A Usinagem Assistida por Vibração

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO – UFOP[pic 1][pic 2]

ESCOLA DE MINAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

USINAGEM ASSISTIDA POR VIBRAÇÃO ULTRASSÔNICA

Leonardo Silva Harmendani – 16.1.1076

OURO PRETO - MG

2021

1. O PROCESSO

A usinagem assistida por vibração ultrassônica é um processo que introduz uma frequência de vibração na ferramenta de corte para tornar a interação entre a peça-ferramenta um processo descontínuo.

Nesse processo de corte, a energia elétrica de alta frequência é convertida em vibrações mecânicas através de um transdutor magnetostritivo ou piezoelétrico. Assim, ocorre a vibração da ferramenta ao longo da direção de corte, normalmente em uma frequência de ressonância acima de 15 kHz.

Desse modo, a usinagem assistida por vibração ultrassônica pode ser dividida em três categorias:

• Vibração assistida na direção de corte (CDVA): em que a ferramenta vibra apenas na direção de corte;
• Vibração assistida na direção normal (NDVA): em que a ferramenta vibra apenas na direção normal a direção de corte;
• Vibração assistida elíptica (EVA): em que a ferramenta vibra simultaneamente na direção de corte e na direção normal.

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Figura 1: Caracterização dos movimentos de acordo com a vibração. Fonte: Xu & Zhang (2015).

Um sistema típico adotado para a usinagem assistida por vibração ultrassônica 1D é mostrado na Figura 2.

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Figura 2: Típico sistema de vibração ultrassônica 1D e seus modos de vibração. Fonte: Xu & Zhang (2015)

É observado na figura 2 os modos de vibração (longitudinal ou flexão) e a montagem do sistema suporte-ferramenta com a aplicação do atuador magnetostritivo ou piezoelétrico (transducer), para criar um movimento harmônico recíproco de alta frequência e baixa amplitude. Além disso, são implementados o impulsionador de guia de onda (booster) e a buzina (horn) para amplificar o movimento ultrassônico. Para obter a vibração em um alcance flexível, todo o corpo deve ser apoiado nos pontos nodais de seu modo de vibração longitudinal ou de flexão. Por fim, a ferramenta de corte é anexada e alinhada para garantir que o movimento de vibração esteja ao longo ou na direção normal a direção de corte.

O sistema que opera gerando o movimento elíptico da ferramenta de corte (2D), leva vantagem acerca do sistema 1D, aumentando a qualidade de acabamento superficial, a vida da ferramenta e diminuindo a força exercida pela ferramenta. Um sistema 2D é mostrado na figura 3.

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Figura 3: Sistema de fixação da ferramenta em formato de T. Fonte: Xu & Zhang (2015)

1. Vantagens e desvantagens

Comparado com o processo convencional de usinagem, a usinagem assistida por vibração ultrassônica é mais efetivo, pois diminui as forças de corte, aumenta a estabilidade do processo, melhora o acabamento e a integridade superficial, aumenta a vida da ferramenta e apresenta excelente nível de precisão.

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