Monitoramento da deflexão de serras de fita contínua como proposta de avaliação da qualidade de peças serradas de madeira

Abstract

No serramento contínuo da madeira por serra de fita, o projeto da ferramenta de corte, o desgaste e as avarias do uso destas ferramentas no processo de produção fazem com que o comportamento da lâmina ao longo de um ciclo de uso seja mais ou menos instável, podendo perder estabilidade e impactando em produtos mal serrados. Conhecer essa tendência ao longo de toda a vida útil da serra ou mesmo a sua aplicação em dado período em condições reais de corte permite avaliar o projeto da serra e sua durabilidade. Para isso, o projeto de um dispositivo robusto, resistente a vibração e a ambientes severos e sujos, além de boa capacidade de armazenamento de informações é de grande valia. O objetivo do presente trabalho foi propor um dispositivo de registro de dados para monitorar a instabilidade/vibração da ferramenta de corte no processo de serramento da madeira por serra de fita. Com vistas a essas premissas foram estudados os elementos para o projeto da ferramenta de corte e as referências sobre os fundamentos da usinagem da madeira, o projeto da ferramenta de corte, sua geometria e causas para as decorrências como a vibração, estabilidade e desgaste. Foi construído um protótipo em escala laboratorial, onde foi validado o pré-projeto e o sistema de aquisição de dados. Optou-se pelo uso do microcontrolador Arduino que disponibiliza software livre para sua programação permitindo que o sistema possa ser reproduzido a baixo custo. Em um segundo estágio este mecanismo de controle foi expandido para um ambiente industrial madeireiro onde pôde ser utilizado como apoio para a avaliação do processo de corte. O dispositivo mostrou-se robusto e operacional em condições reais de produção em um serraria de grande porte. O presente trabalho relata o sensor usado, o microcontrolador, sua programação e afirma que por meio do monitoramento da deflexão da serra de fita é possível registrar as tendências da deflexão da ferramenta de corte em operações de serramento da madeira por serra de fita e indiretamente medir a qualidade da madeira serrada e a capabilidade do processo.

In continuous sawing wood by a large Bandsaw the cutting tool design, use and tools faults in the production process causes blade behavior over a duty cycle. The process looses stability and impacts in badly sawn products. Knowing this trend throughout the life of the blade or its application in a given period on real conditions of cut allows evaluating the project and the durability of the saw. For this, the design of a robust device, resistant to vibration, harsh and dirty environments and good information storage capacity is a big deal. The aim of this study was to propose a data recording device to monitor the instability / vibration of the cutting tool in Bandsawing process of the wood. With a view to these assumptions were studied elements for cutting tool design and references about the fundaments of wood machining, cutting tool design, geometry and the causes that origin vibration, instability and tools wear. A prototype in laboratory scale which has validated the pre-design and data acquisition system was built. We chose to use the Arduino microcontroller that provides free software to its programming allowing the system to be reproduced at low cost too. In a second stage this control mechanism has been expanded to a timber industrial environment where it might be used as support for the evaluation of the cutting process. The device proved to be robust and operational in real production conditions in a large sawmill. This paper reports the used sensor, microcontroller, its programming and states that by monitoring the bandsaw deflection is possible to record the trends of the cutting tool instability in sawing operations of wood by bandsaw and indirectly measure quality lumber and capability of the process.

Dans le sciage continu de bois effectué avec une scie à ruban, la conception de l'outil de coupe, l'usure et les dommages dus à l'utilisation de cet outil dans le processus de production modifient le comportement de la lame sur un cycle d'utilisation, la rendant plus ou moins instable jusqu'à perdre sa stabilité, ce qui va générer des produits sciés de mauvaise qualité. Considérer cette tendance tout au long de la vie de la scie ou de son application dans une période donnée dans des conditions réelles de coupe permet d'évaluer et projeter la scie ainsi que sa durabilité. Pour cela, la conception d'un dispositif robuste, résistant aux vibrations, aux environnements agressifs, à la saleté, tout en ayant une bonne capacité de stockage de l'information est primordiale. Le but de cette étude est de proposer un dispositif d'enregistrement de données pour surveiller l'instabilité et vibration de l'outil de coupe dans le processus de sciage du bois par scie à ruban en continu. A partir de ce scénario, les éléments du projet d'outil de coupe ont été étudiés avec pour bases l'usinage du bois, le projet de l'outil de coupe, sa géométrie et ses conséquences comme la vibration, la stabilité et l'usure. Un prototype à l'échelle de laboratoire a validé le système du préprojet et la construction de l'acquisition de données. Nous avons choisi d'utiliser le microcontrôleur Arduino qui fournit des logiciels libres de programmation permettant au système d'être fabriqué à faible coût. Dans une deuxième étape, ce mécanisme de contrôle a été appliqué à un environnement industriel de l'industrie de première transformation du bois où il peut être utilisé comme support pour l'évaluation du processus de coupe. Le dispositif s'est avéré être robuste et opérationnel dans des conditions réelles de production dans une scierie industrielle de grande envergure. Cet présent article décrit le capteur utilisé, le microcontrôleur, sa programmation et confirme qu 'avec ce dispositif de surveillance il est possible d'enregistrer les tendances de la déviation de l'outil de coupe dans le sciage du bois par scie à ruban et mesurer indirectement la qualité des pièces sciées et de la capacité du process sciage.