Análise numérica-experimental da força de corte na usinagem de uma liga de alumínio 7075-T6

Abstract

A formação do cavaco está ligada a vários parâmetros de usinagem que afetam diretamente as forças de corte, tensões de cisalhamento, potências e temperaturas associadas ao processo de usinagem. Os mecanismos de formação do cavaco são estudados há mais de 100 anos e por envolver altas temperaturas e altas taxas de deformação, há uma certa dificuldade em prever com precisão um modelo matemático para descrever a formação deste fenômeno, considerando os vários tipos de materiais existentes. Os esforços durante o processo de corte são elementosimportantes para fabricantes de ferramentas e os consumidores na área da indústria. Ao prever os valores dos esforços durante um processo de usinagem, pode-se otimizar a fabricação do bem de consumo, evitando paradas inesperadas para a troca de ferramenta, por exemplo. Este trabalho tem a finalidade de apresentar resultados de experimentos no processo de torneamento ortogonal com bedame em uma liga de alumínio 7075-T6 com variações na velocidade de corte e avanços de corte. Os testes foram executados utilizando ferramenta de metal duro MGMN 300- M-H01 – CLASSE N e os valores da força de corte (Fc) foram coletados com um sistema de aquisição de dados composto por uma célula de carga e uma placa de aquisição de dados. Também foram realizadas simulações numéricas pelo método de elementos finitos utilizando o software Ansys ® no seu módulo dinâmica explícita, simulando o valor da força de corte (Fc) durante o processo de usinagem. Foram realizadas 20 simulações com uma malha fixa hexaédrica contendo 24021 nós e 20600 elementos. Observou-se na simulação numérica pelo método de elementos finitos um aumento da força de corte (Fc) quando se reduz a velocidade corte, e aumento na força de corte quando há um aumento na profundidade de corte e respectivamente o avanço de corte. Nos testes experimentais obteve as mesmas tendências de resultados encontradas na simulação. Estes resultados são importantes para contribuir com o conhecimento do processo de torneamento por simulação numérica, permitindo reduções de custos e uma melhor performance no processo fabricação. Isso possibilita na definição de um método que venha prever a força de corte empregada ao processo contribuindo de forma satisfatória na qualidade, desgaste e precisão do processo de fabricação.