Estudo comparativo de medição de força de corte no processo de retificação

Abstract

Os processos de usinagem são de extrema importância no ramo de indústria metalúrgica, uma vez que quase todas as peças de metais em que se exige uma alta precisão e qualidade de acabamento são produzidas por meio destes processos. Dentre os processos de usinagem destaca-se o processo de retificação, por sua precisão e bom acabamento. É essencial que se conheça bem este processo, já que por ser a última etapa da manufatura, qualquer problema compromente a peça e perde-se o trabalho realizado em todas as etapas anteriores. O presente trabalho visa um estudo comparativo entre a força de corte na retificação medida com um dinamômetro piezelétrico e a potência elétrica do motor que aciona o rebolo. A força de corte é reconhecida como sendo a principal variável de estudos dos processos de usinagem. Tradicionalmente a força de corte é tomada por meio de um dinamômetro, porém este é um dispositivo relativamente caro e de difícil montagem. Usualmente, a força no processo de retificação é tomada por meio de um sensor de corrente, obtendo-se um sinal analógico proporcional à potência consumida pelo motor. Entretanto, esta potência não corresponde à potência mecânica utilizada no corte, e, portanto, imprecisões ocorrem. Neste trabalho, os sinais de potências elétricas e força de corte foram coletados com alta taxa de aquisição, com variações de profundidade de corte e da frequência do motor que aciona o rebolo. Os resultados obtidos mostram que os sinais de potência elétrica do motor que aciona o rebolo sempre foram proporcionais aos sinais de força de corte. Desta forma, é possível o dinamômetro na retificação por sensores de corrente e tensão, com resultados confiáveis.

The machining processes are of great importance in the metallurgical industry, since all the metal workpieces demanding high precision and finishing quality are produced through these processes. Among the machining processes the grinding process can be highlighted by its precision and superior finishing. As being the last manufacturing stage, it is very important to have sound knowledge of the grinding process because minor problems can jeopardize the ground part, and then all the previous manufacturing operations will also be lost. This work aims at comparing the cutting force between the one measured through a piezoelectric dynamometer and that one measured by electrical power of the induction motor that drives the grinding wheel. The cutting force is acknowledged as being the most important variable for studying the machining processes. Traditionally, the cutting force is taken by a piezoelectric dynamometer, which is relatively expensive equipment besides requiring a nontrivial setup. Generally, the cutting force in the grinding process is taken by a Hall Effect current sensor to produce an analog signal proportional to the power consumed by the electric motor. However, that power does not correspond to the mechanical power used to grind, and thus imprecision takes place. In this work, the electric power and cutting force were collected by using a high samplinf the rate acquisition for several cutting depths and two electrical frequencies to drives the induction motor. The results showed the electric power signals behaved, in general, proportional to the cutting force measured by the dynamometer. Thus, the Hall Effect curret and voltage sensors can be replaced by dynamometer in the grinding process with reliable results.