Otimização Robusta do Fresamento Helicoidal em Altas Velocidades do Aço ABNT H13 Endurecido

Abstract

O fresamento helicoidal é uma alternativa à furação convencional que, aplicado à indústria de moldes e matrizes, tem grande impacto na competitividade da mesma por garantir níveis altos de qualidade superficial e geométrica, cruciais a essa indústria. Excelente qualidade superficial e a possibilidade de usinar furos com apenas uma ferramenta são algumas das vantagens deste processo. Em relação à usinagem de materiais endurecidos, sua baixa usinabilidade é outro aspecto que compromete a competitividade do segmento de moldes e outros que utilizem destes materiais. Frente aos desafios da usinagem dura, a presente pesquisa objetiva a otimização robusta multi-objetivo do fresamento helicoidal do aço ABNT H13 endurecido (55 HRC) em altas velocidades, de modo a alcançar níveis competitivos de qualidade superficial e aumentar a produtividade do processo de fresamento helicoidal. Foram utilizados o planejamento de experimentos, o projeto de parâmetro robusto com foco no arranjo cruzado, a metodologia de superfície de resposta e o método de restrição normal normalizado melhorado na condução dos experimentos, análise, modelagem e otimização de respostas de interesse. As respostas avaliadas no trabalho foram: a rugosidade média Ra, a rugosidade máxima Rz, a circularidade total Ront, a cilindricidade total Cylt e a taxa de remoção de material MRR. As variáveis de controle utilizadas foram o avanço axial por dente fza, o avanço tangencial por dente fzt e a velocidade de corte vc. Para o projeto de parâmetro robusto foram consideradas como variáveis de ruído o comprimento em balanço da ferramenta lto e a altura medida no furo lb. O efeito das variáveis de controle nas respostas do processo foi discutido, as respostas foram modeladas em função da sua média e relação sinal/ruído, foram realizadas otimizações robustas bi-objetivo e multi-objetivo entre as respostas de qualidade e produtividade, encontradas as soluções Pareto ótimas filtradas e plotadas para exploração do trade-off entres as respostas. Ensaios de confirmação foram conduzidos de modo a avaliar a robustez da solução ótima escolhida em relação às duas variáveis de ruído. De modo geral, o estudo atestou a possibilidade de aumentar a produtividade do fresamento helicoidal, mantendo a qualidade dos furos. Comprovou-se a robustez da circularidade total em relação às duas variáveis de ruído e, confirmou-se para a circularidade total que a média dos ensaios de confirmação é igual à obtida pelo modelo de média.