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7. Simulações

7.4. Identificação de Parâmetros com

Conforme analisado no item (5.3.4), a identificação de parâmetros para o caso de processos com monitoramento de força de corte caracteriza-se por um sistema com erro na entrada, o que justifica a utilização do estimador de variáveis instrumentais. A simulação apresentada visa demonstrar esta afirmação.

A tabela 7.4 mostra um quadro comparativo entre os valores estimados para a utilizando o procedimento das variáveis

instrumentais (VI), e mínimos quadrados (MQ), para diferentes níveis percentuais de erro (Eb) em relação ao valor exato, para a variância de erro de medição de Vb. A variância do erro de medição da força foi feito constante e igual a 1% do valor de Fc. Utilizou-se os valores de Kc i.i e (l-mc ) para o mesmo material das aplicações anteriores (valores na tabela 7.1) para a simulação de medição de força. Os valores utilizados foram Fin i = 129,77N (determinado pela fórmula de Kienzle) e a = 30,00 N/mm

(estipulado). Para a estimação de a foram utilizados os

resultados de simulações de cinco vidas de ferramenta. Observa-se na tabela 7.4, o efeito de polarização que os erros de medição

Tabela 7.4: Valores estimados para a

a [N/mm] Eb [%] MQ VI 1 27.00 28.28 2 27.39 28.85 5 24.47 28 .30 7 . 5 23.35 28.55

de Vb têm sobre o estimador MQ. Já o estimador de variáveis instrumentais é menos suceptível a erros de medição de Vb. Para o nível de 1 % de erro de medição de Vb, os estimadores não convergiram para resultados melhores devido ao número pequeno

CAPÍTULO VIII

Conclusão

A implementação da metodologia proposta em sistemas produtivos tem como vantagens:

Eliminação das principais dificuldades práticas para utilização de condições ótimas de corte, uma vez que os parâmetros de um dado processo podem ser estimados através de variáveis de saída que são relativamente simples de serem medidas

(desgaste e tempo de vida da ferramenta).

Precisão na determinação dos parâmetros de um dado processo. Simulações mostraram que os coeficientes das equações de Taylor e Kienzle podem ser estimadas com boa precisão mesmo que os erros de medição sejam grandes ou hajam mudanças em poucas variáveis de corte (equações de Taylor reduzidas). Volume suficiente de dados para se alcançar boa precisão é facilmente alcançado com dados de produção.

• Melhor aproveitamento de dados de corte provenientes de bancos de dados de usinagem ou de recomendações fornecidas em manuais ou por fabricantes de ferramentas. O sistema permite ajustar estas informações para situações particulares. De forma recíproca, dados gerados em aplicações do sistema podem servir

\

para realimentar estas fontes de informações sobre dados de usinagem.

Redução do tempo necessário à identificação das características de um processo. Demonstrou-se que a velocidade de convergência do método aplicado para estimar os parâmetros (Estimador de Máximo a Posteriori - MAP) é bastante influenciada pela precisão que se tem nos valores iniciais do procedimento. A utilização, no sistema computacional desenvolvido, de bancos

de dados para armazenar parâmetros já identificados em um determinado processo e a possibilidade de utiliza-los como valores iniciais em novas situações garante esta precisão, mesmo que algumas variações em relação à situação precedente possa ter ocorrido.

Adequação a processos monitorados. A perspectiva da utilização das forças de corte para a estimação de coeficientes para a otimização do processo de usinagem, apresenta como grande vantagem o fato de permitir a automatização dos procedimentos de ajuste e otimização.

A característica de modularidade do sistema desenvolvido permite que lhe sejam atribuidas algumas perspectivas de continuidade, tais como:

• Utilização de outros modelos representativos do processo de usinagem.

• Desenvolvimento de procedimentos para determinação do erro do modelo.

• Desenvolvimento de métodos para determinar a forma ideal de como condições de corte devem variar para se alcançar condições ótimas de corte com menor número de experimentos.

• Adaptação dos procedimentos de restrições para outros processo de usinagem.

• Possibilidade de implementação no ambiente de configuração

de características específicas de processos.

• Desenvolvimento de um módulo de interfaceamento com o comando de máquinas CNC para aquisição automática de condições de corte, tempos de usinagem, e tempo de troca de ferramenta.

REFERÊNCIAS

1| REMBOLD U . , et al, "CAM-handbuch", Springer-Verlag, 1990. 2 I WECK, M . ,"Werkzeugmaschinen Band 3 - Automatisierung und

Steuerungstechnik", VDI-Verlag Gmbh, Düsseldorf, 1990.

OBERMANN, K., "CAD/CAM Handbuch 1992", Verlag für Computergrafik GmbH, München, 1992.

K I E F , H.B., "NC/CNC Handbuch '91", Carl Hanser Verlag München Wien", 1991.

ASTRÖM, K.J.; WITTENMARK, B., "Computer Controlled Systems", Prentice-Hall, New Jersey, 1984.

REINTJES, J. , "Numerical Control", Oxford U. Press, New York, 1991.

COLDING, B.N.,"A boa escolha de parâmetros de usinagem leva a muitos ganhos", Máquinas e Metais, Fev. 1992, Tradução: Norberto de Paula Lima.

HARDT, D.E., "Modeling and Control of Manufacturing Processes: Getting More Invoved", Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 115, pp 291,300, Junho 1993,

LO, C.C.; KOREEN, Y., "Evaluation of Servo-Controllers for Machine Tools", Proceedings of the American Control Conference, Chicago, IL, pp. 370-374, 1992.

1 0 1 ULSOY, A.G.; KOREN, Y.; RASMUSSEN, F., "Principal Developments in the Adaptive Control of Machine Tools", ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, vol. 105, pp 107-112, 1983.

1 1 1 CHRYSSOLOURIS, G.; PATEL, S., "Industrial High Technology for Manufacturing", Marcel Dekker Inc., 1987.

12 I CHEN, J.S.; YUAN, J.X.; N I , J. , WU, S.M. "Real-Time Compensation for Time-Variant Volumetric Error on a Machining Center", ASME Winter Annual Meeting, GA, 1991. 1 3 1 CHUANG, H.Y.; LIU, C.H., "Cross-Coupled Adaptive Feedrate

Control for Multiaxis Machine Tools", ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 113, na 3, pp. 451-457, 1991.

|1 4 | FUSSELL, B.K.; SRINIVASAN, K . , "Adaptive Control of Force in End Milling Operations - An Evaluation of Available Algorithms", Journal of Manufacturing Systems, Vol. 10,

140

nai, pp. 8-20, 1991.

15 I KOREN, Y . ; ULSOY, A .G .,"Adaptive Control in Machining", Metals Handbook: Machining, J. R. Davis (ed.), Vol. 16, ASM International, Metals Park, OH, pp. 618-626, 1989.

1 6 1 KOREN, Y.; DANAI, K.; ULSOY, A.G.; KO, T.R., "Monitoring Tool Wear Through Force Measurement", XV NAMRC, SME, pp 463-468, 1987.

17 | IOANNOU, P.A.; SUN, J . , "Theory and Design of Robust Direct and Indirect Adaptive Control Schemes", International Journal of Control, Vol. 47, n2 3. pp. 775-813, 1988.

1 8 1 ARSECULARATNE, J.A., "A Process Monitoring System to Optimize Cutting Conditions in Turning", tese de doutorado, University of Manchester Institute of Science and Technology, 1990.

1 9 I STEIN, J.L., "Modeling and State Estimator Design Issues for Model-Based Monitoring Systems", Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 115, pp 318- 3 27,Junho 1993.

2 0 1 WU, C.L., "Técnicas desenvolvidas "dentro de casa": benefícios e problemas", 4a Conferência Internacional de Engenharia de Máquinas-Ferramentas (Osaka, Japão), tradução: Norberto de Paula Lima, Máquinas e Metais, Fevereiro, 1994.

2 1 | MONTGOMERY, D.C., "Introduction to Statistical Quality Control", Wiley, New York, 1991.

22 I BOX, G . ;KRAMER,T.,"Statistical Process Control and Automatic Process Control - A Discussion", Report 42, Center for Quality and Productivity Improvement, College of Engineering, Univ. of Wisconsin, Madison, 1990.

2 3 1 KUHN, R.; SCHMIDT, J. , "Die Wahl der richtigen Technologie", Techniche Rundschau, vol. 41, pp 90-95, 1990. 24 I MERTENS, P., "Analyse Konventioneller und Wissens basierter

Arbeitsplanung", CIM Management, vol.3, pp S9-S12, 1991. 2 5 | TLUSTY, J . ; ANDREWS, G., "A Critical Review of Sensors for

Unmaned Machining", CIRP vol.32, pp 563-572, 1983.

261 LANDAU, D.L., "Evolution of Adaptive Control", Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, pp 381-391, vol.115, 1993.

2 7 j NARENDRA, K.S.; LIN, Y., "Stable Discrete Adaptive Control", IEEE Trans.A.C., Vol. AC25, n2 3, 1980.

2 8 I ASTRÖM, K.J.; WITTENMARK, B . , "Adaptive Control", Addison- Wesley, New York, 1989.

2 9 | BITMEAD, R.R.; GEVERES, M . , WERTZ, V. , "Adaptive Optimal Control: The Thinking Man's GPC, Prentice Hall International, 1990.

3 0 | RATHMILL, K., "Control and Programming in Advanced Manufacturing", IFS Publications Ltd, UK, Springer Verlag,

1988 .

3 1 | ULSOY, A. G.; KOREN, Y., "Control of Machining Process", Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, pp 301-308, vol.115, 1993.

32 | BRITE/EURAM projeto n2 0317: "Manufacturing Cell Operator's Expert System - Machining Parameter Selection System Definition". Nov. 1991.

33 | TAYLOR, F.W., "On the Art of Cutting Metals", A S M E , vol 28, pp 31-279, 1907.

3 4 | STEMMER, C.E., "Ferramentas de Corte", editora da UFSC, 1989 .

3 5 | COLDING, B.N., "A Wear Relationship for Turning, Milling and Grinding Machining Economics", tese KTH, Estocolmo, 1959.

3 6 | WOXEN, R., "A Theory and an Equation for the life of Lathe Tools", IVA, Handlingar, 1932.

3 7 1 MILLS, B. ; REDFORD, A. H., "Machinability of Engineering Materials", Applied Science Publishers, 1983.

3 8 1 BUS, C.; TOUWEN, N.A.L.; VEENSTRA, A.C.H., "On the Significance of Equivalent Chip Thickness, CIRP vol. 19, pp 121-124, 1971.

3 9 | LINDSTROM, B . , "Cutting Data Field Analysis and Predictions - Part 1: Staight Taylor Slopes", CIRP vol. 38, pp 103-106, 1989.

4 0 | COLDING, B.; KÖNIG, W, "Validity of the Taylor Equation in Metal Cutting", CIRP vol. 19, pp 793-812, 1971.

4 1 1 KIENZLE, O. , "Bestimmung von Kräften an Werkzeugmaschinen", VDI - 9 4 . pp. 299-305, 1952.

4 2 | TSCHÄTSCH, H.,"Handbuch spanende Formgebung", Hoppenstedt Technik Tabellen Verlag, 1991.

4 3 | GORCZYCA, F.E., "Aplications of Metal Cutting Theory", Industrial Press, 1987.

4 4 1 PAUCKSCH, E., "Zerspantechnik". Friedr. Veizeg & Sohn Verlagsgesellschaft GmbH, 1992.

I 45 I 46 I 47 I 48 I 49 I 50 I 51 I52 I 53 I 54 I 55 I 56 I57 I 58 I59 142 KUHN,R.; SCHMIDT,J., "Die Wahl der richtigen Technologie", Tchnische Rundschau, 41/90, pp 90-95, 1990.

BECK, J.V. ; ARNOLD, K .J .,"Parameter Estimation in Engineering Problems", Computational Mechanics Publications, England, 1985.

EYKHOFF, P .,"Parameter Estimation in Engineering and Science", John Wiley, New York, 1977.

FRITZEN, C.P.; SEIBOLD, S., "Identication of Mechanical Systems by Means of The Extended Kalman Filter", Proc. of the 3rd IFToMM Conference on Rotordynamics, p. 437 - 440, 1990.

MARPLE Jr., S.L., "Digital Spectral Analysis With Applications", Inc., New Jersy, USA, 1987.

FRITZEN, C., "Identification of Mass, Damping and Stiffnes Matrices of Mechanical Systems", Proc. of 8th Int. Modal Analysis Conference, Los Angeles, USA, p.l - 11, 1986.

MOTTERSHEAD, J.E.; FOSTER, C.D.,"An Instrumental Variable Method for the Estimation of Mass, Stiffness and Damping Parameters from Measured Frequency Response Functions", Mechanical Systems and Signal Processing, p. 379 - 390,

1988.

DUARTE, M.A.V . ,"Ajuste de Modelos Dinâmicos de Estruturas com Não Linearidades Concentradas", tese de doutorado, Unicamp, 1994.

BENDAT, J.S.; PIERSOL, A.G., "Random Data Analysis and Measuremente Procedures", John Wiley & Sons, New York,

1986.

DOEBLIN, E.O., "Measurement Systems Application and Design". Me Graw-Hill Inc., 1983.

KÖNIG, W. "Fertigungsverfahren Band 1 - Drehen, Fräsen, Bohren", VDI-Verlag Gmbh, 1990.

SILVA, A.D.; TONELLI, P.A., "Consideração de Força de Corte na Determinação de Condições de Usinagem", COBEM 93, Brasília, Dezembro, 1993.

JUNEJA, B.L.; SEKHON, G.S., "Fundamentals of Metal Cutting and Machine Tools", John Wiley & Sons, 1987.

DROZDA, T.J.; WICK, C., "Tools and Manufacturing Engineers Handbook, vol. 1: Machining", SME, 1983.

BOEHS, L., "Projeto e Implantação de um Sistema Computadorizado de Banco de Dados de Usinagem (CINFUS)", tese de doutorado - UFSC, 1988.

BRAGA, D.U.; DINIZ, A.E.; CUPINI, N.L., "Monitoramento Indireto da Vida da Ferramenta de Torneamento Usando Parâmetros Elétricos da Máquina-Ferramenta", Revista Brasileira de Ciências Mecânicas, ABCM, p. 210-220, 1993. PARK, J.J.; ULSOY,A .G ., "On-Line Flank Wear Estimation Using an Adaptive Observer and Computer Vision, Parti: Theory", Journal of Engineering for Industry, vol 115, p. 30 - 36, 1993.

PARK, J.J.; ULSOY,A.G., "On-Line Flank Wear Estimation Using an Adaptive Observer and Computer Vision, Part 2: Esperiment", Journal of Engineering for Industry, vol 115, p. 36 - 43, 1993.

LANGHAMMER, K. , "Cutting Forces as Parameters for Determining Wear on Carbide Lathe Tools and as Machinability Criterion for Steel", The Carbide Journal, Maio-Junho, 1976.

LAUFFER, H.J . , LUDWIG, H.R., "Anwendung statistischer Metoden in der Fertigungstechnik am Beispiel von Standzeituntersuchungen hartstoffbeschichteter Windel­ bohrer", wt Werkstattstechnik 78/6, pp 373-376, 1988.

Junike, W. : Zellenrechner-Funktionserweiterung der CNC- Steuerung", wt Werkstattstechnik 78/8, pp 441-444, 1988. HAUSSMANN, U . , "Prüfhäufigkeit aus der Werkzeugstandzeit", Werkstattstechnik 79, p. 545-548. 1989.

"DREHEN - Grundlagen und Anwendungs-technik", Plansee TIZIT GmbH, 1987.

SMITH, G.T., "Advanced Machining - The Handbook of Cutting Thechnology", IFS Publications, 1989.

ISO - "Tool Life Testing with Single Point Turning Tools", ISO 3685, 1977.

CHANG, T.C., WYSK, R.A., "An Introduction to Automated Process Planning Systems", Prentice-Hall, 1985.

KÖNIG, W., "Zerspanwerte für die Fertigung aus der INFUS Datenbank, wt-Zeitschrift für industrielle Fertigung , p. 58-59, 1979.

ANEXO

I Ge r a c a o R e a l i n e n t a c a o A p r e s e n t a c a o r e C a n e n d a c o e s

C o n d i c a o

OTIMIZACAO

DE

CONDI COES DE USINflGEN DEEME - UFU Data: DEZ/1994

Tl S e l e c i n n a n < F N T E R > Exer.nta O p ç a o ESC uolta ao DOS

Fig. A .1 - Menu principal e submenu Geração

itrada da noua Tarefa Codigo:

DescriçXo:

T ipo Da Opor ac ao :

Profundidade Total da Corte: Rugosidade flaxina Permitida:

Material Utilizado na Confeccao da Peca: Codi^o da Ferramenta Utilizada:

Maquina Utilizada no ensaio: Conf iguracao padrao:

Angulo de posicao da Ferranenta: Forca Haxina no Acabamento: Dinensao A l :

Dinensao A 2 :

Dianetro <Peca ou Fresa>: Mune ro de Passes de Desbaste: Coeficientes da equacao de Tavlor:

C: E: F:

Custo De Usinagen: [R$1 Custo

Custo Troca Fer. : [R$] Custo

Custo Preparacao: [R?J Custo

[nnl [uni [Graus] [N] [mui [nnl [nnl G: Ferramenta: De Opere a o : Fixo: H: CH$1 CR$3 Cfl$ 3 T e c l e "H O M E ” o u " n A C K S P f lC E " p a r a e n t r a r c n n n o u o u a l o r R e t o r n a

146 C o n d i c i e n t e s De C o r t e D a d o s p a r a A c a b a m e n to : U e l o c i d a d e de C o r t e : A w an ca de C o r t e : P r o f u n d i d a d e de C o r t e : F o r c a de C o r t e P r e v i s t a : D a d o s p a r a D e s b a s t e : U e l o c i d a d e de C o r t e : A v a n ç a de C u r t e P r o f u n d i d a d e de C o r t e ' F o r c a de C o r t e P r e v i s t a : N um ero de P a s s e s ( D e s b ) : 0.0000 m/Mini 0.0000 [mm/Rot] 0.0000 [nm] 0.08 [N] 142.3891 TM/Min 1 1 .0000 Trim/Rot J 2.5000 [nmJ 40'j .00 INJ

ti Selecionan <ENTFR> Executa Opção ESC uolta ao DOS

Fig. A . 3 - Exemplo de dados de corte gerados,

C e r a c a o Realinentacao S e t u p A p r e s e n t a c a o r e C o m e n d a c o e

TET

3 Codigo i l ---

1WEPIÍT

UTTA UTTfll flOMIl.l FCti BlttX CINFUS ação de Tarefas Descrição d e n o n s t r a c a o

banco da dados de usinaient dados recoiiendados - Tschatsch

ex. de Torneanento

ex. de Fresanento Restrição de forca restrição de acabaiaento banco de dados

Incluir Consultar Listar Selecionar ti PgUp PgDn

TBa^íHenitacao A p r e s e n t a c a o r e C o n e n d a r .o e s

Rl-iI 1 iim:iit.íc.iu ilt: D«ulu:; —

U a l o r I Avanco [rw/Rot] P r u f u n d id itd e In in l U e l o c i d a d e [ M / M in ] U i d a d a F e r . LM in J D e s g a s t e ín m l Ruyii;: id a d e fu n il F u r c u de C o r t e LNJ llo u u e q u e b r a ? Acabamento ?

Deita t D i a / ’Me s/'fin o 1

T4 S e l e c i o n a m < E N IfcK > fc x e c u ta O p ça o Retorna

Fig. A.5 - Realimentação do sistema.

Gerdcao ERealiMentacao Apresentacao reConendacnes

tliiiiiu u :: Q u a d railn :; Markow Naxino a Posteriori U a r i a v e i o I n c t r u m e n t a i Ci i h í it: ie n Lm; F i l i a i I t c n U a l o r c 147.9112^,0 F -0.2898R1 F -0.1H R201 G - ü . i j y v u H í . y y t t y y a

elecionan <ENTEfl> Executa Opçao ESC volta ao DO

148

Fig. A.7 - Definição da configuração.

1 Arquivos do Sistena Usi ll

P a r a n e t r o n d a C.ilcnlo ilt: cu U i a u a l i z a c a o I d e n t i f i c a c a o e q . de t a y l n r 1 ( 1 * V u r a f i c a d a t a r e f a 1 Práticos ll í Ge »'a i s T a r e f a s M a t e r i a i s F e r r a n e n t a s E x p o e n t e s maQii i n a s C o n f i g u r a c a o

T-l Selecionar» <ENIfcK> tx c c u ta Opçao

ESC Hetorna

Fig. A.9 - Seleção do tipo de tabela para dados recomendados.

Ge r ac ao Realinentacao Setup Apresentacao B W i B H W H n B W B B M

■■■ - "■= ~ — - Consulta a Tahela da Dado« Reconandados ■ ■■= '= Titulo: handbuch 88

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ti«-» Selecionan <EMTER> Executa Opcao EÍC Retorna

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