Otimização de parâmetros de corte no processo de torneamento CNC

Na atualidade, o aumento da produtividade no menor tempo possível e com elevada qualidade é, sem dúvida, um dos maiores desafios para a indústria. Neste sentido, a indústria tem recorrido, com muita frequência, a máquinas CNC, uma vez que estes equipamentos trabalham de forma automática sendo capazes de alcançar uma elevada precisão, com um grande desempenho e rendimento. Na presente dissertação foi realizado um estudo da rugosidade superficial e da taxa de produção durante o processo de maquinagem do DIN CK45, onde são analisados os efeitos de três parâmetros de corte no processo de torneamento (velocidade de corte, velocidade de avanço e penetração). Para esse estudo é utilizado o Método de Taguchi e a Análise Relacional de Grey. O Método de Taguchi foi utilizado para diminuir o número de combinações possíveis e, consequentemente, o número de ensaios a realizar. Esse método é muito conhecido no setor industrial onde é utilizado para o controlo de qualidade. Apresenta conceitos interessantes, tais como robustez e perda de qualidade, sendo bastante útil para identificar variações do sistema de produção, durante o processo industrial, quantificando a variação e permitindo eliminar os fatores indesejáveis. A Análise Relacional de Grey foi utilizada para determinar a combinação ótima de parâmetros para o conjunto dos elementos de controlo. Com o Método de Taguchi foi possível determinar a matriz dos ensaios experimentais realizados neste trabalho, foi assim construída uma matriz ortogonal L9 e, posteriormente, determinou-se a melhor combinação de parâmetros para a rugosidade superficial e para a taxa de produção. Após cada ensaio, faz-se a medição da rugosidade superficial e, posteriormente, calculou-se a taxa de material removido do bloco de aço cilíndrico. Segundo o Método de Taguchi conclui-se que o ensaio 7 corresponde ao menor valor da rugosidade superficial (0,66 μm) e apresenta o valor mais elevado da razão S/N (3,61 dB) enquanto o ensaio 9 contém o valor mais elevado de rugosidade superficial (5,66 μm). No que diz respeito à taxa de produção o ensaio que corresponde ao maior valor é o ensaio 9 (11,25 cm3/min) e em contrapartida o ensaio 1 originou o menor valor (0,50 cm3/min). Segundo a Análise Relacional de Grey, permite determinar a melhor combinação de parâmetros. A melhor combinação obtida é A3B1C3, ou seja, Vc= 150 [m/min], fz = 0,1 [mm/rot] e ap =0,5 [mm].These days, increasing productivity in the shortest possible time and with high quality is undoubtedly one of the biggest challenges for the industry. In this sense, the industry has very often turned to CNC machines, since these equipment’s work automatically being able to reach a high precision, with a high performance and yield. In the present dissertation a study of the surface roughness and the production rate of DIN CK45 was carried out, where the effects of three parameters in the turning process (cutting speed, feed speed and penetration) are analyzed. For this study we use the Taguchi method and the Gray Relational Analysis. The Taguchi method was used to reduce the number of possible combinations and, consequently, the number of tests to be performed. This method is well known in the industrial sector where it is used for quality control. It presents interesting concepts such as robustness and loss of quality, being very useful to identify variations of the production system during the industrial process, quantifying the variation and eliminating the undesirable factors. Gray Relational Analysis was used to determine the optimal combination of parameters for the control elements set. With the Taguchi method it was possible to determine the matrix of the experimental tests carried out in this work, an orthogonal matrix L9 was constructed, and later the best combination of parameters for the surface roughness and the production rate was determined. After each test, the surface roughness is measured, and the rate of material removed from the cylindrical steel block is then calculated. According to the Taguchi method it is concluded that the test 7 corresponds to the lowest value of the surface roughness (0.66 μm) and presents the highest value of the S / N ratio (3.61 dB) while test 9 contains the highest value high surface roughness (5.66 μm). As regards the production rate, the test which corresponds to the highest value is test 9 (11.25 cm3/min) and in contrast test 1 gave the lowest value (0.50 cm3/min). According to the Gray Relational Analysis, it allows to determine the best combination of parameters. The best combination obtained is A3B1C3, that is, Vc= 150 [m/min], fz = 0,1 [mm/rot] e ap =0,5 [mm]