Trajetórias alternativas para a otimização do fresamento trocoidal em aço endurecido

Abstract

Este estudo investigou estratégias de fresamento trocoidal aplicadas à usinagem do aço AISI 4340 temperado e revenido (40 ± 2 HRC), um material amplamente utilizado em componentes estruturais dos setores aeroespacial e automotivo. O objetivo principal foi desenvolver e comparar três trajetórias trocoidais — convencional (C), semielíptica horizontal (SH) e semielíptica vertical (SV) — quanto ao desempenho mecânico e energético, analisando as componentes da força de usinagem (Fx, Fy, Fz), o tempo de processamento e o trabalho mecânico, sob condições a seco e com fluido refrigerante. A metodologia incluiu ensaios de usinagem com monitoramento dinâmico de forças (20 kHz) usando ferramentas de metal duro (7 arestas, TiAlN). A trajetória SV, com fluido refrigerante, apresentou menor trabalho mecânico (2,03 J/ciclo) e maior estabilidade, sendo recomendada para cavidades profundas. Sua otimização para 250 m/min aumentou o trabalho em 21,7%, mas reduziu o tempo de usinagem em 35,7%. A trajetória SH destacou-se pela maior produtividade (tempo de 2 min e 13 s contra 2 min e 44 s da trajetória convencional) e menor variabilidade de forças (desvio padrão < 3,5 N). Conclui-se que a trajetória SH é mais indicada para operações com foco em produtividade, enquanto a SV se sobressai em eficiência energética. Os resultados fornecem subsídios quantitativos para a seleção de estratégias de usinagem aplicáveis à indústria de materiais endurecidos.