Investigação do consumo energético no fresamento em função da variação de trajetória e dos parâmetros de usinagem

Abstract

Processos de manufatura possuem grande importância econômica desde a primeira revolução industrial. Esta atividade, no entanto, gera muitos resíduos e consome grande quantidade de energia, de forma que o setor industrial é responsável pelo consumo de um terço de toda energia pro-duzida no mundo. Atendendo a pressões internacionais cada vez maio-res, o setor produtivo procura se adequar para ter processos mais eficientes energeticamente e que proporcionem um menor impacto ambiental. O conceito de sustentabilidade aplicado na manufatura tem por objetivo consumir energia e matéria-prima de forma mais eficiente, adotando práticas que consideram os pontos de vista ambiental, social e econômico. Empresas que conseguem implementar estratégias sustentáveis em seus processos de fabricação podem obter um diferencial competitivo no mercado. Dentre os diferentes processos de fabricação, a usinagem ganha grande importância devido à sua ampla utilização e, dentre os processos de usinagem, o fresamento proporciona versatilidade para fabricar diferentes componentes para os mais variados segmentos industriais. Nesta dissertação é apresentado um estudo que objetiva o aumento da eficiência energética durante operação de fresamento mediante a seleção adequada de parâmetros e trajetórias de corte. Inicialmente um experimento fatorial completo foi realizado para avaliar o comportamento de diferentes parâmetros de usinagem do ponto de vista energético. Os parâmetros avaliados foram: velocidade de corte, velocidade de avanço, profundidade axial e profundidade radial. A variação de parâmetros de corte apresentou forte influência no consumo de energia, nos tempos de fabricação e na taxa de material removido. Visando avaliar a efetividade dos parâmetros selecionados, uma cavidade foi usinada utilizando os parâmetros propostos utilizando os parâmetros padrão indicados por dois softwares comerciais, NX e FUSION. Como resultado obteve-se uma redução de 26,9% e 36,0% de energia elétrica consumida, respectivamente.

Abstract: Manufacturing processes have great economic importance since the first industrial revolution. Such activity, however, generates much waste and consumes a lot of energy, so that the industrial sector is responsible for the consumption of a third of all energy produced in the world. In response to increasing international pressures, the productive sector seeks to perform more energy efficient processes and to provide a lower environmental impact. The concept of sustainability applied to manufacturing aims to consume energy and raw materials more efficiently, adopting practices that consider the environmental, social and economic points of view. Companies that can implement sustainable strategies in their manufacturing processes can obtain a competitive advantage in the market. Among the different manufacturing processes, machining is of great importance due to its wide use and, among the machining processes, milling provides versatility to manufacture different components for the most varied industrial segments. In this dissertation a study is presented that aims to increase the energy efficiency during milling operation by means of the appropriate selection of cutting parameters and tool paths. Initially a complete factorial experiment was carried out to evaluate the behavior of different machining parameters in the energy consumption point of view. The evaluated parameters were: cutting speed, feed rate, axial and radial depths of cut. The variation of cutting parameters had a strong influence on the energy consumption, the manufacturing times and the rate of material removed. In order to evaluate the effectiveness of the selected parameters, a pocket was machined using the proposed parameters, as well as the standard parameters indicated by commercial pieces of software NX and Fusion. As a result, the parameters proposed in this research led to a reduction of 26.9% of electric energy consumed compared with software NX, and 36.0% compared with software Fusion.