Innovation Management

El dise˜no de experimentos se realiz´o tomando en cuenta las caracter´ısticas y especificaciones tanto de la herramienta como de los insertos, para poder obtener los valores ´optimos deV c,f zy

aP.

La vibraci´on analizada fue la ejercida entre la herramienta al hacer contacto con la pieza de trabajo, obteniendo el espectro de frecuencia en cada una de las pruebas. Estas fueron segmen- tadas analizando, por una parte los datos correspondientes al maquinado cuando los 5 insertos de la herramienta se encuentran haciendo contacto con la pieza, por otro lado solo la parte del maquinado correspondiente a la secci´on en donde se toman las mediciones de acabado superfi- cial, esto fue determinado de acuerdo a la posici´on y desplazamiento del husillo. La Figura 4.6 se muestra un diagrama de flujo del programa que se realiz´o para obtener estos datos. Por medio del m´etodo de periodograma, se obtuvo el valor medio cuadr´atico (RMS) as´ı como el valor promedio de la se˜nal. En la Figura 4.7 se muestran las gr´aficas de la respuesta de vibraci´on (V) y de la carga del husillo (L), tanto para toda la pieza como para el tramo en donde se analiza la rugosidad (Ra). En la Figura 4.8 se muestra la respuesta de la vibraci´on al realizar el an´alisis de FFT, para toda la pieza y la parte en donde se mide la Ra.

Figura 4.5: Medidor de rugosidad superficial.

La carga del husillo (L) es consecuencia de los factores anteriores representando el porcentaje de potencia ejercida al maquinar una pieza. Esta se˜nal es obtenida a trav´es del PLC en el mismo centro de maquinado tal que, por medio de la tarjeta de adquisici´on de datos, como se mostr´o en la Figura 4.7, es segmentada, obteniendo el (RMS) y el valor promedio de la carga ejercida solo en el tramo en donde se tomaron las medidas deRa.

4. EXPERIMENTACION´ 27

4. EXPERIMENTACION´ 28 −250 −200 −150 −100 −50 0 −100 −50 0 50 100

Acelerómetro con respecto al avance herramienta Posición herramienta (mm) aceler ó metr o (m/s 2 ) −140 −120 −100 −80 −60 −40 −100 −50 0 50 100

Análisis potencia espectral vibración. RMS 8.99361 Media 6.93409 Posición herramienta (mm) aceleró metr o (m/s 2) −2500 −200 −150 −100 −50 0 10 20 30

Carga husillo con respecto al avance herramienta Posición herramienta (mm) Carga (%) −140 −120 −100 −80 −60 −40 15 20 25

Análisis potencia carga husillo. RMS 20.5549 Media 20.4346 Posición herramienta (mm) Carga (%) a) b) c) d)

Figura 4.7: a) muestra la se˜nal de vibraci´on completa, b) muestra solo el segmento de la se˜nal de vibraci´on a analizar. c) muestra la se˜nal completa de carga, d) muestra solo el segmento de la se˜nal de carga a analizar.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 x 104 0 0.5 1 1.5 2

Análisis PSD. Espectro hasta 20KHz

frecuencia (Hz)

Densidad de potencia espectral

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

0 0.01 0.02 0.03

Análisis PSD. Espectro hasta 500Hz. Frecuencias de corte

frecuencia (Hz)

Densidad de potencia espectral

Figura 4.8: Se muestra dos se˜nales en donde se analiza la vibraci´on, la gr´afica superior se refiere al an´alisis FFT para toda la pieza mientras que la gr´afica inferior se refiere al an´alisis FFT para el segmento de la pieza en donde es medida la Ra.

4. EXPERIMENTACION´ 29

Los valores de los par´ametros def zyV cse presentan en la Tabla 4.1. El valor deaP se man-

tuvo constante en 0.5 mm. Los valores tanto de vibraci´on como de la carga del husillo fueron medidos en cada una de las combinaciones resultantes del dise˜no factorial completo que se uti- liz´o para el desarrollo de los experimentos, en donde las combinaciones de los niveles de los factores son 3 paraf zy 2 paraV c, obteniendo as´ı 6 experimentos a realizar.

Tabla 4.1: Factores variables

Nivel Avance por diente (mm) Velocidad de corte (m/min)

1 0.12 200

2 0.16 100

3 0.24

Se realizaron 30 pasadas consecutivas para cada combinacion de factores, provocando con esto un desgaste significativo en la herramienta, el cual fue medido al finalizar las 30 pasadas. Para ver el an´alisis del desgaste as´ı como los cambios que esto provoca en el acabado superficial, consultar ap´endice C.

Despu´es de las 30 pasadas, se realizaron 3 pruebas m´as midiendo, en cada una de ellas, elRa,

LyV. Este ´ultimo fue medido en una posici´on diferente para cada muestra tomada, es decir, en el primer maquinado y se midi´oVx, en el segundo maquinado se midi´oVyy en el tercer maquinado

se midi´oVz. Despu´es se volvieron a realizar 30 maquinados consecutivos.

Este procedimiento se repiti´o 7 veces para cada combinaci´on obtenida en el dise˜no de exper- imentos, este procedimiento se puede ver graficamente en la figura 4.9.

En total se realizaron 126 experimentos. En la Figura 4.10 se puede visualizar el desgaste generado en un inserto despu´es de haber maquinado todo el conjunto de pruebas con par´ametros def z= 0.12 mm,V c= 200 mm/min yap = 0.5 mm.

Los 126 experimentos se realizaron de acuerdo al planteamiento mencionado en el punto anterior. En cada uno de los maquinados se midi´o la rugosidad en tres puntos y se sac´o un promedio de ellos. La vibraci´on (V) y la carga del husillo (L) fueron capturadas, en cada una de las pruebas. De la vibraci´on ejercida al hacer contacto la herramienta con la pieza se registraron 50, 000 muestras por segundo.

Durante la realizaci´on de las pruebas se detect´o la presencia de vibraciones autoexcitadas (chatter), as´ı como rugosidades con valores altos por lo tanto estas pruebas fueron eliminadas. Se anexaron datos de las pruebas realizadas para el an´alisis de desgaste de herramienta que se estaba realizando a la par de esta investigaci´on, obteniendo as´ı un total de 135 pruebas.

4. EXPERIMENTACION´ 30

Figura 4.9: Diagrama de flujo del m´etodo de experimentaci´on

VB

Figura 4.10: lado derecho, desgaste de la herramienta despu´es de 30 maquinados, el desgaste es practicamente nulo. Lado izquierdo: Desgaste de la herramienta al finalizar un conjunto de pruebas, 220 maquinados aproximadamente, con par´ametros de maquinado de Vc=200 fz=0.12yap=0.5mm

4. EXPERIMENTACION´ 31