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

Processo: 14/23108-4
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de abril de 2015
Vigência (Término): 31 de março de 2018
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica
Pesquisador responsável:Maira Martins da Silva
Beneficiário:Giuliana Sardi Venter
Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Sistemas de controle   Dinâmica não linear
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Controle de vibração | Dinâmica não-linear | material piezelétrico | processos de torneamento | Controle de Sistemas

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.

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre a bolsa:
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Publicações científicas (6)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
GIULIANA SARDI VENTER; MAÍRA MARTINS DA SILVA. Vibration Control Using Multilayer Piezoelectric Actuators: Towards Chatter Supression in Turning Operations. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 23, n. 4, . (14/23108-4, 16/11309-0)
DA SILVA, ERALDO JANNONE; MARCOS, GUSTAVO POLLETTINI; VENTER, GIULIANA SARDI; BOTTENE, ALEX CAMILLI; GOMES DE OLIVEIRA, JOAO FERNANDO; RODRIGUES, CAIO AUGUSTO. Development of a patterning system for vitrified CBN wheels based on modal analysis. CIRP ANNALS-MANUFACTURING TECHNOLOGY, v. 67, n. 1, p. 341-344, . (14/23108-4)
RIBEIRO, K. S. B.; VENTER, G. S.; RODRIGUES, A. R.. Experimental correlation between acoustic emission and stability in micromilling of different grain-sized materials. INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, v. 109, n. 7-8, p. 2173-2187, . (14/23108-4)
VENTER, GIULIANA SARDI; DO PARAIZO SILVA, LUCAS MISSURA; CARNEIRO, MARCELO BERTOLETE; DA SILVA, MAIRA MARTINS. Passive and active strategies using embedded piezoelectric layers to improve the stability limit in turning/boring operations. INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, v. 89, n. 9-12, p. 2789-2801, . (14/23108-4)
VENTER, GIULIANA SARDI; DA SILVA, MAIRA MARTINS; IEEE. An analysis on vibration damping in turning through passive shunt circuits using a nonlinear model. 2017 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED INTELLIGENT MECHATRONICS (AIM), v. N/A, p. 6-pg., . (14/23108-4)
VENTER, G. S.; DA SILVA, M. M.; SAS, P; MOENS, D; VANDEWALLE, A. On the robustness of the passive shunt control strategy for chatter reduction. PROCEEDINGS OF ISMA2016 INTERNATIONAL CONFERENCE ON NOISE AND VIBRATION ENGINEERING AND USD2016 INTERNATIONAL CONFERENCE ON UNCERTAINTY IN STRUCTURAL DYNAMICS, v. N/A, p. 13-pg., . (14/23108-4)
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
VENTER, Giuliana Sardi. Controle ativo e passivo para redução de chatter em processos de torneamento utilizando atuadores piezelétricos. 2019. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) São Carlos.

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