Estimación en proceso de las condiciones de corte en fresado periférico

Abstract

Los sistemas modernos de fabricacion impulsados por la industrial 4.0 y metodologias como la gestion de la vida del producto han propiciado sistemas de medida en linea para maquinas herramienta. El objetivo es tener la mayor cantidad de informacion para poder modificar parametros durante el proceso a fin de optimizar el rendimiento general del sistema. En este trabajo se propone una metodologia que permite la estimacion de las profundidades de corte en fresado periferico de acabado mediante la medicion de los tiempos de entrada y salida de la herramienta en una senal de fuerza. La metodologia desarrollada considera aspectos dinamicos relacionados con el sistema de fabricacion (maquina herramienta) y el sistema de medicion de fuerzas. Se ha utilizado un modelo de fuerzas de corte basado en el espesor medio de viruta que considera el alabeo de la herramienta. Este modelo ha permitido estudiar el comportamiento de las senales de fuerza y su relacion con los cambios en las condiciones de corte. El modelo de fuerzas de corte tambien ha sido utilizado en la implementacion de una metodologia para la determinacion de los parametros dinamicos del sistema de fabricacion. Se llevo a cabo una analisis de incertidumbre de los parametros para la determinacion de las profundidades de corte, detectando la influencia relativa que cada parametro de la estimacion tiene sobre las profundidades calculadas. En linea con este analisis de incertidumbre se realizo un analisis de sensibilidad con el objetivo de detectar el impacto que las variaciones de los parametros tienen sobre las profundidades de corte. La metodologia propuesta se valido a traves de una serie de ensayos de mecanizado. En estos ensayos se han utilizado probetas con una geometria variable, lo que permitio probar la capacidad de la metodologia para identificar las variaciones en la profundidad de corte tanto axial como radial. Tambien se han realizado ensayos en una probeta, que por su geometria genera una variacion de ambas profundidades de corte. Los resultados muestran que la metodologia es capaz de determinar con un alto nivel de precision las profundidades de corte radial y axial durante el proceso de manera simultanea, utilizando solo una componente de la senal de fuerza. ----------ABSTRACT---------- Modern manufacturing systems impulsed by Industry 4.0 and methodologies as Product Life Management has been propitiated on-line measuring systems in machine tools. The aim is have a big amount of information in order to modificate parameters in process, to optimize and improve the performance of the system. In this work, a new methodology to estimate cutting depths in end milling is presented. The methodology works through the measuring of enter and exit time in a cutting force signal. Developed methodology considers dynamics aspects of the manufacturing system (machine tool) and force measuring system. A cutting force model based on mean chip thickness that considers tool runout has been utilized. The cutting model has allowed to study the behaviour of force signals and it relation with cutting conditions. The cutting force model has been used in the implementations of a new methodology to determine dynamic parameters of the machining system. An uncertainty analysis of depth of cut estimation parameters has been carried out. Through this uncertainty analysis has been possible to detect the influence of each estimation parameter in the estimated depth of cut value. Also an sensitivity analysis was performed. The main objective of this sensitivity analysis is study the impact that the variation of estimation parameters has in the estimated depth of cut. A serie of cutting experiments has been carried out. Variable geometry workpiece has been used, this allows to test the estimation capacity of the proposed methodology. An experiment with a workpiece that allows to vary both axial depth of cut and radial depth of cut was carried out. Results shows that the methodology it is capable to determine with high accuracy radial and axial depth of cut. The detection is carried out during the process and from just one force signal.