ABSTRACT Given the difficulty in machining of hardened steels and the complex geometries commonly observed in injection molds, besides the necessary surface quality to produce plastic parts without defects, an adequate milling strategy must be chosen, which consists in defining not only the cutting parameters and the tool, but also its trajectory. Thus, the present work focuses on investigating the influence of two different cutting strategies in milling process on the surface quality of a convex (constant curvature) surface on two types of material. The quality was evaluated through distinct roughness parameters, which were correlated to the perceived gloss and analyzed in combination with the characteristics of each material, such as hardness and microstructure. From the results obtained after the finishing operation, it was possible to verify the positive influence of the parallel tool path, which led to the lowest values of average Sa and maximum Sz roughness in both steels, VH13IM and VTMPlus, in comparison to the zig-zag tool path. The combination of low roughness values with a homogeneous topographic profile of the surface led to a higher gloss level and mirror effect.

RESUMO Dada a dificuldade em se usinar aços endurecidos e a complexidade das geometrias comumente observadas em moldes de injeção, além da qualidade da superfície necessária para a geração de peças plásticas sem defeitos, uma estratégia adequada de fresamento deve ser escolhida, o que implica na definição não apenas dos parâmetros de corte e da ferramenta, mas também de sua trajetória. Assim, o presente trabalho tem como foco a investigação da influência de duas diferentes estratégias de corte no fresamento sobre a qualidade de uma superfície convexa (de curvatura constante) em dois tipos de materiais. A qualidade foi avaliada a partir de diferentes parâmetros de rugosidade, os quais foram correlacionados com o brilho percebido e analisados juntamente às características de cada material, como dureza e microestrutura. A partir dos resultados encontrados na etapa final de acabamento, foi possível constatar a influência positiva da estratégia de corte em paralelo na obtenção dos menores valores de rugosidade média Sa e máxima Sz em ambos os aços estudados, VH13IM e VTMPlus, em comparação com a estratégia zig-zag. O conjunto de baixos valores de rugosidade com um perfil topográfico homogêneo da superfície levou a um maior brilho e grau de espelhamento.

ABSTRACT The fulfillment of physiological performance criteria that lead to the proper structural and functional connection between bone and implant, called osseointegration, is closely related to the surface characteristics of the biomaterial, which depend on the processes involved in its manufacture. Thus, the present work aims to expand the understanding about the influence of machining conditions on the surface integrity of commercially pure titanium grade 4 and Ti-6Al-4V ELI components submitted to the milling operation. Therefore, from a complete factorial design 2³, the type of tool, the machined titanium alloy and the cutting speed were selected as influencing factors. Three different roughness parameters were used as response variables on the surface state, namely: mean roughness (Ra), asymmetry (Rsk) and flatness (Rku) of the profile. The analysis of variance (ANOVA) indicated that the tool corresponds to the main influencing factor of this study, being significant over all response variables. The machined titanium alloy was also shown to have an influence on the results of mean roughness, while the cutting speed exhibited a significant influence both on the average roughness and on the asymmetry parameter. Precisely in relation to skewness, it is noteworthy that the different tools used produced consistently opposite results, that is: while one tool model resulted in a surface with wide peaks and deep valleys, the other model resulted in shallow and wide valleys. Thus, it is considered quite likely that the use of geometry tools and different materials will affect the biomaterial's response in terms of cell viability.

RESUMO O atendimento a critérios de desempenho fisiológicos que conduzem à devida conexão estrutural e funcional entre osso e implante, denominada osseointegração, está intimamente relacionado às características superficiais do biomaterial, as quais dependem dos processos envolvidos em sua fabricação. Assim sendo, o presente trabalho visa ampliar o entendimento acerca da influência de condições de usinagem sobre a integridade superficial de componentes em titânio comercialmente puro grau 4 e Ti-6Al-4V ELI submetidos à operação de fresamento. Para tanto, a partir de um planejamento fatorial completo 23, foram selecionados como fatores de influência o tipo de ferramenta, a liga de titânio usinada e a velocidade de corte. Foram utilizadas como variáveis de resposta sobre o estado de superfície três parâmetros de rugosidade distintos, a saber: rugosidade média (Ra), assimetria (Rsk) e achatamento (Rku) do perfil. A análise de variância (ANOVA) indicou que a ferramenta corresponde ao principal fator de influência desse estudo, sendo significativa sobre todas as variáveis de resposta. A liga de titânio usinada também se mostrou influente sobre os resultados de rugosidade média, enquanto a velocidade de corte exibiu influência significativa tanto sobre a rugosidade média quanto sobre o parâmetro de assimetria. Justamente com relação ao skewness, destaca-se que as diferentes fresas empregadas produziram resultados consistentemente opostos, isto é: enquanto um modelo de ferramenta resultou em uma superfície com picos alargados e vales profundos, o outro modelo resultou em vales rasos e largos. Dessa forma, considera-se bastante provável que a utilização de ferramentas de geometria e materiais distintos venha afetar a resposta do biomaterial em termos de viabilidade celular.