Modelagem e simulação das forças no brochamento

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009Para atender a constante demanda por qualidade e preço baixo, as empresas precisam constantemente atualizar suas tecnologias e conhecimento sobre seus produtos e processos produtivos. Na busca por essa renovação de conhecimento e tecnologia, a racionalização dos processos produtivos se destaca como um dos principais fatores e que mais influenciam nos custos e qualidade dos produtos. Neste sentido, o processo de usinagem por brochamento surge como solução para determinados tipos de operações. O processo de brochamento helicoidal se utiliza de uma única ferramenta especializada que, em um ciclo de usinagem, realiza o desbaste, semi-acabamento e acabamento, tornando o processo altamente produtivo e atrativo sob o ponto de vista da produção em massa. A brocha helicoidal é uma ferramenta de elevado custo, mas que se bem projetada, fabricada corretamente e utilizada dentro das especificações, permite um ótimo retorno do investimento. Possui características geométricas complexas que influenciam diretamente no rendimento do processo e em seu projeto. Neste sentido, para que haja um dimensionamento correto da ferramenta no processo de brochamento, necessita-se de um conhecimento apurado sobre os esforços que agem sobre a ferramenta. Visando obter valores de tensão, tração e torque sobre a brocha, ensaios de torneamento ortogonal foram realizados neste trabalho, simulando a usinagem de um único dente de uma brocha. Tais ensaios serviram para se conhecer características do processo como força específica de corte do material e a variação de força de corte em relação à variação do ângulo de saída. Com isto, coeficientes de correção para o ângulo de saída puderam ser obtidos. Estes coeficientes, juntamente com a força específica e com as características geométricas da ferramenta de corte, foram utilizados como dados de entrada em algoritmos que simulam modelos de força, permitindo ao projetista prever eventuais falhas devido à geometria