Segundo Marinescu et al^[4]_, o processo de retificação é principalmente utilizado para produzir peças de alta qualidade, com grande exatidão e menores tolerâncias. A retificação é um processo de usinagem por abrasão que corrige irregularidades de superfícies de peças. Assim, ao realizá-la é indispensável o uso de fluido de corte, que garantirá o melhor acabamento final dessa peça, devido à melhor lubrificação na sua área de contato com a ferramenta e também por refrigerar as superfícies, pois um dos fatores limitantes do processo é o dano térmico.  

Como mostrado por Gao [3] , o comportamento de qualquer processo de retificação é muito dependente do desempenho da ferramenta. E ele pode variar de maneira significativa durante o processo, o que dificulta a previsão a respeito de seu comportamento. O rebolo, além de sofrer alterações durante a retificação, pode perder suas condições ideais em seu próprio processo de fabricação.

Desse modo, os resultados da retificação estão diretamente relacionados com as condições topográficas da superfície de trabalho do rebolo. Estando essas condições alteradas, a operação de dressagem passa a ser fundamental.

Xue et al^[5] apontam que a dressagem é o processo de condicionamento da superfície do rebolo visando sua remodelação quando este perdeu sua forma original pelo desgaste. Ela também é responsável pelo perfilamento e afiação dos rebolos convencionais.

As condições de dressagem podem ter grande infl uência no desempenho da operação de retificação. Para se ter uma ideia dessa influência, estudos mostram que as forças de retificação podem variar cerca de 500%, apenas variando-se essas condições em um mesmo tipo de operação.

Os processos de manufatura industriais têm avançado para melhorar a qualidade do produto final e diminuir os custos de

Figura 1 – Dressador com diamante CVD CDM, ensaio 1 após 100 passes

produção. Do mesmo modo, a preocupação ambiental é uma realidade para as empresas que devem seguir leis e normas para garantir o bom uso dos recursos naturais e evitar danos ao meio ambiente.

Assim, as indústrias buscam maneiras de alcançar esses objetivos. Uma delas é garantir um bom acabamento sem elevar os custos com a aquisição de máquinas mais modernas, por exemplo, é aprimorar o processo de dressagem. Melhorando-se esse processo, o rebolo terá uma vida útil maior e com qualidade, o que aperfeiçoará o processo de retificação. Dessa maneira, a análise de como cada tipo de dressador se comporta em relação ao desgaste e vida útil, além do benefício econômico, pode trazer uma alternativa para as empresas produzirem com qualidade e economia.

Entre os tipos de dressadores, destacam-se os que utilizam ponta única de diamante sintético e natural. No Brasil, há grande desenvolvimento e produção de diamantes sintéticos de alta qualidade.

A exploração de diamantes naturais pode ter um grande impacto ambiental, social e econômico. Tais efeitos são perceptíveis por toda população, além de alterarem características físicas, químicas e biológicas do ambiente, que resultam em mudanças visuais, fauna, flora, relevo e solo também são totalmente modificados.

Apesar de as grandes empresas investirem em preservação e reconstrução dos locais prejudicados, também é importante a fiscalização. Nesse contexto, o uso de diamante sintético na indústria poderia diminuir a utilização do diamante natural e todo o processo que envolve sua aquisição. Sendo o diamante sintético de menor custo, ele pode se tornar uma opção na melhoria do processo de retificação.

Materiais e métodos

O trabalho experimental foi realizado no Laboratório de Usinagem por Abrasão (Lua) do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (Unesp), campus de Bauru. Foram utilizados três rebolos fabricados pela empresa Norton, com abrasivo convencional de óxido de alumínio, ligante vitrificado, dureza L (média), granulometria 150 (muito fina) e dimensões 355,6 x 25,4 x 127 mm. Os dressadores sintéticos apresentam as seguintes especificações: CVD CDM, fabricado pela Element Six, e CVD TRUST, da Trust Diamond. Na captação das imagens foi utilizada a câmera da marca Sony, que ficou acoplada a um suporte metálico que garantiu que as fotos fossem tiradas sempre da mesma posição.

Optou-se para a realização dos ensaios, a dressagem a seco, sem utilização de fluido

Figura 2 – Imagens dos dressadores com diamante CVD TRUST para os três ensaios após 160 passe

de corte, já que este seria um elemento que impediria a aquisição de dados úteis pelo termopar, mantendo a temperatura da operação estável; o fluido também não permitiria que imagens do dressador e do procedimento fossem captadas com nitidez.

Dentre os principais parâmetros de retificação e dressagem utilizados, a velocidade transversal do rebolo foi mantida constante para os ensaios dos três tipos de dressadores. A velocidade do inversor do motor da retificadora também foi constante para os ensaios, bem como a frequência. Assim, tem-se a velocidade transversal igual a 3,45 mm/s, a velocidade do inversor igual a 450 rpm e a frequência de 60 Hz.

A profundidade de dressagem (a_d) foi constante e igual a 40 μm. O parâmetro de dressagem do grau de recobrimento (U_d) foi de 1.

A metodologia empregada consistiu em interromper o ensaio a cada vinte passes do dressador no rebolo e fotografar o dressador por meio da câmera digital. Depois disso, retomou-se o ensaio aumentando 40 μm na profundidade de dressagem até novos 20 passes, em seguida, outra imagem foi captada. Dessa forma, o ensaio repetiu-se até um total de 160 passes e foi finalizado.

Por meio da análise das imagens obtidas, foi calculada a área desgastada conforme a figura 1 (pág. 52) e determinou-se a vida do dressador de acordo com o número de passes. Quando faíscas começaram a sair durante o processo, este foi paralisado para fazer medições, mesmo quando o intervalo fixo de vinte passes não tinha se completado. Elas são indicativas do fim da vida do dressador, já que significam, na maioria das vezes, que o metal, e não mais o diamante, está em contato com o rebolo. Multiplicando-se a área desgastada pela altura é obtido o volume desgastado, por meio das dimensões do diamante.

No total foram realizadas três repetições de ensaios para cada diamante, totalizando seis. A imagem foi manipulada por meio do software Solid Edge ST2 do qual foi retirada a informação referente à área desgastada até o passe 60. A figura 1 ilustra esse procedimento.

Resultados e discussões

A seguir serão apresentados os resultados referentes aos diversos tipos de diamantes ensaiados. A figura 1 ilustra o desgaste do dressador confeccionado com diamante CVD CDM (ensaio 1 após 100 passes).

Para o diamante CVD CDM, foram obtidos os seguintes dados, conforme mostrado nas tabelas 1 e 2 (pág. 56). Na tabela 1 encontram-se os dados referentes ao volume desgastado por passe em cada ensaio realizado com o CVD

Figura 3 – Imagens dos dressadores com diamante CVD TRUST para os três ensaios após 160 passes

 

CDM, juntamente com a média desses dados.

Na tabela 2 estão indicados os valores das estimativas dos volumes desgastados em cada passe do dressador de diamante CVD CDM em cada ensaio, assim como as médias destes valores obtidos nos três ensaios.

A figura 2 (pág. 54) mostra as imagens dos ensaios 1, 2 e 3 no passe 160, para o diamante CVD CDM, respectivamente.

Para o diamante CVD TRUST, foram obtidos os seguintes valores de volume desgastado por passe em cada ensaio, juntamente com as respectivas médias, conforme mostrado na tabela 3.

Na tabela 4 estão indicados os valores das estimativas dos volumes desgastados em cada passe do dressador de diamante CVD TRUST em cada ensaio, assim como as médias destes valores obtidos nos três ensaios.

A figura 3 (pág. 54) mostra as imagens dos ensaios 1, 2 e 3 no passe 160, para o diamante CVD TRUST, respectivamente. A tabela 5 indica, para os dois tipos de diamantes, as médias dos valores obtidos em todos os ensaios, para o volume desgasta- do a cada passe.

A tabela 6 indica os valores dos volumes médios obtidos

 

para os dois tipos de diamantes. Com os dados já analisados para cada um dos dois tipos de diamantes – CVD CDM e CVD TRUST – é analisado neste item a média obtida para cada um dos diamantes.

A tabela 7 mostra os valores estimados para o tempo de vida de cada tipo de diamante. Esses valores foram obtidos com base nos dados médios do volume desgastado obtidos durante os ensaios e por meio de uma análise matemática dos três tipos de diamante sintético. Com isso, encontra-se uma tendência de desgaste e, a partir disso, é estabelecida uma estimativa para o tempo de vida útil desses diamantes.

A figura 4 (pág. 58) mostra as medidas do diamante usadas como base para a obtenção dos valores estimados do tempo de vida. Juntamente com essa figura foi utilizado um gráfico contendo os pontos de desgaste para os diamantes CVD CDM e CVD TRUST, com suas respectivas tendências e curvas.

A tabela 7 mostra os valores referentes a vida útil

Figura 4 – Medidas totais e úteis do diamante

estimada e volume desgastado médio por passe para cada tipo de dressador.

Observando os volumes desgastados médios presentes na tabela 7, juntamente com a tabela 8 (pág. 57) e as imagens da figura 3, pode-se estabelecer que o diamante sintético CVD TRUST foi, evidentemente, o que apresentou os maiores desgastes. O diamante sintético CVD CDM revelou os menores desgastes em todos os pontos analisados.

De acordo com as tabelas 3 e 4, verifica-se que o volume desgastado para o diamante TRUST possui uma tendência relativamente linear, porém, uma taxa de volume desgastado maior é observada no início do ensaio, nos primeiros passes. Os intervalos finais, a partir de 100 passes apresentam uma taxa de desgaste praticamente constante. Nota-se também, por meio das tabelas 7 e 8, que o diamante TRUST apresentou a menor vida útil estimada – aproximadamente 160 passes – isto é, o ensaio se aproximou do fim do diamante.

Para o diamante CVD TRUST verifica-se pelas tabelas 1, 2 e 6 e pela imagem da figura 2 que o volume desgastado é relativamente linear, com a taxa de desgaste crescente e sem grandes saltos ou quedas. Analisando-se ainda as tabelas 7 e 8, nota-se que o dressador que, em estimativa, possui um maior número de passes, mantendo bons resultados na operação por mais tempo, foi o fabricado com o diamante sintético CVD CDM, atingindo um valor máximo de 322 passes.

Conclusão

Portanto, conclui-se, com base nos dados e análises obtidos neste trabalho, que o diamante de CVD TRUST é de qualidade inferior quanto comparado com o diamante CVD CDM. Apesar do menor custo de fabricação, o CVD TRUST apresentou os maiores volumes desgastados e a menor vida útil estimada. Sua utilização na indústria deve ter em mente esses dados, sua qualidade inferior e seu desempenho instável sendo necessários cerca de dois dressadores de diamante sintético CVD TRUST para um do tipo CVD CDM no processo de dressagem.

A partir dos dados e análises anteriores, evidencia-se que o dressador que apresentou a maior expectativa de vida útil estimada e o melhor desempenho de volume desgastado, foi o fabricado com diamante sintético CVD CDM, sendo este, de maior custo de fabricação em relação ao CVD TRUST.

Assim, relacionando o desempenho e o custo de fabricação dos dressadores em questão nessa pesquisa, tem-se através dos dados obtidos que o diamante sintético CVD CDM apresentou os menores resultados de desgaste, sendo seu custo maior, porém, possuindo maior vida útil estimada maior: 322 passes.

Não resta dúvidas que o ‘custo-eficácia’ do CDM é mais satisfatório que o do TRUST. Sendo assim, o diamante sintético CVD CDM é a melhor alternativa para manter a qualidade e reduzir o custo de todo o processo de fabricação e, consequentemente, do produto final na operação de dressagem.

Referências

1] Fletcher, J. D.: Cost Analysis in Evaluation Studies. Institute for Defense Analyses, Elsevier, Alexandria, EUA, 2010.

2] Fletcher, N. P.: Single point diamond dressing of aluminium oxide grinding wheels and its influence in cylindrical traverse grinding. International Journal of Machine Tools & Manufacture 20, p. 55-65, 2007.

3] Gao, R. X.: Monitoring Systems for Grinding Processes. Springer Series in Advanced Manufacturing, p. 83-107, 2007.

4] Marinescu, I. D.; Hitchiner, M.; Uhlmann, E.; Rowe, W. B.; Inasaki, I.: Handbook of machining with grinding wheels. 1a Ed. Boca Raton, FL: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2007.

5] Xue, L.; Naghdy, F.; Cook, C.: Monitoring of wheel dressing operations for precision grinding. FIEEE International Conference on Industrial Technology, Bangkok, p. 1296-1299, 2002.