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Title: Desenvolvimento e avaliação de estratégias trocoidais para o fresamento do aço AISI 4340 temperado e revenido
Other Titles: Development and analysis of trochoidal strategies for milling quenched and tempered AISI 4340 steel
Authors: Trindade, Kaciê Karoline de Araújo
Keywords: Fresamento trocoidal;Ângulo de hélice;Força de usinagem;Mecanismos de desgaste;Aço AISI 4340
Issue Date: 27-Jul-2018
Citation: TRINDADE, Kaciê Karoline de Araújo. Desenvolvimento e avaliação de estratégias trocoidais para o fresamento do aço AISI 4340 temperado e revenido. 2018. 135f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: Trochoidal trajectory shows to be efficient for rough machining of grooves in materials with low machinability index, since it decreases the engagement angle and reduces the cutting load on the cutting edges. The trochoidal trajectories have variations of their path which mainly influences the machining time. Information on the influence of this tool path variations are scarce in the literature. This research presents the influence of trochoidal strategy and the tool helix angle on the milling of AISI 4340 steel (40 HRC) using coated carbide tools, considering the machining time, the cutting force and wear mechanism. A methodology for the creation of trochoidal strategies (circular and ellipsoidal), based on parametric equation, was developed and applied to the experiments. Variations of the trochoidal trajectory suggesting the machining time reduction were created with this methodology. The results showed that the ellipsoidal trajectory promoted a reduction of 23% in the theoretical machining time, as compared to the circular trajectory. Higher cutting force was obtained using of the ellipsoidal trajectory and the increase of the helix angle tends to reduce it, regardless of the type of trajectory. The mathematical definition of the trajectories of the cutting edges in the trochoidal paths, circular and ellipsoidal, allowed to determine the thickness of the undeformed chip as a function of time. It was possible to modify the cutting force model, developed by Altintas, which presented similarity between the experimental and simulation data. By comparing the experimental and simulated data, 𝐾𝑡𝑒=110 N/mm, 𝐾𝑟𝑒 = 200 N/mm e 𝐾𝑓𝑒 = 23 N/mm values were obtained for the material adopted in this research. Tool life is a complex variable to estimate for the machining conditions adopted in this study due to the wear type and mechanisms on the cutting edges: mechanical and thermal cracks, notch wear and chipping.
Portuguese Abstract: A trajetória trocoidal mostra-se eficiente para o desbaste de canais em materiais com baixo índice de usinabilidade, uma vez que reduz o ângulo de contato ferramenta-peça e os esforços sobre as arestas da ferramenta. As trajetórias trocoidais podem apresentar variações no seu modelo com o objetivo de reduzir o tempo de usinagem, contudo, informações sobre a influência dessas variações são escassas na literatura. Esta pesquisa apresenta a influência das variações da estratégia trocoidal e do ângulo de hélice no fresamento do aço AISI 4340 (40 HRC), com ferramentas de metal duro revestido, considerando o tempo direto de usinagem, a força de usinagem e os mecanismos de degaste e/ou avarias. Uma metodologia para criação de estratégias trocoidais (circular e elipsoidal), baseada em equação paramétrica, foi desenvolvida e aplicada aos experimentos. Os resultados mostraram que a trajetória elipsoidal promoveu uma redução de 23% no tempo teórico de usinagem, mas forneceu maiores valores de força de usinagem. Observou-se ainda que o aumento do ângulo de hélice tende a reduzir a força de usinagem, independentemente do tipo de trajetória utilizado. A definição matemática das trajetórias das arestas de corte nos caminhos trocoidais, circular e elipsoidal, permitiu determinar a espessura do cavaco indeformado em função do tempo. Foi possível modificar o modelo da força de usinagem, desenvolvido por Altintas, apresentando similaridade entre os dados experimentais e simulados. Pela comparação dos dados experimentais e simulados, obteve-se que 𝐾𝑡𝑒=110 N/mm, 𝐾𝑟𝑒 = 200 N/mm e 𝐾𝑓𝑒 = 23 N/mm para o material adotado. A vida da ferramenta é uma variável de difícil estimativa para as condições de usinagem adotadas nessa pesquisa em função do tipo de desgaste/avaria nas arestas de corte: trincas de origem térmica e mecânica, desgaste de entalhe e lascamento.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25785
Appears in Collections:PPGEM - Mestrado em Engenharia Mecânica

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