Study of cutting parameters in the milling machining process of aluminum alloy castings

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica - Manufatura AplicadaO trabalho de dissertação apresentado descreve as etapas desenvolvidas no estágio curricular realizado na empresa FAB - Fundição de Alumínios de Braga Lda com o objetivo de otimizar o processo de fabrico subtrativo da peça Motorbracket. A indústria metalomecânica carece de um desenvolvimento crescente dos processos de fabrico, nomeadamente na evolução tecnológica dos equipamentos e das ferramentas de corte. Os principais objetivos na indústria são a produção ao mínimo custo, com máxima qualidade e com tempo de fabrico o mais curto possível. Para atingir esta meta é fulcral recorrer a equipamentos de comando numérico, determinar os parâmetros de corte ideais e escolher corretamente as ferramentas de corte. A peça Motorbracket é produzida por fundição em coquilha de uma liga de alumínio Al7Si0,3Mg e o alvo do estudo é o processo de maquinagem por fresagem. A maquinagem CNC apresenta elevado custo operacional, porém este valor pode aumentar significativamente se os parâmetros de corte não forem otimizados. Deste modo, o presente trabalho visa avaliar os parâmetros de corte (velocidade de avanço e velocidade de rotação) em função da rugosidade superficial, do tempo de ciclo, do desgaste da ferramenta de corte e da morfologia da apara. O tempo de ciclo foi reduzido em 26% com a otimização dos parâmetros de corte nas operações de fresagem e com a implementação de uma ferramenta que efetua furação e rosca interna numa só operação. Estes procedimentos permitiram manter as tolerâncias exigidas pelo cliente e, simultaneamente, reduzir a rugosidade Rz das superfícies maquinadas por fresagem em 57%, comparativamente com os parâmetros iniciais. Por fim, efetuaram-se sugestões de alteração à estratégia de maquinagem através de estratégias de otimização dos movimentos das ferramentas de corte assim como pela proposta de um novo sistema de fixação recorrendo a dispositivos de fixação pneumáticos.The presented thesis work describes the steps developed in the curriculum internship carried out at FABCAST, with the aim of optimizing the subtractive manufacturing process of the Motorbracket part. The metalworking industry lacks a growing development of manufacturing processes particularly in the technological evolution of cutting equipment and cutting tools. The main objectives in the industry are production at the lowest cost with maximum quality and the shortest possible manufacturing time. To achieve this goal, it is essential to use numerical control equipment, to determine the ideal cutting parameters and correctly choose the cutting tools. The Motorbracket part is produced in permanent mold casting of an aluminum alloy Al7Si0,3Mg and the target of the study is the milling machining process. CNC machining has a high operation cost, but this value can significantly increase if the cutting parameters are not optimized. Thus, the present work aims to evaluate the cutting parameters (table feed and spindle speed) as a function of surface roughness, cycle time, cutting tool wear and chip topography. Cycle time was reduced by 26% with the optimization of cutting parameters in milling operations and with the implementation of a tool that performs drilling and internal thread in a single operation. The procedures allowed maintaining the tolerances required by the customer and simultaneously reducing the Rz roughness of the surfaces machined by milling by 57%, compared to the initial parameters. Finally, there were suggestions made for changing the cutting routines through strategies to optimize the movements of the cutting tools as well as the proposal of a new fixation system using pneumatic devices