TMEC022 – USINAGEM
Experimentos sobre consumo de energia em processos de usinagem
Semana 8 – 08 a 12 de abril de 2019Objetivo: Medir e analisar o consumo de energia no processo de torneamento convencional realizado em condições de corte e materiais diferentes.
Metodologia:
Antes do início dos ensaios os alunos deverão identificar e registrar todas as condições (grandezas), insumos e instrumentos a serem utilizados. Basicamente, registra-se o seguinte:
Parâmetros de corte (N,Vc, ap, f); Material e dimensões da peça; Material e geometria da ferramenta;
Fixação da peça (fazer desenho esquemático); Wattímetro e tacômetro;
Máquina (torno mecânico); e
Sistema de aquisição de dados (potência).
Durante os ensaios os alunos deverão registrar o seguinte:
Valores de potência elétrica ativa (arquivo gerado pelo sistema de aquisição); Rotações (antes e durante o corte);
Tempo de aproximação e tempo de corte; e Forma do cavaco.
Cada turma executará os ensaios em uma condição diferente. Cada condição ensaiada será executada três vezes.
Após a execução de todos os ensaios (todas as turmas) os alunos deverão analisar os dados de pelo menos três condições diferentes para preparação do relatório.
RELATÓRIO
O relatório deverá ser entregue ao professor da disciplina, conforme data divulgada no programa das aulas práticas. O relatório deve ser enviado, com extensão PDF, para o seguinte e-mail: [email protected]
Não existe um número mínimo, ou máximo, de páginas, mas recomenda-se que os relatórios sigam a estrutura e o formato propostos pelo Comitê Organizador do X Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação (COBEF2019) disponível no seguinte link:
http://eventos.abcm.org.br/cobef2019/content/uploads/2018/12/Template-COBEF2019-Portugu%C3%AAs.docx
OBS.: O aluno (a) que enviar relatório considerado como cópia receberá nota ZERO na
Sugestões para a estrutura do relatório
Titulo: crie um título que sintetize o que foi realizado no trabalho.
Resumo: faça um resumo com no máximo 100 palavras. Escreva o resumo após finalizar o relatório, pois ele deve ser uma síntese do que foi redigido. Um bom resumo deve ser um recorte de todas a seções (ou principais tópicos) do relatório.
Introdução: Descreva claramente o contexto do trabalho e o seu objetivo. Informe também sobre a organização do relatório. Máximo em uma página.
Revisão Bibliográfica: Faça uma síntese de trabalhos (artigos ou capítulo de livros) que abordem os assuntos aqui estudados, tais como: modelos para cálculo da força e potência de corte; influência das condições de usinagem na força/potência de corte; instrumentação para medição da potência e da rotação, etc. Obrigatoriamente, pelo menos uma referência bibliográfica deve ser em língua inglesa. Utilize para essa consulta o portal do ScienceDirect (http://www.sciencedirect.com/).
Materiais e Métodos: Descreva os métodos empregados para a realização dos experimentos e análise dos dados coletados. Apresente uma descrição detalhada sobre os materiais utilizados (peça e ferramenta); geometria da ferramenta de corte; máquina e instrumentação. Lembre-se que o propósito desta seção é garantir que o experimento aqui realizado possa ser reproduzido em condições similares. Evite incluir imagens que não contribuam para a descrição dos experimentos.
Resultados e Discussão. Apresente, na forma de gráficos, tabelas e/ou imagens, os resultados obtidos (valores médios para cada uma das condições ensaiadas). Calcule a energia ativa consumida para cada uma das condições Explique como os parâmetros adotados influenciam no consumo de energia. Avalie se a potência elétrica medida pode ser utilizada para estimar a força de corte. Para essa avaliação deve-se utilizar as curvas características (PEC x PC) do torno convencional para o cálculo da potência de corte. Posteriormente, os valores calculados podem sem comparados com aqueles calculados pela Equação de Kienzle. Reporte as formas de cavaco obtidas e classifique-as quanto aos aspectos de segurança (humana/operacional) e armazenagem.
As curvas características mencionadas acima encontram-se no Apêndice A deste documento. Conclusões: Informe se o objetivo descrito na seção “Introdução” foi atingido. Sugira melhorias e/ou novas abordagens para o tema estudado.
Referências: Lista de referências conforme modelo do COBEF.
Em caso de dúvidas e/ou dificuldades procure o
professor.
Apêndice A
Curvas características do torno mecânico LG1760
As curvas características, vide figuras 3 a 7, foram obtidas a partir de experimentos realizados no Laboratório de Usinagem, durante o primeiro semestre de 2018, e reportados por M. Gussoli1. Os experimentos foram realizados em um torno mecânico convencional (modelo LG1760, CHMTI - Chongqing Machine Tool Group, China) com auxílio de um dinamômetro, um wattímetro e um tacômetro.
Nos experimentos agora propostos, apenas o tacômetro e o wattímetro serão utilizados, tal como esquematizado por meio da Figura 1.
Os valores da rotação deverão ser registrados manualmente conforme instruções dadas pelo Professor durante a aula.
O valores da potência elétrica (PE) serão armazenados automaticamente por meio de um software desenvolvido no Laboratório de Usinagem.
As condições de corte, tais como: material da peça; geometria e material da ferramenta; diâmetro da peça; avanço e profundidade de corte serão informadas pelo Professor e registradas pelos alunos durante a aula.
Após o termino dos experimentos, os dados referentes à potência elétrica (PE) deverão ser analisados e os valores da potência elétrica, correspondente ao corte (PEC), deverão ser calculados para cada um dos testes pela diferença entre a potência medida em R2 e a potência em R1, tal como ilustrado na Figura 2.
As potências de corte (PC), para cada uma das condições ensaiadas, deverão ser calculadas a partir das equações indicadas nas figuras 3 a 7. Essas equações foram obtidas por regressão polinomial (grau 2), cujos coeficientes podem ser vistos na Tabela 1, em função da rotação de interesse.
1
M.K. Gussoli ANÁLISE DAS PERDAS ENERGÉTICAS NO PROCESSO DE TORNEAMENTO E LEVANTAMENTO DE CURVAS CARACTERÍSTICAS – Trabalho de Conclusão de Curso Trabalho de Conclusão do Curso de
Engenharia Mecânica – UFPR (2018) disponível em:
Figura 1 – esquematização da montagem dos instrumentos para medição da potência e rotação no torno convencional.
Figura 2. Imagem de um gráfico típico obtido nas medições da potência elétrica no torno convencional
Figura 3 – Relação PEC x PC para a rotação de 355 RPM
Figura 5 – Relação PEC x PC para a rotação de 612 RPM
Figura 7 – Relação PEC x PC para a rotação de 1239RPM
Tabela 1 – constantes obtidas após regressão polinomial
Rotação A B C
355 -3,1868243E-05 9,5776479E-01 4,5216202E-01
515 -2,3578903E-05 9,3581428E-01 6,8823546E+00
612 -2,6086573E-05 9,2622571E-01 9,4675853E+00
900 -1,0349277E-05 8,8313868E-01 2,4961162E+01
