Modelado y análisis de vibraciones en el proceso de fresado

Abstract

Un problema que afecta los costos de producción en el proceso de fresado es la ocurrencia de vibraciones generadas por el efecto regenerativo, el cual se presenta debido a las ondulaciones en la superficie de la pieza de trabajo generadas en cortes consecutivos. En este trabajo se desarrolla un análisis de estabilidad para establecer las condiciones de operación que garanticen que el proceso de fresado no sea afectado por la presencia de vibraciones. Para desarrollar el análisis es imprescindible contar con un modelo matemático que describa las dinámicas del proceso de fresado; en este trabajo se seleccionan dos modelos paramétricos de la vibración auto-excitada en el proceso de fresado, de uno y dos grados de libertad. Estos modelos son descritos mediante ecuaciones diferenciales funcionales con retardos en el tiempo. El primer modelo corresponde a un sistema de un grado de libertad en el que se considera el avance de la herramienta en una sola dirección. Este modelo simple sirve como ejemplo introductorio al análisis de estabilidad de sistemas con retardos. El segundo modelo caracteriza adecuadamente las dinámicas observadas en el proceso de fresado. Este modelo considera dos grados de libertad relativos a la dirección de avance y a la profundidad de corte radial de la herramienta, y describe las fuerzas de corte en el sistema en función del tipo de inmersión analizada. El primer acercamiento al análisis de estabilidad en el plano de parámetros de ecuaciones diferenciales con retardos temporales se realiza a través del método de D-particiones. Para aplicar el método se requiere de importantes simplificaciones en el modelo de un grado de libertad, por lo que los resultados obtenidos con el análisis no son reproducibles en la práctica.