Método da Interseção Normal à Fronteira para otimização Bi-objetivo do Fresamento de Topo do aço ABNT 1045.

Abstract

A melhoria da qualidade de produtos e processos pode ser alcançada minimizando-se o deslocamento da média da característica de interesse de seu respectivo alvo com concomitante redução de variância, caracterizando-se o que se denomina “Projeto Robusto de Parâmetros” (PRP). Considerando-se um vetor de variáveis de controle (x) e de ruídos (z), um arranjo experimental pode ser empregado para a obtenção das equações de média e variância relativas. Porém, durante o processo de experimentação e modelagem destas equações, não é possível garantir uma padronização na convexidade das funções objetivo. Assim, ao se atribuir diferentes pesos para as duas funções, podem surgir regiões não-convexas de solução ao longo da Fronteira de Pareto, nas quais o algoritmo de busca não consegue identificar soluções ótimas viáveis para o problema de otimização não-linear bi-objetivo. Acoplando-se o método de Interseção Normal à Fronteira (NBI) com o método de Propagação de Erro (POE), uma Fronteira de Pareto convexa e equiespaçada pode ser construída para as funções de média e variância derivadas de um arranjo de superfície de resposta em configuração “combinada”. Tal arranjo permite a estimação de efeitos de interações entre variáveis de controle e ruído, melhorando a qualidade das funções objetivo. Deste modo, esta tese apresenta o método NBI-PRP como alternativa viável e eficiente de melhoria da qualidade de processos industriais. Para ilustrar a adequação e exiquidade do método, emprega-se o processo de fresamento de topo do aço ABNT 1045. Por meio de um arranjo composto central (CCD) em configuração combinada o processo de fresamento com insertos de metal duro revestido de nitreto de titânio (TiN) foi delineado com 82 experimentos. Como variáveis de controle foram utilizadas a velocidade de corte (vc), avanço por dente (fz), penetração de trabalho (aₑ) e profundidade de usinagem (ap). Como ruídos, foram utilizados o desgaste da ferramenta (vbmáx), concentração de fluido de corte (C) e vazão de fluido (Q). As respostas analisadas incluíram a energia específica de corte (Ec), rugosidades (Ra e Rt). Para a avaliação da adequação do método, empregou-se um arranjo ortogonal de Taguchi (L9). Os resultados de confirmação mostram que os setups ótimos encontrados são capazes de mitigar a influência das variáveis de ruído, o que corrobora a boa adequação da proposta.