Monitoramento da potência elétrica e análise da rugosidade Ra e Rz no processo de retificação plana tangencial do aço H13

Prévia do material em texto

“A atuação das Engenharias Humanitárias para 
o desenvolvimento sustentável do Agro à 
Indústria 4.0 contribuindo para políticas 
públicas do Brasil” 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial. 
MONITORAMENTO DA POTÊNCIA ELÉTRICA E ANÁLISE DA RUGOSIDADE Ra E Rz NO PROCESSO DE 
RETIFICAÇÃO PLANA TANGENCIAL DO AÇO H13. 
 
Bruno da Silva Procaci (1) (brunoprocaci@cefetmg.br), Bruno Oliveira Chagas (1) (brunochagas@cefetmg.br), 
Carlos Henrique Silva de Vasconcelos (2) (vasconcelos@cefetmg.br), Lincoln Cardoso Brandão (3) 
(lincoln@ufsj.edu.br), 
 
 (1) Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG) - Departamento de Computação e Mecânica. 
(2) Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG) - Departamento de Eletroeletrônica. 
(3) Universidade Federal de São João del- Rei (UFSJ) – Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. 
 
RESUMO: Estudos para melhorar a compreensão dos processos de usinagem são imprescindíveis para uma 
produção eficiente. O desempenho de um processo com remoção de cavaco depende de vários fatores, como 
a máquina, as ferramentas e os parâmetros de usinagem. Dentre esses processos destaca-se a retificação, por 
sua versatilidade e elevada exatidão. Embora seja amplamente utilizada, a retificação ainda apresenta 
algumas lacunas, uma vez, que a remoção de cavaco é mais complexa quando comparada com os demais 
processos. Assim, este trabalho teve por objetivo correlacionar a rugosidade com a potência elétrica na 
retificação do aço ferramenta H13. As variáveis de entrada testadas foram a penetração de trabalho em três 
níveis (ae = 0,05 – 0,15 – 0,25 mm) e a condição do rebolo de corte, dressado e empastado. As variáveis de 
resposta avaliadas foram a rugosidade nos padrões Ra e Rz e a potência elétrica durante o processo. Os 
resultados mostraram que, para as duas condições do rebolo, aumentando a penetração de trabalho a 
potência também aumenta significativamente. Considerando os valores de rugosidade, observou-se uma 
tendência de aumento, entretanto, para o rebolo dressado os valores foram menores em relação ao rebolo 
empastado, deixando claro uma expressiva perda de agressividade devido ao empastamento. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Aço H13, Retificação, Potência Elétrica, Rugosidade 
 
ELECTRIC POWER MONITORING AND ANALYSIS OF THE Ra and Rz SURFACE ROUGHNESS PROFILES 
IN THE TANGENTIAL FLAT GRINDING PROCESS OF THE H13 STEEL 
 
ABSTRACT: Studies to improve the understanding of machining processes are essential for an efficient 
production. The performance of a chip removal process depends on several factors, such as the machine-tool, 
tooling, and the machining parameters. Among these machining processes, grinding highlight due to its 
versatility and high accuracy. Although grinding is widely used, it still has some gaps, since the chip removal is 
more complex when compared to the other processes. Thus, the present work aimed to correlate surface 
roughness with electrical power in the grinding of H13 tool steel. The input variables tested were the radial 
depth of cut with three levels (ae = 0.05 - 0.15 - 0.25 mm) and the grinding wheel condition, dressed and 
undressed. The evaluated responses were, the surface roughness in the Ra and Rz pattern and the electrical 
power during the process. The results showed that, for both grinding wheel conditions, increasing radial depth 
of cut, the power also increases significantly. Considering the surface roughness values, an increasing trend 
was observed, however, for the dressed grinding wheel the values were lower in relation to the undressed 
grinding wheel, making clear a significant loss of efficiency due to the undressed condition. 
 
KEYWORDS: Steel H13; Grinding; Electric power, Surface roughness. 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 2 de 16 
1. NTRODUÇÃO 
 
O progresso e o desenvolvimento industrial estão intimamente ligados a capacidade de usinar 
e dar formas aos mais variados tipos de materiais, sejam eles metálicos ou não (ALEXANDRE, 2017). 
Com o avanço tecnológico e o surgimento de novos materiais, as pesquisas para uma melhor 
compreensão e um maior domínio dos processos de usinagem se tornam essenciais. 
Baseado nisso a melhoria dos processos está direcionada não só a minimizar o tempo de 
fabricação e as eventuais perdas de matéria-prima, mas, também, entender todos os elementos 
envolvidos na cadeia produtiva. 
Segundo Malkin e Guo (2008) dentre os processos de usinagem destaca-se a retificação, por 
sua versatilidade que confere a peça uma elevada exatidão dimensional e geométrica. É um processo 
geralmente posterior aos demais, como por exemplo, o fresamento e o torneamento, onde é deixado 
um sobremetal em frações de milímetros para posterior remoção durante a retificação (DINIZ, 
MARCONDES e COPPINI, 2014). Por ser a última operação, se torna a mais importante, uma vez que, 
qualquer erro dimensional, geométrico ou de acabamento, pode ocasionar inúmeros prejuízos, 
gerando retrabalhos e perdas, comprometendo processos anteriores. 
A ferramenta de corte utilizada na retificação é denominada rebolo, sendo um disco 
constituído de material cerâmico abrasivo com cunha de corte não definida (NUSSBAUM, 1988). 
Ainda segundo Nussbaum (1988) os parâmetros importantes para se avaliar a qualidade e aplicação 
correta de um rebolo são o tipo de abrasivo, o ligante, a granulometria, a dureza e sua estrutura. A 
variação desses parâmetros se adequa para melhorar uma determinada aplicação. 
Para se ter um rebolo sempre em perfeitas condições de usinagem, é necessário realizar sua 
afiação, processo denominado dressagem, uma operação que tem como objetivo formar novas 
arestas de corte gerando a capacidade de remoção de material (NUSSBAUM, 1988). Segundo Diniz, 
Marcondes e Coppini (2014) os objetivos elementares da dressagem são: a obtenção de desvios de 
posição mínimos entre a face de trabalho e o eixo de rotação do rebolo, adequação das condições 
de corte melhorando sua agressividade e recomposição do perfil após desgastes provocados durante 
a usinagem. 
A determinação do momento exato para a operação de dressagem é fundamental, pois influi 
no custo e no tempo total do processo. Quando feita prematuramente, antes que haja um desgaste 
mínimo, pode influenciar diretamente na produção e nos custos, causando uma redução da vida útil 
do rebolo. O contrário também não é conveniente, uma vez que a dressagem tardia compromete a 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 3 de 16 
capacidade de corte, interferindo no acabamento final da peça e no desempenho da retificadora 
(MADOPOTHULA, NIMMAGADDA e LAKSHMANAN, 2017). 
Existem diversos tipos de operações de retificação que variam de acordo com a forma do 
rebolo e seu avanço em contato com as peças, a geometria das superfícies e a natureza da operação. 
Alguns dos tipos mais comuns de retificação são a plana e a cilíndrica (MALKIN e GUO, 2008). Para 
execução dessas operações, existem basicamente três tipos de máquina-ferramenta: a retificadora 
plana, a retificadora cilíndrica universal e a retificadora cilíndrica sem centros (centerless). 
Especificamente nas máquinas de retificação convencionais existem parâmetros controláveis 
e inúmeras variáveis que tendem a influenciar no resultado final do processo, sejam eles, de aspecto 
tecnológicoou econômico (BARBOSA, 2015). Para o aspecto tecnológico devemos considerar a 
qualidade final do produto, o estado final do rebolo e as condições do fluido refrigerante, como 
aspecto econômico consideramos o tempo final do processo e os custos envolvidos na fabricação. 
A retificação é um processo que demanda muita energia para remoção de material, por isso 
é considerado um processo caro, exigindo de duas a vinte vezes mais do que aquela requerida por 
outros processos que utilizam ferramenta com geometria definida (DINIZ, MARCONDES e COPPINI, 
2014). Durante usinagem as peças são submetidas a diversos ciclos térmicos, devido à grande 
variação de temperatura na zona de contato rebolo/peça, podendo prejudicar o acabamento 
superficial da peça de trabalho (MARINESCU, et al., 2007). 
Além de problemas na superfície, como o acabamento que às vezes é caracterizado por 
apresentar rugosidade elevada, podemos destacar também a oxidação ou popularmente conhecida 
como “queima de retífica”, perda de dureza e as tensões residuais de tração provenientes da geração 
de calor, vibrações do sistema, como também das condições dos grãos abrasivos, provocado pelo 
desgaste prematuro do rebolo (MARINESCU et al., 2007). 
Assim, um domínio mais abrangente da retificação pode otimizar todo processo, reduzindo o 
tempo de preparação da máquina e de usinagem, eliminando perdas e custos. Porém, para obter 
resultados consistentes, é importante entender o comportamento do processo de durante a 
usinagem e, em seguida, selecionar um conjunto adequado de parâmetros (LIMA, 2016). 
Segundo a literatura o monitoramento em tempo real de processos surge como uma 
importante ferramenta de diagnóstico e vem despertando interesses no ramo acadêmico. O 
monitoramento tem como objetivo detectar falhas ou degradações que compõe o sistema de 
produção, aumentando a confiabilidade e diminuindo desvios no sistema máquina-ferramenta-
operador. 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 4 de 16 
Para o monitoramento do processo de retificação existem diversos sensores que medem 
isolada ou conjuntamente a força, temperatura, vibração e sinais de emissão acústica produzindo 
diagnósticos precisos e auxiliando no controle do processo. Na prática, cada um desses sensores tem 
suas próprias vantagens e desvantagens no monitoramento eficaz do processo isoladamente, 
entretanto, pode-se dizer que a utilização desses sensores necessita ainda de mais pesquisas para 
sua efetiva aplicação em processos industriais (VAIRAMUTHU, et al., 2016). 
Dentro desse estudo sobre monitoramento, a potência elétrica é um parâmetro importante 
no controle do processo, no acompanhamento do desgaste da ferramenta, no acabamento 
superficial da peça, no estudo das forças atuantes e até mesmo no desenvolvimento de projeto da 
máquina (MACHADO, et al., 2011). A potência consumida pelo motor elétrico durante o processo de 
retificação é fácil de medir e monitorar, e também é um fator não invasivo e viável financeiramente, 
além disso, é um processo pouco explorado no ramo acadêmico para a retificação. 
Portanto, diante do exposto, é crescente o interesse do uso de monitoramento da potência 
elétrica em processos de retificação como um fator importante para mensurar a potência de corte e 
o desempenho do rebolo abrasivo. 
Este trabalho tem como objetivo monitorar a potência elétrica do motor principal da máquina 
no processo de retificação plana dentro dos parâmetros já mencionados. O estudo e consequente 
aprimoramento do processo de retificação, poderá contribuir cientificamente e tecnicamente no 
monitoramento da usinagem e no conhecimento para a melhoria da qualidade do produto, 
atendendo aos critérios de rugosidade e tolerâncias dimensionais. 
 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Os ensaios de retificação foram realizados no Laboratório de Processos de Usinagem do 
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET – Unidade Leopoldina). A máquina 
utilizada foi uma retificadora plana tangencial da marca Timemaster, modelo/série SGA-4080. Como 
ferramenta de corte foi empregado um rebolo reto composto de liga resinóide de óxido de alumínio, 
com granulação média conforme especificação A60L5B35 e dimensões 350 x 40 x 127 mm (DE x L x 
DI). O rebolo foi utilizado em dois estados: dressado após cada usinagem e empastado com alumínio 
para simular sua perda de agressividade. 
A matéria-prima utilizado foi um aço ferramenta H13 recozido com médio teor de carbono 
conforme Tabela 1. É um aço para trabalho a quente com uma excelente combinação entre dureza 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 5 de 16 
e resistência à fratura, resistência a choques térmicos, e muito importante para o segmento de 
ferramentas e de moldes para injeção de plásticos (GGD METALS, 2015). 
 
TABELA 1. Composição química do aço H13 
C Mn Si Cr Mo V 
0,4 0,4 1,0 5,0 1,3 1,0 
Fonte: GGD Metals (2015). 
 
Inicialmente foi necessário usinar o material em 6 placas de 10 x 65 x 90 mm, gerando três 
ressaltos em cada placa conforme Figura 1. Esse formato foi pensado para obter o menor desperdício 
de material e garantir uma maior área de contato com a mesa magnética da retificadora, permitindo 
uma fixação mais eficiente durante os experimentos. 
 
 
FIGURA 1. Dimensões das amostras para o experimento. Fonte: Autoria própria. 
 
A Tabela 2 mostra os parâmetros utilizados no experimento, com exceção da penetração de 
trabalho (ae), todos os demais foram mantidos constantes durante os testes, tanto para o rebolo 
dressado, quanto para o rebolo empastado. 
 
TABELA 2. Parâmetros de corte utilizados no experimento. 
 
Fonte: Autoria própria. 
Parâmetros Unidade 
Velocidade de corte (fixo) 32 m/s 
Rotação da máquina (fixo) 1750 rpm 
Penetração de trabalho (variável) 0,05 – 0,15 – 0,25 mm 
Velocidade de avanço (fixo) 22 m/min 
Profundidade de corte (fixo) 20 mm 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 6 de 16 
 
Para o rebolo dressado, foi realizada a dressagem antes do início de cada ensaio utilizando 
um dressador de ponta única de diamante fixado a um suporte, como mostrado na Figura 2. O 
dressador se deslocava junto com a mesa magnética por toda a espessura do rebolo a uma 
profundidade constante (ad) de 0,1 mm com uma velocidade de dressagem (vd) de 70 m/min. 
 
 
FIGURA 2 – Dispositivo para dressagem do rebolo. Fonte: Autoria própria. 
 
Para o rebolo empastado, foram feitos testes preliminares com diferentes materiais, para 
definir qual seria mais efetivo para simular o desgaste do rebolo. Após esses testes, notou-se que o 
Alumínio (liga 6351-T6) apresentou um ligeiro aumento da potência em relação aos demais. Com isso 
após definir o Alumínio como material para empastamento, o mesmo fixado em um dispositivo na 
mesa magnética da máquina onde foi realizada uma operação de retificação com uma penetração 
de trabalho (ae) de 0,1 mm após cada teste conforme Figura 3. 
 
 
FIGURA 3 – Dispositivo para empastamento do rebolo. Fonte: Autoria própria. 
 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 7 de16 
Todos os ensaios foram realizados com um fluido de corte mineral solúvel aditivado para 
retificação, em solução com água na proporção de 5% de óleo e 95% de água. Conforme Figura 4 o 
bocal foi posicionado de forma que o fluido fosse aplicado tangente a face de corte do rebolo. 
 
 
FIGURA 4. Refrigeração do rebolo durante o experimento. Fonte: Autoria própria. 
 
Para a medição de potência elétrica do motor de indução trifásico, responsável pelo 
acionamento do rebolo da retificadora durante o experimento, utilizou-se um módulo de medição e 
condicionamento de corrente por Efeito Hall modelo LA55-P e um módulo de medição e 
condicionamento de tensão modelo LV20-P, montados em uma bancada experimental conforme 
Figura 5. Esses dois sinais, de tensão e de corrente, são constantemente multiplicados por um 
circuito-integrado, multiplicador analógico, onde são transmitidos e condicionados via software 
PSCAD de simulação e análise de potência (VASCONCELOS, 2015). Com isso foi possível analisar os 
sinais de potência gerados para as diferentes variações dos parâmetros de entrada usados durante 
no experimento. 
 
 
FIGURA 5. Bancada experimental para medição da potência Fonte: Autoria própria. 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 8 de 16 
A rugosidade da superfície dos corpos de prova foi definida pelos perfis de Rugosidade dos 
desvios médios (Ra) e da amplitude máxima (Rz). A medição foi realizada com o auxílio de um 
Rugosímetro portátil da marca TESA Technology, modelo Rugosurf 20 com apalpador mecânico e 
ponta de contato de diamante industrial com resolução de 0,01 mm. O comprimento de amostragem 
(cut-off) foi de 0,8 mm e as medições foram realizadas perpendiculares ao sentido de corte do rebolo 
em pontos distintos e equidistantes, conforme mostrado na Figura 6. O objetivo foi fazer uma média 
aritmética no início, no centro e no final da amostra. 
 
 
FIGURA 6. Pontos de medição para controle da Rugosidade (Ra e Rz). Fonte: Autoria própria. 
 
3. RESULTADOS 
 
Após a finalização dos experimentos, foram obtidos os dados necessários para as análises dos 
sinais de potência elétrica e da rugosidade na superfície dos corpos de prova. Assim, para um melhor 
entendimento através da comparação das amostras ensaiadas, gráficos foram gerados com o auxílio 
de software. A seguir são apresentados os gráficos apenas com valores máximos de potência 
registrados durante o processo de retificação, pois, o mesmo comportamento foi observado para as 
três repetições. Podemos observar na Figura 7, que em ambas as condições, quando aumentamos a 
penetração de trabalho (ae), o sinal de potência também aumenta, mostrando a viabilidade do 
monitoramento da potência elétrica como fator de resposta para controle do processo de retificação 
tangencial plana. 
Conforme Anjos, et al. (2016), era previsível que com o aumento da penetração de trabalho 
(ae), ocorresse o aumento da força de corte tangencial devido ao atrito do rebolo com os corpos de 
prova e a remoção do material, gerando um maior esforço de corte e, consequentemente, um 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 9 de 16 
aumento na potência do motor principal da máquina. O sinal de potência oferece informações 
confiáveis sobre a energia consumida no processo, sendo proporcional ao material removido durante 
a usinagem (VAIRAMUTHU et al., 2016). 
 
 
FIGURA 7. Gráficos com valores máximos da Potência Elétrica para os rebolos dressado e 
empastado com três variações de penetração de trabalho (ae). Fonte: Autoria própria. 
 
Complementando a análise da Figura 7, fica claro que, embora o sinal de potência seja 
proporcional a penetração de trabalho, quando comparado com as duas condições do rebolo, os 
valores da potência não tiveram diferenças significantes. Entretanto, quando calculamos a energia 
consumida pelo processo de retificação pela área sob a curva do gráfico, vemos um aumento mais 
preciso em todas as situações. 
Analisando a Figura 8, podemos observar que com o aumento da penetração de trabalho (ae) 
essa diferença diminui. Considerando a penetração de trabalho ae= 0,05 mm há um aumento de 
9,719% de energia do rebolo dressado para o rebolo empastado, para ae= 0,15 mm essa diferença 
está em torno de 3,315% e para ae= 0,25 mm o aumento é de apenas 2,119% entre as duas condições 
do rebolo. Para Madopothula, Nimmagadda e lakshmanan (2017) isso pode ser explicado pelo efeito 
mola do eixo durante o corte, provocado pelo escorregamento cada vez maior do rebolo empastado. 
 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 10 de 16 
 
FIGURA 8. Gráficos da energia consumida para os rebolos dressado e empastado para as três 
variações de penetração de trabalho (ae). Fonte: Autoria própria. 
 
Na Figura 9, são apresentadas as medições da rugosidade para os parâmetros de amplitude 
Ra e Rz. Os valores apresentados são resultados da média aritmética considerando três medições na 
superfície de cada amostra após cada teste. Pode-se observar inicialmente que os valores de 
rugosidade para ambos os rebolos são excelentes, pois estão abaixo do valor caracterizado como 
recomendável para o processo de retificação que é Ra = 1,6 μm (MALKIN e GUO, 2008). 
Observamos também que em todas os corpos de prova o rebolo empastado com alumínio 
apresentou valores superiores às amostras retificadas com rebolo dressado. Uma vez, que o rebolo 
empastado ou desgastado de forma não uniforme, provoca variações na força de corte, e a estrutura 
com o entupimento dos poros geralmente provoca um escorregamento durante a retificação, não 
permitindo o engastamento perfeito do grão na região de corte e, com isso, não se tem uma remoção 
completa do cavaco, gerando assim eventuais danos a superfície do material (BARBOSA, 2015). 
 
 
FIGURA 9. Gráfico com valores médios da Rugosidade (Ra e Rz). Fonte: Autoria própria. 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 11 de 16 
Na Tabela 3 são apresentados os resultados da análise de variância, onde pode-se observar 
que para um nível de significância de 5%, ambos os fatores, penetração de trabalho (ae) e condição 
do rebolo, tem influência sobre os resultados da energia e rugosidade. Por outro lado, os resultados 
mostraram uma forte indicação de interação entre os dois fatores para ambos os perfis de 
rugosidade, diferentemente da variável energia, onde os resultados sugerem que não existe 
interação. 
 
TABELA 3 – Análise de variância para as variáveis estudadas no experimento. 
Fonte 
Energia [Joules] Rugosidade Ra Rugosidade Rz 
P-Valor P-Valor P-Valor 
Penetração de trabalho 0,000 0,000 0,000 
Condição do rebolo 0,000 0,000 0,000 
Interação de dois fatores 
Penetração de trabalho*Condição do rebolo 0,113 0,000 0,041 
 
Fonte 
Energia [Joules] Rugosidade Ra Rugosidade Rz 
F-valor F-valor F-valor 
Penetração de trabalho 317,740 69,120 31,420 
Condição do rebolo 32,540 341,290 105,500 
Interação de dois fatores 
Penetração de trabalho*Condição do rebolo 2,630 20,260 4,230 
Fonte – Autoria própria. 
 
Analisando as variações de energia máxima consumida no processo através da Figura 10, 
observa-se que o aumento da penetraçãode trabalho provoca um aumento da energia. O valor 
mínimo encontrado foi de 1418,4 Joules para uma ae= 0,05 mm e o valor máximo foi de 1837,62 
Joules para uma ae= 0,25 mm, correspondendo a um aumento de 29,552 % na energia. 
Quando consideramos a condição do rebolo, observa-se que o rebolo empastado tem um 
aumento de 4,902% em relação ao rebolo dressado. Sendo o valor médio para o rebolo dressado de 
1582,4 Joules e para o rebolo empastado de 1659,97 Joules. Neste trabalho esperava-se uma 
diferença maior para as duas condições de rebolo. Porém essa pequena variação pode ser explicada 
pela perda de agressividade durante o empastamento, que provoca o entupimento dos poros e gera 
um escorregamento no contato do rebolo com a peça, mas não teve influência significativa na 
potência pelo fato do material aderido durante o empastamento ser o alumínio, que não influenciou 
na perda do corte dos grãos devido a sua ductilidade. 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 12 de 16 
 
FIGURA 10. Gráfico de efeitos principais da energia (Joules). Fonte: Autoria própria. 
 
Na Figura 11 o gráfico de interação confirma a tendência ao aumento da proporcional da 
energia a penetração de trabalho (ae), ou seja, para ambas as condições de rebolo aumentando-se a 
penetração de trabalho ocorrerá um aumento da energia. Porém considerando as menores e maiores 
médias para as duas condições, observa-se que para o rebolo dressado, embora os valores fossem 
menores comparado com o rebolo empastado houve um maior aumento percentual de 33,483 %, 
enquanto para o empastado esse valor foi de 25,943 %. 
 
 
FIGURA 11. Gráfico de interação entre a penetração de trabalho(ae) e a condição do rebolo para 
energia (Joules). Fonte: Autoria própria. 
 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 13 de 16 
Analisando os resultados da rugosidade nos perfis Ra e Rz conforme mostrado na Figura 12, 
a relevente diferença nas medidas registradas para as duas condições do rebolo fica evidente quando 
variamos a penetração de trabalho (ae). Progressivamente, com o aumento do valor da penetração 
de trabalho (ae), a taxa de remoção de material e a área de contato aumentam na mesma proporção 
do número de grãos na região de contato, o que aumenta os esforços de corte elevando a 
temperatura, afetando de forma negativa a qualidade da superfície usinada (RODRIGUES et al., 2016). 
Observa-se também que a diferença percentual entre os valores analisados para as duas 
variáveis foi menor para rugosidade Rz. Considerando os valores mínimos e máximos na variação da 
penetração de trabalho (ae), no perfil Ra ocorreu um aumento maior de 48,599 % e para o perfil Rz 
esse aumento foi de 39,505%, para a condição do rebolo, a diferença percentual seguiu a mesma 
tendência, para o rebolo dressado houve um amento de 66,972% e para o rebolo empastado o valor 
é de 42,048%. Esta diferença se deve pelo fato de o parâmetro Ra representar o valor médio da 
rugosidade, assim, como pode ter ocorrido um pico ou um vale atípico na região medida, em função 
do rebolo empastado, o valor da rugosidade média pode ter sofrido influência e grande alteração. 
Por outro lado, para a rugosidade Rz, apesar de ser um vale ou pico atípico, este valor pode 
corresponder a um valor próximo da média dos valores medidos não gerando assim uma maior 
diferença percentual. 
 
FIGURA 12. Gráfico dos efeitos principais para Rugosidades Ra e Rz. Fonte: Autoria própria. 
 
Os gráficos da Figura 13 apresentam, respectivamente, as influências da interação entre os 
perfis de rugosidades estudados Ra e Rz. A interação entre a penetração de trabalho (ae) e a condição 
do rebolo é significativa e confirma a tendência ao aumento da rugosidade em ambos os perfis, 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 14 de 16 
porém, para a condição do rebolo dressado, esse aumento é menor em relação ao rebolo empastado. 
Considerando a menor e maior penetração de trabalho (ae), observa-se para o rebolo dressado um 
aumento de 28,18 % no perfil Ra e 29,401 % no perfil Rz, e finalmente, para o rebolo empastado, um 
aumento de 62,054 % em Ra e 47,034 % para Rz. 
 
 
FIGURA 13. Gráficos de interação entre a penetração de trabalho (ae) e a condição do rebolo para 
rugosidade Ra e Rz. Fonte: Autoria própria. 
 
4. CONCLUSÕES 
 
No presente trabalho foi proposto o monitoramento da potência elétrica do motor principal 
da máquina durante o processo de retificação plana tangencial em um aço H13 com diferentes 
variações na penetração de trabalho (ae) usando o rebolo em duas condições, e os principais 
resultados são resumidos abaixo: 
 O aumento da potência elétrica tem relação direta com o aumento da profundidade 
de penetração, fazendo com que seu monitoramento seja uma alternativa viável para um maior 
domínio dos parâmetros e de todo o processo de retificação. 
 As condições impostas ao rebolo durante o experimento (dressado e empastado) não 
afetaram significativamente o valor da potência, porém, a diferença ficou evidente no acabamento 
do material, constatados pela medição da rugosidade nas amostras, uma vez, que a usinagem com 
rebolo dressado apresentou uma qualidade muito superior ao rebolo empastado. 
Os esforços futuros consistem em introduzir e analisar outras variáveis durante o processo, a 
fim de que, novas respostas ratifiquem e corroborem com os resultados atuais, para uma 
 
 
 
 
 
“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 15 de 16 
compreensão mais ampla do processo, para que, além de mostrar sua viabilidade, também possamos 
propor caminhos que tornem o processo mais ágil, isto é, com um menor tempo de setup e menos 
perdas ou refugos durante uma fabricação industrial. 
 
REFERÊNCIAS 
 
ALEXANDRE, F. A. Monitoramento do Fenômeno de Queima no Processo de Retificação de Aços 
por meio de Sinais de Vibração e Análise de tempo e Frequência. Dissertação (Mestrado em 
Engenharia Elétrica) - Faculdade de Enge-nharia de Bauru/ FEB da Universidade Estadual Paulista 
“Júlio de Mesquita Filho” / UNESP - Bauru - SP. Bauru, p. 118 f. 2017. 
 
ANJOS, M. A. et al. Estudo experimental do uso de rebolos na usinagem do aço VP-50 utilizado na 
retificação cilíndrica, por meio de diferentes métodos de lubrirrefrigeração. Revista Matéria, Bauru, 
v. 21, p. 169-184, Agosto 2016. 
 
BARBOSA, E. Aplicação de métodos alternativos à refrigeração convencional no processo de 
retificação sem centros. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de 
São João Del-Rei. São João del-Rei. 2015. 
 
DINIZ, A. E.; MARCONDES, F. C.; COPPINI, N. L. Tecnologia da Usinagem dos Materiais. 9º. ed. São 
Paulo: Artliber Editora, 2014. 
 
GGD METALS. GGD Metals S.A. Site da GGD Metals S.A., 2015. Disponivel em: 
<https://ggdmetals.com.br>. Acesso em: 15 Agosto 2020. 
 
LIMA, L. L. S. Retificação Plana Tangencial dos Ferros Fundidos Nodula, Vermicular e Cinzento em 
várias condições de corte. Dissertação de Mestrado (Engenharia Mecânica) - Universidade Federal 
de Uberlândia. Uberlândia - MG. 2016. 
 
MACHADO, Á. R. et al. Teoria da Usinagem dos Materiais. 2º Edição. ed. São Paulo: Editora Edgard 
Blucher, 2011.“A atuação das Engenharias Humanitárias para o desenvolvimento sustentável 
do Agro à Indústria 4.0 contribuindo para políticas públicas do Brasil” 
Anais do XX CONEMI - Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 16 de 16 
MADOPOTHULA, U.; NIMMAGADDA, R. B.; LAKSHMANAN, V. Assessment of white layer in 
hardened AISI 52100 steel and its prediction using grinding power. Machining Science and 
Technology, n. 2º, p. 299-319, Setembro 2017. Disponivel em: 
<http://dx.doi.org/10.1080/10910344.2017.1365891>. Acesso em: 13 Fevereiro 2020. 
 
MALKIN, S.; GUO, C. Grinding Technology: Theory and Applications of Machining With Abrasives. 
2º. ed. New York: Industrial Press, 2008. 
 
MARINESCU, I. D. et al. Handbook of Machining with Grinding Wheels. [S.l.]: CRC Press, Taylor & 
Francis Group, 2007. 
 
NUSSBAUM, G. C. Rebolos & Abrasivos Tecnologia Básica. São Paulo: Editora Ícone, 1988. 
 
RODRIGUES, A. C. et al. Efeito dos parâmetros de retificação no acabamento superficial de 
cerâmicas avançadas. Revista Matéria, v. 21, p. 1012-1020, 2016. 
 
VAIRAMUTHU, R. et al. Performance Enhancement of Cylindrical Grinding Process with a Portable 
Diagnostic System. Procedia Manufacturing, v. 5, p. 1320-1336, 2016. 
 
VASCONCELOS, C. H. S. D. Análise do Comportamento Dinâmico da Máquina de Indução 
Duplamente Alimentada em Cascata. Tese de Doutorado (Engenharia Elétrica) - Universidade Federal 
do Rio de Janeiro - UFRJ. Rio de Janeiro. 2015. 
 
Agradecimentos 
 
Os autores agradecem ao Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-
MG) pelo uso das instalações do Laboratório de Processos de Usinagem e as empresas Gerdau S/A e 
Saint-Gobain Abrasivos pela doação do material e ferramentas para realização dos experimentos.