Metodología para obtención de parámetros de corte en alesadora horizontal CNC considerando aspectos de máquina herramienta y su aplicación en el montaje experimental

Abstract

Los engranajes son elementos de transmisión de potencia usados en la mayoría de las máquinas. Debido a sus características frente a otros sistemas de transmisión de potencia, anualmente se producen billones de engranajes, aunque su fabricación sea costosa y compleja. Este trabajo presenta las calidades geométricas, dimensionales y de rugosidad obtenidas tras implementar una metodología de obtención parámetros de corte. El piñón y la rueda fueron fabricados en máquinas CNC de propósito general, el piñón de acero en centro de mecanizado y la rueda de fundición nodular en alesadora horizontal. Los parámetros de corte para la fresa escariadora punta esférica diámetro 6 mm se utilizaron: avance por diente 0,02mm, velocidad de corte 110m/min, profundidad de corte 0,8mm y avance radial: 0,12mm. La orientación de la herramienta se definió con 6,5° y 46,5° según la dirección de avance de la herramienta. Dos simulaciones y verificaciones integradas se ejecutaron para validar trayectorias de la herramienta y generar códigos de control numérico. La metrología dimensional se realizó por métodos de escaneo por palpado y óptico.

La rugosidad Ra mínima obtenida tras aplicar el método de superficie de respuesta fue de 2,080 µm y las desviaciones geométricas y dimensionales máximas fueron del orden de 0,5mm. La metodología implementada permitió obtener un engranaje calidad ISO17485 entre 7 y 10. Fue posible fabricar engranajes con máquinas de propósito general y se propuso modelo experimental para predicción de rugosidad con coeficiente de determinación del 80%.

Gears are power transmission elements used in most machines. Due to its characteristics compared to other power transmission systems, billions of gears are produced annually, although their manufacture is expensive and complex. This work presents the geometric, dimensional and roughness qualities obtained after implementing a methodology for obtaining cutting parameters. The pinion and wheel were made on general purpose CNC machines, the steel pinion on machining center and the nodular cast iron wheel on horizontal milling machine. Cutting parameters for 6 mm diameter ball end mill were used: feed per tooth 0,02mm, cutting speed 110m / min, depth of cut 0,8mm and radial depth of cut: 0,12mm. Tool orientation was defined in 6,5° and 46,5° according to feed direction. Two simulations and integrated verifications were run to validate toolpaths and generate numerical control codes. Dimensional metrology was performed by scanning and optical scanning methods.

The minimum Ra roughness obtained after applying the response surface method was 2,080 µm and the maximum geometric and dimensional deviations were by 0,5mm. The implemented methodology allowed obtaining a quality ISO17485 gear between 7 and 10. It was possible to manufacture gears with general-purpose machines and an experimental model for roughness prediction with a coefficient of determination of 80% was proposed.