Método de detecção de falhas em rebolos de óxido de alumínio por meio de diafragma piezelétrico e técnicas de processamento digital de sinais

Abstract

A dressagem é uma operação importante para o desempenho do processo de retificação. Em alguns casos, essa operação depende, exclusivamente, da experiência de um operador humano. Determinar o momento ótimo para a interromper a operação de dressagem, garantindo a correção de falhas na superfície de corte do rebolo, é o maior obstáculo enfrentado pelo operador. Por isso, o desenvolvimento de novos métodos que possibilitem a implementação de um sistema de monitoramento em tempo real se faz necessário para auxiliar o operador na tomada de decisão, garantir a qualidade, otimizar o processo e reduzir os custos de fabricação. Nesse contexto, foi proposto um novo método para quantificar a regularidade e prevenir falhas na superfície de corte de rebolos convencionais de óxido de alumínio no decorrer da operação de dressagem. O método foi baseado no diafragma piezelétrico de baixo custo, na análise tempo-frequência e em parâmetros estatísticos. Empregando um dressador de ponta única, ensaios de dressagem foram realizados em três rebolos de óxido de alumínio estruturalmente distintos. Os sinais gerados por um emissão acústica (EA) e por um diafragma piezelétrico foram coletados e posteriormente processados aplicando o método proposto. Em diferentes condições de dressagem, os resultados mostraram a eficiência e a robustez do método proposto para quantificar a regularidade e prevenir falhas na superfície de corte de rebolos de óxido de alumínio estruturalmente distintos. Por fim, em todos os ensaios experimentais, os resultados obtidos para o diafragma piezelétrico indicaram uma forte correlação com os resultados obtidos para o sensor de EA, que já é consolidado para o monitoramento de processos de usinagem. Portanto, o diafragma piezelétrico pode ser considerado como uma alternativa de baixo custo para o monitoramento da superfície de corte de rebolos de óxido de alumínio durante a operação de dressagem usando o método proposto, contribuindo principalmente para a otimização do processo de retificação.

The dressing is an important operation for the grinding process performance. In some cases, this operation depends exclusively on the experience of a human operator. Determining the optimal time for the dressing operation stopping, ensuring fault correction on the cutting surface of the grinding wheel, is a great challenge faced by the operator. For this reason, the development of new methods that enable the implementation of a real-time monitoring system is necessary to assist the operator in the right decision making, guarantee the quality, optimize the process and reduce manufacturing costs. In this context, a new method was proposed in order to quantify the regularity and prevent flaws on the cutting surface of aluminum oxide grinding wheels during the dressing operation. The method was based on the low-cost piezoelectric diaphragm, time-frequency analysis, and statistical parameters. Dressings tests were carried out on three structurally distinct aluminum oxide grinding wheels using a single-point dresser. The signals generated by acoustic emission sensors and piezoelectric diaphragm were collected and later processed using the proposed method. In different dressing conditions, the results showed the efficiency and robustness of the proposed method to regularity quantify and prevent flaws in the cut surface of the structurally distinct grinding wheel of aluminum oxide. Finally, the obtained results for the piezoelectric diaphragm showed a strong correlation with the AE sensor results for every experimental test, which is a traditional sensor widely used in the monitoring of machining processes. Therefore, the piezoelectric diaphragm considered can be a low-cost alternative for monitoring the cutting surface of aluminum oxide grinding wheels during the dressing operation using the proposed method, mainly contributing to the optimization of the grinding process