Análisis exhaustivo de los componentes de fuerza de corte en el fresado utilizando RQA: efecto de la geometría del...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales e ingeniería
• Procesos de fabricación
• Ingeniería mecánica

Sus antecedentes:

• La optimización de los procesos de molienda de aleaciones de aluminio es crucial para una fabricación eficiente.
• La geometría del borde de la herramienta de corte es un factor clave que influye en el rendimiento del mecanizado.
• Comprender el comportamiento dinámico del fresado es esencial para la estabilidad del proceso.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de las geometrías de punta continuas, dentadas y onduladas en las fuerzas y dinámicas de fresado.
• Para analizar la influencia de los parámetros de mecanizado (velocidad de corte, alimentación por diente, alimentación radial) en el comportamiento del proceso.
• Evaluar la eficacia del análisis de cuantificación de la recurrencia (RQA) en la caracterización de la dinámica de fresado.

Principales métodos:

• Se realizaron experimentos de fresado con una aleación de aluminio AlZn5,5MgCu.
• Los componentes de la fuerza de corte se midieron y analizaron utilizando gráficos de caja.
• Se aplicó el análisis de cuantificación de la recurrencia (RQA) a las señales de fuerza de corte para evaluar la dinámica del sistema.
• Se utilizó el Análisis Discriminante Lineal (LDA, por sus siglas en inglés) para validar las medidas de RQA.

Principales resultados:

• Las herramientas de borde serrado y ondulado redujeron el componente de fuerza normal (F_fN) hasta en un 57% en comparación con los bordes continuos, especialmente a velocidades de corte más bajas (v_c) y alimentación por diente (f_z).
• Estas geometrías aumentaron la variabilidad de la señal (hasta un 300%) en valores de alimentación radial más altos (a_e), lo que indica una resonancia potencial.
• Los indicadores de RQA (DET, Lmax, LAM) demostraron una fuerte correlación entre la geometría del borde de la herramienta y la dinámica del sistema.
• LDA confirmó la capacidad de RQA para diferenciar entre los tipos de vanguardia.

Conclusiones:

• La geometría del borde de la herramienta influye significativamente en los componentes de la fuerza de fresado y el comportamiento dinámico.
• Los bordes dentados y ondulados ofrecen un potencial para mejorar la dinámica del proceso y reducir las fuerzas en el fresado de aleaciones de aluminio.
• La selección cuidadosa de la geometría de la herramienta basada en las condiciones de mecanizado es vital para optimizar la estabilidad y el rendimiento del fresado.