Comparação entre diferentes rebolos aplicados no processo de retificação utilizando lubrirrefrigeração sustentável

Abstract

A Mínima Quantidade de Lubrificante (MQL) foi desenvolvida para possibilitar a implementação da sustentabilidade nos processos de usinagem. No presente estudo parâmetros como: vazão de fluido de corte, tipo de rebolo e o sistema de limpeza da superfície de corte do rebolo serão avaliados para atingir o melhor desempenho da técnica de MQL no processo de retificação. A comparação entre rebolos superabrasivo (CBN) e convencional (Al2O3), variação da vazão do fluido de corte (30 ml/h, 60 ml/h e 120 ml/h) e a utilização do sistema de limpeza será feita com base nos parâmetros de saída: rugosidade superficial, erro de circularidade, desgaste diametral do rebolo, análise confocal da superfície retificada, potência da retificação, emissão acústica e microscopia ótica. De forma inovadora, esse estudo apresenta o cálculo de custo por peça e a emissão de CO2 por peça retificada para as diferentes condições analisadas. Em todos os parâmetros analisados o desempenho do rebolo de CBN foi superior ao rebolo de Al¬2O3, apresentando, em média, rugosidade superficial 29% e um desvio de circularidade 9% menores em comparação com o rebolo de Al2O3. Além disso, o desgaste do rebolo de CBN foi 127% menor, a emissão acústica 42% menor e a potência 13% menor em relação ao rebolo convencional. No entanto, o custo por peça apresentado pelo rebolo de Al2O3 é significativamente menor em comparação ao rebolo de CBN, independentemente do método de lubrirrefrigeração utilizado. O custo da retificação utilizando MQL foi em média 72% menor ao utilizar o rebolo de Al2O3. Além disso, o custo ao utilizar a refrigeração convencional foi 7% mais caro quando o rebolo de CBN foi utilizado.

Minimal Quantity of Lubrication was developed to achieve green manufacturing in machining process. In this study, parameters of cutting fluid flow, grinding wheel type and wheel cleaning system were evaluated to achieve the maximum potential of this technique in grinding process. The comparison of super abrasive (CBN) and conventional (Al2O3) grinding wheel, the cutting fluid flow (30 ml/h, 60 ml/h and 120 ml/h), and the wheel cleaning system were analyzed based on: surface roughness, roundness errors, grinding wheel wear, confocal of grounded surface, grinding power, acoustic emission and workpiece microscopy. In a novel way, this study compared the costs per piece and the carbon footprint in terms of CO2 emission for both abrasive tool application. For all the parameters analyzed, the CBN grinding with MQL outperformed the Al2O3 grinding, showing a superior performance not only in terms of surface finishing, on average, 29% lower surface roughness and dimensional deviation 9% lower but also regarding tool efficiencies, such as 127% lower diametrical wear, 42% lower acoustic emission, and 13% lower grinding power. Despite that, the cost per piece was also evaluated for the different lubri-cooling conditions and tools, and the cost per piece recorded for Al2O3 grinding was substantially lower than CBN grinding, irrespective of the lubri-cooling method employed. The cost of grinding for all MQL techniques analyzed with aluminum oxide wheel was, on average, 72% less than grinding with CBN wheel. Besides, the conventional method with the CBN wheel was 7% more expensive than the aluminum oxide wheel.