Estudo analisa o uso de Redes Neurais Artificiais e Planejamento Fatorial de Experimentos em processos de usinagem

Qui, 23/02/2017
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Pesquisa envolvendo Planejamento Fatorial de Experimentos e Redes Neurais no processo de fresamento associados às forças de usinagem, realizada pelo aluno de Engenharia Mecânica, Eriberto Oliveira do Nascimento, foi publicada pela revista eletrônica IEEE América Latina. O periódico tem como foco artigos técnicos, de excelência, elaborados por engenheiros da Espanha, Portugal e de países cujas línguas são o espanhol ou o português. A pesquisa teve orientação do professor Lucas Nonato de Oliveira.

Sistema de condicionamento de sinais que contém uma caixa de distribuição Kistler® e condicionador de sinais NEXUS®, conectados a um notebook

O estudo tomou como princípio a usinagem, que compreende processos de fabricação por meio dos quais ocorre a remoção de cavaco, isto é, uma porção do material da peça que foi retirado pela ferramenta de corte. Na usinagem, inclui-se o fresamento, caracterizado pela geometria definida de sua ferramenta de corte, conhecida como fresa. Nesse processo, é realizada a remoção do cavaco pela combinação de movimentos rotativos e translacionais na direção do avanço da ferramenta. Para isso, são associados alguns parâmetros, como diversos esforços, vibrações e aquecimento da região do corte, provocando o desgaste da ferramenta de corte.

O professor Lucas Nonato explica que as Redes Neurais Artificiais, assim como o Planejamento Fatorial de Experimentos, podem gerar aproximações computacionais de sistemas físicos – como é o caso da usinagem – e, através da generalização desses sistemas, obtém-se respostas para ensaios que ainda não foram realizados. “Neste artigo, os parâmetros controláveis foram o avanço por dente, a velocidade de corte e a profundidade de corte. Como resposta, avaliou-se as forças de usinagem do material, aço ABNT 1020. Foi esta capacidade de gerar modelos que motivaram os autores a empregar esses dois métodos”, acrescenta Nonato.

Ainda de acordo com o professor, ao aproximar a dinâmica de um sistema de estudo, as Redes Neurais e o Planejamento Fatorial determinam a importância entre parâmetros controláveis, informando quais serão os fatores que mais vão gerar impacto na saída do sistema.

Peça cilíndrica a ser usinada, ancorada por uma morsa de bancada, fixada no dinamômetro Kistler® 9265BLucas frisa que, ao conhecer o modelo matemático da força de usinagem em função do avanço, profundidade e velocidade de corte, é possível controlar demais fatores, visto que as forças de usinagem do material estão relacionadas ao acabamento, tamanho das rebarbas, desgaste da ferramenta de corte, emissões acústicas, dentre outros.

“Nesta pesquisa, verificou-se que a profundidade de corte está associada a elevadas forças, implicando num alto consumo de potência elétrica, trazendo ônus econômico. Similar, verificou-se que a profundidade de corte foi o parâmetro associado a elevadas forças de usinagem o que geraria uma menor vida útil da ferramenta, ocasionando numa baixa produtividade e aumento do custo de produção, além de aumentar a emissão acústica causando danos auditivos ao operador do processo”, conclui.

Ele acrescenta ainda que, pelo estudo, a velocidade de corte não teve influência significativa nas forças. Logo, o operador poderia aumentar o ritmo de trabalho, produzindo mais peças em menor tempo.

Para realizar o estudo, os pesquisadores contaram com a colaboração dos professores Paulo Rosa e Ildeu Siqueira, que montaram o aparato experimental e de instrumentação. Por meio dele, foi possível o levantamento de dados.

Fresa e os corpos cilíndricos que foram usinados

 

 

 

 

 

 

 

Coordenação de Comunicação Social do Câmpus Goiânia.