um processo de manufatura que tem um papel importante na indústria, tendo a operação de torneamento como uma de suas protagonistas. Assim, é importante a realização de estudos que venham a auxiliar na sua compreensão e, consequentemente, na sua otimização. Nesse contexto, o conhecimento das componentes da força de usinagem no torneamento é fundamental na definição dos melhores parâmetros de corte para o aumento da produtividade e a redução dos custos. Para isso, a medição das componentes da força de usinagem através do uso de dinamômetros piezoelétricos tem sido largamente utilizada. Entretanto, tais equipamentos têm um alto valor de aquisição, que muitas vezes se torna proibitivo para muitos laboratórios de pesquisa. Assim, este trabalho apresenta o projeto, a construção e a avaliação de um dinamômetro capaz de medir as componentes da força de usinagem no torneamento de faceamento, com o auxílio de células de carga uniaxiais com transdutores do tipo extensômetro, que normalmente têm um valor de aquisição menor do que as células piezoelétricas. O instrumento proposto foi calibrado estaticamente em uma máquina de ensaio universal de 0 a 1,5 kN e apresentou características metrológicas, como uma linearidade de 99,3%, 98,14% e 94,8% nas direções de corte, de avanço e passiva, respectivamente. Além disso, o uso de uma matriz de calibração reduziu de 44% para 3% o erro de sensibilidade cruzada para o eixo da direção da força de corte. Finalmente, testes de torneamento foram realizados em diferentes condições de corte para se avaliar a funcionalidade do instrumento, nos quais foram obtidas forças de até 252 N, 162 N e 141 N para as forças de corte, avanço e passiva, respectivamente; sendo elas compatíveis com a literatura. 2023-09-05T21:35:55Z 2023-09-05T21:35:55Z 2022-09-30 masterThesis CELONE, Matteo. Projeto, construção e avaliação de um dinamômetro para a medição das componentes da força de usinagem no torneamento. Orientador: Anderson Clayton Alves de Melo. 2022. 126f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54704 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA |