RESUMO O processo de retificação possui como características o bom acabamento superficial e alta precisão dimensional e geométrica. Assim, peças usinadas por este processo possuem um alto valor agregado por se tratar de um processo de acabamento que é comumente realizado nas últimas etapas da fabricação. Um fator limitador do processo de retificação é a quantidade de calor gerada, a qual é minimizada pela aplicação de fluidos de corte. Os fluidos utilizados, na maior parte dos casos são poluentes e contém substâncias que são nocivas à saúde e ao meio ambiente, além do mesmo possuir um alto custo de compra, manutenção e descarte. Visando reduzir a quantidade de fluido utilizada durante o processo de retificação, o presente trabalho foi desenvolvido. O seu principal objetivo é melhorar a técnica da mínima quantidade de lubrificação através da aplicação combinada com ar comprimido a baixa temperatura. Esta aplicação visa aumentar o efeito de refrigeração e assim minimizar a geração de calor na região de corte. Para avaliar a eficácia da técnica foram analisados os parâmetros de rugosidade, circularidade, desgaste do rebolo e potência consumida durante a usinagem. Estes valores foram medidos para três métodos distintos de aplicação de fluidos de corte durante o processo de retificação, a fim de compará-los. A técnica de lubri-refrigeração convencional obteve melhores resultados para os parâmetros analisados, ficando a técnica de CAMQL (mínima quantidade de fluido combinado com a aplicação de ar comprimido resfriado) com resultados intermediários e a técnica de MQL (mínima quantidade de lubrificação) com os piores resultados obtidos em todos os parâmetros. A técnica proposta de redução de quantidade de fluido utilizada atingiu, em geral, resultados positivos, provando a viabilidade da mesma para a retificação do aço AISI 4340 utilizando rebolo de CBN, o Nitreto Cúbico de Boro, um superabrasivo com capacidade de corte inferior apenas ao diamante.

ABSTRACT The grinding process provides us with good surface finish and good dimensional and geometric precision. Also, ground pieces have a high added value due to this process being a finishing one and is commonly carried out in the last stages of manufacture. A limiting factor for grinding is the great amount of heat generated, which is better removed from the cutting zone by the application of cutting fluids. The fluid used, in most of cases, are pollutants and contain substances that are harmful both to workers and environment, besides having a high cost of purchase, maintenance and disposal. In order to reduce the amount of fluid used during grinding, the present work was developed. Its main objective is to improve the technique of minimum quantity of lubrication (MQL) by combining it with the application of compressed cold air. This aims to increase the cooling effect and yet minimize the heat concentration in the cutting zone. To evaluate the effectiveness of the technique, the parameters of roughness, circularity, grinding wheel wear and power consumption during machining were analyzed. These values were measured for three different methods of application of cutting fluids during grinding to compare. The conventional flood application obtained the best results for the parameters analyzed while CAMQL (cold air minimum quantity lubrication) presents intermediate results and MQL (minimum quantity lubrication) the worst results obtained in all analyzed parameters. The proposed technique of reducing the amount of fluid used has generally been positive, proving its feasibility for the grinding of AISI 4340 steel using CBN grinding wheel with CBN being Cubic Boron Nitride, a superabrasive material.

Abstract Usually, machining employs cooling methods to avoid high temperatures. In most cases, the cutting fluid is applied with high flow and low pressures. This technique consumes a large amount of cutting fluid that causes serious problems in the environment and in the health of the worker. An alternative to the conventional cooling method is the Minimum Quantity of Lubricant. The MQL attempts to minimize the consumption of cutting fluid, which this study is about, whereby the reduction provided by this MQL was 99.99%. This technique consumes only the necessary quantity of cutting fluid to create a thin film of lubricant on the cutting surface grinding wheel. The MQL aerosol is injected with high pressure in the contact zone, efficiently lubricating the grinding process. However, the cooling effect of MQL is not enough to dissipate all heat produced during the grinding process. This study analyzes the improvement in the cooling effect caused by the addition of water in the MQL. The tests were done using different concentrations of cutting fluid in water, e.g. 1:0, 1:1, 1:3, 1:5 (oil:water). The experiment occurred on the external cylindrical plunge grinding with a vitrified cubic boron nitrite (CBN) grinding wheel, serving as the workpiece, the AISI 4340 quenched and tempered steel. The analyzed outputs were: surface roughness, roundness deviation, acoustic emission and vibration.. The results improved with the addition of water in the cutting fluid used in the MQL technique. The comparison with the MQL conditions showed that the best condition was the fluid with more water concentration.

Abstract The coolant delivery technique known as Minimal Quantity Lubrication (MQL) has been employed in machining since the end of the 20th Century and has gained considerable evidence in the last years as a viable alternative to the use of the conventional coolant technique (flood). Due to the low oil flow rate delivered by the MQL technique in grinding operations, that generally varies from 20 to 240 ml / h in relation to near 600,000 ml / h flow rate of the conventional coolant technique, the MQL technique provides a reduced risk for human health and environmental damage associated with the use, maintenance and disposal of cutting fluids. In this context, this study was carried out to evaluate the application viability of the minimum quantity lubrication coolant technique under different flow rates in the plunge cylindrical grinding of ABNT 4340 steel with an aluminum oxide wheel. Three flow rates were tested: 30, 60 and 120 ml/h. Grinding trials with the conventional coolant delivery method were also tested for comparative purposes. The output variables used to assess the efficiency of the MQL technique in this work are: roughness, roundness and hardness of the workpiece. Grinding wheel wear and power consumption were also monitored. The results showed that, despite the higher values of roughness and roundness of the workpiece, as well as the grinding wheel wear, the values of these same parameters obtained after machining with the MQL technique were close to those obtained after machining with the conventional technique. No thermal damages and cracks on the machined surface, or even below the machined surface, were observed after grinding ABNT 4340 steel irrespective of the coolant-lubrication condition investigated. The results showed that the MQL with 120 ml/h can be an alternative coolant technique due to cleaner environment and lower consumption of fluid in grinding under the conditions investigated in this work.

RESUMO Os processos de usinagem são de extrema importância para a fabricação de peças mecânicas, as peças exigem alta precisão dimensional e geométrica e qualidade em sua construção. Dentre os processos de usinagem, o processo de retificação se destaca por ser um dos processos mais usado, por sua precisão e bom acabamento. É essencial que se conheça bem este processo, já que o mesmo se encontra na última etapa da manufatura. Assim, problemas durante o processo de retificação compromete-se a peça e pode-se perder o trabalho realizado em todas as etapas anteriores, acarretando em alto custo na produção e perda de matéria-prima. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um método de monitoramento das condições da superfície das peças, realizando um estudo comparativo da rugosidade e queima de peças retificadas com os sinais captados por um diafragma piezelétrico de baixo custo composto por Titanato Zirconato de Chumbo (PZT), bem como por um sensor de emissão acústica (EA). Os ensaios experimentais foram realizados em uma retificadora tangencial plana, onde um banco de ensaios foi desenvolvido empregando-se um rebolo de CBN com ligante resinoide em corpos de prova de aço VC131. Posteriormente, para caracterizar a superfície das peças, foi realizada a inspeção visual, medidas de rugosidade, medidas de micro dureza Vickers e uma análise metalográfica, para verificar a microestrutura de cada peça. Os sinais foram aquisitados através de um osciloscópio de alta taxa de amostragem e, posteriormente, tratados com filtros digitais. Na sequência, esses sinais, foram comparados com a queima e a rugosidade de cada peça em suas respectivas condições, através de técnicas de processamento de sinais. Notou-se que o aumento da rugosidade, bem como a ocorrência da queima da peça, possui um relacionamento com aumento do sinal RMS do PZT e da EA. Por meio deste estudo pôde ser verificada a eficácia do sinal emitido pelo diafragma piezelétrico de baixo custo, que apresentou uma correspondência satisfatória com a condição das peças do aço VC 131 após a retificação, de acordo com a análise espectral e o estudo do sinal nas devidas bandas de frequência utilizadas.

ABSTRACT The machining processes are of extreme importance for the manufacture of mechanical parts, the parts demand high dimensional and geometric precision and quality in its construction. Among the machining processes, the grinding process stands out as one of the most used processes, due to its precision and good finish. It is essential that this process is well known, since it is in the last stage of manufacture. Thus, problems during the grinding process compromise the part and can be lost the work carried out in all previous stages, resulting in high cost in production and loss of raw material. The objective of this work is to develop a method of monitoring the surface conditions of the parts by performing a comparative study of the roughness and burning of rectified parts with the signals captured by a low cost piezeletric diaphragm composed of Lead Titanium Zirconate (LTZ), as well as an acoustic emission sensor (AE). The experimental tests were performed on a flat tangential grinding machine, where a test bench was developed using a CBN grinding wheel with resinoid binder in VC131 steel test bodies. Later, to characterize the surface of the pieces, visual inspection, roughness measurements, Vickers micro hardness measurements and a metallographic analysis were performed to verify the microstructure of each piece. The signals were acquired through an oscilloscope of high sampling rate and later treated with digital filters. These signals were then compared to the firing and roughness of each part under their respective conditions, through signal processing techniques. It was noticed that the increase of the roughness, as well as the occurrence of the burning of the piece, has a relationship with increase of the RMS signal of the PZT and the EA. By means of this study, the efficiency of the signal emitted by the low cost piezoelectric diaphragm was verified, which presented a satisfactory correspondence with the condition of the parts of the steel VC 131 after the grinding, according to the spectral analysis and the study of the signal in proper frequency bands.

RESUMO Apesar do grande desenvolvimento de ferramentas com insertos de metal duro, material cerâmico e outros nas últimas três décadas, algumas das ferramentas de corte ainda necessitam ser reafiadas após a perda do corte por meio do processo de afiação com rebolos abrasivos. A afiação tem como objetivo gerar as arestas de corte de ferramentas novas ou restabelecer as arestas de corte de ferramentas desgastadas e, para que este processo seja eficiente, ela dependerá da seleção correta dos parâmetros de corte, da máquina ferramenta e habilidade do operador. Se neste processo um parâmetro de corte não for corretamente selecionado a geometria poderá ser comprometida e, no pior dos casos, a peça poderá sofrer queima. A queima leva, na maioria dos casos, à perda da dureza da ferramenta, propriedade essencial para que a ferramenta consiga resistir aos esforços durante a usinagem como, por exemplo, quando uma ferramenta monocortante de aço rápido é empregada no processo de torneamento cilíndrico de aços ao carbono. A fim de estudar o processo de afiação deste tipo de ferramenta, esta pesquisa aborda o procedimento de afiação com quatro diferentes valores de profundidade de corte, considerado um dos principais parâmetros que afeta a qualidade da geometria gerada. Utilizou-se um rebolo do tipo copo reto de óxido de alumínio branco, típico para esta operação. O material da peça foi o aço rápido (HSS) com dureza de 62 ± 2 HRC. As variáveis de saída foram os ângulos de saída, de posição principal e de posição secundário, que foram medidos com o auxílio de um projetor de perfil e um transferidor universal (apenas para o ângulo de saída). Além disso, a incerteza de medição foi calculada para caracterizar a dispersão dos valores atribuídos a cada ângulo medido. Os resultados mostraram que houve variação nas medidas dos ângulos em função da penetração de trabalho, como esperado, e que a maior exatidão dos ângulos gerados foi obtida após a profundidade de corte igual a 0,06 mm. Não houve formação de rebarba e nem a presença de queima das superfícies usinadas.

ABSTRACT Despite of technological advances in developments of cutting tools such as carbide inserts, ceramic materials and others in the last three decades, some of cutting tools still needs to have their cutting geometry restored due to wear through the sharpening operation with abrasive wheels. Sharpening aims to provide shape either to new cutting tools and worn ones. The efficiency of this operation depends on the correct selection of cutting parameters, machine tool and operator's ability. In this process, if an improper cutting parameter is selected, the workpiece geometry can be compromised and, at the worst-case scenario, surface burning can occur, thereby leading to reduction of tool hardness. Tool hardness and strength are essential to withstand cutting forces during machining, for example, when a lathe tool bit is employed for cylindrical turning of a mild steel. In this context, this work presents an experimental study on the sharpening operation of HSS lathe tool bit using four different values of depth of cut. The grinding wheel employed was a straight cup white aluminium oxide, which is highly recommended for such operation. The workpiece material was the high speed steel (HSS) with hardness of 62 ± 2 HRC. The output parameters evaluated were the values of the rake angle, side cutting edge angle and end cutting edge angle, that were all measured with aid of a profile projector and a universal protractor (only for the rake angle). All the experimental trials were replicated once and the angles were measured five times. Statistical analyse of the results were performed to evaluate the statistical significance of comparisons and the measurement uncertainty was calculated. The results showed that all angles were affected by the depth of cut, as expected, and the highest angles accuracy was obtained after machining with a depth of cut of 0.06 mm. No burrs and burning of machined surfaces were observed.

RESUMO O uso de dressadores desgastados pode proporcionar uma menor agressividade para o rebolo, causando um aumento das forças de corte e a perda mais rápida de afiação dos grãos que por consequência compromete a qualidade final da peça a ser usinada. Por outro lado, um método de monitoramento do processo de dressagem em tempo real, que permita identificar o momento em que o dressador esteja desgastado, e assim seja substituído, é algo que pode ser de grande importância para o processo de retificação, visando garantir a qualidade e precisão das peças usinadas. Dessa forma, esse trabalho teve como objetivo avaliar o desgaste do dressador de ponta única, por meio da análise espectral do sinal de vibração durante o processo de dressagem. Para isso, ensaios de dressagem foram realizados, utilizando uma retificadora plana e variáveis de entrada um rebolo de óxido de alumínio, um dressador de ponta única de diamante sintético do tipo CVD (Chemical Vapour Deposition), profundidade de dressagem de 40 µm; velocidade do dressador de 3,45 mm/s e o grau de recobrimento Ud igual a 1 no início da dressagem. As variáveis de saída foram a aquisição dos sinais de vibração por meio de um acelerômetro fixo no suporte do dressador, coletados por um osciloscópio e as medições do desgaste do dressador por meio de um microscópio. Por meio da análise espectral do sinal de vibração, em três condições de uso, sendo, nova, meia vida e desgastado, utilizando o método Welch e a Transformada Rápida de Fourier (FFT), foi possível identificar faixas de frequência entre 1 kHz e 8 kHz, em que a amplitude aumentava em função do desgaste do dressador. Foi constatado que o aumento da atividade de vibração é diretamente proporcional ao desgaste do dressador CVD. Foi possível identificar faixas de frequências que melhor caracterizam tal situação, como nos trechos de 2 kHz a 4 kHz e de 6 kHz e 8 kHz. Os resultados indicam a possibilidade de implementação de um sistema de monitoramento em tempo real, a partir do uso de filtros digitais nessas faixas de frequência.

ABSTRACT The use of dressers worn can provide a less aggressive to the grinding wheels, causing an increase in cutting forces and a more rapid loss of grinding grain consequently compromise the final quality of the workpiece to be machined. On the other hand, a method of monitoring the dressing operation in real time, identifying the moment in which the dresser is worn and thus to be replaced, something which can be of great importance for the grinding process in order to assure quality and accuracy of the workpieces. Thus, this study aimed to evaluate the wear of the single point dresser, through spectral analysis of vibration signal during the dressing operation. For this dressing assays were performed using a flat grinding and input variables a grinding wheel aluminum oxide, one the single point dresser of synthetic diamond r type CVD (Chemical Vapour Deposition), depth of dressing 40 µm, dresser speed of 3.45 mm /s and the degree of coating Ud equal to 1 at the beginning of dressing. The output variables were the acquisition of the vibration signals via an accelerometer fixed in the dresser holder, collected by an oscilloscope and dresser wear measurements using a microscope. Through spectral analysis of vibration signal in three conditions of use, and, new, half-life and worn, using the Welch method and Fast Fourier Transform (FFT), it was possible to identify the frequency bands between 1 kHz and 8 kHz in the amplitude increased according to the dresser wear. It has been found that the increased vibration activity is directly proportional to the CVD dresser wear. It was possible to identify frequency bands that best characterize such a situation, as in bands of 2 kHz to 4 kHz and 6 kHz and 8 kHz. The results indicate the possibility of implementing a real-time monitoring system, from the use of digital filters in these frequency bands.

RESUMO A retificação é um processo de alta geração de calor, portanto, com seu uso em larga escala, a pesquisa e desenvolvimento de novas técnicas de lubri-refrigeração se fazem necessários, visando respeitar as leis ambientais, preservar a saúde do operador e reduzir custos de produção. Deve-se, então, buscar soluções que mantenham os mesmos parâmetros de qualidade, acabamento e os mesmos efeitos tecnológicos. Um dos métodos propostos para este fim é o MQL (mínima quantidade de lubrificação), que utiliza uma mistura de ar com baixo fluxo de óleo a elevada pressão. O aço a ser utilizado como corpo de prova foi VP 50, muito usado na indústria em moldes para injeção de termoplásticos. O rebolo utilizado foi o de carbeto de silício verde, com ligante vitrificado. Apresentam boas características térmicas, estabilidade química elevada na retificação ferros fundidos, materiais não ferrosos e não metálicos. A análise dos resultados foi feita através avaliação das variáveis de saída do processo, tais como rugosidade, emissão acústica, circularidade, microscopia óptica (para verificação de dano térmico) e microdureza. Dentre os resultados evidenciados, a técnica MQL demonstrou ser superior ao método convencional apenas nos parâmetros de circularidade e desgaste diametral do rebolo, sendo que não houve alteração microestrutural em ambos os métodos de lubrificação.

ABSTRACT Grinding is a high heat generation process that requires large amount of coolant, therefore, its use in large-scale lead to research and development of new lubri-cooling techniques to attend technical requirements, environmental laws, to preserve the health of operator and, whenever possible, to reduce production costs. Into this context, it is important to find solutions that maintain the same quality standards, finishing and the same technological effects. An alternative that has been used since the end of 20th. century is the MQL (minimum quantity lubrication) technique, which uses a mixture of air with low oil flow with medium pressure. The steel to be used as a specimen was VP50, widely used in industry for injection mold of thermoplastic. The grinding wheel used was green silicon carbide with vitrified binder that possess good thermal properties, high chemical stability and is recommended for grinding of ferrous and nonferrous materials. The output variables employed in this work were the surface roughness, roundness errors and microhardness. The acoustic emission signal and diametrical wear were also monitored. Analyses of the machined surfaces to evaluate the occurrence of thermal damages were also carried out via optical microscope. Results show that machining with the MQL technique outperformed the traditional coolant delivery method in terms of roundness and diametrical wear. No evidence of microstructural changes in the machined surfaces was observed after grinding with both lubri-coolant techniques.

RESUMO A retificação é um processo de usinagem por abrasão destinada a obtenção de peças com baixas tolerâncias dimensionais e de acabamento superficial. Neste processo é indispensável para garantir a qualidade superficial da peça, a lubri-refrigeração, proporcionada pela ação do fluido de corte. Entretanto, o uso de tal fluido gera elevado custo de descarte, risco para o meio ambiente e a saúde dos operadores. O objetivo deste trabalho é o estudo de métodos que minimizem tais desvantagens através da otimização da aplicação do fluido de corte (método otimizado) ou através da redução de consumo de tal fluido (método da MQL). Os métodos propostos foram avaliados especificamente na retificação cilíndrica do aço ABNT 52100, amplamente usado na fabricação de rolamentos, utilizando rebolo convencional de carbeto de silício com ligante resinoide. Os ensaios foram realizados em três diferentes velocidades de avanço: 0,25, 0,50 e 0,75mm/min, sendo as taxas de remoção de material, respectivamente, 0,72, 1,44 e 2,16 mm³/mm.s. A análise dos resultados foi feita através da avaliação das variáveis de saída do processo de retificação, tais como rugosidade, desgaste do rebolo, relação G, microdureza e microestrutura. Foram obtidos bons resultados de rugosidade para todos os métodos, porém os resultados de desgaste do rebolo e os possíveis danos à peça aumentam conforme menor for a capacidade refrigerante do método de lubri-refrigeração utilizado devido à reatividade do carbeto de silício com o ferro a altas temperaturas. O método de lubrificação com MQL apresenta menores esforços de corte, consequentemente é requerida menor potência de usinagem, porém o método de lubri-refrigeração convencional, no geral, apresenta melhores resultados.

ABSTRACT Grinding is a machining process by abrasion dedicated to obtain workpieces with low roughness and dimensional accuracy. In this process, it is indispensable to ensure superficial quality of the machined workpiece, the lubricant and cooling method provided by the action of the cutting fluid. However, the use of such fluid generates high cost of disposal, risks to the environment and to the machine operator's health. The main goal of this work is the study of methods that minimize such disadvantages through the optimization of the application of the cutting fluid (optimized method) or through the reduction of the fluid consumption (MQL method). The proposed methods are evaluated specifically on the cylindrical grinding of the ABNT 52100 steel grade, widely used in the manufacture of bearings by utilizing conventional silicon carbide grinding wheel with resin binder. The experiments were carried out with three different feed rates: 0.25, 0.5 and 0.75mm/min, that resulted in the following material removal rates, respectively, 0,72, 1,44 and 2,16 mm³/mm.s. The analysis of the results was made through the evaluation of the grinding process's outputs, such as roughness, grinding wheel wear, G ratio, micro-hardness and micro-structural. Good results of roughness were recorded for all of the methods, however, the results for the grinding wheel wear and the likely damages to the workpieces increase as the cooling capacity of the lubricant and cooling method decreases due to the reactivity of the silicon carbide to the iron in high temperatures. Lower cutting efforts were obtained after machining with the MQL cooling technique consequently demanding lesser machining power. However, in general, the conventional lubri-cooling method, provides better results.

A retificação é um processo de usinagem preciso, sendo uma das etapas mais caras na fabricação dos moldes para injeção de termoplásticos. Na retificação o rebolo é a ferramenta abrasiva responsável pela retirada do material. O número de tipos de abrasivos e granulometrias disponíveis são bastante grandes e junto com a quantidade de ligas possíveis, estruturas e durezas, além dos formatos, fazem com que se chegue a um número enorme de produtos. O conhecimento das suas características técnicas, vantagens, defeitos e condições de trabalho são fundamentais para os engenheiros de produto, de processos e, naturalmente, para os gerentes de área industrial, identificarem qual o rebolo mais indicado para realização do processo de retificação. Dentre os aços utilizados na fabricação de moldes para injeção de termoplásticos destaca-se o aço VP-50, o qual foi o aço usado neste experimento, sendo usinado pelo processo de retificação cilíndrica. No processo de retificação, também foi adotado para fins de experimento dois métodos de lubrirrefrigeração, sendo eles o método convencional com lubrirrefrigeração abundante e o MQL que é a técnica com mínima quantidade de lubrirrefrigeração. O objetivo deste trabalho foi analisar de forma comparativa o desempenho de corte executado com três tipos de rebolos convencionais: rebolo de óxido de alumínio branco, rebolo de carbureto de silício verde e rebolo de carbureto de silício preto com óxido de alumínio branco. Os resultados foram analisados e comparados pelas variáveis de saída dos três tipos de rebolos, tipo de refrigeração e espessura equivalente de corte.

The grinding is a precise machining process, one of the most expensive steps in the manufacture of in-jection molds for thermoplastic. In grinding the grinding wheel abrasive tool is responsible for removal. The number and types of abrasive grit sizes available are quite large and together with the number of possible alloys, structures and shapes of hardness beyond cause reach an enormous number of products. The knowledge of their technical characteristics, advantages, defects and working conditions are fundamental for product engineers, process and of course to the industrial area managers, which identify the most suitable grinding wheel to perform the grinding process. Among the steels used in the manufacture of molds for ther-moplastic injection highlight the VP-50 steel, which was the steel used in this experiment being machined by the cylindrical grinding process. In the grinding process was also adopted for the purpose of experiment two methods of lubrication and cooling them with the conventional method with abundant lubrication and cooling and MQL is the technique with minimal amount of lubrication and cooling. The objective of this study was to analyze comparatively cutting performance, performed with three types of conventional wheels: grinding of white aluminum oxide, green silicon carbide grinding wheel and grinding of black silicon carbide with white aluminum oxide. The results were analyzed and compared by the output variables of the three types of wheels, type of refrigeration and equivalent thickness.

ResumoNo processo de retificação, muito já se avançou com o desenvolvimento de métodos de dressagem de rebolos, de lubrirefrigeração e de outros mais. Todavia, todos esses progressos foram conseguidos apenas no que diz respeito ao corte contínuo, ou seja, o perfil da peça retificada não sofre descontinuidade alguma. Nesse sentido, torna-se necessário o estudo do processo de retificação por corte intermitente (peça com ranhuras – corte descontínuo), pois pouco ou, mesmo, nenhum conhecimento e/ou estudo foi desenvolvido com esse enfoque, visto que não é encontrado material algum na literatura formal, salvo aqueles em que o rebolo é o detentor das ranhuras. Na retificação, o calor gerado na zona de corte é extremamente elevado. Dessa forma, o uso de fluidos de corte é indispensável para que seja possível refrigerar, tanto a peça, quanto o rebolo e propiciar melhorias na operação de corte, sendo o mais comum a utilização de fluido em abundância, tendo em vista que os agentes de arrefecimento e lubrificação são capazes de proporcionar uma retificação mais eficiente. Os ensaios foram realizados com um rebolo convencional de óxido de alúmínio, retificando corpos-de-prova confeccionados com aço ABNT 4340 temperado e revenido com 2, 6 e 12 ranhuras. A operação cilíndrica utilizada foi de mergulho, ou seja, o rebolo avança sobre a peça em movimento de rotação. Esse avanço é realizado com três velocidades distintas. Dos resultados obtidos, pode-se observar que a rugosidade tendeu a aumentar, para CP's com mesmo número de ranhuras, conforme foi aumentada a velocidade de mergulho. Os erros de circularidade, assim como a rugosidade, também tenderam a aumentar com o aumento da velocidade de mergulho, para CP's com mesmo número de ranhuras. O desgaste do rebolo tendeu a aumentar conforme aumentados a velocidade de mergulho e o número de ranhuras. A potência consumida pela retificadora foi inversamente proporcional ao número de ranhuras. A microdureza subsuperficial não provocou alteração significativa. E as micrografias revelaram que a usinagem foi satisfatória, pois não houve danos significativos à superficie usinada.

AbstractThere has been a great advance in the grinding process by the development of dressing, lubri-refrigeration and other methods. Nevertheless, all of these advances were gained only for continuous cutting; in other words, the ground workpiece profile remains unchanged. Hence, it becomes necessary to study grinding process using intermittent cutting (grooved workpiece – discontinuous cutting), as little or no knowledge and studies have been developed for this purpose, since there is nothing found in formal literature, except for grooved grinding wheels. During the grinding process, heat generated in the cutting zone is extremely high. Therefore, plenty of cutting fluids are essential to cool not only the workpiece but also the grinding wheel, improving the grinding process. In this paper, grinding trials were performed using a conventional aluminum oxide grinding wheel, testing samples made of AISI 4340 steel quenched and tempered with 2, 6, and 12 grooves. The cylindrical plunge grinding was performed by rotating the workpiece on the grinding wheel. This plunge movement was made at three different speeds. From the obtained results, it can be observed that roughness tended to increase for testing sample with the same number of grooves, as rotation speed increased. Roundness error also tended to increase as the speed rotation process got higher for testing the sample with the same number of grooves. Grinding wheel wear enhanced as rotation speed and number of grooves increased. Power consumed by the grinding machine was inversely proportional to the number of grooves. Subsuperficial microhardness had no significant change. Micrographs reveal an optimal machining operation as there was no significant damage on the machined surface.

The current work presents a study of alternative methods of cooling-lubrication for the external plunge grinding of advanced ceramics using diamond wheels. These two alternative methods, which are intended to reduce cutting fluid expenses, are commonly referred to as the optimized cooling-lubrication method and minimal quantity of lubrication (MQL). The techniques were evaluated by process monitoring and by the assessment of output variables such as tangential cutting force, G ratio, roundness errors, surface roughness, microstructure and residual stresses measured by X-ray diffraction. The obtained results showed that the two proposed techniques can replace the conventional cooling-lubrication method, i.e., flood coolant. In particular, optimized cooling-lubrication method reduced wheel wear and produced workpieces with the best geometric and dimensional finishes, while MQL significantly reduced the amount of fluid employed in the process without harming the workpiece quality.

Researches concerning cooling-lubrication optimization in grinding have been conducted to contribute to a more sustainable process. An alternative to flood coolant is minimum quantity lubrication (MQL), which spray oil droplets in a compressed air jet. However, problems related to wheel cleaning were reported, due to wheel loading by a mixture of chips and oil, resulting in worsening of surface quality. This work aims to evaluate the viability of Teflon and aluminum oxide for wheel cleaning, compared to MQL without cleaning and MQL with cleaning by compressed air, through the following output variables: surface roughness, roundness, wheel wear, grinding power and acoustic emission. Vickers microhardness measurements and optical microscopy were also carried out. The results showed that both materials were efficient in cleaning the wheel, compared to MQL without cleaning, but not as satisfactory as compressed air. Much work is to be done in order to select the right material for wheel cleaning.

The use of cutting fluids is fundamental to machining processes, mainly when it comes to high heat generation, which is the case of grinding. Thus, lubrication and cooling provided by cutting fluids improve the final quality of the workpiece. However, cutting fluid usage provide some drawbacks concerning environmental, costs and health issues. Therefore, new methods for application and optimization of cutting fluids are being researched aiming to reduce the amount of fluid used, as well as the minimization of cutting fluid hazards. The present study analyzes the behavior of a recently proposed optimization method, up to now only tested in turning, which consists of adding water to minimum quantity lubrication (MQL). Three different proportions were tested in this study: 1/1, 1/3 and 1/5 parts of oil per parts of water. The following output variables were evaluated: surface roughness, roundness errors, grinding power and diametric wheel wear. Also, optical microscopy and microhardness measurements were conducted, in order to detect burns and surface alterations. The obtained results were also compared to conventional (flood coolant) cooling-lubrication and traditional MQL (without water). MQL with water (1/5) presented better results of surface roughness and roundness errors, when compared to traditional MQL, and the results are very close to when using flood coolant. For grinding power and wheel wear, the results for MQL with water (1/5) were the best among the tested conditions.

Na fabricação de componentes mecânicos precisos, que necessitam de alta resistência mecânica e ao desgaste, utiliza-se o processo de retificação, para conferir o acabamento final desejado e, também, para eliminar as deformações ocorridas durante a têmpera do aço. No entanto, as condições de retificação devem ser adequadas, para que não sejam introduzidas falhas na peça. Novos conceitos de lubrificação e refrigeração, para o processo de retificação, estão sendo pesquisados, de forma a diminuir os custos e os danos ambientais causados pelos fluidos de corte. Nesse trabalho, é analisada a influência das técnicas de mínima quantidade de lubrificante (MQL), refrigeração otimizada e refrigeração convencional, com diferentes vazões e velocidade de aplicação do fluido de corte, na qualidade das peças produzidas com aço ABNT 4340 endurecido, no processo de retificação cilíndrica externa de mergulho com a utilização de rebolos de CBN. O Aço ABNT 4340 apresenta várias aplicações industriais, sendo considerado de uso aeronáutico devido, sua alta resistência mecânica sem aumentar o peso dos componentes que o utilizam. A análise da qualidade das peças foi realizada com a verficação das rugosidades e com a análise de microscopias eletrônicas de varredura. Verificou-se, ainda, a força tangencial de corte. Em relação às diferentes formas de aplicação do fluido de corte, notou-se o melhor desempenho da aplicação otimizada, para maiores velocidades, mostrando a eficiência do bocal utilizado. O processo otimizado e o processo MQL foram capazes de manter a integridade superficial das peças produzidas. Exceção somente para a condição MQL com vazão de fluido de corte de 40ml/h, que produziu trincas e queima superficial. Rebolos com baixa concentração de CBN, conseqüentemente mais baratos, proporcionaram bons resultados, quando associados com técnicas mais eficientes de aplicação de fluido de corte apresentando desgaste reduzido.

In the manufacture of precise mechanical components, which requires high mechanical and wear resistance, the grinding process is used to give the desired finishing and to eliminate the distortion occurred during the quenching step in the steel heat treatment process. However, the grinding conditions should be appropriate so that flaws are not incorporated into the piece. New lubrication and cooling concepts for the grinding process are being researched in order to reduce costs and environmental damage caused by cutting fluids. The influences on the surface integrity and surface quality of the ABNT 4340 hardened parts have been analyzed in this research by employing the minimum quantity of lubrication (MQL), optimized and conventional cooling, different flows and velocities in the application of the cutting fluid and a super abrasive grinding wheel in the cylindrical plunge grinding process. The ABNT 4340 steel, with several industrial applications, is considered for aeronautical use due to its high strength without increasing the weight of the components. The quality analysis of the parts was done by roughness verification and electron scanning microscopy (ESM). The tangential cutting force was also verified. Regarding the different forms of the cutting fluid application, the best performance was verified for the optimized for higher speeds showing the efficiency of the nozzle used. The optimized and the MQL processes were able to maintain the surface hardness and integrity of the produced parts. The only exception occurred for the MQL condition with a cutting fluid flow rate at 40ml/h, which led to cracks and superficial burns. Grinding wheels with low CBN concentration, therefore cheaper, produced good results when associated with more efficient techniques of cutting fluid application, showing reduced wear.

The influence of minimum lubrication, optimized and conventional cooling at different flows and application rates of cutting fluids on the quality of hardened-steel pieces produced by external cylindrical plunge grinding with super-abrasive grinding wheels with low CBN concentrations was verified. The analysis of the quality of the pieces was performed through the assessment of the behavior of the specific energy of the grinding, roughness, roundness deviation, and the generated residual stress. By analyzing the application ways and of the several flows and application rates of the cutting fluid, lubrication/cooling conditions that enable the reduction in cutting fluid volume, reduction in grinding time without compromising the dimensional parameters (superficial finishing, surface integrity) could be found. Regarding the different applications of cutting fluids, the optimized application for higher velocities showed the best performance, thus showing the effectiveness of the new concept of nozzle used.

Verificou-se a influência das técnicas de mínima quantidade de lubrificante, refrigeração otimizada e refrigeração convencional, com diferentes vazões e velocidade de aplicação do fluido de corte, na qualidade das peças produzidas com aços endurecidos, no processo de retificação cilíndrica externa de mergulho com a utilização de rebolos superabrasivos com baixa concentração de CBN. A análise da qualidade das peças foi realizada através da avaliação do comportamento da energia específica de retificação, rugosidade, tensão residual gerada e desvio de circularidade. Com a análise das formas de aplicação e das várias vazões e velocidades do fluido de corte utilizadas encontraram-se condições de lubri-refrigeração que propiciam a diminuição do volume de fluido de corte, diminuição do tempo de usinagem sem prejudicar os parâmetros dimensionais, o acabamento superficial e a integridade superficial. Em relação às diferentes formas de aplicação do fluido de corte notou-se o melhor desempenho da aplicação otimizada para maiores velocidades mostrando a eficiência de um novo conceito de bocal utilizado.