Estudo dos parâmetros de saída gerados no fresamento frontal do aço inoxidável AISI 316 para diferentes condições de usinagem

Abstract

As vibrações geradas durante o corte do aço inoxidável austenítico são um fator de importante estudo, pois afetam diretamente a vida da ferramenta, as forças de usinagem e a qualidade superficial da peça trabalhada. Assim, pretende-se avaliar os efeitos das variações das condições de usinagem (rotação, profundidade de corte axial e meio lubrirrefrigerante) sobre as forças de usinagem, a vibração da ferramenta e as rugosidades das superfícies originadas pelo fresamento frontal do aço inoxidável AISI 316. Para isso, empregaram-se três valores de velocidade de corte, quatro valores de profundidade de corte axial e duas condições de lubrirrefrigeração (a seco e com mínima quantidade de lubrificante, MQL) aplicando uma ferramenta (fresa de topo reto) com dois insertos intercambiáveis de metal duro. A força de usinagem foi determinada através da resultante das componentes ortogonais captadas através de um sistema de aquisição de sinais baseado em um dinamômetro piezelétrico. A resultante foi analisada através da média quadrática (RMS). As texturas das superfícies fresadas foram avaliadas pelos parâmetros de rugosidade RMS (Rq) e total (Rt) utilizando um rugosímetro portátil. Os sinais de vibração gerados pelas variações das componentes ortogonais da força de usinagem foram processados através da Transformada Discreta de Wavelet utilizando o software MATLAB. Com isto, verificou-se uma tendência aos aumentos da força e da vibração com o aumento da profundidade de corte axial. A rotação da fresa afetou a vibração de maneiras diferentes, dependendo do valor da profundidade de corte axial. O uso de MQL não gerou vantagens significativas em relação ao corte a seco. Os parâmetros utilizados neste estudo não conduziram a operação de corte a uma situação de instabilidade. Assim, pode-se afirmar que, dentre os valores utilizados, a melhor combinação de parâmetros representa a situação com a maior taxa de remoção de material (corte a seco com maiores velocidade e profundidade).

The vibrations generated in austenitic stainless steel cutting directly affect the tool life, cutting forces and machined surface quality. Thus, it is intended to evaluate the variations of cutting condition effects (spindle speed, axial depth of cut and cutting fluid) in cutting forces, tool vibration and roughness surface derived by stainless steel AISI 316 face milling. For this, three cutting speeds, four axial depths of cut, two lubricant conditions (dry and minimum quantity, MQL) and one end mill with two carbide inserts were used. The machined force was determined by the resultant of orthogonal components acquired via data acquisition system based on a piezoelectric dynamometer. This resultant was analyzed by the root mean square (RMS). The milling surface textures were evaluated via RMS (Rq) and total (Rt) roughness parameters. The vibration signals generated by the variations of the orthogonal components were processed via Discrete Wavelet Transform using MATLAB software. Thus, an increases force and vibration tendencies with increase axial depth of cut were verified. The spindle speed affected the vibration in different ways depending on the axial depth of cut value. The MQL condition in comparison to dry cut do not generated significant advantage. The change of cutting parameters do not conduced to the instability in end milling. Therefore, considering the cutting conditions used, the best combination of parameters correspond to the maximum material removal rate (dry cut with higher cutting speed and higher axial depth of cut).