Análisis de vibraciones mecánicas en un proceso de corte efectivo con mecanizado de alta velocidad para máquinas CNC de gama media

En este trabajo se realiza una investigación sobre las vibraciones mecánicas presentes en máquinas CNC de gama media cuando opera con dos diferentes estrategias de mecanizado, la estrategia convencional y el mecanizado trocoidal. Se estableció un protocolo de adquisición de datos y se tomaron muestr...

Full description

Autores:
Velásquez Pérez, Santiago
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio:
Repositorio Institucional UTP
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.utp.edu.co:11059/14570
Acceso en línea:
https://repositorio.utp.edu.co/home
https://hdl.handle.net/11059/14570
Palabra clave:
620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingeniería
Maquinas - Herramientas
Materiales - Mecanizado
Procesamiento electrónico de datos
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description En este trabajo se realiza una investigación sobre las vibraciones mecánicas presentes en máquinas CNC de gama media cuando opera con dos diferentes estrategias de mecanizado, la estrategia convencional y el mecanizado trocoidal. Se estableció un protocolo de adquisición de datos y se tomaron muestras, utilizando acelerómetros de base magnética posicionados en el bastidor de la máquina, muy cerca del motor que le proporciona movimiento al husillo. Posteriormente se realizó el procesamiento de datos, se generaron gráficas de vibraciones mecánicas en el dominio de la frecuencia, para así ubicar el elemento que más vibraciones aporta al sistema. Finalmente se concluye que la estrategia de mecanizado trocoidal es una alternativa prometedora para lograr aumentos de productividad en compañías manufactureras que cuenten con máquinas CNC de gama media, los resultados mostraron que el mecanizado trocoidal es 15 veces más productivo que el mecanizado tradicional.
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spelling Quintero Riaza, Héctor FabioVelásquez Pérez, Santiago2023-02-24T14:08:03Z2023-02-24T14:08:03Z2023En este trabajo se realiza una investigación sobre las vibraciones mecánicas presentes en máquinas CNC de gama media cuando opera con dos diferentes estrategias de mecanizado, la estrategia convencional y el mecanizado trocoidal. Se estableció un protocolo de adquisición de datos y se tomaron muestras, utilizando acelerómetros de base magnética posicionados en el bastidor de la máquina, muy cerca del motor que le proporciona movimiento al husillo. Posteriormente se realizó el procesamiento de datos, se generaron gráficas de vibraciones mecánicas en el dominio de la frecuencia, para así ubicar el elemento que más vibraciones aporta al sistema. Finalmente se concluye que la estrategia de mecanizado trocoidal es una alternativa prometedora para lograr aumentos de productividad en compañías manufactureras que cuenten con máquinas CNC de gama media, los resultados mostraron que el mecanizado trocoidal es 15 veces más productivo que el mecanizado tradicional.In this work, an investigation of the mechanical vibrations present in mid-range CNC machines when operating with two different machining strategies, the conventional strategy and the trochoidal machining, is carried out. A data acquisition protocol was established and numerous samples were taken, with the help of magnetic based accelerometers positioned on the machine frame, very close to the motor that provides motion to the spindle. Subsequently, data processing was performed, and frequency domain mechanical vibration graphs were generated to locate the element that contributes the most vibrations to the system. Finally, it is concluded that the trochoidal machining strategy is a promising alternative to achieve productivity increases in manufacturing companies that have mid-range CNC machines, the results showed that trochoidal machining is 15 times more productive than traditional machining.PregradoCONTENIDO RESUMEN ....................................................................................................................................... 8 ABSTRACT...................................................................................................................................... 8 1. INTRODUCCIÓN..................................................................................................................... 9 1.1. PREÁMBULO DEL MECANIZADO CNC............................................................................. 9 1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA................................................................................ 10 1.3. OBJETIVOS............................................................................................................................ 11 2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ......................................................................................... 12 2.1. PROCESOS DE MECANIZADO........................................................................................... 12 2.2. MECANIZADO TROCOIDAL .............................................................................................. 13 2.3. VIBRACIONES MECÁNICAS.............................................................................................. 14 3. METODOLOGÍA.................................................................................................................... 21 3.1. PROTOCOLO DE ADQUISICIÓN DE DATOS................................................................... 22 4. RESULTADOS ....................................................................................................................... 25 4.1. RESULTADOS CON FRESA 8 mm ...................................................................................... 25 4.1.1. ALUMINIO TROCOIDAL 8 mm ................................................................................... 25 4.1.2. ACERO TROCOIDAL 8 mm.......................................................................................... 26 4.1.3. ACERO CONVENCIONAL 8 mm ................................................................................. 28 4.1.4. ALUMINIO CONVENCIONAL 8 mm........................................................................... 29 4.2. RESULTADOS CON FRESA DE 10 mm.............................................................................. 30 4.2.1. ALUMINIO TROCOIDAL 10 mm ................................................................................. 30 4.2.2. ALUMINIO CONVENCIONAL 10 mm......................................................................... 32 4.3. RESULTADOS CON FRESA DE 12mm............................................................................... 33 4.3.1. ACERO CONVENCIONAL 12 mm ............................................................................... 33 4.3.2. ACERO TROCOIDAL 12 mm........................................................................................ 34 4.4. ANÁLISIS DE RESULTADO................................................................................................ 35 5. CONCLUSIONES................................................................................................................... 39 REFERENCIAS.............................................................................................................................. 4044 Páginasapplication/pdfUniversidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homehttps://hdl.handle.net/11059/14570spaUniversidad Tecnológica de PereiraPereira[1] E. A. Avallone, T. Baumesteir y A. M. Sadegh, Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers, Mc Graw Hill, 1996.[2] A. Pleta y L. Mears, «Cutting Force Investigation of Trochoidal Milling in Nickel-based Superalloy,» Procedia Manufacturing, vol. 5, pp. 1348-1356, 2016.[3] CENTRO DE DISEÑO E INNOVACIÓN TECNOLÓGICO INDUSTRIAL, SENA, Dosquebradas, Implementación de estrategias de corte efectivo en mecanizado de alta velocidad para máquinas CNC de gama media, Dosquebradas, 2019.[4] Cámara de Comercio de Dosquebradas, «Estudio encadenamiento productivo,» Dosquebradas, Colombia, 2013.[5] W. Shixiong, M. Wei, L. Bin y W. Chengyong, «Trochoidal machining for the high-speed milling of pockets,» Journal of Materials Processing Technology, vol. 233, pp. 29-43, 2016.[6] K. Xu, B. Wu, Z. Li y K. Tang, «Time-efficient trochoidal tool path generation for milling arbitrary curved slots,» Journal of manufacturing science and engineering, vol. 141, nº 3, p. 031008 (14 páginas), 2019.[7] G. Fromentin, D. Prat y A. D'Acunto, «Analysis and modelling of trochoidal milling in Inconel 718,» Procedia, vol. 82, pp. 473-748, 2019.[8] Z. Li, P. Hu, F. Xie y K. Tang , «A variable-depth multi-layer five-axis trochoidal milling method for machining deep freeform 3D slots,» Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol. 68, p. 102093 (15 páginas), 2021.[9] Mechanical vibration, shock and condition monitoring — Vocabulary. ISO 2041:2018[10] Rao. Singiresu S, Vibraciones Mecánicas, Pearson, Quinta edición.[11] H. F. Quintero, Vibraciones Mecánicas: Capítulo 5. Monitoreo de Vibraciones en Maquinaria Industrial, Memorias de Curso ‘Vibraciones Mecánicas – UTP’, 2022[12] Gonz´alez, G., (1997) Fourier series, Fourier Transforms and Applications. Divulgaciones Matem´aticas,5(1/2),43-60.[13] A-MAQ, Tutorial de Vibraciones para Mantenimiento Mecánico, A-MAQ S.A, 2005.[14] H. F. Quintero. J. F. López, Vibraciones Mecánicas: Un enfoque teórico-práctico: Editorial Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, 2016.[15] M. Rauch, E. Duc y J. I. 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Mears, «A comparative study on the cutting force coefficient identification between trochoidal and slot milling,» Procedia Manufacturing, vol. 26, pp. 570-579, 2018.[19] ENEL,Tarifas de energía eléctrica ($/kWh) reguladas por la comisión de regulación de energía y gas (CREG), Enero de 2023.Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingenieríaMaquinas - HerramientasMateriales - MecanizadoProcesamiento electrónico de datosVibraciones mecánicasMáquina CNCMecanizado convencionalAnálisis de vibraciones mecánicas en un proceso de corte efectivo con mecanizado de alta velocidad para máquinas CNC de gama mediaTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionORIGINALTRABAJO DE GRADO.pdfTRABAJO DE GRADO.pdfapplication/pdf1755769https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/8f986cbf-c3ec-42b7-addc-21f3725c4023/download35177a578d8fb55796212d75ab7c1457MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/040493ff-ca34-4a3d-9af0-d2d0ccf990c5/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD52TEXTTRABAJO DE GRADO.pdf.txtTRABAJO DE GRADO.pdf.txtExtracted texttext/plain60432https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/641a1d49-a346-40a4-b86f-44351f1b8a81/download3be23396db4bd2758fc5d3929ad238cdMD53THUMBNAILTRABAJO DE GRADO.pdf.jpgTRABAJO DE GRADO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg6243https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/33d0eafe-0845-49d4-b45f-be147fe8a3ac/download1a8aa8e6fdc102fb23a4750a70fc23d9MD5411059/14570oai:repositorio.utp.edu.co:11059/145702023-02-25 03:00:54.986https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://repositorio.utp.edu.coRepositorio 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