Dissertação

{pt_PT=Development of a micromachining centre and fabrication and characterization of watchmaking parts} {} EVALUATED

{pt=Na relojoaria mecânica, o tempo é medido através do uso de um oscilador, composto pelo balanço e um varão cujos pivôs rodam sobre um par de rolamentos de rubi. Estes pivôs têm dimensões características da ordem de 100 um, possuem elevada dureza (~ 50 HRC), um acabamento superficial muito fino (Ra ~ 0,1 um) e uma alta exactidão dimensional no diâmetro (+0 /-3 um). O objetivo desta tese foi melhorar um centro de maquinagem de 5 eixos pré-existente com um controlador CNC moderno e uma estrutura eletromecânica especificamente para a pesquisa na área da relojoaria. A primeira parte da tese foca-se nas melhorias realizadas no centro de maquinagem, tanto na sua componente mecânica e metrológica, como na aplicação da nova estrutura eletrónica e de controlo. Após essas melhorias, de forma a simular a fabricação dos pivôs, uma série de ensaios de micro-torneamento foi realizada ao tornear micro-pinos de pequeno diâmetro (entre 300 e 100 um). Os ensaios foram desenhados de forma a que o efeito dos parâmetros operacionais, profundidade de corte, avanço e a presença de lubrificante, no acabamento superficial e na precisão dimensional dos micro-pinos pudessem ser estudados. Os resultados obtidos mostram que a precisão dimensional é substancialmente influenciada pelos características metrológicas da máquina e o acabamento superficial pelos parâmetros operativos, com melhores resultados (Ra = 0,240 um) obtidos sem lubrificante e baixos valores de profundidade de corte e avanço., en=In mechanical watchmaking, time is measured through the use of an oscillator, composed of the balance wheel and balance staff, whose pivots run on a pair of jeweled bearings. These pivots have characteristic dimensions of around 100 um, must possess high hardness (~ 50 HRC), a very fine surface finish (Ra ~ 0.1 um) and high dimensional accuracy on the diameter (+0 /-3 um). The goal of this thesis was to improve an existing 5 axis machining centre with a modern CNC controller and a specific electro-mechanical framework for watchmaking research. The first part of this thesis focused on the improvements made to the machining centre, both on its mechanical and metrological front and on the application of a new electronic and control structure. Following these improvements, to simulate the manufacture of the pivots, a series of micro-turning trials were conducted by turning small diameter (between 300 and 100 um) micro-pins. The trials were designed so that the effect of the operating parameters, depth of cut, feed rate and the presence of lubricant, on the surface finish and dimensional accuracy of the micro-pins could be studied. The results obtained show that the dimensional accuracy is substantially influenced by the metrological characteristics of the machine and the surface finish by the operating parameters, with best results (Ra = 0.240 um) obtained without lubricant and low depths of cut and feed rates. }
{pt=relojoaria, varão do balanço, micro-torneamento, acabamento superficial, Ra, CNC, en=watchmaking, balance staff, micro-turning, surface finish, Ra, CNC}

Outubro 22, 2020, 14:30

Orientação

ORIENTADOR

Alberto Eduardo Morão Cabral Ferro

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Pedro Alexandre Rodrigues Carvalho Rosa

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado