Trabajo de Fin de Máster
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Alumno: Francisco Sánchez García Director: Alejandro Pereira Domínguez Máster en Ingeniería Industrial. Especialidad de Diseño y Fabricación Mecanizado robotizado para texturizado de aluminio 7075 Escuela de Ingeniería Industrial Departamento de Diseño en la Ingeniería Universidad de Vigo
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Presentacin de PowerPoint
Alumno: Francisco Snchez GarcaDirector: Alejandro Pereira DomnguezMster en Ingeniera Industrial. Especialidad de Diseo y FabricacinMecanizado robotizado para texturizado de aluminio 7075Escuela de Ingeniera IndustrialDepartamento de Diseo en la IngenieraUniversidad de Vigo
Buenos das, con la venia del tribunal voy a proceder a la defensa de mi trabajo fin de mster titulado Mecanizado robotizado para texturizado de aluminio 70751
ntroduccinDepto. de Diseo en la Ingeniera
Fresado con robot
Mecanizado de piezas de gran escala
Mayor accesibilidad con un mismo agarreMateriales de dureza elevadaFuerzas de corte altas
Vibraciones
2
IntroduccinDepto. de Diseo en la Ingeniera
Los robots en la industria
Las ventajas del empleo de robots se hacen visibles con este grfico, en el que se observa una tendencia de amplio crecimiento en los ltimos aos y los venideros.
Sin embargo en este otro grfico se puede observar que el empleo de robots para el mecanizado no est muy extendido, porque blablabla3
IntroduccinDepto. de Diseo en la Ingeniera
Los robots en la industria
Sin embargo en este otro grfico se puede observar que el empleo de robots para el mecanizado no est muy extendido, entre otras cosas por los inconvenientes que se comentaron anteriormente4
ObjetivoDepto. de Diseo en la Ingeniera
Estudiar las posibilidades del texturizado de aluminio 7075 empleando un robot industrial y tcnicas de fresadoRealizar un diseo de experimentos y de mediciones
Llevar a cabo el setup de equipos y materiales
Obtener las condiciones ptimas de mecanizado
Analizar los resultados
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ndiceDepto. de Diseo en la Ingeniera
Introduccin
Objetivos
Metodologa experimental
Setup de equipos y materiales
Anlisis de resultados
Conclusiones
La presentacin se va a desarrollar siguiendo la siguiente estructura6
Metodologa experimentalDepto. de Diseo en la Ingeniera
Parmetros fijosMaterial: aluminio 7075
120 mm x 100 mm x 4 mm
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 7
Depto. de Diseo en la Ingeniera
Parmetros fijosHerramienta
ModeloHachenbach ECO-8MaterialAcero rpido HSSDimetro (mm)12Nmero de dientes (z)2
Metodologa experimental
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 8
Depto. de Diseo en la Ingeniera
Parmetros fijosEstrategia de texturizado
Bidireccional
AvanceSpinCondiciones de mecanizado Metodologa experimentalHerramienta
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 9
Depto. de Diseo en la Ingeniera
Parmetros fijosCondiciones de mecanizado
2122 rpm148 mm/minap = 12 mmD = 12 mm47.000 rpm3.300 mm/minap = 0,4 mmD = 4,3 mm Metodologa experimental20.000 rpm2.400 mm/min
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 10
Depto. de Diseo en la Ingeniera
Parmetros variablesProfundidad de pasada radial (ae)
ae
R Metodologa experimental
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Depto. de Diseo en la Ingeniera
Parmetros variablesProfundidad de pasada axial (ap)
ae
Rap Metodologa experimental
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Depto. de Diseo en la Ingeniera
Parmetros variablesngulo de texturizado ( y )
Metodologa experimental
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 13
Depto. de Diseo en la Ingeniera
Programacin de ensayos Metodologa experimentalEnsayoRplicangulo ()ap (mm)ae (mm)115600,202,002163,003175,004180,401,805193,306204,307216,30822900,202,009233,0010245,0011250,401,8012263,3013274,3014286,30
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 14
Depto. de Diseo en la Ingeniera
Equipos de mecanizadoClula robotizada
Metodologa experimental
Para realizar las mediciones que se tienen previstas se emplearn los equipos que se explican a continuacin:
Alicona InfiniteFocus, se trata de un microscopio de foco variable con una resolucin de 400 nm y que vamos a emplear para el anlisis topogrfico de las probetas de ensayo15
Depto. de Diseo en la Ingeniera
Equipos de mecanizadoClula robotizada
ABB 6640 235 kg6 ejesEje externo rotatorioCabezal de mecanizado Peron 60.000 rpm Metodologa experimental
Para realizar las mediciones que se tienen previstas se emplearn los equipos que se explican a continuacin:
Alicona InfiniteFocus, se trata de un microscopio de foco variable con una resolucin de 400 nm y que vamos a emplear para el anlisis topogrfico de las probetas de ensayo16
ndiceDepto. de Diseo en la Ingeniera
Introduccin
Objetivos
Metodologa experimental
Setup de equipos y materiales
Anlisis de resultados
Conclusiones
La presentacin se va a desarrollar siguiendo la siguiente estructura17
Setup de equipos y materialesDepto. de Diseo en la Ingeniera
Utillaje. Sujecin de probetasRequisitos:
Minimizar esfuerzos de flexin
Eliminar vibraciones
Extraccin sencilla de probetas
El tool center point es el sistema de referencia asociado al a herramienta. Esta referencia se sita siempre en la punta de la herramienta y su posicin se define mediante coordenadas cartesianas x,y,z y su orientacion se define mediante el mtodo de cuaternios.18
Setup de equipos y materialesDepto. de Diseo en la Ingeniera
Utillaje. Sujecin de probetas
Elimina esfuerzos de flexin
Reduce las vibraciones
Facilita la extraccin
El tool center point es el sistema de referencia asociado al a herramienta. Esta referencia se sita siempre en la punta de la herramienta y su posicin se define mediante coordenadas cartesianas x,y,z y su orientacion se define mediante el mtodo de cuaternios.19
Setup de equipos y materialesDepto. de Diseo en la Ingeniera
Sistemas de referencia. WorkobjectMtodo de clculo3 puntos
yxzClculo a partir de teaching con joystick
2 puntos en el eje x
1 punto en el eje y
El sistema obtiene la interseccin
Para obtener el TCP de nuestra herramienta empleamos el mtodo TCP y Z. Se trata de un mtodo manual en el que el usuario, moviendo el brazo robtico con el joystick de la IHM, obtiene 4 puntos con orientaciones de herramienta diferentes, y un punto adicional en la direccin positiva del eje X.20
Setup de equipos y materialesDepto. de Diseo en la Ingeniera
Sistemas de referencia. Tool Center PointEs el sistema de referencia de la herramientaSiempre se sita en la punta
Definicin:
Coordenadas X, Y, Z.
Cuaternios de orientacin
yxz
El tool center point es el sistema de referencia asociado al a herramienta. Esta referencia se sita siempre en la punta de la herramienta y su posicin se define mediante coordenadas cartesianas x,y,z y su orientacion se define mediante el mtodo de cuaternios.21
Setup de equipos y materialesDepto. de Diseo en la Ingeniera
Sistemas de referencia. Tool Center PointMtodo de clculo
TCP y Z
Clculo a partir de teaching con joystick
4 puntos con orientaciones de herramienta diferentes
1 punto de elongacin en eje ZModo de movimientoReorientacin
Para obtener el TCP de nuestra herramienta empleamos el mtodo TCP y Z. Se trata de un mtodo manual en el que el usuario, moviendo el brazo robtico con el joystick de la IHM, obtiene 4 puntos con orientaciones de herramienta diferentes, y un punto adicional en la direccin positiva del eje X.22
Setup de equipos y materialesDepto. de Diseo en la Ingeniera
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 23
Setup de equipos y materialesDepto. de Diseo en la Ingeniera
Programacin CAM de trayectoriasDelcam PowerMILL (CAM)
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 24
Setup de equipos y materialesDepto. de Diseo en la Ingeniera
Programacin CAM de trayectoriasOperacin: acabado raster
Configuracin de parmetros variables:
Paso radial (ae)
Paso axial (ap)
ngulos de mecanizado
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 25
Setup de equipos y materialesDepto. de Diseo en la Ingeniera
Programacin CAM de trayectorias
Archivo .pgf
Mdulo principal o MainMdulo de programa 1Mdulo de programa 2Mdulo de programa NLenguaje RAPID
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 26
Anlisis de resultadosDepto.. de Diseo en la Ingeniera
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 27
Anlisis de resultadosDepto.. de Diseo en la Ingeniera
Mediciones en NIS-Element
Microscopio Nikon SZ800Microscopio ptico con ocular x10
Cmara ImagingSource con sensor CMOS de 8 bits
Tamao de pixel: 2,2 x 2,2 m.
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 28
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Mediciones en NIS-Element
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 29
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Estudio de la desviacin de la rectitud
max,inf max,supTrayectoria idealTrayectoria realAparece principalmente en la segunda trayectoria de mecanizado
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 30
Depto. de Diseo en la Ingeniera
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 31
Depto. de Diseo en la Ingeniera
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 32
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Estudio de la desviacin de la rectitud
max,inf max,supTrayectoria idealTrayectoria realAparece principalmente en la segunda trayectoria de mecanizado
Es directamente proporcional a la velocidad de avance de la herramienta
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 33
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Estudio de la desviacin de la rectitud
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 34
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Escaneado de perfil de texturizado
Mquina de Medicin por Coordenadas Modelo Trimek ZUBI CNC 50.40.30
Palpador esfrico de 2 mm
Obtencin del perfil en direcciones de texturizado y
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 35
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Escaneado de perfil de texturizado
SujecinMacro de escaneadoObtencin de puntos
Toma puntos cada 0,5 mm
En formato .txt
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 36
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Escaneado de perfil de texturizado
SujecinMacro de escaneadoObtencin de puntosProcesadoAncho de pasada
ae
H de crestas
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 37
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Variacin de la altura de crestas
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 38
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Estudios de perfilometra en 3D
Microscopio de foco variable
Resolucin de 400 nm
Representacin en 3D y anlisis topogrfico de texturizado
Alicona InfiniteFocus SL
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 39
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Estudios de perfilometra en 3D
Representacin tridimensionalPerfil de ondulacinPerfil de rugosidadDiagrama de Abbott
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 40
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Variacin de la altura de crestas
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 41
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Variacin de la altura de crestas
Es importante darse cuenta de dos cosas, la desviacin mxima es de 50 micras, que est muy bien. Y esta desviacin no es suficiente `para establecer lo bueno o malo que es un texturizado, por ejemplo42
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Variacin de la altura de crestas
ae (%) = 0,42ae (%) = 1
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 43
Anlisis de resultadosDepto. de Diseo en la Ingeniera
Parmetro de rugosidad superficialDepende de las condiciones de mecanizado (velocidad de giro y avance)
El texturizado es un proceso de fabricacin mediante el cual se modifican las propiedades topogrficas de la superficie de un material. 44
ndiceDepto. de Diseo en la Ingeniera
Introduccin
Objetivos
Metodologa experimental
Setup de equipos y materiales
Anlisis de resultados
Conclusiones
La presentacin se va a desarrollar siguiendo la siguiente estructura45
ConclusionesDepto. de Diseo en la Ingeniera
El mecanizado de la segunda trayectoria genera vibraciones, que provocan desviaciones mximas de 0,2 mm.
Estas desviaciones aumentan al aumentar la velocidad de avance.
La reproducibilidad de las texturas disminuye cuando el solapamiento entre pasadas aumenta.
La desviacin mxima en la altura de crestas es de 0,045 mmLas mediciones de ae no se devan de los valores programados. Buena repetitividad.
Las desviaciones registradas entran dentro del mrgen de tolerancias del robot.
La presentacin se va a desarrollar siguiendo la siguiente estructura46
Alumno: Francisco Snchez GarcaDirector: Alejandro Pereira DomnguezMster en Ingeniera Industrial. Especialidad de Diseo y FabricacinMecanizado robotizado para texturizado de aluminio 7075Escuela de Ingeniera IndustrialDepartamento de Diseo en la IngenieraUniversidad de Vigo
Buenos das/tardes, con la venia del tribunal voy a proceder a la defensa de mi trabajo fin de mster titulado Mecanizado robotizado para texturizado de aluminio 707547
