Investigação sobre a aplicação de métodos alternativos de lubrirrefrigeração no fresamento frontal de acabamento de um aço inoxidável AISI 304

Abstract

Um dos processos de fabricação mais versáteis é o fresamento, amplamente utilizado na indústria metal-mecânica. Aços inoxidáveis são caracterizados pela alta resistência mecânica e excelente desempenho em ambientes corrosivos. Possuem difícil usinabilidade devido à alta tendência ao encruamento, elevadas forças de corte e alto desgaste da ferramenta. Assim, a utilização de fluido de corte faz-se necessária, a fim de garantir a vida da ferramenta e o bom acabamento superfícial. O objetivo deste trabalho é investigar a influência dos métodos de refrigeração e parâmetros de entrada sobre força e rugosidade no fresamento do aço inoxidável AISI 304 com o auxílio do projeto de experimentos Box-Behnken Design. Três métodos lubrirrefrigerantes foram avaliados: Mínima Quantidade de Fluido Refrigerado (MQCL), Reduzida Quantidade de Lubrirrefrigerante (RQL), e usinagem a seco. Os resultados mostram que os esforços não foram influenciados pelos sistemas de lubrirrefrigeração, e a profundidade axial de corte apresentou maior influência. No entanto, para a qualidade da superfície usinada, a interação entre profundidade e velocidade foi o fator de maior impacto, onde o aumento da velocidade com a menor profundidade aumenta a rugosidade. Além disso, o sistema de usinagem a seco se mostrou mais eficiente na melhoria da superfície que os demais métodos lubrirrefrigerantes.

Milling is one of the most flexible manufacturing processes and, for this reason is widely used in the mechanical industry. Stainless steels are characterized by high mechanical strength and excellent performance in corrosive environments. These materials have low machinability due to the high tendency for work hardening, resulting in high cutting forces and high tool wear. Thus, the use of cutting fluid is necessary to ensure tool life and good surface finish of the machined parts. The goal of this work is to investigate the influence of the machining parameters and lubricooling methods over the machining force components and the surface roughness in the milling of AISI 304 stainless steel using the Box-Benhken Design of Experiment. Three different lubricooling methods were evaluated: Minimum Quantity Cooling Lubricant (MQCL), Reduced Quantity Lubricant (RQL), and dry machining. The results indicate no significant influence of the lubricooling method over the force components, with the axial depth of cut showing the most significant influence among the machining parameters. However, when the surface roughness of the machined surface is considered, the interaction between axial depth of cut and cutting speed presented the greatest impact, with the increase of cutting speed at the lowest depth of cut resulting on higher surface roughness values. In addition, dry machining proved to be more efficient in improving the surface quality than the other lubricooling techniques evaluated.