Mecanizado

La aplicación del proceso del fresado a alta velocidad (FAV) para la fabricación de moldes y matrices es hoy día una realidad, permitiendo la reducción de costes y plazos de entrega, siendo la principal ventaja la drástica reducción de la operación de pulido manual [1].

Sin embargo, la aplicación del FAV en las operaciones de acabado de moldes y matrices sigue presentando grandes dificultades. Este hecho se debe principalmente a que los moldes y matrices combinan superficies de geometría compleja, elevados requisitos de tolerancias y rugosidad superficial y materiales de baja maquinabilidad.

En este artículo, se presenta un modelo de fuerzas de corte válido para el proceso de FAV en el acabado de moldes y matrices. El modelo presentado se diferencia de otros modelos empíricos [2,3] en que además de modelizar el proceso de fresado con herramienta de punta esférica incorpora el efecto debido a la pendiente de la pieza y la trayectoria de la herramienta.

El conocimiento previo de los esfuerzos de corte sirve de ayuda en la elección óptima de la estrategia de mecanizado o de los parámetros de corte, evitando así el uso de criterios subjetivos que suelen llevar a roturas de herramienta o daños irreparables en la pieza.

En primer lugar, se ha desarrollado un modelo utilizando MatLAB R12. Una vez programado, se han llevado a cabo las pruebas de verificación del mismo utilizando para ello un centro de mecanizado de alta velocidad Kondia HS1000. Para la medición de los esfuerzos de corte se dispone de una mesa dinamométrica Kistler 9255B. Los esfuerzos medidos se almacenan en un PC. También se han empleado diferentes equipos de medición para la validación de los experimentos.

Se ha validado el modelo en 2 materiales diferentes (Al7075-T6 y Orvar a 50 HRc). Para los ensayos se ha utilizado una pieza patrón (Fig. 1) que dispone de 3 pendientes (15º, 30º y 45º) se han realizado en diferentes direcciones de mecanizado. Los resultados muestran que el modelo es capaz de predecir los esfuerzos de corte con un margen de error que oscila entre un 5% y un 40% (para casos concretos con secciones de viruta muy pequeñas).

El artículo presenta un modelo de fuerzas de corte válido para fresas esféricas que incorpora el efecto de la pendiente, el cual no se ha tenido en cuenta por ningún modelo de los estudiados en la bibliografía.

Los resultados muestran que el modelo es capaz de prever los esfuerzos de corte para diferentes estrategias y condiciones de mecanizado y es generalizable a diferentes materiales.

Figura 1. Montaje para la validación del moldeo de fuerzas.

[1] Schulz, H., (1997). High Speed Machining, Carl Hanser Verlag, ISBN 3-446-18796-0, Germany.

[2] Altintas, Y. 2000, "Modeling Approaches and Software for predicting the Performance of Milling Operations at MAL – UBC"

[3] Lee, P., Altintas, Y., 1996, Prediction of ball-end milling forces from orthogonal cutting data, Int. J. Mach. Tools Manufact. Vol 36, No 9, pp 1059-1072. 1996