O fluxo de trabalho de usinagem foi projetado para isolar o efeito da forma da ferramenta e do controle de movimento na variação dimensional. Cada variável recebeu uma faixa fixa, e o processamento das amostras seguiu uma sequência idêntica para garantir a reprodutibilidade. Todas as ferramentas de corte foram inspecionadas antes e depois de cada lote para eliminar a interferência do desgaste da aresta.

Conjuntos de dados brutos foram produzidos por meio de ensaios de usinagem controlados. As leituras de medição foram obtidas usando uma máquina de medição por coordenadas (CMM) calibrada, um perfilômetro de superfície e acelerômetros de alta velocidade colocados perto do porta-ferramentas. Conjuntos de dados de tolerância previamente publicados foram usados como referências comparativas para avaliar o desempenho.

• Equipamento de Usinagem: Centro de torneamento CNC de 5 eixos com fuso motorizado

• Ferramentas de Corte: Pastilhas de metal duro (raio da ponta de 0,4 / 0,8 mm)

• Instrumentos de Medição: CMM (±1 μm), perfilômetro (Resolução 0,01 μm), sensores de vibração de dois eixos

• Modelos Estatísticos: Regressão multivariada para desvio de tolerância; análise espectral para padrões de vibração
  Todos os parâmetros, fórmulas e sequências foram documentados para permitir a replicação completa do procedimento.

Os desvios dimensionais medidos diminuíram quando o raio da pastilha aumentou de 0,4 mm para 0,8 mm. O raio aprimorado reduziu a deflexão da ferramenta, levando a uma redução média do desvio de 12 μm para 7 μm. Isso concorda com os dados de referência que mostram reduções semelhantes em ligas de resistência média.

Tabela 1 resume o desvio médio em todos os materiais.

A rugosidade da superfície Ra melhorou consistentemente quando a velocidade do fuso foi estabilizada em ±15 rpm. O perfilômetro registrou uma melhora de 27% nas amostras de alumínio e uma melhora de 18% no aço-carbono. Esse padrão se alinha com os picos de vibração espectral que diminuíram à medida que a ressonância ferramenta-peça diminuiu.

Em comparação com estudos existentes, os resultados dos testes mostram uma distribuição mais estreita de erros de tolerância quando a deriva térmica foi compensada a cada 20 minutos. Trabalhos publicados normalmente relatam uma variação mais ampla para ciclos de usinagem não compensados, destacando a importância do controle de temperatura no torneamento em pequenos lotes.

A redução do desvio dimensional está principalmente ligada à menor vibração lateral da ferramenta. O aumento do raio da pastilha gerou um caminho de contato mais estável, resultando em um fluxo de cavacos mais suave e menor tensão térmica. A velocidade constante do fuso minimizou ainda mais as mudanças dinâmicas na força de corte, apoiando níveis de rugosidade estáveis.

O estudo se concentrou em dois materiais e uma única classe de pastilhas de metal duro. Fluidos de corte, níveis de rigidez da máquina e estratégias de ferramentas híbridas não foram avaliados. Esses fatores podem influenciar os resultados em diferentes configurações industriais.

O processo reproduzível demonstra um caminho prático para fábricas que visam melhorar a precisão do torneamento, particularmente em pedidos de materiais mistos ou trabalhos de protótipos de alta precisão. As fábricas podem integrar o monitoramento de vibração e a calibração térmica em fluxos de trabalho existentes com custo moderado.

Os testes de usinagem mostram que o equilíbrio entre a geometria da pastilha e a velocidade controlada do fuso proporciona ganhos mensuráveis na estabilidade dimensional e na qualidade da superfície. A compensação térmica consistente fortalece a repetibilidade da tolerância no torneamento de alumínio e aço-carbono. O fluxo de trabalho validado oferece uma referência técnica escalável para fabricantes de precisão e sugere um exame mais aprofundado de revestimentos de ferramentas, estratégias de refrigeração e otimização de vários materiais.