Optimización del fresado a alta velocidad en 5 ejes

M.A. Salgado, J. Muñoa, L.N. López de Lacalle, A. Lamikiz, A. Conde.
Departamento de Ingeniería MecánicaEscuela Técnica Superior de Ingenieros Industrialesc/Alameda de Urquijo s/n E-48013 Bilbao, Españae-mail: imasagam@bi.ehu.es, tf: +34-94-601421601/12/2002

1. Introducción

A pesar de que el fresado en 5 ejes es una técnica que existe desde hace varias décadas, las grandes dificultades que implica el uso de este tipo de proceso ha limitado su aplicación a talleres muy especializados. Sin embargo, la continua exigencia por parte de sectores como el aeronáutico o el biomédico de piezas de geometría cada vez más compleja y con tolerancias más estrechas, junto con el desarrollo de los controles numéricos y de los sistemas de CAM, hace del mecanizado en 5 ejes un proceso de enorme futuro para la fabricación de componentes de alto valor añadido.

Pero, aun con estos avances, el mecanizado de piezas empleando todas las capacidades de una máquina de 5 ejes entraña grandes dificultades, sobre todo debido a la posibilidad de colisiones y a la dificultad de transferir los programas generados en los sistemas de CAM a la máquina (postprocesado).

En el presente artículo se va a desarrollar, partiendo de una revisión del estado actual del arte de este proceso, una metodología para el mecanizado en 5 ejes, desde la programación de trayectorias, pasando por la simulación virtual hasta el mecanizado de las piezas.

Para terminar se planteará la validación de la metodología anterior mediante el mecanizado de tres piezas típicas representativas de sectores que tradicionalmente emplean este proceso como son los sectores aeronáutico, automoción y energía.

2.Equipo experimental

La parte más relevante del equipo de que se dispone para llevar a cabo el trabajo consta de una máquina de 5 ejes Ibarmia ZV-25U software de CAD/CAM con el que se han generado las trayectorias (Unigraphics v17.0) paquetes de diseño (CATIA v5.0) software de creación del entorno virtual de mecanizado (Vericut 5.0) además de otros centros de mecanizado para preparación de piezas y utillajes

3. Resultados y Discusión

El principal resultado que se extrae del trabajo realizado es la necesidad de una programación de trayectorias muy depurada junto con un control muy estricto de todo el proceso.

Un avance que se presenta es la generación de un entorno virtual, en el que se verifican las trayectorias y la ausencia de colisiones.

4. Conclusiones

Sectores como el aeronáutico, el de automoción, el biomédico, o el de generación de energía exigen piezas de geometría muy compleja, inaccesibles para máquinas convencionales de tres ejes, esto, junto con la precisión exigida en otras piezas que se realizan mediante varios amarres conduce al mecanizado con más de tres ejes (En inglés el término multiaxis machining)

En todos los casos se impone la necesidad de un control absoluto del proceso, debido a que un error puede llevar a grandes pérdidas materiales debido al valor de máquina y pieza.

Los movimientos de la máquina de 5 ejes no son intuitivos a partir de las trayectorias generadas, por lo que se hace necesaria una verificación completa de las trayectorias antes de realizar el mecanizado real de las piezas.

5. Referencias

[1]R.- S. Lee, C.-H. She "Developing a Postprocessor for Three Types of Five-Axis Machine Tools". International Journal of Advanced Manufacturing Technology (1997) 13: 658-665

[2] P. Gray, S. Bedi, F. Ismail, N.Rao, G. Morphy "Comparison of 5-Axis and 3-Axis Finish Machining of Hydroforming Die Inserts. International Journal of Advanced Manufacturing Technology (2001) 17:562-569