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Metodología para la predicción de la estabilidad dinámica en el mecanizado de alta velocidad de suelos delgados
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Información general
Autor Campa Gómez, Francisco Javier
Publicado  Universidad del País Vasco, Bilbao, 2009
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Abstract Metodología para la predicción de la estabilidad dinámica en el mecanizado de alta velocidad de suelos delgados.
Metodología para la predicción de la estabilidad dinámica en el mecanizado de alta velocidad de suelos delgados.Tesis doctoral desarrollada en la Universidad del País Vasco por Francisco Javier Campa.
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Distribución de fuerzas tangencial, radial y axial en filos con ángulo de posición de 90º y 45º
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Diagrama de lóbulos, diagrama Velocidad de giro-Frecuencia de chatter y diagrama Velocidad de giro-Desfase
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Relación entre la profundidad obtenida y la estimada en un número n de máquinas
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Margen de tolerancia del diagrama de lóbulos
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Influencia de la vibración sobre el espesor de viruta real.
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Lóbulos flip y Hopf en un fresado con herramienta de 2 filos
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Funciones de respuesta en frecuencia medidas en la punta de la herramienta
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Diagramas de lóbulos en ranurado para cuatro tipos de portaherramientas.
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Ejemplos de estrategia de mecanizado de piezas industriales con paredes delgadas
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Composición de materiales del Boeing 777 del 2003 y del 787 Dreamliner
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Evolución del material en el proceso de mecanizado de piezas monolíticas
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Marcas de chatter en el mecanizado de un suelo y una pared delgadas de piezas monolíticas
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Parámetros principales del estudio de la mecánica del corte oblicuo
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Diagrama representativo del fresado
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Discretización del filo de una fresa en elementos diferenciales y dirección de las fuerzas de corte
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Fuerzas en un elemento diferencial del filo de una herramienta tórica
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Fuerzas de corte en fresado con una herramienta de 9 filos y análisis de Fourir correspondientes
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Influencia de la profundidad radial sobre el contenido armónico del espectro de Fourier de las fuerzas en un fresado de Aluminio 7075 T6
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Influencia del ángulo de hélice en la forma de las fuerzas de corte y el contenido armónico de su espectro de Fourier
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Comparación de las Funciones de Respuesta en Frecuencia en la punta de la herramienta de una estructura de fresadora y de dos fresas de relación voladizo-diámetro 4:1 y 7:1
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Ejemplo de la influencia del ángulo de hélice sobre la geometría de una pared lateral fresada con herramienta de 4 filos y ángulo de hélice 45º .
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Anchura de viruta en una operación de cilindrado en torneado y en un desbaste con herramienta de plaquitas en fresado.
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Simulación en el dominio del tiempo del efecto estabilizador de las nolinealidades que aparecen durante un fresado inestable
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Representación del efecto amortiguador.
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Variación del espesor de viruta, la velocidad de corte, el ángulo de hélice y los coeficientes de corte de cizalladura en una fresa esférica de diámetro 12 mm
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Marcas de vibración por chatter en un eje torneado en Inconel 718 y en una pieza tipo L fresada de Aluminio 7075.
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Contenido en frecuencia de la señal de un acelerómetro en un caso inestable por chatter regenerativo
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Espectro de Fourier, desplazamiento en función del tiempo, señal sincronizada con el paso de los filos y diagrama de Poincaré.
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Espectro de Fourier, desplazamiento en función del tiempo, señal sincronizada y diagrama de Poincaré.
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Espectro de Fourier, desplazamiento en función del tiempo, señal sincronizada y diagrama de Poincaré.
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Utillaje de vacío para recanteado y taladrado de piezas para sector aeronáutico y utillaje-cama de Universal Holding Fixtures de Kostyrka
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Herramienta normal, con paso de filo variable y con hélice variable
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Ejemplo de reducción de la severidad de la vibración en un 87% mediante la (SSSV)
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Diagrama de lóbulos: Influencia de la relación frecuencia de chatter- frecuencia de giro/golpeo
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Influencia del process damping en el diagrama de lóbulos
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Modelo de 1 grado de libertad del proceso de ranurado en torno.
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Influencia del tipo de corte en los diagramas de lóbulos
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Influencia del tipo de corte en los diagramas de lóbulos de un sistema
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Transformación de la matriz de FRFs en coordenadas cartesianas a los ejes locales de la herramienta.
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Variación de los lóbulos con la dirección de avance: Comparación de los diagramas de lóbulos de dos diseños de una fresadora universal
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Izq) Diagrama polar profundidad crítica-dirección de avance. Dcha) Estrategia optimizada según el diagrama polar.
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Influencia del material de pieza en el diagrama de lóbulos
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Influencia del número de filos de una herramienta en el diagrama de lóbulos
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Efecto de la hélice en el diagrama de lóbulos.
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Efecto de mantener la rigidez variando la masa
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Efecto de variar la rigidez mientras se mantiene la masa del modo constante
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Efecto de un amortiguamiento variable sobre las FRFs y sobre el diagrama de lóbulos
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Variación de los diagramas de lóbulos de una fresadora dentro de su espacio de trabajo
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Relación entre la primera frecuencia modal y la velocidad de giro
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Diagrama de lóbulos calculado con la FRF media en parado y a distintas velocidades.
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Estrategia jump-to-jump en la pared PI y detalle del escalonamiento en la pieza
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Espectro de Fourier de un fresado inestable de un suelo delgado
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Espectro de fourier del ruido del mecanizado inestable
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Superficie de una pared delgada después de un corte inestable y otro corte estable
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Escalones en la superficie del suelo del gado
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Influencia de los desplazamientos dinámicos en dirección Z sobre el espesor de viruta
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Representación de los efectos referidos en las dos hipótesis anteriores: a) Corte del filo secundario consecuencia de la penetración del filo en la pieza, b) Interferencias entre la pieza y los filos fuera de la zona de corte.
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Corte estable: vibración y golpeo en fase y superficie lisa.
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Corte inestable por chatter de doble periodo
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Corte inestable por chatter de doble periodo. Parte II.
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Corte inestable por chatter de doble periodo
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Corte inestable por chatter de doble periodo
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Corte inestable por chatter de doble periodo
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Proyección de los desplazamientos x, y, z sobre el espesor de viruta
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Dirección de las fuerzas sobre el filo.
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Diagrama de lóbulos y diagrama de frecuencias de chatter para 1 y 3 armónicos
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Lóbulos y frecuencia-velocidad de giro para 5 y 15 armónicos
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Tiempo computacional en función del número de armónicos
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Diagramas de estabilidad para 0, 1 y 5 armónicos.
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Diagrama de frecuencias de chatter para 0, 1, 3, 5, y 15 armónicos
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Diagramas de estabilidad obtenidos: método de Chebyshev, de monofrecuencia y de multifrecuencia.
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Comparación de tiempos de cálculo entre varias soluciones.
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Aproximación de [Altintas, 2001] para plaquitas circulares.
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Linealización del ángulo de posición del filo para cada profundidad de corte
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Parámetros utilizados en el promediado de el ángulo de posición y los coeficientes de corte
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Variación de la sección de la viruta en función del espesor de viruta dinámico
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Variación del ángulo de posición del filo medio
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Variación del ángulo de posición del filo medio
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Izq.) Banco de ensayos inicial y sus parámetros modales. Dcha.) Diagrama de lóbulos obtenido y resultados experimentales
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Ejemplos de rugosidad media, superficie y espectro de Fourier de los ensayos realizados. Parte I
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Ejemplos de rugosidad media, superficie y espectro de Fourier de los ensayos realizados. Parte II
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Segundo banco de ensayos y parámetros modales
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Resultados de la comparación de métodos de promediado: Método 3, método 2, método 1.
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Influencia de un error de un 10% en los coeficientes de corte, amortiguamiento relativo y rigidez
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Solución del método 3 cuando el modo está en dirección axial o en dirección radial
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Algoritmo para la obtención del diagrama de lóbulos tridimensional. Parte I
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Algoritmo para la obtención del diagrama de lóbulos tridimensional
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Diagrama de estabilidad y velocidades de giro estables
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Diagrama de contorno del diagrama de estabilidad
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Aceleración de dos husillos con y sin encoder de posición: Faemat (rojo y verde, Kessler (azul).
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Diagrama profundidad crítica- Demasía.
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Diagrama profundidad de corte crítica-rigidez dinámica para diferentes profundidades radiales.
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Detalle de la placa de aluminio en voladizo y la probeta.
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Centro de mecanizado de 3 ejes Kondia HS1000.
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Modos dominantes de la probeta y FRFs
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Diagramas de estabilidad del mecanizado de la probeta
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Resultados experimentales: estable, inestable y ligeramente inestable
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Señal del acelerómetro y espectros de Fourier en el punto 1, punto 3 y punto 5
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Señal del acelerómetro y espectros de Fourier en el punto 1, punto 3 y punto 5Parte II
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Ampliación del diagrama de estabilidad para una ap =4 mm.
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Señal del acelerómetro en el mecanizado
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Aspecto de la superficie en un corte inestable.
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Geometría y dimensiones de la pieza test.
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Estrategia de corte ensayada en el corte del suelo.
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Mesa dinamométrica Kistler© 9255B y amplificador Kistler© 5017B
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Medición de la FRF en el suelo
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Medición de la rugosidad y el corte practicado a la pieza.
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Izq.) Evolución de las primeras frecuencias modales en los 8 pasos. Dcha.) Mallado de la pieza
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a) Detalle de los nodos sobre los que se ha efectuado la comparación. b) Gzz en los puntos 1, 2, 3. c) Gyy en los puntos 1, 2, 3. d) Gzz en los puntos 4, 5, 6. e) Gyy en los puntos 4, 5, 6.
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Izq.) Lóbulos obtenidos a partir de Gzz de los puntos 1- 3 y de los puntos 4- 6. Dcha.) Comparación de los lóbulos obtenidos a partir de Gzz en los puntos 1 y 4, y los obtenidos considerando además Gxx y Gyy y las cruzadas en 1 y 4.
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Distribución de los amortiguamientos relativos obtenidos mediante ajuste.
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Evolución del módulo (en m/N) de las FRFs durante el mecanizado
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Comparación entre las FRFs calculadas por MEF (rojo) y las obtenidas experimentalmente (azul).
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Diagramas de estabilidad: A partir de FRFs experimentales (azul) y de FRFs obtenidas por MEF (rojo).
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Acabado superficial de la pieza mecanizada con una demasía de 5 mm a 24.000 rpm: rugosidad Ra media en micras y detalle de las marcas.
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Acabado superficial de la pieza mecanizada con una demasía de 5 mm variando la velocidad: rugosidad Ra media en micras y detalle de las marcas.
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Izq.) Evolución de la FRF. Dcha.) Diagrama de estabilidad para el mecanizado con una demasía de 6 mm.
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Acabado superficial de la pieza mecanizada con una demasía de 6 mm a 24.000 rpm: rugosidad Ra media en micras y detalle de las marcas.
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Acabado superficial de la pieza mecanizada con una demasía de 6 mm variando la velocidad de giro: rugosidad Ra media en micras y detalle de las marcas.
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Rugosidad Ra media medida en cada pieza de ensayo junto con la desviación máxima y respecto a dicho valor
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Influencia de un 10% de error en el amortiguamiento relativo, en la rigidez y en los coeficientes de corte
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Diagrama profundidad crítica- Profundidad de corte en el paso P4 de la pieza test.
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Acabado superficial de la pieza mecanizada con una demasía de 8 mm a 24.000 rpm: rugosidad Ra media en micras y detalle de las marcas.
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Acabado superficial de la pieza mecanizada con una demasía de 9 mm a 24.000 rpm.
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Acabado superficial de la pieza en el paso 4 con una demasía de 5 mm, 6 mm, 8 mm y 9 mm.
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Curva Profundidad axial crítica-Rigidez dinámica
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Images: Acabado superficial de la pieza mecanizada con una demasía de 9 mm a 24.000 rpm.
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