18. Máquinas ferramenta

CIBEM-2017-Capa

O CIBEM constitui um fórum de discussão que abrange desde os temas mais clássicos, aos mais atuais (biomecânica, novos materiais, nanotecnologias, microfluídos, novas fontes energéticas, novos conceitos de desenvolvimento de produtos, modelações avançadas, manufatura digital) suscitando grandes desafios aos profissionais, como por exemplo a interação e integração com outras engenharias que os novos ambientes baseados na Indústria 4.0 requerem.

A transformação digital a que assistimos suscita desafios interessantíssimos à Engenharia Mecânica. Os profissionais de Engenharia Mecânica, particularmente os oriundos do espaço Ibero-americano, são agentes determinantes para a operacionalização dessa transformação, a qual potenciará a aceleração do desenvolvimento dos países desta importante região. Criando novos produtos, novos processos produtivos ou novos materiais, os Engenheiros Mecânicos concretizam a Inovação!

Áreas Temáticas

B. Desenho e Concepção de Máquinas e Componentes

18. Máquinas ferramenta


     ESTUDO DA USINABILIDADE DO AÇO VP 100 COM DIFERENTES TEORES DE TITÂNIO A PARTIR DA ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DE ASPECTOS MICROESTRUTURAIS DO MATERIAL NO DESGASTE DE FLANCO DA FERRAMENTA DE CORTE

Resumo

Durante a fabricação de um molde de injeção de plástico, a usinagem é parte importante dos processos envolvidos. Entretanto, a composição química necessária para se obter propriedades mecânicas tais como dureza, resistência ao desgaste e à corrosão, que são fundamentais nos aços utilizados para esse fim, levam a uma baixa usinabilidade, tendo como consequência um baixo volume de material removido até o fim de vida da ferramenta de corte, devido ao acentuado desgaste gerado. Neste trabalho, é investigado o comportamento em usinagem do aço VP 100 utilizado na fabricação de moldes de injeção de plástico. Para tanto, utilizou-se duas versões do VP100, sendo uma com 270 e outra com 350 partes por milhão (ppm) de titânio. Os testes realizados compreendem oito condições de usinagem diferentes em operações de fresamento frontal. Foram observados aspectos microestruturais relativos à quantidade e distribuição de carbonitretos de titânio em cada uma das modalidades de VP100, considerando-se a influência desses precipitados na evolução do desgaste de flanco das ferramentas. O aço VP 100 com 350 ppm de Ti apresentou um melhor desempenho em cinco dos oito testes realizados evidenciando que, nesse caso, um maior teor de titânio melhorou a usinabilidade do aço em estudo.

Palavras chave: Usinabilidade, microestrutura, desgaste de flanco, aço VP 100

     Mauro Araújo Medeiros, Flávia Cristina Sousa e Silva, Márcio Bacci da Silva, Álisson Rocha Machado, Celso Antônio Barbosa


     DISEÑO DE UNA SILLA DE RUEDAS MECATRÓNICA MULTIFUNCIONAL PARA NIÑOS ENTRE 6 – 12 AÑOS

Resumo

En el presente trabajo se muestra el diseño de una silla de ruedas mecatrónica multifuncional. Este trabajo se enfoca a niños entre 6 – 12 años que presenten el desorden llamado Distrofia Muscular de Duchenne (DMD), aunque podrá ser utilizada por otros niños que cumplan con los requerimientos de uso. Se realizó el diseño una silla de ruedas mecatrónica multifuncional la cual ofrece las funcionalidades de silla de ruedas, camilla y bipedestación. Esta es controlada mediante un joystick y diversos códigos, ingresados mediante de un teclado y un joystick, que permiten elegir la funcionalidad deseada. Las características técnicas de la silla de ruedas que se obtuvo son: Peso de la silla 30 kg, peso máximo del usuario 20 kg, dimensiones 866 x 746 x 1237 mm, velocidad máxima 5.4 km/h, distancia máxima 10 km, pendiente máxima 12°,controlador Arduino Mega 2560 y usará 2 baterías de 50Ah. Finalmente, se obtuvo un precio estimado de fabricación de $2110; si bien este precio no representa el costo final de comercialización, nos da una idea de la factibilidad su comercialización debido a que este precio está muy por debajo del valor mínimo de sillas de ruedas comerciales que ofrezcan funciones similares ($6900).

Palavras chave: silla de ruedas, multifuncional, mecatrónica

     Giancarlo Bravo Anlas


      VALIDACIÓN DEL DISEÑO CINEMÁTICA DE UNA CAJA DE CUATRO VELOCIDADES UTILIZANDO EL MÉTODO GRAFO-ANALÍTICO Y OPTIMIZACIÓN POR ELEMENTO FINITO

Resumo

En el presente trabajo se presentara el diseño cinemática de una caja de velocidades de 4 velocidades para un torno paralelo utilizando el método grafo-analítico, este método tiene como ventaja que nos permite hallar con mayor rapidez posibles variaciones de la solución y es más evidente. Empleando este método podemos confeccionan las redes estructurales y el gráfico de velocidades, con la red estructural obtenemos una clara representación de la estructura del accionamiento de la caja. Se pueden apreciar con facilidad en la red estructural la correlación entre las relaciones de transmisión de las trasmisiones de grupo, dicha red no nos proporciona los valores reales de las magnitudes solo caracteriza, en forma general una serie de estructura de los accionamientos. La red contiene los siguientes datos: cantidad de grupos de transmisión, número de trasmisiones en cada grupo, orden relativo de la disposición constructiva de los grupos a lo largo de la cadena de transmisión, orden de conexión cinemática de los grupos, campo de regulación de la transmisión de grupo y del accionamiento del conjunto, número de escalones de velocidades de rotación del árbol motor y conducido de la transmisión de grupo. Para la optimización del diseño se utiliza el método de simulación por elemento finito Estudio de Diseño, el mismo nos permite optimizar tanto geometrías como materiales de piezas. Existen dos modos principales de ejecutar un Estudio de diseño: Evaluación: Especifique valores discretos para cada variable y utilice sensores como restricciones. El software ejecuta el estudio utilizando diversas combinaciones de los valores e informa el resultado de cada combinación. Optimización: Especifique valores para cada variable, como valores discretos o como un intervalo. Utilice sensores como restricciones y objetivos. El software ejecuta iteraciones de los valores e informa la combinación óptima de valores para cumplir con su objetivo especificado.

Palavras chave:Cinemática, grupos, restricciones, velocidades, objetivos

     Francisco D. Calvo López, Francisco Calvo Percino, María J. Percino Zacarías, Lileny Trinidad Pérez, Francesc Ferrando Piera


     DISEÑO DE EQUIPAMIENTO QUIRÚRGICO BASADO EN LA IMPRESIÓN 3D

Resumo

En este artículo se describe el proceso de diseño de un dispositivo de aplicación en cirugía, desarrollado en colaboración entre profesores del área de Ingeniería Mecánica de la Escuela Politécnica de Gijón, y cirujanos del Hospital Universitario de Cabueñes. Esta colaboración ha dado lugar al desarrollo de un distractor mecánico (patentado por la Universidad de Oviedo: ES-2 503 891), cuyo diseño y pruebas se ha acortado gracias al empleo de software de modelado sólido en la fase inicial y a prototipos funcionales (en la fase de validación) realizados por fabricación aditiva. Se trata de un dispositivo mecánico que permite la realización de procedimientos de cirugía a través de orificios naturales, como por ejemplo de Microcirugía Endoscópica Transanal (TEM), de exploración médica, como ultrasonografías o uso de gammacámaras, de aplicación de braquiterapia, o de dosificación de medicamentos. El dispositivo presenta una configuración que lo hace adecuado para utilizarse en varias vías de acceso, como por ejemplo en la mencionada TEM o en exploraciones o procedimientos diagnóstico-terapéuticos del área urogenital. Esta experiencia demuestra la eficacia del empleo de técnicas de diseño basadas en modelos virtuales y los formatos de intercambio de modelos como “edrawings” para transmitir ideas entre equipos multidisciplinares (cirujanos e ingenieros), y cómo las tecnologías de impresión 3D son el complemento perfecto a estas técnicas de diseño. La unión de ambas (modelado e impresión 3D) permite acelerar el desarrollo de nuevos productos y validar la funcionalidad de los mismos a bajo coste.

Palavras chave:Distractor mecánico, Impresión 3D, Desarrollo de producto, Prototipos funcionales.

     José M. Sierra Velasco, Marta Villazón Suárez, José L. Cortizo Rodríguez, José I. Rodríguez García, Pablo Suárez Méndez


     EFEITO SEBEECK NO AUMENTO DE EFICIÊNCIA DE UMA CALDEIRA

Resumo

O projeto tem o propósito testar a eficácia de um tipo de cogeração de energia composto por módulos termoelétricos além de testar a eficácia de sua aplicação para o aumento da eficiência de uma caldeira. O módulo termoelétrico é capaz de transformar energia térmica proveniente de quaisquer fontes de calor em energia elétrica útil. Isso devido ao Efeito Seebeck, fenômeno característico de módulos termoelétricos. Este sistema será implementado sobre a saída dos gases de exaustão de uma caldeira hospitalar, região da caldeira onde existe desperdício de energia em forma de calor. Possibilitando o aumento da eficiência com o uso de um novo tipo de cogeração de energia. De frente a necessidade de se obter energia limpa a partir de outras fontes, é que se deu a ideia de criar esse sistema de reaproveitamento de energia térmica utilizando módulos termoelétricos. Este projeto foi desenvolvido originalmente como projeto de graduação para obtenção do grau de engenharia mecatrônica (2009-2015), foi executada a montagem de um protótipo do sistema de cogeração de energia para que através de instrumentação monitorada por computador fosse possível determinar a eficiência do sistema proposto. O projeto atual conta com a instrumentação dos módulos termoelétricos que compõem o sistema. Para isso será utilizado um micro controlador do tipo PIC para efetuar a retirada de dados dos sensores de temperatura que serão alocados em diversos segmentos do sistema de cogeração. Logo são esperados resultados animadores que revelem uma boa eficiência dos módulos termoelétricos junto à caldeira durante o funcionamento em regime. Assim espera-se que os dados que serão obtidos durante os ensaios a serem realizados possam contribuir de maneira significativa para a comunidade científica. Além de possibilitar estudos de uma maior eficiência das caldeiras hospitalares evitando o desperdício de energia e reduzindo assim a emissão dos gases de efeito estufa.

Palavras chave:termoeletricidade, Efeito Seebeck, caldeira, cogeração

     Nunes, H. J. L., Barbosa, A. T. R.


     MÉTODO PRÁCTICO PARA LA CARACTERIZACIÓN DE UNIONES POR MEDIO DEL ACOPLAMIENTO DE RECEPTANCIAS INVERSO OPTIMIZADO

Resumo

La caracterización de uniones entre componentes de una máquina-herramienta compleja en un software de Elementos Finitos puede suponer un problema para el estudio vibratorio. De hecho, de las uniones dependen, principalmente, la flexibilidad y amortiguamiento de las estructuras, por lo que su correcto diseño y definición es importante. No existe un método general de diseño para todo tipo de uniones y su complejidad de cálculo está reñida con la aplicabilidad en entornos industriales. Aquellas uniones en las que se pueda demostrar cierto comportamiento lineal en el rango de trabajo definido, son susceptibles de la aplicación del método de Acoplamiento de Receptancias Inverso (Inverse Receptance Coupling Substructuring Analysis, IRCSA). Se trata de un método no iterativo que requiere como entrada un conjunto de receptancias tanto teóricas (componentes individuales) como experimentales (conjunto de componentes) en puntos de contacto definidos de la estructura. Como variables de salida se obtienen valores óptimos de rigideces y amortiguamientos de dichas uniones. El objetivo de este trabajo es el de proveer de un método sencillo y eficiente aplicable en la industria actual para poder modelizar modelos de máquinas en elementos finitos utilizadas en el sector de la máquina herramienta y poder así abordar posibles problemas vibratorios autoexcitados tan comunes en el mecanizado como el “Chatter”. Se partirá de un subconjunto simple para el desarrollo del método, la definición de sus características y de sus limitaciones, así como se establecerán las bases para la generalización a subconjuntos de máquinas más complejos y con más puntos de contacto. Además, se abordarán problemas típicos que surgen tanto en el cálculo analítico como en la experimentación para la obtención de receptancias. Los resultados obtenidos se han comparado con el Análisis Modal Experimental (AME) por medio del Modal Assurance Criterion (MAC) demostrando la validez del método para caracterizar uniones.

Palavras chave: uniones, acoplamiento de receptancias, rigidez, elementos finitos, experimental

     Jon Ander Ealo, Iker Garitaonandia, María Helena Fernandes, Jesús María Hernández-Vázquez, Jokin Muñoa


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