A influência das velocidades de corte e de avanço sobre o comportamento da rugosidade e o desgaste dos rebolos na retificação creep feed com rebolos de óxido de alumínio e com lubrirrefrigeração por tubeira do tipo sapata

Abstract

A retificação profunda, também denominada creep feed grinding, é utilizada quando se fazem necessário grandes profundidades de corte e/ou altas taxas de retificação de material com elevada qualidade da superfície produzida, normalmente, em uma única passagem da ferramenta sobre o componente. Neste estudo é apresentada a retificação profunda de acabamento das lamelas de inserção, fabricadas em aço ferramenta (sinterizado, temperado e revenido), que passam por quatro etapas de retificação, duas de desbaste, empregando um rebolo de granulometria 90 mesh e outras duas etapas de acabamento, onde é utilizado o rebolo de granulometria 120 mesh. Os rebolos utilizados têm em sua estrutura grãos compostos por óxido de alumínio eletro-fundido. Nas operações de desbaste, a geometria inicial e as distorções decorrentes do tratamento térmico são uniformizadas, de forma que nas operações de acabamento, uma quantidade mínima de material é retificada para garantir a forma e rugosidade final desejada. Tanto nas operações de desbaste, como também nas operações de acabamento o calor da retificação não deve afetar as características metalúrgicas dos componentes. Gross, em seu trabalho de mestrado, aplicou a lubrirrefrigeração por sapata para aumentar a taxa de retificação no desbaste, quando logrou o sucesso de uma ampliação desta em 5 vezes não verificando nenhum dano térmico nos componentes. Neste trabalho foi avaliado se é possível obter as qualidades macro e microgeométricas necessárias para cumprir a funcionalidade das lamelas de inserção através do aumento da velocidade de corte empregando um rebolo com granulometria de 90 mesh. Esta avaliação é feita em operações de fabricação industrial na ferramentaria de um parceiro que hoje precisa trocar o rebolo para fazer a operação de acabamento de um lote de lamelas de inserção. Para garantir que os componentes retificados nas operações de acabamento com rebolo de 90 mesh pudessem ser aprovadas para a aplicação a que se destinam, foi escolhida a primeira etapa de acabamento; caso o resultado fosse negativo, os componentes ainda poderiam ser corrigidos empregando o rebolo de 120 mesh na segunda etapa de acabamento. Foram realizados ensaios para verificar a influência da velocidade de corte e da velocidade de avanço sobre a qualidade macro e microgeométrica da superfície retificada e sobre o desgaste de rebolo. As velocidades de corte empregadas foram de 23, 25 e 30 m/s e as velocidades de avanço aplicadas foram de 160 e 250 mm/min. Foi utilizado um sistema de lubrirrefrigeração com tubeira do tipo sapata. As medições de rugosidade e do perfil geométrico das lamelas de inserção foram realizadas ao longo do comprimento retificado numa posição afastada 1,5 mm das extremidades das lamelas. O desgaste do rebolo foi obtido como função da variação dos raios no topo das lamelas de inserção nas referidas posições. Os resultados mostram que o aumento da velocidade de corte causa uma diminuição no desgaste do rebolo de 90 mesh como consequência da diminuição do número de gumes ativos que participam na retificação do material. Foi verificado o aumento da rugosidade ao longo do percurso retificado, tanto no emprego do rebolo de 90 mesh, como também com o rebolo de 120 mesh, característica típica do domínio do macrodesgaste. É possível concluir a partir dos resultados experimentais que o rebolo de 90 mesh pode substituir o rebolo de 120 mesh nas operações de acabamento das lamelas, visto que as qualidades obtidas atendem as exigências dos componentes para a aplicação de inserção dos fios de cobre ou alumínio nos extratores de motores elétricos.

Abstract: Deep grinding, also called creep feed grinding, is used when large passive penetrations and/or high material grinding rates with high quality of the produced surface are required, usually in a single tool through the component. In this study presents the finishing deep grinding of the insertion lamellas, made of tool steel (sintered, tempered and tempering), which go through four grinding stages, two for roughing, using a grinding wheel of 90 mesh granulometry and two other finishing steps, where the 120 mesh grinding wheel is used. The grinding wheels used have in their structure grains composed of electrocast aluminum oxide. In roughing operations, the initial geometry and distortions resulting from heat treatment are standardized, so that in finishing operations, a minimum amount of material is grinding to ensure the desired shape and final roughness. In both roughing and finishing operations, the heat from grinding must not affect the metallurgical characteristics of the components. Gross, in his thesis work, applied shoe nozzle lubri-refrigeration to increase the grinding rate in the roughing, when he succeeded in an extension of this by 5 times verifying no thermal damage to the components. In this work, it was evaluated whether it is possible to obtain the macro and microgeometric qualities necessary to fulfill the functionality of the insertion lamellas by increasing the cutting speed using a grinding wheel with a 90 mesh granulometry. This assessment is made in industrial manufacturing operations in the tooling of a partner who today needs to change the wheel to perform the finishing operation of a batch of insertion lamellas. In order to ensure that the grinding components in the finishing operations with a 90 mesh grinding wheel could be approved for the application for which they were intended, the first finishing step was chosen and thus, if the result was negative, the components could still be corrected using a grinding wheel of 120 mesh in the second finishing step. Tests were carried out to verify the influence of the cutting speed and the feed rate on the macro and microgeometric quality of the ground surface and on the grinding wheel wear. The cutting speeds employed were 23, 25 and 30 m/s and the feed rates applied were 160 and 250 mm/min. A shoe nozzle lubri-refrigeration system was used. Measurements of roughness and geometric profile of the insertion lamellas were carried out along the grinding length at a position 1.5 mm away from the lamella ends. The grinding wheel wear was obtained as a function of the variation of the radius at the top of the insertion lamellas in the referred positions. The results show that the increase in the cutting speed causes a decrease in the grinding wheel wear of the grinding wheel of 90 mesh as a consequence of the decrease in the number of cutting edge that participate in the grinding of the material. An increase in roughness was observed along the grinding path in both grinding wheels showing, a typical characteristic of the macro-wear dominant. It is possible to conclude from the experimental results that the 90 mesh grinding wheel can replace the 120 mesh grinding wheel in the lamellas finishing operations, since the qualities obtained meet the requirements of the components for the application of insertion of copper or aluminum wires in the extractors electric motor.