Proyecto Impulso

Por parte de Cubicoff, se han realizado diferentes simulaciones mediante elementos finitos para analizar el comportamiento de la pieza de estudio del proyecto.

En primer lugar, se ha definido la matriz de casos y situaciones de carga a simular durante un proceso de mecanizado, el cual se realiza mediante tecnología CNC. De estos análisis se han obtenido tensiones y desplazamientos de las piezas simuladas para conocer el estado de éstas en el proceso de mecanizado CNC.

En la primera pieza de estudio se han analizado los apoyos mediante bridas de la pieza a la plataforma de mecanizado. Una vez realizado las simulaciones se observaron diferentes apoyos con altos valores de tensiones por lo que se propuso y se calculó otra distribución de los apoyos generando un menor nivel tensional en los mismos. Además, gracias a ese nuevo sistema de apoyos propuesto, se reduce las tensiones en las bridas hasta un 136% y se limita la deformación de la pieza lo cual es bastante importante a la hora de mecanizar la misma para evitar posibles deformaciones permanentes en la pieza que puedan generar un fallo en su revisión de calidad.

 

En la segunda simulación, mostrada en la imagen superior se ha hecho el cálculo de la pieza proveniente de la fabricación aditiva. En esta pieza, mediante cargas estáticas que simulan el impacto de la herramienta en la pieza, se han analizado las deformaciones y tensiones en la pieza. Tras estas simulaciones se ha comprobado que la pieza, durante su mecanizado, no es propensa a sufrir daños considerables que puedan llegar a plastificar alguna zona de su geometría por lo que la ruta de mecanizado en sentido antihorario con un apoyo en su parte inferior es apta para que la pieza pueda mecanizarse sin producirse deformaciones plásticas.

Posteriormente se han realizado simulaciones dinámicas para analizar el comportamiento de cada uno de los parámetros de corte referidos al proceso de mecanizado CNC. De esta forma se define que combinación de parámetros son los óptimos para poder realizar un mecanizado más eficiente.

En este estudio se han analizado la velocidad de corte de la herramienta la cual afecta al estado de la pieza final mecanizada y su temperatura, la profundidad de pasa que tiene un efecto sobre la rebaba generada y el efecto de la pieza final y el ancho de la pasada. También se han simulado dos rutas diferentes de mecanizado para poder evaluar rutas alternativas. De esta forma, se ha identificado los parámetros de corte que más afectan a la pieza generando una superficie de mala calidad tras el mecanizado o aquellos que generan unas temperaturas en la pieza final que puede llegar a ser problemática en la pieza. Se concluye que el mecanizado en la parte ancha de la pieza es más recomendable que en su parte de mayor longitud al ser la superficie de la pieza final de mejor calidad y al generarse un estado tensional menor en la pieza.

 

También se ha llegado a la conclusión de que a medida que se aumenta la velocidad de corte, el proceso de mecanizado es más corto en tiempo, pero las tensiones generadas en la superficie de la pieza la hacen muy propensa a deformarse cuando se mecanice una nueva pasada ya que esas tensiones intentarían liberarse y deformarían la pieza.

Por último, se ha realizado un estudio del análisis de fatiga de la herramienta, en este caso una fresa con movimiento de corte trocoidal, donde se podrá observar las zonas más débiles de la herramienta en cuanto a tensiones y deformaciones.

Este análisis es de vital importancia ya que la herramienta está sometida a constantes ciclos de carga y descarga, en este caso, relaciones con la eliminación de material denominada desbastado. Tras el estudio, al identificar que la zona más tensionada se debe a una zona con singularidades, se llega a la conclusión de que la herramienta no tendrá problemas durante su vida útil debido a efectos de la fatiga.