Técnicas de processamento digital de sinais de sensor piezelétrico na detecção de vibrações auto-excitadas (chatter) no processo de retificação - Thomazella, Rogério (2019)
O chatter corresponde a movimentos instáveis e caóticos no sistema de usinagem, resultando em flutuação das forças de corte e na impressão de ondulações na superficie da peça usinada. É um fenômeno indesejável ao processo de usinagem, especialmente ao processo de retificação, pois a sua ocorrência acentuada resulta em um produto acabado com tolerâncias dimensionais e geométricas fora dos padrões, ou até mesmo em danos irreversíveis, como por exemplo, alteração na dureza, alta rugosidade e queima superficial da peça usinada. Na literatura, poucos trabalhos tratam da análise e monitoramento do chatter com técnicas de processamento digital de sinais, especialmente de aceleração. O objetivo desse trabalho é propor uma nova técnica de processamento digital utilizando os sinais de aceleração baseados no cálculo da STFT - Short Time Fourier Transform (Transformada de Fourier de curta duração) e na estatística Relação de Potência (ROP – ratio of power), com a finalidade de detecção do fenômeno de chatter na retificação tangencial plana com rebolo superabrasivo de nitreto cúbico de boro (CBN) e óxido de alumínio. Para tanto, ensaios de retificação foram realizados em corpos de prova de aço ABNT 1045. Um acelerômetro piezelétrico foi acoplado ao suporte das peças e sinais de aceleração foram coletados à uma frequência de amostragem de 2MHz. Dentre as variáveis de saída, obteve-se a dureza Vickers (HV), rugosidade média (Ra) e a análise microestrutural das peças retificadas. Os sinais de aceleração foram processados por meio técnicas de processamento digital baseadas no cálculo da STFT e da ROP resultando na obtenção das características de tempo e frequência relacionadas ao fenômeno de chatter. Os resultados mostraram que, por meio da técnica proposta, foi possível caracterizar, ao longo do tempo, os padrões espectrais de uma determinada banda de frequência diretamente relacionada ao fenômeno chatter. Verificou-se que os padrões observados possuíam uma relação direta e significativa com as alterações de rugosidade e de dureza das peças usinadas. Portanto, conclui-se que a metodologia apresentada foi capaz de fornecer diretrizes para um sistema de monitoramento eficaz para a detecção do fenômeno de chatter no processo de retificação plana.