Medición de fuerzas de corte en operaciones de fresado


¿Cuáles son las fuerzas de corte durante las operaciones de fresado?

La fuerza de corte durante el fresado hace referencia a la fuerza de corte activa Fc, que es tangencial, y una de las más importantes (por ejemplo, la figura 1). Se puede calcular de diferentes maneras, dependiendo del tipo de dinamómetro que se utilice para medir las fuerzas y qué fuerza se puede medir directamente.

Medición de fuerzas de corte durante procesos de fresado

Con el objetivo de medir las fuerzas durante el fresado, se pueden utilizar dinamómetros estacionarios y giratorios (RCD). 

Medición de fuerzas de corte durante procesos de fresado con un dinamómetro estacionario

El dinamómetro estacionario se monta sobre la mesa de la máquina herramienta y la pieza de trabajo se coloca encima. Para reducir la masa en el dinamómetro y minimizar la influencia negativa en su dinámica, la pieza de trabajo se atornilla directamente al dinamómetro. Esto elimina la necesidad de prensas pesadas (y, a menudo, no rígidas). 

Como se muestra en la fig. 1 y la fig. 2, la fuerza de alimentación Ff, la fuerza de alimentación normal FfN y la fuerza pasiva Fp se pueden medir directamente con un dinamómetro estacionario al fresar los componentes de fuerza ortogonal. La fuerza activa Fa se puede calcular a partir de la Ff y la FfN medidas. La fuerza de corte Fc y la fuerza de corte normal FcN también se pueden calcular utilizando Ff, FfN y Fp medidos.

Medición de fuerzas de corte durante procesos de fresado con un dinamómetro giratorio

Se inserta un dinamómetro giratorio (RCD) directamente en el eje de la máquina y la herramienta se conecta al RCD con portaherramientas adecuados. Dado que está conectado al eje de la máquina, el RCD gira con él durante la operación. El sensor instalado de varios componentes permite medir el par del husillo Mz directamente durante toda la medición. 

Al medir las fuerzas con un RCD, el eje de coordenadas también gira, pero permanece firme durante las mediciones con un dinamómetro estacionario. Consultar la fig. 2 donde las fuerzas Fx y Fy medidas con un dinamómetro estacionario están representadas por vectores verdes, mientras que los componentes de fuerza Fx y Fy medidos con un RCD están representados por vectores azules.

Cuando se utiliza un RCD, la fuerza activa Fa que actúa en el plano de trabajo se puede calcular a partir de las fuerzas Fx y Fy. La fuerza de corte de actuación Fc y la fuerza de corte normal FcN se pueden calcular con el par del husillo Mz, el radio de la herramienta y la fuerza activa Fa. 

The milling process is a highly dynamic process and thus puts high demands on machine-process stability. By measuring cutting forces one can:

  • Understand and optimize the tool performance
  • Monitor and reduce machine-process abnormalities
  • Understand and compare machinability of different materials
  • By monitoring and controlling the forces, production KPIs (such as cost, delivery time, quality, environmental impact) can be improved
(aerial view) shows cutting forces in a milling operation that can be measured with a stationary dynamometer.

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