Biyometrik Ölçüm Teknikleri

Uma importante característica do processo de retificação reside na operação de dressagem, ou seja, na reafiação do rebolo quando se verifica queda do desempenho do processo. A superfície desgastada do rebolo é removida dando lugar a uma nova camada de grãos abrasivos restabelecendo-se, portanto, a capacidade de corte (KÖNIG, 1980; FOELLINGER, 1985; OLIVEIRA, 1988; MARINELLI FILHO, COELHO e OLIVEIRA, 1999; BRINKSMEIER et al., 2010; FIOCCHI, 2010; FIOCCHI e SANCHEZ, 2011; FIOCCHI et al., 2011; SANCHEZ, JUN e FIOCCHI et al., 2011).

A dressagem mecânica pode ser feita por dressadores estáticos ou rotativos, sendo os estáticos de ponta única ou conglomerados (FIOCCHI, 2010). Os de ponta única preferencialmente para rebolos convencionais de ligante resinóide. Os dressadores rotativos são basicamente rebolos que podem se movimentar de diferentes maneiras para conferir forma e agressividade ao rebolo dressado (MARINESCU et al., 2007).

De acordo com Kaliszer e Trmal (1976), Verkerk e Pekelharing (1979), König (1980), Keeg (1983), Oliveira (1988), Oliveira (1989), Matsui e Tamaki (1986), Malkin (1989), Doman, Warkentin e Bauer (2006), Linke (2008), Fiocchi (2010), Sanchez, Jun e Fiocchi et al. (2011) e Wegener et al. (2011) a compreensão dos métodos e mecanismos de dressagem dos rebolos é fundamental para o desempenho da retificação. Segundo a literatura,

quando se trata de retificação, é comum encontrar diferentes nomenclaturas relacionadas à operação de dressagem, dependendo do autor e da região, como, por exemplo, perfilamento (truing), avivamento (conditioning) e dressagem (dressing). No entanto, o senso geral converge para as definições a seguir.

Considera-se perfilamento a operação empregada com a finalidade de se obter uma concentricidade entre a face de trabalho e o eixo de rotação do rebolo e, caso seja necessário, gerar um perfil específico. Por esse motivo, a designação perfilamento. Simultaneamente, tem a capacidade de remover qualquer partícula estranha ancorada na face de corte do rebolo e renovar a camada de abrasivo desgastada (KÖNIG, 1980; OLIVEIRA, 1988; OLIVEIRA, 1989; MALKIN, 1989; MARINESCU et al., 2007; FIOCCHI, 2010).

Avivamento é uma operação mais específica, dirigida à remoção do ligante (ou liga) nas vizinhanças das partículas abrasivas, dando maior exposição aos grãos (KÖNIG, 1980; OLIVEIRA, 1988; OLIVEIRA, 1989; MALKIN, 1989; MARINESCU et al., 2007; FIOCCHI, 2010).

A Dressagem é tida como uma operação mais completa, que pode incluir o perfilamento e/ou avivamento, cujo objetivo é alcançar o melhor desempenho na retificação (KÖNIG, 1980; OLIVEIRA, 1988; OLIVEIRA, 1989; MALKIN, 1989; MARINESCU et al., 2007; FIOCCHI, 2010).

Segundo Pricken (1999) e Fiocchi (2010), no meio industrial, o termo dressagem pode se referir simplesmente à operação de avivamento ou, até mesmo, à operação simultânea de perfilamento e avivamento. Na Europa, o avivamento pode ser chamado de sharpening (afiação) e o perfilamento de profiling.

Como resultado da operação mecânica de dressagem com dressador de ponta única, dois efeitos simultâneos surgem pela passagem do dressador sobre a superfície do rebolo: o

macroefeito e o microefeito.

O macroefeito está relacionado à forma do perfil da superfície do rebolo gerado pela geometria da ponta do dressador, sob as condições de dressagem selecionadas. Além dos grãos serem arrancados e fraturados, a cinemática relativa conduz uma topografia em forma de rosca/espiral na superfície do rebolo que influencia o desempenho da retificação. Dressadores estáticos com geometria de ponta conhecida (lapidada) são ferramentas que possibilitam o estudo mais claro do macroefeito de dressagem (VERKERK e PEKELHARING, 1979; KÖNIG, 1980; OLIVEIRA, 1988; OLIVEIRA, 1989; MALKIN, 1989; MARINESCU et al., 2007; FIOCCHI, 2010).

O microefeito, por sua vez, está relacionado ao efeito da fratura dos abrasivos sobre a ação de corte na peça. A ação do dressador cria novas arestas nesses grãos. Dessa forma, a agressividade produzida depende fundamentalmente da friabilidade do abrasivo e das condições de dressagem empregadas (VERKERK e PEKELHARING, 1979; KÖNIG, 1980; OLIVEIRA, 1988; OLIVEIRA, 1989; MALKIN, 1989; FIOCCHI, 2010).

Segundo König e Messer (1980) e Foellinger (1985), a operação mecânica de dressagem influencia fortemente o processo de retificação, dependendo da maneira como é executada, e para seu controle é definido um parâmetro denominado grau de recobrimento (Ud), definido na Equação 2.19.

, (2.19)

onde: bd é a largura de dressagem, para um determinado valor de profundidade de dressagem

(ad) e passo de dressagem (Sd).

A Figura 2.37 representa graficamente o macroefeito proveniente da interação do dressador com o rebolo, de acordo com as grandezas envolvidas na dressagem.

Figura 2.37 – Região de contato entre dressador e rebolo (FIOCCHI, 2010).

De um modo geral, observa-se que a dressagem executada com valores de Ud

próximos a 1 (Sd igual a bd) produz máxima taxa de remoção na retificação, enquanto Ud

entre 4 e 5 dá ao processo de retificação melhor acabamento superficial. Segundo Oliveira (1989), Fiocchi (2010), Fiocchi e Sanchez (2011), Fiocchi et al. (2011) e Sanchez, Xu Jun e Fiocchi (2011) um mesmo rebolo pode executar as operações de desbaste e acabamento, bastando, para isso, escolher convenientemente o valor do Ud.

Foellinger (1985), Oliveira (1988), Fiocchi (2010), Fiocchi e Sanchez (2011), Fiocchi et al. (2011) e Sanchez, Xu Jun e Fiocchi (2011) ressaltam que o grau de recobrimento (Ud) é considerado um excelente caracterizador das condições de afiação do

rebolo.

Uma revisão detalhada sobre a dressagem mecânica de rebolos pode ser encontrada nos trabalhos de Verkerk e Pekelharing (1979), Foellinger (1985), Matsui e Tamaki (1986), Oliveira (1988), Coelho (1991), Oliveira e Dornfeld (1994), Oliveira e Dornfeld (2001), Fiocchi (2010), Oliveira, Bottene e França (2010), Fiocchi e Sanchez (2011), Fiocchi et al. (2011) e Sanchez, Xu Jun e Fiocchi (2011).

Na dressagem eletroquímica as duas operações mais aplicadas são a perfilagem (truing) e a dressagem (dressing) do rebolo, que têm a tarefa de criar o perfil adequado da ferramenta por meio de uma operação de perfilagem antes do processo (macrogeometria) e adequada protrusão de abrasivos pela operação de afiação (microgeometria). Na dressagem eletroquímica não ocorre a fratura do grão (microefeito) tal qual na dressagem mecânica. Ao contrário, a afiação se dá pelo desprendimento da camada desgasta e a exposição de novas arestas de corte (KLINK, 2009; BRINKSMEIER et al., 2010).

O perfil e a protrusão devem ser mantidos durante a retificação. Se necessário, ciclos de perfilamento e dressagem adicionais devem ser sobrepostos (BRINKSMEIER et al., 2010). Rebolos de grãos ultrafinos são frequentemente utilizados para a usinagem de precisão de superfícies funcionais de qualidade óptica (exatidão de forma e rugosidade). Nestes casos em particular, a combinação de sistemas de ligas metálicas, elevada confiabilidade de perfil e excelente resistência ao desgaste permitem alcançar elevada taxa de remoção de material (BRINKSMEIER et al., 2010, MARINESCU et al., 2011).

Brinksmeier et al. (2010) e Marinescu (2011) afirmam que a perfilagem e a dressagem convencionais são difíceis nestes rebolos. Durante entrevista, Marinescu (2010, 2011 e 2013) afirmou que dressadores de ponta única de diamante se desgastam quase que instantaneamente devido a elevada dureza dinâmica dos rebolos de ligantes metálicos e por essa razão não há literatura disponível nem aplicação industrial da técnica (informação verbal)1,2,3.

1 _{Informação fornecida por Marinescu em reunião técnica no Laboratório de Tecnologia da Usinagem (LATUS)}

da Faculdade de Engenharia de Bauru (FEB/Unesp), em 2010.

2 _{Informação fornecida por Marinescu em reunião técnica no Precision Micro-Machining Center da University}

of Toledo (UT), Toledo-OH, EUA, em setembro de 2011.

3 _{Informação fornecida por Marinescu no workshop New Advanced Manufacturing Technology realizado pela}

Pós-Graduação da Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia de Bauru (FEB/Unesp), dias 8 e 9 de agosto de 2013.

Devido à pequena profundidade de corte na retificação UP e a pequena espessura de cavaco, o rebolo não sofre autoafiação. Portanto, pesquisadores estão focados no desenvolvimento de preprocessos e processos contínuos de perfilagem e dressagem (BRINKSMEIER et al., 2010).

Técnicas de remoção térmica e eletroquímica de material não fazem uso de contato mecânico entre o rebolo e o dressador como nas técnicas convencionais. Portanto, pode ser evitado o dano mecânico do rebolo, assim como o elevado desgaste do dressador (KLINK, 2009).

Klocke e König (2007) e Klink (2009) demonstraram que, antes da retificação, o perfil do rebolo pode ser alterado por meio da usinagem por descarga elétrica (EDM). A Figura 2.38 apresenta diferentes abordagens investigadas por Klink (2009).

Figura 2.38 – Variações do processo de descarga elétrica dos métodos de perfilagem e dressagem circunferencial de rebolo (Adaptado de KLINK, 2009).

Grande flexibilidade e praticamente qualquer macro ou mesmo microgeometria pode ser alcançada sem a necessidade de compensação extra de desgaste por meio da EDM a fio. A geometria do eletrodo pode ser escolhida de forma a melhorar a rigidez e, portanto, a oportunidade de maior remoção de material.

Para evitar dano térmico nos pequenos grãos de diamante, são aplicadas descargas elétricas de pequena energia. O processo permite o controle preciso da corrente e tensão elétricas, tempo e intervalo de duração do pulso para criar a protrusão ideal do abrasivo.

Perfilagem e dressagem do rebolo por EDM podem ser feitas em máquinas EDM convencionais ou diretamente nas retificadoras (Figura 2.39). No último caso, são evitadas as distorções de fixação e diferenças de alinhamento entre os sistemas (SUZUKI, UEMATSU e NAKAGAWA, 1987).

Condicionamento com eletrodo de fio

Condicionamento com eletrodo de disco/bloco Cinemática Mo vi m en to do f io Rebolo Eletrodo de fio Eletrodo de disco Cinemática Eixos rotacionais

Rebolo Camada do rebolo _Eletrodo de bloco

Figura 2.39 – Princípio de perfilagem e dressagem por descarga elétrica na máquina-ferramenta (Adaptado de SUZUKI, UEMATSU e NAKAGAWA, 1987).

Na retificação UP de materiais duros e frágeis, a afiação da ferramenta influencia o desempenho do processo. O sucesso da retificação UP depende de condições de corte estáveis do rebolo durante todo o ciclo de usinagem (BRINKSMEIER et al., 2010).

Uma vasta revisão sobre dressagem EDM é encontrada nos trabalhos de Suzuki, Uematsu e Nakagawa (1987) e Klink (2009).