Estudo do consumo de energia elétrica na furação com broca escalonada

Abstract

Resumo: A broca escalonada é largamente utilizada na indústria devido a sua capacidade de furar múltiplos diâmetros em apenas um movimento de avanço. Obviamente, isto implica em elevada produtividade. Entretanto, esse processo é, ainda, pouco pesquisado e o número de pesquisas diminui quando se incorpora a essa temática a questão da eficiência energética. O baixo número de pesquisas sobre esse assunto foi o elemento motivador para o desenvolvimento desta dissertação. O objetivo principal do presente trabalho foi investigar se existe uma diferença significativa na furação com uma broca escalonada quando comparada à usinagem do mesmo furo com brocas separadas. Além disso, valores de torque foram medidos nos testes realizados com a broca escalonada sob diferentes condições de corte (rotação e avanço). Todos os experimentos foram realizados em um centro de usinagem (marca Haas, modelo VF-2SS) com corpos de prova de aço ABNT 1020 e brocas com dois diâmetros confeccionadas em metal duro revestido. A potência elétrica foi medida com um analisador digital (marca Fluke, modelo 434) instalado no painel da máquina e também próximo ao motor do eixo árvore. O torque foi medido por meio de um dinamômetro piezoelétrico (marca Kistler, modelo 9272). A partir dos resultados obtidos, pôde se observar que tanto a rotação quanto o avanço influenciam diretamente o consumo de energia. Quanto à comparação entre as duas técnicas de furação, conclui-se que a furação com a broca escalonada é muito produtiva, mas o seu consumo de energia não foi significativamente mais baixo, quando comparado à furação com brocas separadas, sob as condições de corte utilizadas.

Abstract: The step drill is widely used in industry due to its ability to drill multiple diameters in just one feed motion. Obviously, this implies a high level of productivity. However, this process is still understudied, and the number of studies drops when the issue of energy efficiency is added into this theme. The scarcity of research on this topic was a driving factor for the development of this dissertation. The primary goal of this study was to see if there is a significant difference between drilling with a step drill and machining the same hole with separated drills. Torque values were also measured in tests performed with the stepped drill under various cutting conditions (rotation and feed). All experiments were carried out in a machining center (Haas brand, model VF-2SS) using ABNT 1020 steel specimens and coated carbide drills with two diameters. A digital analyzer (Fluke brand, model 434) installed on the machine panel and close to the spindle motor was used to measure the electrical power. A piezoelectric dynamometer (Kistler brand, model 9272) was used to measure torque as well. According to the results, both the rotation and the feed have a direct influence on the energy consumption. In terms of comparing the two drilling techniques, it was observed that while drilling with a stepped drill is very productive, its energy consumption was not significantly lower when compared to drilling with separated drills under the cutting conditions used.