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MATERIALES Y METODOS
La herramienta ha sido diseñada con
el fin de que sea capaz de bruñir las
geometrías complejas de diferentes
componentes de moldes de inyección.
Está compuesta por un conjunto de
cinco piezas, tres de las cuáles son de
diseño propio y las dos restantes son
piezas estandarizadas. En la figura 1 se
puede ver la herramienta y sus diferentes partes.
El cuerpo (figura 2A) es el encargado de alojar el resto de los componentes principales de la herramienta como
son el muelle de precarga, el patín y la
tuerca de precarga. Al mismo tiempo,
es la pieza que está en contacto con el
portaherramientas que se monta en el
centro de mecanizado. A la hora de diseñar la geometría donde se encuentra
alojada la tuerca de precarga, se tuvo
en cuenta que pudiera ser mecanizada sin tecnologías específicas como
la electroerosión. Por esta razón, las
esquinas del alojamiento hexagonal
se encuentran perforadas a diámetro
4 milímetros.
El patín (figura 2B) es el encargado de transmitir la fuerza elástica del
muelle a la punta de bruñido. Va montado directamente en el cuerpo de la
herramienta mediante un ajuste H7g6
para asegurar juego en todo momento
y permitir el deslizamiento dentro de
él. Está en contacto con el muelle de
precarga y se une con la tuerca de precarga mediante una rosca M10x1. Este
componente debe tener un juego ligero con la superficie interna del cuerpo para asegurar los desplazamientos
en dirección axial, pero no radial a la
hora de bruñir. Incorpora una rosca
de tipo hembra en la que se montan las
puntas de bruñido. Esto se debe a que,
si ocurriera alguna colisión con otros
elementos de la máquina o desgaste
por uso, solo es necesario cambiar la
punta. También permite el montaje
de diversas geometrías y longitudes
de puntas en la misma herramienta;
simplemente se debe desmontar una y
cambiarla por la otra.
Materiales seleccionados para las
diferentes partes de la herramienta
La herramienta de bruñido está sometida a elevados esfuerzos debido a
su interacción con la pieza de trabajo
y a los cambios de dirección durante
su funcionamiento. La punta de la herramienta, sobre todo, está sometida a
una fricción constante con el material
a bruñir. Teniendo en cuenta las exigencias a las cuales puede ser sometida
la herramienta, se estudiaron distintos
materiales que pudieran soportar las
exigentes condiciones de trabajo de la
herramienta.
La punta de la herramienta está
fabricada en acero X155CrVMo12 1.
Este material se mecaniza en desbaste
y luego se somete a un temple para conseguir una dureza superficial de hasta
60-62 HRC. Seguidamente, se rectifica para llevar la pieza a la medida final
Detalles sobre el proceso de fabricación
de las diferentes partes de la
herramienta
En primer lugar, se procedió a cortar el
bruto del material para, posteriormente, ser torneado en un torno manual.
La elección de la fabricación en torno
manual se debe a que solo se fabricaron
dos prototipos. Una vez torneadas se
procedió a realizar el alojamiento del
mecanismo de precarga en el cuerpo de
la herramienta, el cual se realizó con un
centro de mecanizado vertical AWEA
AF1000. A las puntas se les realiza un
tratamiento térmico de endurecimiento superficial para lograr dureza de 60-
62 HRC. Una vez templadas las puntas
y mecanizadas el resto de las piezas de la
herramienta, todas las superficies que lo
requieran son rectificadas con una rectificadora cilíndrica CNC. En la figura
4, se puede ver una fotografía de la herramienta fabricada
Calibración de la herramienta
Para poder comenzar a realizar los ensayos sobre piezas y poder determiTécnica Industrial, julio 2022, 332: 58-63 | doi: 10.23800/10524 61Jordi-Adalbert Marqués Salvador, Ramón Jerez-Mesa, Jordi Llumà, J. Antonio Travieso-Rodriguez Figura 5. Esquema de montaje para la calibración de la herramienta. Curva de calibración Fuerza. Gráfica de la curva de calibración de la herramienta. nar la efectividad de la herramienta se caracterizó la curva fuerza (desplazamiento del muelle a compresión). De esta forma, controlando la profundidad Z que penetra la herramienta en el programa de CN, se obtiene la fuerza de bruñido esperada. En la figura 5, se muestra la instalación montada para realizar la calibración de la herramienta. Para ello, se requirió de los siguientes elementos: 1. Centro de mecanizado vertical. 2. Portaherramientas hidráulico ISO40. 3. Prototipo fabricado de la herramienta. 4. Mesa de fuerzas KISTLER 9256. 5. Sistema de adquisición de datos KISTLER 5697ª. 6. Ordenador con Office365 y software de la mesa KISTLER DynoWare. Una vez se dispuso de todos los elementos se procedió de la siguiente manera para extraer la curva en formato tabla y gráfico. Para ello, instalada la pieza en la mesa dinamométrica, se muestreó la fuerza a la que se llegaba en diferentes profundidades de penetración desde 0 hasta -15 mm. Esta rutina se llevó a cabo 5 veces para comprobar la repetibilidad de los resultados. La curva de calibración obtenida puede verse en la figura 6. Técnica Industrial, julio 2022, 332: 58-63 | doi: 10.23800/10524 La herramienta tiene un comportamiento similar en los cinco ensayos realizados. Por tanto, se puede asegurar que la curva de calibración es suficientemente robusta. Una vez que se obtiene la curva de calibración se puede comenzar a realizar los ensayos combinando los diferentes parámetros de trabajo para probar la efectividad de la herramienta.
Ensayos experimentales de bruñido sobre el molde
Para comprobar que la herramienta fabricada está lista para su uso, se realizan diferentes ensayos sobre la superficie de un molde real, fabricado en acero X40CrMoV 5 1. Se bruñó una parte de la superficie total del molde, sobre una superficie previamente fresada con una fresa de bola de 6 mm de diámetro, cuatro labios de corte con velocidad de giro del cabezal de 10.000 min-1, una velocidad de avance de 220 mm/min, una profundidad de pasada radial de ae 0,1 mm y una profundidad de pasada ap de 0,1 mm (figura 7). La superficie del molde se bruñó con una fuerza de 120 N, a 200 mm/min de velocidad de avance, con una pasada de bruñido y con un ancho de pasada lateral de 0,1 mm. Estos valores se tomaron teniendo en cuenta recomendaciones de experiencias anteriores.
EVIDENCIAS DE CUESRTIONARIOS
DIAGRAMA DE FLUJO; MANUFACTURA ADITIVA
DIAGRAMA DE FLUJO FABRICACION SUSTRACTIVA
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