Projeto mecânico preliminar de um equipamento para a realização de ensaios de usinagem por corte ortogonal

Abstract

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento do projeto mecânico de um equipamento para a realização de ensaios por corte ortogonal, com o objetivo de estudar os mecanismos de formação de cavaco em diferentes materiais, incluindo os de alta resistência mecânica e difícil usinabilidade. O equipamento deve atender os requisitos de projeto, incluindo rigidez estrutural adequada e ser de fácil operação. O equipamento deve ainda ser capaz de operar em conjunto com os sistemas de instrumentação necessários ao estudo da formação do cavaco, incluindo uma câmera de filmagem de alta velocidade e um dinamômetro piezoelétrico. A análise estrutural do equipamento foi realizada pelo método da rigidez, incluindo o uso de dados fornecidos por fabricantes e simulações numéricas através do método dos elementos finitos. Visando reduzir a interferência de eventuais deslocamentos sobre os resultados obtidos, o dimensionamento foi feito com o objetivo atingir valores de rigidez compatíveis com os descritos na literatura para máquinas operatrizes. Propôs-se para o movimento relativo entre a ferramenta e a peça um sistema pneumático dimensionado de acordo com a força máxima prevista. Os métodos descritos possibilitaram projetar um equipamento para a realização de ensaios de usinagem por corte ortogonal atendendo aos requisitos de projeto.

This work presents the mechanical design of an orthogonal cutting machine for machining tests. The main goal of this machine is to study chip-forming mechanisms in different materials, including high resistance and low machinability materials. The developed equipment must have a suitable stiffness and allow the use of the desired instrumentation systems, that include a high speed camera and a piezoelectric dynamometer. Structural analysis was carried out through the stiffness approach, including data provided by manufacturers and by numerical simulations using the finite elements method. Aiming to reduce the interference of eventual displacements over the obtained results, dimensioning was carried out with the goal of achieving stiffness values compatible with those described in literature for machine tool. The relative movement between the tool and the part will be provided by a pneumatic system dimensioned according to the maximum predicted force. Through the described methodology made possible to design orthogonal cutting machine according the design requirements.