Nuevo método de obtención de coeficientes específicos de corte

Este trabajo presenta un nuevo método de obtención de los coeficientes específicos de corte necesarios para la predicción de las fuerza de fresado mediante un modelo mecanístico de simulación. Los coeficientes de corte son valores que caracterizan la pareja material de la pieza-herramienta. Normalmente, estos valores se obtienen mediante la aplicación inversa del modelo de simulación partiendo de las fuerzas de corte medias por revolución medidas en ensayos experimentales de ranurado con diferentes valores del avance por diente. En este caso, el método inverso desarrollado se basa en la utilización de las fuerzas de corte instantáneas, de forma que un sólo ensayo es suficiente para la obtención de los coeficientes específicos de corte. Además no es necesaria la realización de ensayos de ranurado. Así mismo, es posible considerar el run-out de la herramienta, aumentando de este modo la precisión en el cálculo de los valores de coeficientes de corte. El sistema de ecuaciones resultante de considerar diferentes valores instantáneos de las fuerzas de corte se resuelve mediante un ajuste por mínimos cuadrados con restricciones. Los resultados han sido validados comparando los coeficientes específicos de corte obtenidos en fresado y en torneado en condiciones de corte equivalentes, demostrando que el nuevo método de obtención basado en fuerzas instantáneas proporciona valores más realistas de que los métodos basados en fuerzas medias.

Conclusiones

Se ha presentado un nuevo método de obtención de los coeficientes específicos de corte para modelos mecanísticos de fresado a partir de medidas experimentales de fuerzas. Las características del nuevo método se resumen en:

- Un solo ensayo es suficiente para obtener los coeficientes de corte que caracterizan el proceso de corte.

- No es necesario la realización de ensayos de ranurado, siendo posible el cálculo de los coeficientes en cualquier otro tipo de operación

- Es posible seleccionar las zonas de la señal experimental con las que se quiere hacer el cálculo de los coeficientes específicos de corte.

- Es posible incorporar el efecto del run-out durante la identificación de los coeficientes.

- El método planteado emplea un ajuste por mínimos cuadrados con restricciones, de modo que es posible obtener valores de los coeficientes con un sentido físico explicable a la vista de la comparación con los ensayos de torneado. Así mismo, se evita la obtención de coeficientes que correspondan a mínimos locales de la función de error (Ecuación 6), y que únicamente proporcionan un mejor ajuste matemático del problema.

- Permite la evaluación de la influencia del espesor de viruta en el valor de los coeficientes.

El nuevo método ha sido comparado con el método basado en fuerzas medias o globales donde se ha apreciado una mayor precisión, especialmente en el cálculo de coeficientes de cizalladura (Kic). El nuevo método proporciona unos coeficientes cuyo sentido físico es consistente con los resultados obtenidos en los ensayos de torneado.

El modelo lineal de ajuste global proporciona un ajuste matemático aceptable de coeficientes de corte, pero no está claro el significado físico de los mismos. De esta manera, se considera que los modelos de ajuste local son más adecuados que los globales para simular las fuerzas de corte en un proceso de fresado.

El modelo de fuerzas lineal (Ecuación 1) es demasiado simple para simular de manera efectiva las fuerzas de corte para un intervalo de espesores de viruta amplio, como el que ocurre en una operación de ranurado en fresado. La solución óptima se plantea como el desarrollo de una serie de modelos locales en función del rango de espesores de viruta de interés.