Modelado y simulación del proceso de fresado a alta velocidad en MATLAB-SIMULINK.

Abstract

[ES] Los procesos de mecanizado constituyen uno de los procedimientos de transformación de los metales. Resulta importante en estos procesos el conocimiento de las fuerzas de corte. Este trabajo presenta la implementación, en MATLAB- SIMULINK, de un modelo mecanístico que relaciona las fuerzas y el par de corte en el fresado a alta velocidad (FAV) con la geometría generalizada de la herramienta y los parámetros de corte. Se muestran las ecuaciones de las fuerzas de corte en las cuales se basa el modelo, introduciéndose la cinemática de los ángulos de inmersión radial de inicio y fin de corte. El modelo se valida con datos experimentales, demostrando su eficacia. Este modelo puede utilizarse en sistemas de supervisión y control de FAV, para estimar las fuerzas y el par de corte y detectar la posible aparición de fallos como desgaste, roturas en la herramienta y la presencia de vibraciones.

[EN] Machining processes constitute some of the most used procedures of metals processing. This paper shows the implementation, in MATLAB-SIMULINK, of a mechanistic model that relates the cutting forces and the torque in the high-speed milling (HSM) process to the generalized geometry of the tool and cutting parameters. The implemented model predicts the magnitudes of the cutting forces and the resulting torque. The main equations of the cutting process and the equations to calculate the radial chip thickness for 3 dimensional free-form machining are presented. In addition, it introduces the kinematics of the entry and exit radial immersion angles. This model is validated with data collected experimentally, demonstrating its effectiveness. Furthermore, the model can be used in systems of supervision and control of HSM using the predicted cutting forces and torque to determine the possible appearance of faults such as tool wear, tool breakage and the presence of vibration or chatter.