Controle ativo para redução de chatter em processos de torneamento utilizando atuadores piezelétricos multicamadas

Resumo

Operações de usinagem podem alcançar uma maior produtividade e peças de maior qualidade quando o chatter é monitorado e suprimido de forma adequada. O chatter é uma vibração auto excitada que pode causar instabilidade durante os processos de usinagem, o que afeta a eficiência, diminui a vida da ferramenta e pode causar barulho. O fenômeno de regeneração ocorre durante o torneamento e a espessura do cavaco, a qual está relacionada com a fase entre as modulações deixadas sobre a superfície durante os cortes sucessivos, sofre grandes alterações. Este é o motivo mais comum por trás do fenômeno de instabilidade e chatter. Um primeiro estudo numérico e experimental sobre a redução de chatter utilizando material piezelétrico foi realizado durante o projeto universal CNPq 470314/2010-9 e bolsa de IC FAPESP 2011/17166-3. Estes trabalhos continuaram com a bolsa de mestrado FAPESP 2012/22470-6. Durante esses trabalhos, foi verificado experimentalmente o acoplamento dos primeiros modos de vibrar do porta-ferramenta, causando não-linearidades importantes no processo. Tais não linearidades foram estudadas e um modelo para o sistema foi proposto no projeto de mestrado. Experimentos utilizando um controle passivo também foram realizados, confirmando o acoplamento dos modos e a redução da vibração através de métodos de controle que aumentem o amortecimento do sistema. Entretanto, os resultados da redução de chatter utilizando apenas controle passivo ainda não são satisfatórios. Dessa maneira, na primeira etapa desse projeto de pesquisa, propõe-se realizar o ajuste do modelo proposto no projeto de mestrado FAPESP 2012/22470-6, de forma que ele possa ser utilizado em propostas de controle ativo de vibrações. Em uma segunda etapa, propõe-se buscar alternativas de redução do chatter por meio de controle ativo utilizando material piezelétrico multicamadas acoplado ao suporte da ferramenta. Finalmente, a melhor alternativa deverá ser aplicada ao sistema real e a redução de chatter deverá ser comprovada. O equipamento necessário para o desenvolvimento dessa pesquisa será adquirido durante a vigência do projeto universal CNPq 479342/2012-1. É esperado que a aplicação da melhor estratégia de controle consiga reduzir significativamente a vibração presente durante a instabilidade na usinagem, tornando o processo economicamente mais produtivo e eficiente.