DATASET – FRESAMENTO FRONTAL DO AÇO VP100

Autor: Danilo dos Santos Oliveira Afiliação: Instituto Federal de Goiás (IFG) / Universidade de Brasília (UnB) Contato: [e-mail] 1) VISÃO GERAL Este repositório contém o conjunto de dados experimentais associados à tese de doutorado sobre fresamento frontal a seco do aço VP100, contemplando: - Ensaios principais • Ensaio de vida (vida da ferramenta por desgaste de flanco, rugosidade e volume removido) • Ensaio de força (séries temporais de força medidas por dinamômetro) - Ensaios complementares • Ensaios de aderência (risco/scratch e imagens de indentação) • Caracterização por microscopia (MEV/EDS de revestimentos e do aço VP100) - Imagens de evolução do desgaste (registros visuais da progressão do desgaste por condição e réplica) Os arquivos foram preservados, sempre que possível, em seus formatos originais de aquisição/exportação, para manter a rastreabilidade e permitir o reprocessamento. 2) PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL (RESUMO) O experimento principal segue um planejamento fatorial completo 2³ com três fatores em dois níveis: - Velocidade de corte: Vc = {125, 175} m/min - Avanço por dente: fz = {0,10, 0,20} mm/dente - Profundidade de corte: ap = {0,7, 1,0} mm As oito condições (A–H) são: Condição | Vc (m/min) | fz (mm/dente) | ap (mm) A | 125 | 0,10 | 0,7 B | 125 | 0,10 | 1,0 C | 125 | 0,20 | 0,7D | 125 | 0,20 | 1,0 E | 175 | 0,10 | 0,7F | 175 | 0,10 | 1,0g | 175 | 0,20 | 0,7H | 175 | 0,20 | 1,0 Cada condição possui 3 réplicas (1–3), totalizando 24 ensaios por revestimento e 96 ensaios no conjunto principal. 3) REVESTIMENTOS (CÓDIGOS) Os revestimentos são organizados em quatro classes (C0–C3), coerentemente com os nomes nos arquivos: - C0: SEM_REVESTIMENTO (metal duro sem revestimento) - C1: BALINT (Balinit A – TiN) - C2: LATUMA (AlTiN) - C3: DURANA (AlTiN/TiSiXN) Observação: em alguns ensaios complementares (risco), há arquivos apenas para C1–C3. 4) ESTRUTURA DE PASTAS Os pastas do dataset em anexo são:: Dataset├─ Ensaio_de_vida/ ├─ Ensaio_de_forca/ ├─ Ensaios_de_aderencia/ ├─ Imagens_Desgastes/ └─ MEV+EDS/ 5) ENSAIO DE VIDA (Ensaio_de_vida/) Contém planilhas Excel, uma por revestimento: - Vida_C0.xlsx - Vida_C1.xlsx - Vida_C2.xlsx - Vida_C3.xlsx 5.1) ABAS (FOLHAS) As planilhas contêm abas nomeadas por condição e réplica: - A1 … H3 (24 abas por revestimento) A nomenclatura Ax / Bx / ... / Hx significa: - Letra (A–H): condição do planejamento 2³ - Número (1–3): réplica 5.2) COLUNAS PRINCIPAIS (DICIONÁRIO) As colunas típicas nas abas A1 … H3 incluem: - Passadas: número de passadas acumuladas (inteiro) - L (mm): comprimento de usinagem por passada (tipicamente 200 mm) - C (mm): largura de corte (ae, especificamente 50 mm) - Área (cm²): área removida por passada (derivada de L × C) - V (cm³): VMR coluna acumulada (volume de material acumulado acumulada consistente com o VMR definido na metodologia) - Vc: velocidade de corte (m/min) - F: avanço por dente (fz, mm/dente) - Ap: profundidade de corte (ap, mm) - VB: desgaste de flanco máximo (VBmax). Na prática, os valores aparecem na ordem de centenas (ex.: 157, 193, 301), consistentes com µm (por exemplo, 301 µm = 0,301 mm). - Ra1, Rq1, Rz1… Ra3, Rq3, Rz3: rugosidade (três leituras por ponto) 5.3) VALORES AUSENTES (MISSING) E AMOSTRAGEM DE VB Valores ausentes podem ocorrer por dois motivos principais: (i) Estratégia de amostragem: o VB não foi registrado a cada passada; Foi marcada a cada 4 últimas (após o faceamento do bloco), com intervalo menor quando o fim de vida se aproximava. (ii) Interrupção do ensaio: em caso de falha catastrófica, o ensaio pode terminar sem registro de algumas grandezas nas últimas últimas. Os valores ausentes foram preservados para manter a integridade do registro original. 6) ENSAIO DE FORÇA (Ensaio_de_forca/) Contém 96 arquivos .txt com séries temporais exportadas do sistema de aquisição (DynoWare), amostradas a 1 kHz. 6.1) CONVENÇÃO DE NOMES Padrão: Teste+<REVESTIMENTO>+<CONDICAO><REPLICA>_1.txt Exemplos: - Teste+BALINT+A1_1.txt - Teste+SEM_REVESTIMENTO+H3_1.txt Onde: - <REVESTIMENTO> ∈ {SEM_REVESTIMENTO, BALINT, LATUMA, DURANA} - <CONDICAO><REPLICA> ∈ {A1… H3} 6.2) FORMATO DO ARQUIVO Os arquivos .txt possuem título e dados em colunas, com separação por TAB. A estrutura típica é: - Linha 1: identificador do ciclo - Linha 2: nomes das colunas (ex.: "Time Ch1 Ch2 Ch3 Ch4") - Linha 3: unidades (ex.: "s NNN N") - Linhas seguintes: dados numéricos (série temporal) As colunas são: - Time(s): tempo (incrementos típicos de 0,001 s) - Ch1 (N): canal de força 1 (tipicamente associado a Fx) - Ch2 (N): canal de força 2 (tipicamente associado a Fy) - Ch3 (N): canal de força 3 (tipicamente associado a Fz) - Ch4 (N): canal adicional (FFT conforme configuração do dinamômetro e do software de aquisição) Observação: o mapeamento exato de Ch1–Ch4 para eixos do dinamômetro depende da configuração do ensaio e deve ser interpretado em conjunto com a documentação do sistema de aquisição e a metodologia descrita na tese. 7) IMAGENS DE EVOLUÇÃO DO DESGASTE (Imagens_Desgastes/) Esta pasta contém registros visuais da evolução do desgaste de flanco ao longo dos ensaios de vida. Estrutura: Imagens_Desgastes/ └─ Revestimento_Ck/ ├─ A1/ A2/ A3/ ├─ B1/ B2/ B3/ ├─ ... └─ H1/ H2/ H3/ - Revestimento_Ck segue C0, C1, C2 e C3. - Cada subpasta A1 … H3 corresponde à condição (A–H) e réplica (1–3). Dentro de cada pasta (por exemplo H1/), os arquivos seguem o padrão: - H1-0, H1-1, H1-2, …, H1-n onde o sufixo (-0, -1, …) representa a sequência temporal de registros ao longo do ensaio para aquela condição e réplica. 8) ENSAIOS DE ADERÊNCIA (Ensaios_de_aderencia/) 8.1) ENSAIO DE RISCO (scratch) – Ensaio_de_Risco/ Arquivos exportados do equipamento CETR/UMT: - .txt (dados + cabeçalho com metadados) - .tst (procedimento do ensaio) - .env (configurações) Os arquivos .txt incluem cabeçalho e, tipicamente, variáveis como: Fx (N), Fz (N), Z (mm), Y (mm), V2 (mm/s), T (s), Ff (N), COF. 8.2) ENSAIO DE INDENTAÇÃO – Ensaio_de_indentacao/ Contém imagens e metadados associados: - MEV_indentacao/ (imagens .tif) - Microscopia_indentacao/ (imagens .tif e metadados _meta.xml) 9) MEV/EDS (MEV+EDS/) Inclui arquivos de caracterização dos revestimentos e do aço VP100: - MEV+EDS_Revestimento/MEV/ (imagens .tif) - MEV+EDS_Revestimento/EDS/ (relatórios .docx) - Microscopia+MEV+EDS_VP100/ (imagens .tif, metadados .xml e relatórios .docx) 10) OBSERVAÇÕES FINAIS - Os dados estão organizados para permitir rastreabilidade por revestimento (C0–C3), condição (A–H) e réplica (1–3). - Os procedimentos experimentais, instrumentação e critérios (por exemplo VBmax e VMR) estão descritos na tese associada a este conjunto de dados.作者：Danilo dos Santos Oliveira 所属机构：戈亚斯联邦研究所（Instituto Federal de Goiás, IFG）/巴西利亚大学（Universidade de Brasília, UnB） 联系方式：[e-mail] 1 数据集总览 本仓库包含与VP100钢干式端面铣削博士论文相关的实验数据集，涵盖以下内容： - 主试验 • 寿命试验（刀具后刀面磨损寿命、表面粗糙度与切除体积） • 力试验（测力仪测得的力时间序列） - 补充试验 • 粘附试验（划痕试验与压痕图像） • 显微表征：扫描电子显微镜/能谱仪（Scanning Electron Microscope/ Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, SEM/EDS）对涂层及VP100钢的表征 - 磨损演化图像：不同切削条件与重复试验下的磨损进展视觉记录 所有文件均尽可能保留原始采集/导出格式，以保障数据可追溯性并支持后续重处理。 2 实验规划（摘要） 主试验采用2³全因子实验设计，包含3个因素、每个因素2个水平： - 切削速度Vc = {125, 175} m/min - 每齿进给量fz = {0.10, 0.20} mm/齿 - 背吃刀量ap = {0.7, 1.0} mm 共8个工况（A–H），具体参数如下： | 工况 | Vc (m/min) | fz (mm/齿) | ap (mm) | |------|------------|------------|---------| | A | 125 | 0.10 | 0.7 | | B | 125 | 0.10 | 1.0 | | C | 125 | 0.20 | 0.7 | | D | 125 | 0.20 | 1.0 | | E | 175 | 0.10 | 0.7 | | F | 175 | 0.10 | 1.0 | | G | 175 | 0.20 | 0.7 | | H | 175 | 0.20 | 1.0 | 注：原文中工况G的标识为小写g，已统一修正为大写。每个工况包含3次重复试验，单涂层下共计24组试验，全涂层（4类）主试验总样本量为96组。 3 涂层（编码） 涂层分为C0–C3四类，与文件名中的命名保持一致： - C0：SEM_REVESTIMENTO（无涂层硬质合金） - C1：BALINT（Balinit A – 氮化钛TiN） - C2：LATUMA（铝钛氮AlTiN） - C3：DURANA（铝钛氮/钛硅氮AlTiN/TiSiXN） 备注：部分补充划痕试验仅包含C1–C3的相关文件。 4 文件夹结构 本数据集的文件夹结构如下： Dataset ├─ 寿命试验（Ensaio_de_vida/） ├─ 力试验（Ensaio_de_forca/） ├─ 粘附试验（Ensaios_de_aderencia/） ├─ 磨损图像（Imagens_Desgastes/） └─ SEM/EDS表征（MEV+EDS/） 5 寿命试验（Ensaio_de_vida/） 该文件夹包含每个涂层对应的Excel表格，共4个文件： - Vida_C0.xlsx - Vida_C1.xlsx - Vida_C2.xlsx - Vida_C3.xlsx 5.1 工作表命名规则 每个Excel文件包含以工况和重复试验命名的工作表：A1 … H3，单涂层共计24个工作表。 命名规则说明： - 字母（A–H）：对应2³全因子设计的工况 - 数字（1–3）：对应试验重复次数 5.2 核心列字段（字典说明） 各工作表A1 … H3的典型列字段如下： - Passadas：累计走刀次数（整数型） - L (mm)：单道走刀切削长度（通常为200 mm） - C (mm)：切削宽度ae，固定为50 mm - Área (cm²)：单道切除面积，由L × C推导得出 - V (cm³)：累计材料去除体积（Volume Material Removed, VMR），与论文中定义的VMR保持一致 - Vc：切削速度（m/min） - F：每齿进给量fz（mm/齿） - Ap：背吃刀量ap（mm） - VB：最大后刀面磨损量VBmax。实际数值以百为单位（如157、193、301），对应单位为μm（例如301 μm = 0.301 mm） - Ra1、Rq1、Rz1…Ra3、Rq3、Rz3：表面粗糙度参数，每个测点三次测量结果（Ra：算术平均偏差；Rq：均方根偏差；Rz：十点平均高度） 5.3 缺失值与VB采样规则 数据缺失主要由两个原因导致： (i) 采样策略：并非每道走刀都记录VB值，默认每4道走刀记录一次（面铣工序后），当刀具寿命接近终期时会缩小采样间隔。 (ii) 试验中断：若发生灾难性刀具失效，试验可能提前终止，导致最后若干组数据缺失。 所有缺失值均保留原始状态，以保障实验记录的完整性。 6 力试验（Ensaio_de_forca/） 该文件夹包含96个.txt文件，均为从DynoWare采集系统导出的力时间序列，采样频率为1 kHz。 6.1 命名规范 文件命名格式：Teste+<涂层标识>+<工况><重复号>_1.txt 示例： - Teste+BALINT+A1_1.txt - Teste+SEM_REVESTIMENTO+H3_1.txt 参数说明： - <涂层标识> ∈ {SEM_REVESTIMENTO, BALINT, LATUMA, DURANA} - <工况><重复号> ∈ {A1… H3} 6.2 文件格式 .txt文件包含标题行与分列数据，以制表符（TAB）分隔，典型结构如下： - 第1行：循环标识 - 第2行：列名称（例如："Time Ch1 Ch2 Ch3 Ch4"） - 第3行：单位（例如："s N N N N"） - 后续行：数值型时间序列数据 各列含义如下： - Time(s)：时间（典型步长为0.001 s） - Ch1 (N)：通道1（通常对应切削力Fx） - Ch2 (N)：通道2（通常对应切削力Fy） - Ch3 (N)：通道3（通常对应切削力Fz） - Ch4 (N)：附加通道（根据测力仪与采集软件配置，可用于快速傅里叶变换FFT分析） 备注：Ch1–Ch4与测力仪三轴的对应关系取决于试验配置，需结合采集系统文档与论文中描述的实验方法进行解读。 7 磨损演化图像（Imagens_Desgastes/） 本文件夹包含寿命试验中后刀面磨损演化的视觉记录。 文件夹结构： Imagens_Desgastes/ └─ Revestimento_Ck/ （Ck对应C0、C1、C2、C3） ├─ A1/、A2/、A3/ ├─ B1/、B2/、B3/ ├─ ... └─ H1/、H2/、H3/ - Revestimento_Ck：对应四类涂层 - 每个子文件夹A1 … H3对应单个工况与重复试验 单个子文件夹内（例如H1/）的文件命名格式为：H1-0、H1-1、…、H1-n，其中后缀（-0、-1、…）代表试验过程中记录的时间序列顺序。 8 粘附试验（Ensaios_de_aderencia/） 8.1 划痕试验（scratch）：Ensaio_de_Risco/ 文件来自CETR/UMT试验设备，包含以下类型： - .txt：包含试验数据与元数据头文件 - .tst：试验流程配置文件 - .env：试验参数配置文件 .txt文件包含文件头，典型变量包括：Fx (N)、Fz (N)、Z (mm)、Y (mm)、V2 (mm/s)、T (s)、Ff (N)、COF（摩擦系数）。 8.2 压痕试验：Ensaio_de_indentacao/ 包含图像与关联元数据： - MEV_indentacao/：.tif格式压痕图像 - Microscopia_indentacao/：.tif格式图像与_meta.xml元数据文件 9 SEM/EDS表征（MEV+EDS/） 包含涂层与VP100钢的表征数据： - MEV+EDS_Revestimento/MEV/：.tif格式显微图像 - MEV+EDS_Revestimento/EDS/：.docx格式能谱分析报告 - Microscopia+MEV+EDS_VP100/：.tif格式图像、.xml元数据与.docx格式表征报告 10 最终备注 - 本数据集按涂层（C0–C3）、工况（A–H）、重复试验（1–3）进行组织，保障数据可追溯性。 - 试验流程、仪器设备与判定标准（例如VBmax与VMR定义）详见本数据集关联的博士论文。