Projeto, construção e avaliação de um dinamômetro para a medição das componentes da força de usinagem no torneamento
| Ano de defesa: | 2022 |
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| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54704 |
Resumo: | 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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Projeto, construção e avaliação de um dinamômetro para a medição das componentes da força de usinagem no torneamentoDesign, construction, and evaluation of a dynamometer to measure the machining force components in turning operationTorneamentoDinamômetroForça de usinagemInstrumentaçãoCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAMachining 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 - CNPqA 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.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICAMelo, Anderson Clayton Alves dehttp://lattes.cnpq.br/6785802121598987https://orcid.org/0000-0001-5679-3562http://lattes.cnpq.br/5242440649066569Oliveira, Adilson José dehttps://orcid.org/0000-0001-6104-569Xhttp://lattes.cnpq.br/3158071963293362Machado, Álisson RochaCelone, Matteo2023-09-05T21:35:55Z2023-09-05T21:35:55Z2022-09-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCELONE, 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/123456789/54704info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2023-09-05T21:36:46Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/54704Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2023-09-05T21:36:46Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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