Forças Radiais

As forças radiais (Fx e Fy) atingem valores relativamente menores que a força axial (Fz), porém diferentemente da força axial nas etapas de usinagem e saída, as forças radiais possuem comportamento cíclico. Conforme pode ser observado na Figura 4.2 os sinais de Fx e Fy apresentam, na etapa de usinagem e saída, picos aproximadamente três vezes menores que os valores máximos de força axial (Fz) apresentados anteriormente. Deve-se ressaltar que as figuras que representam o comportamento da força axial e das forças radiais estão em escalas diferentes, a fim de proporcionar uma visualização mais adequada do comportamento da variável.

Figura 4.2 – Comportamento das Forças Radiais (Fx e Fy) durante o processo de rosqueamento interno de um corpo de prova de ferro fundido cinzento (FC300 com molibdênio) utilizando-se o mandril fixo com macho de corte nitretado (Ni).

Semelhante ao que acontece no gráfico da força axial (Fz) é possível perceber na Figura 4.2 referente às forças radiais que também há cinco regiões bem definidas. A primeira região, onde os valores da média móvel (50 dados) estão praticamente zerados sem nenhuma variação significativa, representa o período em que o macho de corte gira livremente fora do furo. A segunda região é a etapa de usinagem, na qual percebe-se uma variação cíclica dos valores de Fx e Fy. Esta etapa representa o período em que o macho de corte entra no furo usinando o corpo de prova e gerando os filetes de rosca até atingir o comprimento de rosca desejado, que neste trabalho foi de 10 mm. A terceira região, onde os sinais das forças radiais permanecem praticamente constantes, é a etapa de parada, onde o macho de corte cessa o movimento de rotação e se prepara para ter o sentido de rotação invertido. A quarta região é

a etapa de saída, onde os sinais das forças radiais voltam a variar de forma cíclica. Já a quinta região, onde os sinais das forças radiais voltam para valores muito próximos de zero, é o período em que o macho de corte se encontra girando livremente fora do furo rosqueado.

Conforme Manual Kistler (2006), quando utilizado ferramentas de corte com mais de uma aresta cortante a interpretação dos dados das forças radiais fica comprometida, devendo- se discutir neste caso apenas sobre os dados referentes a força axial e torque. Quando utilizado esses dinamômetros entende-se então que as forças radiais podem ser analisadas com maior confiabilidade quando os processos de usinagem forem realizados com ferramentas de corte com apenas uma aresta de corte. Apesar do exposto neste trabalho, por questão de comparação, ainda serão avaliadas as forças radiais ao longo do tempo entre os sistemas de indexação de ferramentas de corte, conforme item 4.1.4. No entanto, os dados de forças radiais não serão avaliados em função das variáveis de entrada do processo de rosqueamento interno.

4.1.3 Torque

Com base na Figura 4.3, assim como nos gráficos das forças radiais e axial, é possível perceber as regiões que representam de forma bem definida, as principais etapas do processo de rosqueamento.

Figura 4.3 – Comportamento do torque (Mz) durante o processo de rosqueamento interno com mandril fixo e macho de corte nitretado em uma amostra de ferro fundido cinzento (FC300 com Molibidênio).

A região 2 é conhecida como etapa de usinagem, enquanto que a região 4 representa a etapa de saída. A região 3, intermediária as regiões 2 e 4, representa a etapa de parada.

Esta região, como pode-se perceber no gráfico é muito semelhante ao apresentado também na região 3 do gráfico de força axial (Figura 4.1).

O sinal do torque apresenta valores que variam entre positivo e negativo, na etapa de usinagem e de saída, respectivamente. Esta variação se deve basicamente ao fato do torque atuante na ferramenta mudar de sentido em função da inversão do sentido de giro do macho de corte que ocorre entre a etapa de usinagem e saída.

O gráfico de sinal de torque (Mz) da Figura 4.3 possibilita distinguir ainda outras regiões, destacadas pelos círculos de cores vermelho e verde. As duas regiões delimitadas pelos círculos vermelhos representam o efeito da desaceleração da rotação e parada do macho de corte, a primeira, durante a etapa de usinagem quando o macho de corte atinge o final do comprimento rosqueado, e a outra região, quando o macho de corte após completar todo o processo de rosqueamento interno cessa o movimento de rotação. Percebe-se que o comportamento do sinal gerado nestas duas regiões delimitadas pelos círculos vermelhos é muito semelhante, porém com concavidades invertidas, isto pode estar relacionado ao fato das rotações estarem em sentidos contrários em cada um dos círculos vermelho analisados. No primeiro círculo vermelho, na etapa de usinagem, o macho de corte esta com a rotação no sentido horário, já no segundo círculo vermelho, após a etapa de saída, o macho de corte esta com a rotação no sentido anti-horário. Já a região delimitada pelo círculo verde se encontra na etapa de saída do macho de corte do processo de rosqueamento interno e pode ser resultado principalmente da influência direta do erro de sincronismo entre os movimentos de rotação e avanço do conjunto sistema de indexação da ferramenta e eixo árvore, além da presença de cavacos remanescentes no furo cego também poder estar contribuindo para esse maior valor do torque em módulo. O sinal de torque na etapa de saída decresce de forma abrupta, visto que há uma aceleração da rotação do macho de corte no sentido contrário a etapa de usinagem, atingindo com a utilização do mandril fixo valores de torque negativos.

4.1.4 Comparação do comportamento das variáveis de saída entre os sistemas de indexação