Study of vibrations in parts of low rigidity in the process of cylindrical grinding using high-speed CBN grinding wheel

O objetivo deste trabalho é estudar as interações dinâmicas entre um rebolo de CBN vitrificado e a peças de baixa rigidez estrutural na retificação de alta velocidade utilizando materiais difíceis de retificar (DTG). Este problema é característico da retificação de válvulas de motores à combustão interna. O banco de testes utilizado foi uma retificadora cilíndrica de altas velocidades de corte junto com um sistema de vibração composto por excitador eletrodinâmico e amplificador. A máquina foi equipada com sensores de emissão acústica, aceleração, potência e proximidade. Além disso, foram utilizados dois sistemas para a aquisição dos sinais, sendo um computador para a aquisição da emissão acústica, rotação do rebolo e potência consumida e o outro para a aquisição dos sinais de aceleração e geração do sinal para o excitador eletrodinâmico. Experimentos foram realizados no intuito de observar a influência das vibrações no desgaste do rebolo. A influência da força tangencial por grão abrasivo foi investigada como uma importante variável de controle na determinação da relação G. As medições dos sinais de emissão acústica, potência e vibração ajudaram na identificação da relação entre as interações dinâmicas (produzidas pela excitação forçada aleatória) e o desgaste da ferramenta. O fenômeno do chatter regenerativo (vibração auto-excitada) foi observado utilizando o método do mapa acústico. Os resultados indicam que existe um valor limite de velocidade de vibração acima do qual ocorre uma mudança do mecanismo predominante de desgaste do rebolo. Outro importante fenômeno observado é a mudança de característica do rebolo quando ocorre excitação forçada no processo, fazendo com que o rebolo atue como uma ferramenta de maior grão abrasivo.The aim of this work is to study the wheel/workpiece dynamic interactions in high speed grinding using vitrified CBN wheel and low stiffness workpieces made of difficult-to-grind (DTG) materials. This problem is typical in the grinding of engine valve heads. The test bench used is a high speed grinding machine with an excitation system composed of an electrodynamic exciter (shaker) and an amplifier. The machine was equipped with acoustic emission, acceleration, power and proximity sensors. Two different systems were used to perform the acquisition of these signals, with one computer being utilized to acquire the acoustic emission, power and rotary signals and another in charge of acquiring the acceleration signal as well as generating the excitation signal to the shaker. Experiments were carried out to observe the influence of vibrations in the wheel wear. The influence of tangential force per abrasive grain was investigated as an important control variable for the determination of G ratio. The measurements of acoustic emission, power and vibration signals helped in identifying the correlation between the dynamic interactions (produced by forced random excitation) and the wheel wear. The wheel regenerative chatter phenomenon was observed by using the wheel mapping technique. The results indicate the existence of a vibration velocity limit value above which there is a change in the major wear mechanism of the wheel. Another important observed phenomenon, when the process is dynamically excited, is the modification of the chip formation mechanism which makes the wheel to work as a rougher toll