Prediction forces and vibration in bull-nose milling

Orientadores: Robson Pederiva, Anselmo Eduardo DinizTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: As ligas de titânio são muito utilizadas quando se necessita de boa resistência em relação ao peso, alta dureza a quente, resistência à corrosão e boas propriedades de fadiga e dentre as ligas mais utilizadas, pode-se destacar a liga Ti-6Al-4V. Estas excelentes características fazem com que as ligas de titânio sejam consideradas materiais de baixa usinabilidade. Das diversas dificuldades em se usinar o titânio pode-se destacar a grande tendência à vibração do sistema máquina-ferramenta-dispositivo de fixação-peça. Neste trabalho o modelo mecanicista de predição das forças no fresamento é adaptado para fresas do tipo toroidais, acrescentando os efeitos dinâmicos da usinagem. Dois modelos foram desenvolvidos, o primeiro consiste de um modelo analítico baseado na teoria do corte e que considera os efeitos dinâmicos do corte, o segundo modelo foi desenvolvido em elementos finitos e permite simular o corte com maior flexibilidade em relação à mudança de material da peça e geometria da ferramenta. As constantes de corte utilizadas no modelo analítico foram obtidas através de testes de fresamento e os parâmetros dinâmicos que alimentam o modelo vibratório foram obtidos através de testes modais. Com a inserção da vibração do corte no modelo, é possível entender melhor o comportamento vibratório durante o fresamento bem como simular forças que representem melhor a realidadeAbstract: Titanium alloys are widely used when good strength to weight ratio, high hardness, corrosion resistance and good fatigue properties are necessary. Among the most commonly used alloys, we can highlight the Ti-6Al-4V alloy. These outstanding features make titanium alloys to be considered low machinability materials. Among the various difficulties in machining the titanium the great tendency to vibration of the machine-tool-fixation-workpiece system. The mechanistic model for prediction of forces in milling is adapted to the bull-nose mill cutters, adding the dynamic effects of machining. Two models were developed, the first consists of an analytical model based on the cutting theory and considering the dynamic effects of the cut, the second model was developed in finite elements and allows to simulate the cut with greater flexibility in relation to the change of material and change of geometry of the tool. The cutting coefficients used in the analytical model were obtained by milling tests and the dynamic parameters that feed the vibration model were obtained through modal tests. Considering tool vibration in the model, it is possible to understand the vibratory behavior during the milling and simulate forces that best represent the realityDoutoradoMecanica dos Sólidos e Projeto MecanicoDoutor em Engenharia Mecânic