SOLUÇÃO NUMÉRICA DO PROBLEMA DE CONDUÇÃO DE CALOR TRIDIMENSIONAL TRANSIENTE NO PROCESSO DE USINAGEM

SOLUÇÃO NUMÉRICA DO PROBLEMA DE CONDUÇÃO DE CALOR TRIDIMENSIONAL TRANSIENTE NO PROCESSO DE USINAGEM

SILVA, S. C.; PEREIRA, M. C. V.; SILVA, M. F.; HOMEM, C. L. G.; COSTA, A. O. S.; COSTA Jr, E. F.

Artigo:

A obtenção da temperatura na interface cavaco-ferramenta é de grande importância no processo de usinagem, uma vez que medidas podem ser propostas a fim de reduzir o desgaste da ferramenta e consequentemente reduzir os custos com a manutenção. Alguns métodos de modelagem que estudam este processo estão sendo desenvolvidos, entretanto, não são todos que traduzem corretamente o comportamento da temperatura de usinagem. O termo usinagem compreende todo o processo mecânico no qual a peça é o resultado de um processo de remoção de material. O objetivo deste trabalho consistiu em obter a variação temporal do perfil tridimensional de temperatura na ferramenta de corte em um processo de usinagem por torneamento. A solução do problema se deu pela discretização por diferenças finitas nas coordenadas espaciais e integração no tempo pelo método de Euler. Modelou-se uma ferramenta de corte que troca calor por todos os lados por convecção e recebe um fluxo de calor em um espaço definido em um de seus lados. Este fluxo é proveniente do atrito com o material usinado. O problema resolvido não apresenta solução analítica, mas a solução numérica obtida é fisicamente coerente, indicando a aplicabilidade do método de diferenças finitas na solução do problema abordado.

A obtenção da temperatura na interface cavaco-ferramenta é de grande importância no processo de usinagem, uma vez que medidas podem ser propostas a fim de reduzir o desgaste da ferramenta e consequentemente reduzir os custos com a manutenção. Alguns métodos de modelagem que estudam este processo estão sendo desenvolvidos, entretanto, não são todos que traduzem corretamente o comportamento da temperatura de usinagem. O termo usinagem compreende todo o processo mecânico no qual a peça é o resultado de um processo de remoção de material. O objetivo deste trabalho consistiu em obter a variação temporal do perfil tridimensional de temperatura na ferramenta de corte em um processo de usinagem por torneamento. A solução do problema se deu pela discretização por diferenças finitas nas coordenadas espaciais e integração no tempo pelo método de Euler. Modelou-se uma ferramenta de corte que troca calor por todos os lados por convecção e recebe um fluxo de calor em um espaço definido em um de seus lados. Este fluxo é proveniente do atrito com o material usinado. O problema resolvido não apresenta solução analítica, mas a solução numérica obtida é fisicamente coerente, indicando a aplicabilidade do método de diferenças finitas na solução do problema abordado.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobec-ic-02-ft-036

Referências bibliográficas

• [1] AMORIM, H. J. (2002), Estudo da relação entre velocidade de corte, desgaste de ferramenta, rugosidade e forças de usinagem em torneamento com ferramenta de metal duro, UFRGS, Rio Grande do Sul – RS (dissertação de mestrado), 131 p.
• [2] PEREIRA, I. C. (2010), Análise do torque e da força axial, em diferentes condições de corte durante o rosqueamento de dois ferros fundidos cinzentos (CrCuSn e CrCuCnMo) e um ferro fundido vermicular da classe 350, UFU, Uberlândia – MG (dissertação de mestrado), 113 p.
• [3] LIMA, F. R. S. (2001), Modelagem tridimensional de problemas inversos em condução de calor: Aplicação em processos de usinagem, UFU, Uberlândia – MG (tese de doutorado), 195 p.
• [4] SOUSA, J. A., SOUSA, M. N. (2012), “Análise da temperatura de usinagem no corte ortogonal de alumínio”. In: Simpósio do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica (POSMEC), 20°, UFU, Uberlândia - MG.

Como citar:

SILVA, S. C.; PEREIRA, M. C. V.; SILVA, M. F.; HOMEM, C. L. G.; COSTA, A. O. S.; COSTA Jr, E. F.; "SOLUÇÃO NUMÉRICA DO PROBLEMA DE CONDUÇÃO DE CALOR TRIDIMENSIONAL TRANSIENTE NO PROCESSO DE USINAGEM", p-450-455. In: . São Paulo: Blucher, 2014.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobec-ic-02-ft-036