El fresado es una técnica en la que intervienen muchos parámetros y factores que influyen en el resultado. Se trata de una técnica compleja y, por lo tanto, difícil de optimizar, en la que confluyen tanto aspectos técnicos, como organizativos y humanos. El presente estudio está orientado a los aspectos técnicos, si bien es cierto que el factor organizativo, en lo referente a la planificación y organización de la producción y el factor humano, formación, conocimientos y experiencia del operario, pueden, y en muchos casos lo son, definitivamente decisivos.
Centrándonos, en la parte técnica, es importante considerar factores como las características de la máquina-herramienta y su control numérico, el material mecanizado, la herramienta, las estrategias, los parámetros de corte, el programa de CAM y el tipo de interpolación con que se calculan las trayectorias del programa de CNC. Así, con todos estos parámetros a tener en cuenta, se hace difícil plantear la optimización del proceso.
De hecho, se han llevado a cabo muchos estudios con la finalidad de analizar la influencia y relevancia de muchos de estos factores sobre el resultado cualitativo, productivo y económico del proceso. Se ha trabajado en la optimización de parámetros, la calidad y el coste económico además de estudiar la influencia de taladrinas y lubricantes, características de la herramienta, estrategias de corte e interpolación, lineal, circular o polinomial, para el cálculo de trayectorias.
Además, se han definido algunas geometrías test que permiten observar experimentalmente, la influencia de distintos factores técnicos sobre el resultado final obtenido. De este modo se pueden utilizar las piezas test para analizar y valorar el comportamiento y prestaciones de una determinada máquina herramienta, comparar resultados con otras máquinas, hacer pruebas de puesta a punto o estudiar la capacidad de adaptación de diferentes máquinas a los requerimientos de cada sector.
Geometrías para los ensayos
Existen múltiples geometrías para estos ensayos: la pieza test de la asociación de Control Numérico Alemana NCG, la pieza de la Universidad de Cachan, el test NAS, la pieza Daimler Benz, más conocida como el test Mercedes o la pieza propuesta por la Universidad del País Vasco UPV-β. Seguidamente se ofrece una descripción un poco más detallada al respecto:
- Pieza test NCG: Es una pieza de la asociación de control numérico alemana. Tiene geometrías complejas con elementos cono, esfera, ranuras, planos inclinados y una pared delgada. Permite evaluar esencialmente el control posicional de los ejes de forma independiente y combinada. En la Figura 1 (izquierda) se muestran los detalles.
- Pieza de la Universidad de Cachan: Es una pieza constituida por elementos de forma compleja, superficies cónicas, ranuras, perfiles redondeados, una semiesfera, un tetraedro, un paralelepípedo y superficies de unión.
- Test NAS: Especialmente diseñada para el trabajo en aluminio dentro del sector aeronáutico. Es un test sencillo y rápido de aplicar motivos por el cual ha sido de gran uso industrial. Permite comparar las prestaciones de distintas máquinas. En la Figura 1 (derecha) se muestran los detalles.
- Pieza test Mercedes: Dispone de una zona de formas suaves, una zona de contornos abruptos y una zona de transición entre las dos primeras. Vamos a explicar la pieza test Mercedes con más detalle en el siguiente apartado.
- Pieza UPV- β: La Universidad del País Vasco propone una pieza test para estudiar las características más representativas de distintos sectores. Contiene rampas, paredes delgadas, esferas, conos, cajeras, una ranura en S, un nervio, estrellas y zonas de unión de planos.
El mecanizado de piezas de ensayo es una forma de estudiar el proceso de fresado muy aplicable en talleres donde los operarios pueden determinar empíricamente las geometrías complicadas, conocer el comportamiento de su maquinaria y herramientas, adquirir experiencia y optimizar calidades y tiempos.
La geometría Test Mercedes
La geometría Daimler Benz, más conocida como el Test Mercedes consta de tres zonas claramente diferenciadas para poder observar y determinar los parámetros más adecuados para las distintas geometrías de mecanizado. Esta pieza de pruebas, debido a la finalidad inicial con que fue concebida, da abasto a los mecanizados más típicos y característicos de la industria automovilística. Encontramos una zona de curvas suaves, otra de contornos abruptos y, entre ambas zonas, una zona de transición con un nervio, una mecanización redondeada y un ranurado. En la Figura 2 se especifican y muestran más detalladamente estas zonas.
En la Tabla 1 se comentan de manera resumida las finalidades, propósitos de cada zona del mecanizado del test mercedes.
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