Metodologia para detecção de falhas em uma broca geradas durante a furação de chapas de aço inoxidável AISI 304 através da análise de dispersão dos sinais monitorados de força e torque

Abstract

O monitoramento de processos de usinagem permite avaliar indiretamente a qualidade da peça acabada detectando possíveis falhas na ferramenta ou na operação de corte que comprometam a mesma. Permite também detectar trincas, lascamentos ou até evitar a quebra da ferramenta de corte por inadequações no processo. Neste trabalho foram monitorados sinais de força de avanço e momento torsor (torque) no domínio do tempo durante a vida da broca no processo de furação do aço inoxidável austenítico AISI 304 com o intuito de demonstrar que as análises de dispersão podem ser aplicadas para detecção de falhas na ferramenta. Esta hipótese é sustentada por trabalhos apresentados na revisão bibliográfica. Para tanto, utilizou-se uma broca de aço-rápido com revestimento de TiAlN e 8,1 mm de diâmetro para a geração de furos passantes em chapas com 9,8 mm de espessura. A aquisição dos dados de força e torque foi realizada a cada um minuto de usinagem. Assim, foram realizados 393 furos, sendo que destes foram monitorados 29 furos. Os sinais coletados foram então analisados a partir dos parâmetros de assimetria e curtose da distribuição-β por serem facilmente calculados a partir da média e variância da distribuição. Houve uma tendência destas análises revelar informações sobre falhas ocorridas durante o processo. Porém, os experimentos não levaram a ferramenta à sua total inutilização.

The indirect monitoring of machining processes allows to evaluate the quality of the finished part by detecting possible failures in the tool or cutting operation that compromise this part. It also allows the detection of cracks, chippings or even the cutting tool breakage due to inadequacies in the process. In this work, signals of feed force and drilling moment in time domain were monitored during the tool life of the drill in the austenitic stainless steel AISI 304 drilling in order to demonstrate that the dispersion analysis can be applied to detect tool failures. This hypothesis is supported by references presented in the literature review. So, a high-speed steel drill with TiAlN coating and 8.1 mm diameter was used to generate through-holes in 9.8 mm thick sheets. Force and moment data were captured every minute of machining. Thus, 393 holes were performed, of which 29 holes were monitored. Then the collected signals were analyzed from the skewness and kurtosis parameters of the β-distribution because they were easily calculated from the mean and variance of the distribution. There was a likely tendency for these analysis to reveal information about failures that occurred during the process. However, the experiments did not take the tool to its total disuse.