Trabajo Fin de Máster Máster en Ingeniería...

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Trabajo Fin de Máster

Máster en Ingeniería Industrial

Modelado con CATIA V5 del mecanizado

en máquinas de alta velocidad y 5 ejes

Autor: Frederic Gahete Rayego

Tutor: Domingo Morales Palma

Departamento De Ingeniería Mecánica y Fabricación

Escuela Técnica Superior De Ingeniería

Universidad De Sevilla

Sevilla,2017

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Trabajo Fin De Máster

Máster en Ingeniería Industrial

Modelado con CATIA V5 del mecanizado en

máquinas de alta velocidad y 5 ejes

Autor:

Frederic Gahete Rayego

Tutor:

Domingo Morales Palma

Profesor contratado Doctor

Dep. de Ingeniería Mecánica y Fabricación

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla Sevilla, 2017

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Departamento De Ingeniería Mecánica y Fabricación

Escuela Técnica Superior De Ingeniería

Universidad De Sevilla

Sevilla,2017

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Proyecto Fin de Carrera: Modelado con CATIA V5 del mecanizado en

máquinas de alta velocidad y 5 ejes

Autor: Frederic Gahete Rayego Tutor: Domingo Morales Palma

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Sevilla, 2017

El Secretario del Tribunal

7

A mi familia

A mis maestros

9

Agradecimientos

En primer lugar, quiero hacer un especial agradecimiento a mi madre Encarni,

que me ha brindado todo su apoyo en todos los momentos a lo largo de mi etapa

universitaria. Sin tu ayuda, todo habría sido mucho más difícil. Gracias a ella, soy

la persona que soy.

En segundo lugar, a mis amigos, en especial a Cristóbal, Miguel y Ricardo,

compañeros de máster que, tras tantas tardes de estudio, ya los considero mis

amigos.

11

Objetivos

El objetivo de este trabajo ha sido realizar un documento que contenga una

amplia base teórica para la programación del mecanizado de piezas en

máquinas CNC de 5 ejes a través de un sistema CAD/CAM como puede ser

Catia.

Para ello, dicho documento aportará información acerca de las distintas

estrategias de mecanizado que se pueden conseguir en un sistema CAM y

también los problemas que pueden surgir a la hora de realizar el mecanizado de

distintos materiales.

Además, se ha realizado una explicación de la mayoría de las operaciones de

mecanizado del módulo “machining” que se diferencia con la información que se

puede encontrar en la documentación propia de Catia, en el grado de detalle, así

como en la claridad de la explicación.

Resumen

En el primer Capítulo se hace un recorrido por el mecanizado por arranque de

viruta en el cual se describe los conceptos de “mecanizado en alta velocidad” y

“mecanizado en alto rendimiento”, los materiales frecuentemente usados en

dichos mecanizados, fluidos de corte y problemas de mecanizado de diversos

materiales.

En el segundo Capítulo se habla en concreto de las configuraciones de máquinas

de 5 ejes y las trayectorias de mecanizado que se pueden realizar en ellas.

Además, se realiza una comparativa en cuanto al mecanizado en 5 ejes frente a

3 ejes.

En el tercer Capítulo, se realiza una descripción profunda de las operaciones que

se pueden realizar en el módulo “machining” del programa Catia V5. Con Catia

se puede modelar el mecanizado de una pieza.

En el último Capítulo, se realiza un ejemplo práctico del modelado de un

engranaje con el módulo “machining” de Catia V5.

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Índice General

Agradecimientos .............................................................................................. 9

Objetivos ......................................................................................................... 11

Resumen ......................................................................................................... 11

Índice de Tablas ............................................................................................ 15

Índice de Figuras ........................................................................................... 16

CAPÍTULO 1: Mecanizado en alta velocidad y en alto rendimiento ........... 19

1.1 Concepto de mecanizado en alta velocidad (MAV) ............................... 20

1.1.1 Características del MAV ................................................................................................. 20

1.1.2 Influencias de la velocidad de corte ............................................................................... 22

1.1.3 Ventajas e inconvenientes del MAV............................................................................... 22

1.2 Concepto de mecanizado en alto rendimiento (MAR) ........................... 23

1.3 Herramientas de corte.............................................................................. 24

1.3.1 Mecanismos de desgaste de las herramientas .............................................................. 24

1.3.2 Estudio de F. W. Taylor ................................................................................................... 25

1.3.3 Tipos de materiales para herramientas ......................................................................... 26

1.3.4 Sujeción de herramientas en máquinas de alta velocidad ............................................ 29

1.4 Fluidos de corte en el mecanizado en alta velocidad ........................... 30

1.5 Mecanizado de aleaciones de aluminio .................................................. 32

1.5.1 Aleaciones maleables y de fundición ............................................................................. 32

1.5.2 Mecanizado de aleaciones maleables ............................................................................ 34

1.5.3 Mecanizado de las aleaciones de fundición ................................................................... 35

1.5.4 Herramientas de corte: recubrimientos y vida útil ........................................................ 35

1.5.5 Sistema de lubricación MQL (Minimun Quantity of Lubricant) ..................................... 36

1.6 Mecanizado de aleaciones de titanio ...................................................... 36

1.6.1 Tipos de aleaciones de Ti ............................................................................................... 36

1.6.2 Mecanizado de la aleación Ti6Al4V ................................................................................ 38

1.6.3 Herramientas de corte: recubrimientos y vida útil ........................................................ 39

1.6.4 Recomendaciones para el mecanizado de aleaciones de Ti .......................................... 42

1.7 Mecanizado de aceros ............................................................................. 43

1.7.1 Mecanizado de aceros aleados ...................................................................................... 43

1.7.2 Mecanizado de aceros inoxidables ................................................................................ 44

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CAPÍTULO 2: Mecanizado en centro de mecanizado de 5 ejes .................. 45

2.1 Configuraciones de máquinas 5 ejes ..................................................... 46

2.2 Estrategias de mecanizado ..................................................................... 47

2.2.1 Formas de penetración en la pieza ................................................................................ 47

2.2.2 Generación automática de trayectorias ......................................................................... 48

2.2.3 Mecanizado de paredes finas ......................................................................................... 51

2.2.4 Estrategias para la orientación del eje de la herramienta ............................................. 53

2.2.5 Aproximación y retirada de la herramienta a la pieza ................................................. 54

2.2.6 Factores que influyen en la calidad superficial. ............................................................. 57

2.2.7 Cambios de dirección en MAV ....................................................................................... 58

2.3 Comparativa del mecanizado en 3 ejes frente a 5 ejes ......................... 60

CAPÍTULO 3: Modelado con Catia V5 Machining ........................................ 65

3.1 Introducción .............................................................................................. 66

3.2 Ventana de operación .............................................................................. 66

3.3 Operaciones en 2 y ½ ejes y 3 ejes ........................................................ 77

3.3.1 Pocketing ............................................................................................................... 77

3.3.2 Profile Contouring ................................................................................................. 90

3.3.3 Roughing Operation ............................................................................................. 105

3.3.4 Operación Sweep Roughing ................................................................................ 118

3.3.5 Operación Sweeping ........................................................................................... 123

3.3.6 Z-Level Operation ............................................................................................... 136

3.3.7 Contour Driven Operation ................................................................................. 140

3.4 Operaciones en 5 ejes............................................................................ 154

3.4.1 Operación Multi-Axis Sweeping .......................................................................... 154

3.4.2 Isoparametric Machining .................................................................................... 162

3.4.3 Multi Axis Contour Driven Operation ................................................................. 171

3.4.4 Operación Multi-axis Flank Contouring .............................................................. 179

14

CAPÍTULO 4: Modelado de un engranaje con el módulo “machining” de

Catia V5 ......................................................................................................... 184

4.1 Material de partida .................................................................................. 185

4.3 Herramientas de corte para el mecanizado. ......................................... 186

4.4 Descripción del proceso de mecanizado en Catia del engranaje. ..... 186

4.5 Simulación y análisis dimensional final del mecanizado ................... 195

CAPÍTULO 5: Conclusiones y trabajos futuros ......................................... 196

5.1 Conclusiones y trabajos futuros ........................................................... 197

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................. 198

15

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. 1. Recubrimientos para herramientas ................................................ 26

Tabla 1. 2.Velocidades de corte con herramienta PCBN ................................. 28

Tabla 1. 3. Velocidades de corte con herramienta PCD .................................. 28

Tabla 1. 4. Propiedades de la aleación Ti6Al4V .............................................. 38

Tabla 1. 5. Condiciones de corte para el fresado de Ti6Al4V .......................... 42

Tabla 1. 6. Condiciones de corte en aceros aleados ....................................... 43

Tabla 1. 7. Condiciones de corte de aceros inoxidables .................................. 44

Tabla 2. 1. ........................................................................................................ 61

Tabla 2. 2. ........................................................................................................ 61

Tabla 2. 3. ........................................................................................................ 62

Tabla 4. 1. Datos de corte con Fresa toroidal D10 R1.5 ................................ 186

Tabla 4. 2. Datos de corte con Fresa toroidal D8 R0 ..................................... 188

Tabla 4. 3. Datos de corte con Fresa integral D4 R1 ..................................... 189

Tabla 4. 4. Datos de corte con Fresa integral D2 R0.2 .................................. 192

16

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. 1. Curvas de Salomón ...................................................................... 21

Figura 1. 2. ...................................................................................................... 21

Figura 1. 3. Periodos de desgaste de la herramienta ............................... 25

Figura 1. 4.Tipos de portaherramientas. Mecánico (a), hidráulico (b), térmico (c),

integrado (d). .................................................................................................... 29

Figura 1. 5. Diagrama de fases Al-Si ............................................................... 34

Figura 1. 6. Aleaciones de Ti en función de estabilizadores de la fase β ........ 37

Figura 1. 7. Desgaste de herramienta ............................................................. 39

Figura 1. 8. Evolución del desgaste de flanco en función de la longitud de corte

a Vc=51 m/min (HSS recubierto de Ncr y TiCN) y Vc=100 m/min (metal duro) 40

Figura 2. 1. Tipología de máquinas. Mesa-mesa (a), mesa-cabezal (b), cabezal-

cabezal (c) ........................................................................................................ 46

Figura 2. 2. Esquemas de mecanizado. A altura constante (a), a altura variable

y orientación constante (b) y a altura variable y orientación normal (c) ............ 48

Figura 2. 3. Trayectoria en Zig-zag .................................................................. 48

Figura 2. 4. Trayectoria en helicoidal ............................................................... 49

Figura 2. 5. Trayectoria en contorneado .......................................................... 49

Figura 2. 6. Trayectoria concéntrica ................................................................ 50

Figura 2. 7. Trayectoria en espiral ................................................................... 50

Figura 2. 8. Trayectoria en una dirección ........................................................ 50

Figura 2. 9. Trayectoria en una dirección con regreso al inicio ........................ 51

Figura 2. 10. Trayectoria mediante isoparamétricas ........................................ 51

Figura 2. 11. Mecanizado de paredes finas. Relación pequeña (a), relación

moderada (b), relación moderada escalonada (c), relación muy alta (d) ......... 52

Figura 2. 12. Orientaciones de herramientas. Variando el ángulo de incidencia e

inclinación (a), Thru a point (b), normal a una línea (c), normal a una superficie

(d), interpolación (e) ......................................................................................... 54

Figura 2. 13. Aproximación y retirada de la herramienta. A lo largo de la dirección

del eje de la herramienta (a), en una dirección (along a vector) (b), normal (c),

tangente al movimiento (d), trayectoria Circular (e) .......................................... 55

17

Figura 2.14. Entrada en rampa lineal……………………………………………56

Figura 2. 15. .................................................................................................... 56

Figura 2. 16.Entrada en hélice Figura ……………………………………………..57

Figura 2. 17. Entrada en rampa progresiva ..................................................... 57

Figura 2. 18. .................................................................................................... 57

Figura 2. 19. Problemas de interferencias . Producidas por una herramienta

demasiado grande (a), por una herramienta de tipo inadecuado (b) y por la

existencia de superficies múltiples (c) .............................................................. 58

Figura 2. 20. .................................................................................................... 59

Figura 2. 21. Parámetros que intervienen en MAV en transiciones ................. 59

Figura 2. 22. Mecanizado en hélice sin MAV................................................... 60

Figura 2. 23. Mecanizado en hélice con MAV ................................................. 60

Figura 2. 24. Direcciones de mecanizado. Dirección a 0º (a), dirección a 45º (b),

dirección a 90º (c)............................................................................................. 61

Figura 2. 25. Mecanizado en 5 ejes. ................................................................ 62

Figura 2. 26. Orientación herramienta en 5 ejes.............................................. 62

Figura 2. 27. Valores de rugosidad. Superficie plana horizontal ( Distancia entre

pasadas 0.7mm) (a), superficie plana inclinada (Dist. Entre pasadas 0.7 mm)

(b), superficie convexa (Dist. Entre pasadas 0.7 mm (c) , superficie cóncava (

Dist. Entre pasadas 0.7 mm) (d) ....................................................................... 63

Figura 2. 28. .................................................................................................... 64

Figura 4. 1. Material de partida. Material de partida sólido (a), material de partida

transparente (b). ............................................................................................. 185

Figura 4. 2. Material de partida montado en máquina ................................... 185

Figura 4. 3. Operación Roughing.1. Resultado de mecanizado (a), trayectoria

que describe la herramienta (b) ...................................................................... 187

Figura 4. 4. Operación Z. level.1. Resultado de mecanizado (a), trayectoria que

describe la herramienta (b)............................................................................. 187

Figura 4. 5. Operación Pocketing.1. Resultado de mecanizado (a), trayectoria

que describe la herramienta (b) ...................................................................... 188

Figura 4. 6. Operación Multi-Axis Flank Contouring 3. Resultado de mecanizado

(a), trayectoria que describe la herramienta (b) .............................................. 190





18

Figura 4. 9. Operación Curve Following.1. Resultado de mecanizado (a),

trayectoria que describe la herramienta (b) .................................................... 191

Figura 4. 10. Operación Multi Axis Flank Contouring.10. Resultado de

mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b) ......................... 193

Figura 4. 11. Operación Multi Axis Flank Contouring.13. Resultado de

mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b) ......................... 193

Figura 4. 12. Operación Isoparametric Machining 2 . Resultado de mecanizado


Figura 4. 13. Operación Isoparametric Machining 3. Resultado de mecanizado


Figura 4. 14. Simulación final del engranaje .................................................. 195

19

CAPÍTULO 1: Mecanizado en alta velocidad y en alto

rendimiento

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1.1 Concepto de mecanizado en alta velocidad (MAV) El Mecanizado de Alta Velocidad consiste en la optimización del mecanizado con las posibilidades existentes limitado por la pieza/material a mecanizar y las herramientas-máquinas (CAD/CAM) disponibles. El mecanizado de alta velocidad está vagamente definido como el uso de las velocidades mayores de husillo para conseguir altos porcentajes de eliminación de material sin degradar la precisión y calidad de las piezas. Generalmente se espera conseguir valores de avance y velocidades de al menos un 50% más que usando los métodos convencionales y a velocidades de corte entre 5 y 10 veces superiores a las que se utilizan de manera convencional “para cada material”. El mecanizado de alta velocidad atrae a muchos fabricantes por tres motivos. Primero es el factor del tiempo: Si la misma pieza se puede fabricar más rápidamente, se puede vender por menos dinero y obtener beneficios adicionales aumentando la capacidad de las máquinas-herramienta. El segundo motivo es que los fabricantes están deseando incorporar técnicas de mecanizado de alta velocidad que respondan a las demandas de los clientes en plazos de entrega más cortos. Por último, la intensa competencia entre regiones o naciones con costes de mano de obra barato obliga a las economías con mano de obra cara a producir componentes en menos tiempo. 1.1.1 Características del MAV Prácticamente todos los estudios sobre alta velocidad parten de las ideas y curvas de Salomón. Salomón propuso su idea (finales de los años 19) casi 15 años antes de los modelos modernos de mecánica del corte, con lo que fue una invención muy intuitiva; realizó experimentos de fresado a velocidades superiores incluso a 15.000 m/min. La patente de Salomón planteaba: "la temperatura y el desgaste de la herramienta crecen con la velocidad de corte, hasta que alcanzan un valor máximo denominado velocidad crítica, a partir del cual decrecen con la velocidad. La velocidad crítica depende del material, como se muestra en la figura 1.1. Por tanto, si se mecaniza por encima de este valor los resultados serán óptimos". Hoy día se sabe que la temperatura y el desgaste siempre crecen, aunque tienden a estabilizarse cuando la velocidad de corte es elevada. Se considera más acertada por ejemplo la curva de McGee (1979) para el aluminio, aunque es una más de las obtenidas por diversos investigadores.

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Figura 1. 1. Curvas de Salomón

Respecto a los demás materiales, es muy difícil comprobar si en el mecanizado de aceros se soportan bien velocidades de 1700 m/min porque antes de llegar a estos valores se rompen las herramientas. Como se ve en la figura, el acero rápido HSS solamente soporta hasta 650 ºC la herramienta de metal duro unos 850 ºC Las velocidades de corte de lo que hoy día se entiende por alta velocidad se reflejan en la figura 1.2 con los valores orientativos de la velocidad de corte en cada caso.

Figura 1. 2.

Para alcanzar estas velocidades se requieren máquinas capaces de llegar a ellas, pues pueden verse limitadas por su construcción y sobre todo por el accionamiento principal (husillo).

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1.1.2 Influencias de la velocidad de corte

1. El coeficiente de rozamiento viruta-herramienta disminuye 2. Desaparece el filo recrecido con una mejora sustancial del acabado

superficial 3. El MAV tiende a sustituir las pasadas de gran profundidad a baja velocidad

de corte por muchas pasadas rápidas de menor profundidad de corte, obteniendo un considerable aumento de viruta desalojada (volumen de material por unidad de tiempo). Las altas velocidades de corte y los elevados avances disminuyen las fuerzas de corte gracias a espesores de viruta cada vez más pequeños.

4. Casi toda la totalidad del calor es evacuado con la viruta 5. El mecanismo más importante de desgaste de las HTAS es el de difusión.

1.1.3 Ventajas e inconvenientes del MAV 1.1.3.1 Ventajas:

1. Mayor precisión de los contornos, mejor calidad superficial y tolerancias dimensionales más precisas.

2. Mecanizado de paredes finas. 3. Reducción del tiempo de mecanizado y coste global y disminución del

coeficiente de rozamiento viruta-herramienta. 4. Evacuación casi total del calor por medio de la viruta y aumento en la vida

de la herramienta. 5. Posibilidad de mecanizado de aceros duros (>50 HRC) como si fuera

mecanizado en caliente. 6. Reducción de los tiempos de fabricación. 7. Mejora capacidad de realización de geometrías complejas. 8. Disminución de las fuerzas de corte en los materiales dúctiles, posibilidad

de mecanizar paredes delgadas (0,2 mm.).

1.1.3.2 Inconvenientes:

1. Deficiente conocimiento del proceso de MAV 2. Diferente planificación del proceso 3. Necesidad de una mayor Programación 4. Elevado coste de las Máquinas de Alta Velocidad 5. Herramientas y portaherramientas más costosos 6. Protección reforzada del operario y la máquina

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1.2 Concepto de mecanizado en alto rendimiento (MAR) Tradicionalmente el mecanizado de alto rendimiento hacía referencia a aquel que aplica simultáneamente grandes avances y profundidades de corte, pero manteniendo las velocidades de corte consideradas convencionales. Con estas condiciones de operación surgen virutas de gran tamaño. Este proceso debe ejecutarse en máquinas herramienta con cabezales de gran potencia y estructura rígida. En inglés se denomina High Removal Rate Machining, un término más específico y descriptivo que lo entendible en el más vago de "alto rendimiento". Aplicando grandes avances y con elevadas profundidades de corte se generan espesores de viruta muy superiores al caso convencional, las fuerzas de corte crecen casi en proporción directa a la sección de viruta. Hoy día el concepto MAR (Mecanizado de Alto Rendimiento) es mucho más general, refiriéndose a toda tecnología de arranque de viruta que mejore sustancialmente dos aspectos del proceso: –La productividad, medida como tasa de arranque, es decir, cantidad de material eliminado en la unidad de tiempo. También debe procurarse mecanizar en condiciones que induzcan un desgaste no excesivo de las herramientas. –La calidad, en cuanto a una mayor precisión dimensional y una menor rugosidad de las superficies. Uno de los mecanizados que mejor resultado proporcionan sobre todo en aceros, es el mecanizado trocoidal. Es un tipo de estrategia de mecanizado por arranque de viruta, la cual se basa en mecanizar con una profundidad de corte y avance mayor, pero con un contacto lateral de la fresa con la pieza a mecanizar mínimo, con respecto a una estrategia de mecanizado convencional. Siguiendo una estrategia de mecanizado trocoidal la temperatura que se genera entre la herramienta de mecanizado y la pieza es menor. Por tanto, se puede aumentar la velocidad de corte y por tanto realizar mecanizados de piezas en menor tiempo. Es una estrategia donde produce un gran ahorro de tiempo en mecanizado de aceros.

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1.3 Herramientas de corte En el MAV se puede decir que la herramienta es un factor clave. El MAV no existiría si no se dispusiera de herramientas capaces de soportar las nuevas condiciones de mecanizado, en especial las elevadas temperaturas de oxidación. 1.3.1 Mecanismos de desgaste de las herramientas A continuación, se detallan algunos de los mecanismos de desgaste más comunes en los procesos por arranque de viruta

1. Abrasión: Es producida por las partículas duras del material de la pieza, las cuales rayan y arrastran partículas de la herramienta. Se produce en todos los tipos de desgaste, pero principalmente en el desgaste del flanco.

2. Adhesión: Se produce entre los materiales de pieza y herramienta debido a que la viruta y la herramienta entran en contacto a altas temperaturas y presión de forma que se produce una soldadura. A medida que la viruta fluye por la herramienta va arrancando pequeñas partículas de la herramienta produciendo un desgaste de la superficie.

3. Difusión: Consiste en un intercambio de átomos entre la superficie de

contacto herramienta-pieza o herramienta-viruta de forma que la herramienta queda agotada de átomos lo que hace que cambie sus propiedades en esa zona. Entre ellas, puede perder la dureza, facilitando que cambie su forma geométrica y se produzca un acabado deficiente. La superficie de la herramienta se vuelve más susceptible de desgastarse por abrasión y adhesión. Se piensa que la difusión es el principal mecanismo de desgate en la cara de desprendimiento.

4. Reacciones químicas: Son favorecidas por las altas temperaturas que se alcanzan en la interfaz pieza-herramienta. La más común de ellas es la oxidación, la capa de óxido formada sobre el material es más blanda que este por lo que se desprenderá de la herramienta, la repetición continua de este ciclo hace que se vayan perdiendo partículas del material de la herramienta generando por tanto el desgaste.

5. Deformación plástica: Es generada por las altas presiones y temperaturas sobre el filo de corte, lo que produce la deformación. Este desgaste afecta principalmente al desgaste del flanco. Estos mecanismos se aceleran conforme se aceleran las velocidades de corte y las temperaturas. La difusión y las reacciones químicas son más sensibles a altas temperaturas.

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1.3.2 Estudio de F. W. Taylor En 1907 Taylor observa experimentalmente que el desgaste gradual del flanco va aumentando conforme aumenta el tiempo de corte según se representa en la gráfica de la figura en la cual se distinguen tres zonas diferenciadas:

• Periodo de desgaste rápido inicial La herramienta al entrar en contacto tiene un desgaste rápido durante los primeros instantes del corte.

• Periodo de desgaste estable A continuación del desgaste rápido inicial, este se mantiene a una velocidad constante.

• Periodo de desgaste acelerado Finalmente, la velocidad a la que se produce el desgaste aumenta, esto marca el inicio de la región de fallo. En esta región la eficiencia del corte se reduce debido a que la geometría de la herramienta ya no es la óptima, la temperatura se eleva y acaba produciendo el fallo de la herramienta y determinando el final de su vida útil.

Figura 1. 3. Periodos de desgaste de la herramienta

Son muchos los factores que afectan al desgaste de la herramienta, entre ellos los más destacados son la velocidad de corte, el avance, la profundidad de corte, los materiales de la herramienta y la pieza, etc. Siendo el más decisivo de ellos la velocidad de corte. El incremento de cualquiera de ellos aumentará la velocidad con la que se propaga el desgaste y por tanto disminuirá la vida útil.

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1.3.3 Tipos de materiales para herramientas

1. Acero rápido recubierto: Los aceros rápidos están normalmente recubiertos mediante una deposición física en fase vapor (PVD) o mediante deposición química en fase vapor (CVD). La vida de la herramienta es mayor en comparación con las herramientas no recubiertas. Los materiales más frecuentes usados son el carburo de titanio (TIC), nitruro de titanio (TiN) y nitruro de titanio carbono (TiCN), nitruro de titanio y aluminio (TiAlN). Tienen buen equilibrio entre la tenacidad y la resistencia al desgaste. La dureza es mayor frente a los aceros rápidos o carburos cementados. EL recubrimiento TIN es el más usado para operaciones en corte continuo. El TIAIN tiene una alta dureza y una alta resistencia a la corrosión. CrN y TiCrN poseen una alta dureza y un nivel más bien alto de plasticidad. Tienen una alta resistencia a la corrosión. Las herramientas de acero rápido recubiertas de CrN y TiCrN son recomendadas para acabados y semiacabados en operaciones de fresado.

Tabla 1. 1. Recubrimientos para herramientas

Propiedades Material de recubrimiento

TiN TiCN CrN TiCrN TiAlN

Dureza (HV) 2200-

2600

3200-

3300

2450-

2900

3000-

3200

3000-

3300

Máximo espesor

recubrimiento

(µm)

10 10 50 20 10

Velocidad de

deposición(µm/h) 6-8 6-7 2-4 4-5 4-6

Estabilidad contra

la corrosión (ºC) 550 550 700 650-700 800

Coeficiente de

fricción 0.67 - 0.57 - 0.7-0.75

27

2. Carburo cementado o metal duro: Las herramientas de metal duro se obtienen mezclando carburo de tungsteno (WC) pulverizado y cobalto a temperaturas elevadas, habitualmente en la proporción 88-94% y 12-6% en peso respectivamente. Presenta una elevada dureza (1500 HV), y además soporta temperaturas hasta 900 ºC. La mayoría de los carburos cementados están cubiertos con carburo de titanio (TiC), nitruro de titanio(TiN), nitruro de titanio y aluminio (TiAlN) y por oxido de aluminio. La dureza de estos recubrimientos se puede consultar en la tabla 1.1.

Las herramientas de metal duro también se pueden fabricar en dos formas:

a. Herramientas enterizas o integrales: Se parte de una barra de metal duro y se rectifica en máquinas especiales hasta que se tallan los filos de corte. La gran ventaja que ofrecen es que al ser de una sola pieza están muy bien equilibradas y pueden girar a gran velocidad.

b. Plaquitas: Se fabrican los filos de corte en forma de pastillas (también llamados insertos) que pueden ser soldadas o fijadas por sujeción mecánica a un soporte o vástago. Las plaquitas son desechadas una vez que todos sus filos se han desgastado.

Según la norma DIN 4990/ ISO 513 los carburos cementados se clasifican en función del material que estén aptos para mecanizar. Los carburos cementados del grupo P son aptos para mecanizar aceros, los del grupo M para aceros inoxidables, los del grupo K para fundiciones, los del grupo N para aluminio, los del grupo S aleaciones de titanio y níquel y los del grupo H son aptos para aceros templados.

3. Cermets: Una variable derivada del metal duro son los cermets. Los

cermets actuales incorporan además de carburo de tungsteno las fases duras de carburo de titanio TiC (dureza 3200Hv) y carbonitruro de titanio TiCN a un sustrato de Ni y Co. Tienen baja tendencia a la oxidación y a la formación del filo recrecido. Son de gran dureza y resistencia a la abrasión. Los cermets se aplican mejor a aquellos materiales que producen una viruta dúctil, aceros y las fundiciones dúctiles. Los modernos aleados TaNbC y MoC añadidos incrementan la resistencia de los cermets ante el choque cíclico propio de la operación de fresado.

4. Cerámicos: Existen tres tipos básicos de cerámica: las basadas en óxido

de aluminio (Al2O3), SIALON (combinación de Si, Al, O y N) y las de nitruro de silicio (Si3N4). Todas ellas se sinterizan a altas temperaturas. Son duras con alta dureza en caliente, y no reaccionan químicamente con los materiales de la pieza. Sin embargo, son muy frágiles.

5. Materiales sintéticos de alta dureza: Incluyen el diamante policristalino

(PCD), el nitruro de boro cúbico policristalino(PCBN), diamante monocristalino (MCD) y el diamante policristalino (PCD). Es casi tan duro como el diamante natural. Este diamante sintético tiene una increible

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resistencia al desgaste y una baja conductividad térmica. Sin embargo, son muy frágiles. La vida de la herramienta es hasta cien veces mayor que la del carburo cementado. Como desventajas; las temperaturas de corte no deben exceder 600 ºC, no puede ser usado para cortar materiales ferrosos porque existe afinidad, y no sirve para cortar para materiales tenaces.

Tabla 1. 2.Velocidades de corte con herramienta PCBN

Herramienta de corte: PCBN

Velocidad de corte (m/min)

Torneado Fresado

Acero de herramientas - 400-900

Acero estructural - 400-900

Fundición (150-300 HRC) 300-1000 600-3000

Fundición (400-650 HRC) 40-200 150-800

Tabla 1. 3. Velocidades de corte con herramienta PCD

Herramienta de corte: PCD

Velocidad de corte (m/min)

Torneado Fresado

Aluminio 600-3000 600-6000

Aleaciones de aluminio 500-1500 500-2500

Cobre y aleaciones 300-1000 300-2000

Materiales compuestos 200-1000 2000-4000

Plásticos 200-1000 2000-4000

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1.3.4 Sujeción de herramientas en máquinas de alta velocidad El mecanizado de alta velocidad requiere altas precisiones de concentricidad de la herramienta de corte con el fin de evitar errores y aumentar la seguridad del proceso en el mecanizado a altas revoluciones de corte. El portaherramientas es el elemento donde se introducen las herramientas para luego colocarlas en el cabezal de la máquina. Gracias a la utilización de estos elementos se puede emplear una infinidad de herramientas diferentes en la misma máquina de mecanizado a la vez que facilita y disminuye el tiempo de cambio de estas herramientas. El ajuste de la herramienta en el portaherramientas debe ser extremadamente preciso. Los diferentes sistemas empleados para el ajuste de herramientas en los portaherramientas de alta velocidad son:

1. Mecánico: Este tipo de ajuste es el conocido universalmente como ajuste de tuerca y pinza (porta-pinzas). En el caso de tuerca de gran apriete, la pinza es cilíndrica, en cambio, en el caso tradicional, de una tuerca normal, la pinza es cónica.

2. Hidráulico: No es una opción muy recomendable, ya que al girar a altas revoluciones (a partir de 20000 rpm.), la limitada rigidez, hace aumentar el salto radial de la herramienta. Las ventajas que presenta este portaherramientas es que no necesita ningún mecanismo secundario, sin embargo, el coste individual del portaherramientas (sin contar el mecanismo de calentamiento de los térmicos) es más elevado que los térmicos.

3. Térmico: El portaherramientas se somete a un proceso de calentamiento, con lo que aumenta el diámetro interior por dilatación. Una vez dilatado se introduce la herramienta, y tras el subsiguiente proceso de contracción queda sujeta la herramienta. Esta opción es la más recomendada, pero actualmente también es la más compleja y cara, ya que obliga a disponer de un portaherramientas por diámetro de herramienta, y un dispositivo por diámetro de herramienta, y un dispositivo térmico auxiliar para la sujeción.

4. Integrados: Estos portaherramientas llevan integrados la herramienta, esto es, la herramienta y el portaherramientas son todo uno. Estas herramientas son todas de plaquitas con el fin de poder intercambiarlas si la herramienta se deteriora.

(a) (b) (c) (d)

Figura 1. 4.Tipos de portaherramientas. Mecánico (a), hidráulico (b), térmico (c), integrado (d).

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1.4 Fluidos de corte en el mecanizado en alta velocidad

En mecanizado convencional cuando hay tiempo para la propagación del calor, se hace necesario el uso de refrigerante para prevenir el calentamiento en la pieza, la herramienta, el portaherramientas y ocasionalmente el husillo. El costo de estos fluidos de corte representa un porcentaje importante dentro del proceso de fabricación. En el caso del Mecanizado de Alta Velocidad, aunque parezca una idea descabellada, no siempre es necesario el uso de fluidos de corte e incluso pueden llegar a ser contraproducentes. La razón de esto es la propia naturaleza del método MAV, ya que la mayor parte de la transmisión del calor se realiza a través de la viruta. En el caso del MAV, el desarrollo de recubrimientos de la herramienta de última generación, con una excelente resistencia a alta temperatura favorece la posibilidad de realizar el mecanizado en situaciones de ausencia de refrigerante.

Uno de los principales factores para el éxito en MAV es la total evacuación de la viruta de la zona de corte. Evitar la acumulación de viruta cuando se trabaja con un acero templado es absolutamente esencial para una vida predecible de la herramienta y para un mantener una buena seguridad. Además, la formación de buenas virutas es la manera más importante en que la herramienta afecta la transferencia de calor. Las virutas pueden transportar alrededor del 85-90% del calor generado por la acción de corte, pasando el resto a la pieza y la herramienta. Las herramientas incluyen ranuras en la superficie para apoyar la rotura de las virutas. Otra manera de ayudar a la ruptura de las virutas y a la evacuación de calor consiste en reemplazar el líquido de corte por un gas; el aire es el más utilizado. Aunque no resulta muy eficiente para el enfriamiento, un chorro de aire de taller a veces basta para retirar las virutas de la pieza y de la máquina. Es mucho mejor aún si la máquina herramienta permite el pasaje de aire a través del husillo. El uso de un fluido de corte a menudo puede empeorar la situación por una simple razón: la mayoría de los efectos del enfriamiento van a las partes del trabajo que ya están más frías que el corte. Los fluidos tienden a enfriar sólo la región circundante, áreas que se habían calentado previamente, intensificando así los gradientes de temperatura y aumentando los esfuerzos térmicos. Esto puede provocar la aparición de fisuras en los bordes de la herramienta por fatiga térmica. Además del costo y de la vida de la herramienta, otro factor que afecta la selección del mecanizado en seco es la propia pieza de trabajo. Algunas veces, el fluido de corte puede producir herrumbre en la pieza o contaminarla. Consideremos un implante médico, como la junta de bolas de la cadera. Los fluidos de corte son indeseables cuando hay temor de contaminación. La susceptibilidad de la pieza de trabajo para un proceso seco también depende del material. Un fluido de corte puede ser superfluo en el corte de la mayoría de las aleaciones de hierro fundido, aceros al carbono y aceros aleados, por ejemplo. Estos materiales, que son relativamente fáciles de mecanizar y conducen bien el calor, permiten que las virutas transporten la mayoría del calor generado. La excepción es el acero de bajo carbono, que se vuelve más adhesivo en la medida en que disminuye el contenido de carbono. Estas

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aleaciones pueden necesitar un fluido como lubricante para prevenir la soldadura. Los fluidos de corte normalmente son innecesarios cuando se mecaniza la mayoría de las aleaciones de aluminio, por las temperaturas relativamente bajas que se presentan. En situaciones en las que ocurre la soldadura de la viruta en estos materiales, el problema generalmente puede ser resuelto con el uso de ángulos de ataque altamente positivos y bordes agudos que corten el material. Sin embargo, el refrigerante a alta presión puede ser útil cuando se corta aluminio a altas velocidades si un simple chorro de aire no es suficiente para ayudar a romper y a evacuar las virutas. Mecanizar aceros inoxidables en seco es un poco más difícil. El calor puede causar problemas en estos materiales al sobretemperar aleaciones martensíticas, por ejemplo. En muchas aleaciones austeníticas, el calor no fluye bien desde la zona de corte hacia las virutas porque la conductividad térmica tiende a ser muy baja. El sobrecalentamiento del borde de corte puede, por tanto, disminuir la vida de la herramienta hasta valores inaceptables. Otra razón por la que los fluidos de corte son usualmente necesarios para mecanizar aceros inoxidables es que muchas aleaciones son gomosas, lo cual significa que son propensas a causar abarrotamiento en el borde de corte, dando como resultado un acabado superficial pobre. Para muchos materiales, el mecanizado en seco es una excepción. Las aleaciones para altas temperaturas constituyen un grupo completo de materiales que requieren fluidos de corte. En particular, el corte de aleaciones con base en níquel y cromo produce temperaturas extremadamente altas que requieren un fluido de corte para disipar el calor. La lubricidad de un fluido también mantiene la generación en un mínimo. El uso de fluidos de corte es imperativo cuando se mecaniza titanio. Es gomoso, tiene baja conductividad térmica, y, en el caso de algunas aleaciones, tiene un bajo punto de llama. Como consecuencia, las virutas no extraen el calor y la pieza se calienta tanto que puede llegar a ignición y arder (el magnesio también arde fácilmente y, por ende, sus virutas). Los fluidos de corte previenen el problema lubricando el borde, retirando las virutas y enfriando la pieza de trabajo. Para asegurar que el fluido realice bien estas funciones, las aleaciones de titanio necesitan fluidos suministrados a alta presión, generalmente en un rango de 4.000 psi a 7.000 psi. Mientras muchos talleres han aprendido el valor del mecanizado en seco por accidente, muchos otros han fallado en ver sus beneficios, aunque hayan tenido el propósito. La razón es que el éxito del mecanizado en seco requiere mucho más que eliminar el refrigerante: demanda una estrategia metódica para controlar el calor en el proceso global. Asegurar la buena formación de virutas, una selección adecuada de las herramientas y sus recubrimientos, encontrar los mejores parámetros de corte y conocer los materiales con los que trabajamos nos puede aportar un gran beneficio en nuestro proceso. [1]

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1.5 Mecanizado de aleaciones de aluminio 1.5.1 Aleaciones maleables y de fundición Existen dos grupos de aleaciones de aluminio, que poseen características, propiedades mecánicas y aplicaciones distintas. Por tanto, su comportamiento ante el mecanizado y el tipo de operaciones a realizar son diferentes. Pero si son comunes los problemas que pueden venir derivados de la afinidad del aluminio con el material constitutivo de las herramientas o con los recubrimientos de las mismas.

Las aleaciones maleables o de forja son las se obtienen por laminación, que

podrían ser forjadas si fuese menester.

Las aleaciones de aluminio de este grupo se designan mediante un sistema numérico de cuatro dígitos. El primero de ellos indica el grupo de aleación, determinado por la presencia de un componente principal. Pueden contener cobre, silicio con adiciones de cobre y/o magnesio, silicio, zinc, estaño y otros elementos. Las series de aleaciones para conformar son las siguientes: -Series 1xxx. Aluminio de 99,00% o mayor pureza tiene muchas aplicaciones, especialmente en los campos eléctricos y químicos. Estos grados de aluminio se caracterizan por una excelente resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica y eléctrica, bajas propiedades mecánicas, y excelente trabajabilidad. Los aumentos moderados en la resistencia pueden ser obtenidos por endurecimiento por acritud. Hierro y silicio son las impurezas principales. -Serie 2xxx. El cobre es el principal elemento de aleación en esta serie y tiene entre un 4% y el 6% en peso, en general con magnesio como una adición secundaria. Estas aleaciones requieren un tratamiento térmico de solución para obtener propiedades óptimas. En condición de solubilizada estas aleaciones muestran propiedades mecánicas similares y veces superiores a los aceros de bajo carbono. En algunos casos se emplea el tratamiento térmico de precipitación(envejecimiento) para aumentar aún más las propiedades mecánicas. Las aleaciones de la serie 2xxx no tienen tan buena resistencia a la corrosión como la mayoría de las otras aleaciones de aluminio. -Serie 3xxx. El manganeso es el principal elemento de aleación de la serie 3xxx. Estas aleaciones son generalmente no tratables térmicamente, pero tienen un 20% más de resistencia que las aleaciones de la serie 1xxx. Debido a que sólo un porcentaje limitado del manganeso (hasta aproximadamente el 1,5%) se puede añadir eficazmente al aluminio, este es un elemento importante en algunas pocas aleaciones. -Serie 4xxx. El principal elemento de aleación en esta serie es el silicio, que se puede añadir en cantidades suficientes (hasta 12%).

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-Serie 5xxx. El principal elemento de aleación en aleaciones de la serie es el magnesio. Cuando se utiliza como un elemento de aleación o con manganeso, el resultado es una aleación endurecible por acritud de moderada a alta resistencia. El magnesio es considerablemente más eficaz que el manganeso como endurecedor, aproximadamente 0,8% de Mg que es igual a 1,25% de Mn, y puede ser añadido en cantidades mayores. -Serie 6xxx. Las aleaciones de la serie 6xxx contienen silicio y magnesio en las proporciones requeridas para la formación de siliciuro de magnesio (Mg2Si). -Serie 7xxx. Zinc, en cantidades de 1 a 8%, es el principal elemento de aleación en aleaciones de la serie 7xxx, y cuando se combina con un porcentaje menor de magnesio, resulta en las aleaciones tratables térmicamente de moderada a muy alta resistencia. -Serie 8xxx.Son aleaciones con una amplia gama de composiciones químicas. Además de la composición química, es muy importante el tratamiento mecánico o térmico que reciben las aleaciones, que cambia totalmente sus propiedades. Por ejemplo, uno de los tratamientos térmicos más utilizados es el denominado T6, que significa que el material está solubilizado y después envejecido, con lo que se crece su resistencia mecánica. Los tratamientos h significan que la aleación está endurecida por laminación en frío. Las aleaciones de aluminio de fundición, además de elementos que aporten dureza, deben contener suficientes cantidades de elemento para formar el eutéctico (normalmente Silicio) con el fin de conseguir una adecuada fluidez de la colada. Añadiendo silicio al aluminio se mejora enormemente la fluidez, la colabilidad y se reducen las grietas por contracción en la etapa de solidificación. Además, las adiciones de este elemento reducen el peso específico y el coeficiente de expansión térmico. La composición eutéctica para la familia de las aleaciones de aluminio-silicio ronda el 12% de silicio. Por encima de esta concentración, el contenido de silicio precipita en forma de cristales primarios. La presencia de este silicio primario es muy importante cuando se requiere gran resistencia al desgaste, pero aparece una característica negativa muy significativa: el silicio primario es muy abrasivo con la herramienta de corte, con lo que la vida de la herramienta se reduce considerablemente.

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Figura 1. 5. Diagrama de fases Al-Si

99.95% AL 8% Si 12% Si 20% Si

1.5.2 Mecanizado de aleaciones maleables Las aleaciones maleables son generalmente de mecanizado sencillo. El problema a evitar es la adhesión de aluminio en las caras de desprendimiento e incidencia de la herramienta que se denomina BUL (Built up layer) o capa recrecida. Respecto a la adhesión, este es un fenómeno usual en el mecanizado de

aluminio cuando se elimina o se reduce la aportación de lubricante. En estas

condiciones se activan los mecanismos de difusión y adhesión que conducen a

dos tipos de problemas, la aparición de filo recrecido (BUE, Built up Edge) y/o

capa recrecida (BUL, Built up Layer). El primer tipo se observa en mecanizado a

baja velocidad siendo poco importante si se tiene en cuenta que el objetivo actual

es aumentar la velocidad al máximo.

El segundo fenómeno se produce a altas velocidades de corte. Ambos fenómenos provocan una dramática disminución de la vida de la herramienta. El BUE produce la rotura del filo y el BUL produce la acumulación de material en el filo y en las carcasas de desprendimiento e incidencia, embotándose la herramienta. Además, a este fenómeno se puede sumar la abrasión, produciéndose una acción combinada adhesión-abrasión que acelera la degradación.

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Otro problema más inusual es la posibilidad de cambios metalúrgicos en el

material de la pieza, si la herramienta esta mucho tiempo parada en un mismo

punto. Este hecho puede ocurrir si el programa de control numérico incluye una

parada innecesaria, o si en una zona concreta el utillaje cede ante una fuerza de

corte y se produce un “patinazo” de los dientes en lugar de un corte.

También puede ocurrir si la pared final es de muy pequeño espesor, caso usual en ciertas piezas de satélites o estructuras ligeras. En cuanto a las herramientas de corte, las soluciones para mecanizar aleaciones de aluminio tipo maleable son:

• Acero rápido, la opción más barata, con bastante buen rendimiento

• Metal duro sin recubrir, una solución de mayor costo, pero con un mayor rendimiento que el caso anterior.

• Metal duro recubierto de TiAlN, pero el recubrimiento puede ser innecesario si se mecaniza con refrigerante (taladrina)

1.5.3 Mecanizado de las aleaciones de fundición Se deben tener en cuenta dos hechos que influyen directamente sobre la naturaleza del proceso de mecanizado. En primer lugar, en estas aleaciones se realizan operaciones sencillas sobre piezas fundidas cercanas a su forma final (Near-net-shape). Por tanto, se mecaniza poco en cuanto a volumen de viruta en cada pieza, justamente para acabar las caras y agujeros que van a estar en contacto con otros componentes. Se fresan algunas caras, se taladran y mandrinan los agujeros, etc. Se utilizan centros de mecanizado de husillo horizontal, o máquinas transfer automáticas si la producción debe ser muy elevada. Un caso típico son las carcasas y piecerio del motor del automóvil. Por otro lado, el silicio es un material muy abrasivo y se puede encontrar formando cristales primarios dentro de la matriz, lo que ocurre si el porcentaje es superior al eutéctico. Mientras que los cristales primarios de silicio presentan una dureza de entre 1000 y 1300 HK (dureza Knoop), la dureza de la matriz de aluminio rara vez excede de los 180 HK. La vida de la herramienta se reduce considerablemente. Por ello si se utilizan herramienta de metal duro las velocidades de corte deben ser muy reducidas y por tanto la productividad. 1.5.4 Herramientas de corte: recubrimientos y vida útil

• cercano al 12% de silicio, se puede mecanizar con metal duro recubierto de TiAlN multicapa. La herramienta se desgasta, pero el tiempo de mecanizado útil puede ser suficiente.

• Más del 12%, solamente se puede utilizar diamante policristalino (PCD). Las herramientas de metal duro se desgastan a un ritmo vertiginoso.

• Es muy habitual emplear herramientas de plaquita, dado que los planeados y los mandrinados son las operaciones más frecuentes.

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1.5.5 Sistema de lubricación MQL (Minimun Quantity of Lubricant) El sistema MQL, también denominado de micro pulverización de lubricante, funciona con aire a presión, inyectando la mezcla de aire y aceite pulverizado en la zona de corte. Su finalidad es minimizar el consumo de refrigerante/lubricante en el mecanizado. El interés por reducir los consumos de taladrinas se reflejan en algunas referencias, donde se indica que el coste de la adquisición, sistema de filtrado y eliminación de los refrigerantes tras su uso puede legar a ser el 10% de los costes de producción. A esto se añade que los refringentes pueden provocar un elevado impacto ambiental. Por ambas razones se está tendiendo a mecanizar en seco y si no es posible, a utilizar técnicas de mínimo consumo de refrigerante. Por tanto, el MQL es una técnica dentro de la actual tendencia conocida como mecanizado ecológico o mecanizado ecoeficiente. Las boquillas se pueden disponer en diferentes posiciones relativas a la herramienta y al avance del trabajo de la fresa. En torneado, la boquilla se sitúa sobre la cara de desprendimiento de la herramienta. El chorro de aire más el refrigerante actúa en tres formas diferentes: -Eliminando el calor generado en el corte. Este hecho se produce por dos motivos, la convección producida por el aire inyectado, y la evaporación de parte del aceite inyectado absorbiendo el calor existente en la herramienta. -Reduciendo el rozamiento en la cara de desprendimiento, dado que las gotas de aceite son suficientemente pequeñas para inmiscuirse entre la viruta y herramienta, disminuyendo la fricción entre viruta y herramienta. -Evacuando la viruta debido al paire a presión. Este hecho se suele favorecer disponiendo el husillo en horizontal. De esta forma la viruta cae por gravedad. El fluido lubricante/refrigerante puede ser un aceite o éster, apropiado para uso general, o bien ser un alcohol, adecuado para el mecanizado de aluminio. En todo caso, se utilizan sustancias no tóxicas y biodegradables.

1.6 Mecanizado de aleaciones de titanio 1.6.1 Tipos de aleaciones de Ti El titanio es un metal alotrópico y las estructuras cristalinas que puede presentar son dos:

1. Hexagonal compacta o HCP que se identifica como α en la figura… 2. Cúbica centrada en el cuerpo o BCC que se identifica como β en la figura.

Dependiendo del efecto estabilizador sobre las fases α y β ", los elementos de aleación del titanio se clasifican en: 1. Elementos neutros. 2. Elementos betágenos o estabilizadores de la fase β. 3. Elementos alfágenos o estabilizadores de la fase α.

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Las aleaciones α comprenden, además del titanio elemental, las que contienen en su formulación sólo elementos alfágenos y/o neutros. Por otro lado, las aleaciones con una pequeña cantidad de elementos betágenos, entre el 1 y el 2% en peso, se conocen como aleaciones casi- α y su comportamiento es similar al de las aleaciones α. Las aleaciones α destacan por una buena resistencia a fluencia y una gran soldabilidad. Esto se debe a que no admiten tratamiento térmico. También es significativa su buena resistencia a la corrosión. Las aleaciones α+β" comprenden entre el 5% y el 40% de fase " a temperatura ambiente y se singularizan por sufrir transformación martensítica al enfriarse rápidamente. Se caracterizan por su equilibrio de ductilidad y resistencia, por ser tratables térmicamente y por presentar las fases α y β " a temperatura ambiente. Entre ellas destaca la aleación de titanio más empleada, la aleación Ti-6Al-4V. Las aleaciones β " se caracterizan por retener fase β " y no sufrir transformación martensítica tras un enfriamiento rápido. Tienen un contenido mayor en elementos betágenos que las aleaciones α+β". En la figura 1.6 se puede observar el diagrama de fases del titanio en función de elementos estabilizadores de la fase alfa y elementos estabilizadores de la fase beta. Además, se puede apreciar las aleaciones más comunes y el porcentaje de elementos estabilizadores que tienen.

Figura 1. 6. Aleaciones de Ti en función de estabilizadores de la fase β

A lo largo de la vida de la industria del titanio numerosas aleaciones han sido usadas, como por ejemplo Ti-4Al-3Mo-1V, Ti-7Al-4Mo o Ti-8Mn. Pero sin ninguna duda, la más destacable es la aleación Ti-6Al-4V. La aleación Ti grado 5, conocido como Ti-6Al-4V, ya que tiene una composición del 6% de aluminio y 4% de vanadio es única pues sus propiedades de resistencia, ductilidad, fractura y fatiga son excepcionales al tiempo que equilibradas.

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La aleación Ti-6Al-4V, que acapara el 50% del titanio, fue desarrollada en los años 50 en el Instituto Tecnológico de Illinois, EEUU. El sector aeroespacial consume el 80% de esta aleación; mientras que las aplicaciones médicas, químicas, automoción y otras constituyen el 20% restante. [2] Se pueden aplicar dos tipos de tratamiento térmico al Ti6Al4V. Es muy importante a la hora de mecanizar saber si el material esta precipitado (aged) o solubilizado (annealed) pues cambia mucho en cuanto a dureza, con un comportamiento ante el mecanizado bastante diferente.

Tabla 1. 4. Propiedades de la aleación Ti6Al4V

Aged Annealed

Dureza Brinell 379 334

Dureza Rockwell C 41 36

Tensión última de rotura 1170 MPa 950 MPa

Límite Elástico 1100 MPa 880 MPa

Módulo Elástico 114 GPa 113.8 GPa

Limite resistencia a la fatiga a los 1E+7 ciclos

1.6.2 Mecanizado de la aleación Ti6Al4V Históricamente las aleaciones de titanio se han considero como materiales de difícil maquinabilidad. El mecanizado de las aleaciones de titanio implica fuerzas de corte ligeramente superiores a las necesarias en el mecanizado de acero, pero este no es el problema fundamental. Las aleaciones de Ti poseen características metalúrgicas que las hacen más difíciles de mecanizar que los aceros de dureza equivalente. El Ti6Al4V, pese a sus problemas, posee una virtud: origina desgastes paulatinos y crecientes medibles en función del tiempo, longitud de corte o volumen desalojado. Una de sus principales características es la tendencia a generar viruta segmentada. La baja maquinabilidad de esta aleación se debe a los siguientes factores:

• El titanio tiene una fuerte tendencia a alearse, o, mejor dicho, presenta una gran reactividad química con los materiales de la herramienta de corte, lo que se ve favorecido por las temperaturas que surgen en la cara de desprendimiento (>500ºC). Este hecho conduce a un fenómeno muy importante, el desgaste de cráter. El material de la herramienta se alea con el titanio y se va “pegando” en minúsculas partículas a la viruta, generando un socavón. Además, es un cráter muy próximo al filo, por lo que a su vez potencia el crecimiento de desgaste de flanco.

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• El desgaste de flanco conduce a la falta de precisión de mecanizado, por lo que se mide y controla, además es muy sencilla su medida en un microscopio. Por el contrario, el desgaste de cráter (anchura y profundidad) es muy difícil de medir, hace falta un rugosímetro.

Figura 1. 7. Desgaste de herramienta

• El Ti6Al4V tiene un módulo de elasticidad relativamente bajo, es más elástico que el acero. La pieza debido a la acción de la fuerza de corte tiende a alejarse de la herramienta, a menos que se haya diseñado un utillaje muy rígido. Las piezas de paredes delgadas (thin walled), muy habituales en componentes estructurales de los fuselajes fabricados con este material, tienden a la flexión bajo la presión de la herramienta provocando problemas de precisó. La rigidez del sistema herramienta-pieza-maquina es de vital importancia, así como el uso de herramientas muy bien afiladas. Una herramienta mellada resbalará sobre el material y porta tanto tenderá a deformarlo, en lugar de cortar de forma efectiva

• La resistencia a fatiga de la aleación es afectada por el deterioro superficial provocado por un proceso de mecanizado deficiente. Este hecho preocupa con todos los materiales utilizados en a la construcción de componentes de aviación, dado que el proceso de mecanizado no debe añadir incertidumbre al comportamiento a fatiga del componente.

1.6.3 Herramientas de corte: recubrimientos y vida útil En el mecanizado de aleaciones de titanio es interesante que los recubrimientos utilizados dispongan de una alta resistencia al desgaste y estabilidad química. Tanto el carburo de titanio (TiC) como el nitruro de titanio aluminio (TiAlN) cuenta con estas propiedades, constituyendo ambos una barrera adecuada contra la transferencia de calor entre la herramienta y la viruta genera. El nitruro de titanio (TiN) no es un material tan duro como los anteriores, pero sin embargo proporciona un adecuado coeficiente de fricción, lo que muy beneficios para retrasar la aparición del desgaste de cráter. Por tanto, existen indicios de partida de que indican la conveniencia de experimentar con diferentes recubrimientos.

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Los recubrimientos de la familia del TiAlN sobre metal duro parecen ser eficaces y son los más utilizados en la actualidad, dado que algunos autores indican que produce una capa tenaz de 𝐴𝑙2𝑂3 en la superficie de la herramienta, que evita el progreso del desgaste a altas temperaturas. La velocidad de corte recomendada para este tipo de recubrimiento se sitúa en torno a los 100 m/min Sin embargo, existe la posibilidad de que parte del material de recubrimiento pase y contamine la pieza, lo que recomendaría evitar los recubrimientos en el corte de aleaciones de titanio. Tradicionalmente se ha aconsejado que el mecanizado se realice con herramientas sin recubrir. El rechazo de los ingenieros de fabricación a la hora de utilizar herramientas recubiertas de nitruro de titanio (TiN) o carbonitruro de titanio (TiCN) se debe a la posibilidad de que se produzcan reacciones químicas entre los diferentes componentes de titanio del recubrimiento con el material-pieza, debido a la alta reactividad química del dicho material. Esto hecho conduciría a la contaminación de las piezas, que podrían verse afectas frente a fatiga y corrosión. Ahora bien, muchas de estas inclusiones desaparecen con los procesos de rectificado y limpieza posterior, o pueden ser evitadas utilizando unas determinadas condiciones de corte. Por tanto, la importancia de la contaminación queda muy relativizada y debe ser objeto de estudios en detalla en cada caso industrial concreto. A fecha de hoy se ofrecen numerosas herramientas recubiertas para el mecanizado de estas aleaciones. En la figura 1. 8 se pueden apreciar la diferencia en cuanto a desgaste de flanco en función de distintos materiales.

Figura 1. 8. Evolución del desgaste de flanco en función de la longitud de corte a

Vc=51 m/min (HSS recubierto de Ncr y TiCN) y Vc=100 m/min (metal duro)

El comienzo del desgaste de flanco se detectó al poco tiempo de mecanizado en la herramienta CrN y bastantes después en las de TiCN. Debido a este desgaste todas las piezas mecanizadas han mostrado una gran formación de rebabas, más moderadas con las fresas de TiCN.

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La herramienta de metal duro sin recubrir muestra una evolución caracteriza por un desgaste rápido en la etapa inicial, pero con tendencia a ser lineal. Por el contrario, las fresas recubiertas de TiCN acusan el desgaste con más retraso, pero cuando este comienza lo hace velozmente. Le momento de variación de la pendiente y por tanto de la aceleración del desgaste, está relacionado con la desaparición del recubrimiento de la superficie de la herramienta, momento en el que comienza el contacto directo entre la herramienta y el material mecanizado. Como se ha indicado, la herramienta habitual es la de metal duro calidad K10-K20. Aunque de forma muy minoritaria también se está intentado la aplicación de materiales avanzados, particularmente PCBN Y PCD de calidades que estén constituidas por una matriz de tenacidad “relativamente elevada” dentro de su fragilidad. Estos materiales sintéticos se componen de partículas duras (CBN y diamante) de diversos tamaños, con posibilidad de distinta proporción partículas/sustrato, y con varios tipos de sustrato. En el caso del PCBN una matriz con alto contenido en cobalto puede aumentar la tenacidad de la herramienta. El criterio de vida de herramientas generalmente utilizado es que la anchura del desgaste de flanco (VB) llegue a 0.2 o 0.3 mm. Sin embargo, en algunos trabajos de investigación se aplican otros criterios:

• Una cierta profundidad en el desgaste de cráter en la cara de desprendimiento.

• El chipping en el filo de corte puede ser también tomado como criterio. Cuando ocurre el chipping, este puede ser tratado como un desgaste localizado, utilizando un valor umbral VB igual a 0.5 mm.

El fallo catastrófico de la herramienta suele ocurrir de forma aleatoria y no debería ser utilizado como un criterio a no ser que se repita constantemente. Las herramientas con diámetros inferiores a 6mm se rompen en muchas ocasiones de forma inesperada; por este motivo para estudios de maquinabilidad se recomienda utilizar herramientas de diámetros superiores a 12 mm.

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1.6.4 Recomendaciones para el mecanizado de aleaciones de Ti El manual Machining Data Handbook [3] propone las condiciones de corte para el fresado de Ti6Al4V mostradas en la tabla 1.5. Estos datos son un poco antiguos y muy conservadores, pero sirven de referencia.

Tabla 1. 5. Condiciones de corte para el fresado de Ti6Al4V

𝑎𝑃 (𝑚𝑚)

HERRAMIENTA HSS

Material ISO: S9

HERRAMIENTA METAL DURO

Material ISO: K20, M20

𝑉𝑐

(𝑚/𝑚𝑖𝑛)

𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑚𝑚/𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒

𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑡𝑎. 𝑉𝑐

(𝑚/𝑚𝑖𝑛)

𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑚𝑚/𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒

𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑡𝑎.

10 12 25-50

10 12 25-50

0.5 27 0.025 0.050 0.13 84 0.025 0.050 0.18

1.5 24 0.050 0.075 0.15 76 0.050 0.075 0.20

𝐷/4 14 0.025 0.038 0.075 49 0.038 0.050 0.15

𝐷/2 9 0.025 0.025 0.050 37 0.025 0.025 0.13

Hoy en día las velocidades de corte se han multiplicado casi por 3 y no se usan las herramientas de acero HSS. Se utilizan extensivamente las de metal duro calidad K10-K20, tipo submicrograno. La geometría de herramienta suele ser frontal con radio de punta o chaflán, debido al tipo y formas de las piezas a realidad. Se deben evitar cambios bruscos en el valor y dirección de las fuerzas de corte que podrían provocar erosiones y melladuras sobre los filos. Con este fin se deben tener en cuenta los siguientes procedimientos: -Para asegurar una viruta fina en el momento de la salida de la fresa, se debe utilizar fresado en concordancia, dado que implica el paso de una sección de viruta gruesa a una delgada. La fresa en concordancia reduce además el deslizamiento de la herramienta sobre la pieza, lo que supone una menor cantidad de calor generado por rozamiento. -Para incrementar la seguridad, el avance de la herramienta debe reducirse en a la entrada y en la salida de la pieza. Es mejor programar las entradas y salidas de la herramienta en unas trayectorias tangenciales que eviten choques de los dientes a la salida y entrada.

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1.7 Mecanizado de aceros En general, el acero hace referencia a aleaciones Fe-C que se prestan a la deformación plástica, con un contenido de carbono igual o inferior al 2.12% en peso. Sin embargo, los aceros al cromo pueden tener un contenido en carbono más elevado. 1.7.1 Mecanizado de aceros aleados

Los aceros aleados se dividen en dos grupos: aceros de baja aleación y aceros de alta aleación. La distinción entre los dos varía: Smith and Hashemi sitúan la barrera en el 4 % en peso de aleantes, mientras que Degarmo lo define en el 8,0 %. La expresión acero aleado designa más comunmente los de baja aleación.

Todo acero es en realidad una aleación, pero no todos los aceros son "aceros aleados”. Sin embargo, el término "acero aleado" es el término estándar referido a aceros con otros elementos aleantes además del carbono, que típicamente son el manganeso (el más común), níquel, cromo, molibdeno, vanadio, silicio y boro.

En la Tabla 1.6 se reflejan algunos valores orientativos de los parámetros de corte empelados en el mecanizado de los diversos aceros.

Tabla 1. 6. Condiciones de corte en aceros aleados

Material HB Condición

Velocidad de corte m/min.

TiN

0.2-0.1

TiCN

0.2- 0.1

Pm Hss

0.2-0.1

Acero no aleado

110 160 310

C<0.25% C<0.80% C<1.40%

300-390 180-255 165-210

350-450 120-165 110-135

250-310 145-205 130-170

Acero de baja aleación

125-225 220-450

Templado 200-250 130-150

120-165 75-95

160-200 100-120

Acero de alta aleación

150-250 250-300

Templado 170-225 110-150

115-150 75-90

140-180 90-120

Acero de alta aleación

150-250 250-350

Acero rápido (HSS)Templado Acero templado para herramientas

160-195 105-130

125-155

95-120

https://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Manganeso

https://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquel

https://es.wikipedia.org/wiki/Cromo

https://es.wikipedia.org/wiki/Molibdeno

https://es.wikipedia.org/wiki/Vanadio

https://es.wikipedia.org/wiki/Silicio

44

1.7.2 Mecanizado de aceros inoxidables El grupo de aceros inoxidables contienen más de un 11.5% de cromo. Este elemento les confiere resistencia a la oxidación y a la corrosión. En general su maquinabilidad es inferior al de los aceros comunes, debido a que poseen mayor resistencia, ductilidad y tendencia al endurecimiento por deformación. Dentro de los inoxidables existen cuatro grupos: ferríticos, martensíticos, austeníticos y dúplex (ferríticos-austeníticos) cada uno de ellos más resistente a la corrosión que el anterior. Dentro de estos grupos se encuentran los susceptibles de ser endurecidos térmicamente. Cada uno de ellos se mecaniza mejor o peor de acuerdo a su composición y microestructura. Especialmente problemático es el grupo de austeníticos, con un contenido del 18% en cromo y de 8% en níquel, con una matriz austenítica muy tendente al endurecimiento por deformación. Además, se caracterizan por sus propiedades no-magnéticas, bajas conductividades térmicas y eléctricas, así como por un alto coeficiente de expansión. Su mecanizado es problemático, dado que el proceso genera capas superficiales muy duras tras cada pasada de mecanizado. Esta capa debe ser eliminada por la herramienta en la siguiente pasada, lo que conduce a desgaste de entalladura en la line de la profundidad de corte. En la Tabla 1.7 se reflejan algunos valores orientativos de los parámetros de corte empelados en el mecanizado de los diversos inoxidables, con plaquitas de metal duro. La dispersión de valores de la tabla 1.7 es función de distintos factores, tales como los aditivos presentes en la composición del acero, la microestructura del hacer, las herramientas empleadas, la lubricación y la máquina.

Tabla 1. 7. Condiciones de corte de aceros inoxidables

Material: estado recocido

Velocidad de corte

(m/min)

Avance por diente (mm)

Para una herramienta de Ø20mm

Ferríticos 120-400 0.07-0.1

Martensíticos 120-350 0.05-0.08

Austeníticos 80-250 0.05-0.08

Dúplex 80-270 0.0-0.1

Actualmente se busca aumentar los valores de la tabla 1.7 con nuevas calidades de las herramientas, generalmente de metal duro recubiertas de TiN, TiCN, TiAlN.

45

CAPÍTULO 2: Mecanizado en centro de mecanizado de 5 ejes

46

2.1 Configuraciones de máquinas 5 ejes Las máquinas-herramientas CNC estándar tienen motores lineales a lo largo de los ejes X, Y, y Z. Las máquinas de 5 ejes tienen adicionalmente 2 ejes de rotación. La mayoría de los fabricantes de máquinas herramienta identifican los ejes de rotación de acuerdo a estándar ISO:

1. El eje a rota alrededor del eje X 2. El eje B rota alrededor del eje Y 3. El eje C rota alrededor del eje Z

La implementación de 2 ejes de rotación adicionales puede realizarse mediante:

1. Mesa-Mesa: La máquina está equipada con una mesa de rotación montada sobre una mesa cuna. La mesa cuna rota alrededor del eje Y mientras que la mesa de rotación gira alrededor del eje Z.

2. Mesa-Cabezal: Una rotación está en el cabezal de la máquina y otra

rotación se encuentra en la mesa.

3. Cabezal-Cabezal: ambas rotaciones se encuentran en el cabezal de la

máquina.

(a) (b) (c)

Figura 2. 1. Tipología de máquinas. Mesa-mesa (a), mesa-cabezal (b), cabezal-cabezal (c)

47

2.2 Estrategias de mecanizado La estrategia de mecanizado es el conjunto de decisiones que toma el diseñador del proceso para definir los parámetros de mecanizado de una pieza: por dónde deben pasar las trayectorias de la herramienta de corte, si deben ser o no paralelas entre sí, cómo ir profundizando en la pieza, etc. El modelo geométrico que utiliza el sistema CAD condiciona de manera importante la generación de trayectorias de mecanizado. En la mayoría de los sistemas, durante el proceso de diseño de las piezas, el usuario no proporciona información sobre las estrategias que se deben seguir en la fabricación. Esto hace que el sistema afronte la generación de las trayectorias de mecanizado de dos maneras:

1. Automáticamente: el sistema genera las trayectorias del CN de manera automática, siguiendo una estrategia definida por el sistema. Este procedimiento puede ser útil para usuarios no familiarizados con las máquinas, pero da lugar a piezas de baja calidad, debido a la dificultad de determinar automáticamente la mejor estrategia a seguir.

2. Manualmente: Es el usuario el que determina la estrategia a seguir, aunque el sistema pueda generar automáticamente la trayectoria concreta partiendo de las indicaciones del usuario. En este caso, el diseñador debe tener unos conocimientos muy amplios de mecanizado.

La estrategia utilizada para generar las trayectorias depende de los siguientes factores:

1. La geometría de la pieza. 2. El tipo de máquina con que contemos, es decir, su número de ejes: 2, 2 y

1/2,3 o 5, si es de alta velocidad, etc. 3. La forma de la herramienta de corte: esférica, cilíndrica, cónica o teórica. 4. El material a mecanizar. 5. El objetivo del mecanizado deseado:

• Desbaste: mecanizado rápido, de poca precisión, para eliminar de manera rápida y burda el grueso del material.

• Acabado: mecanizado más lento, de precisión alta, cuyo fin es terminar la pieza.

• Refinado: mecanizado muy lento, con una herramienta muy pequeña y de muy alta precisión, para refinar aquellas partes con mucho detalle que las herramientas habituales no pueden terminar.

6. Restricciones temporales, referidas al tiempo máximo de fabricación de la pieza.

2.2.1 Formas de penetración en la pieza Atendiendo a la forma en que se profundiza en el material, cabe distinguir:

1. Mecanizado a altura constante: El mecanizado se realiza por planos, con un valor de profundidad constante en cada uno. Está especialmente indicado para máquinas de 2 y 1/2 ejes y para operaciones de desbaste.

48

2. Mecanizado a altura variable y orientación constante: El mecanizado

se realiza cambiando la altura de la herramienta para seguir la superficie que se quiera obtener, pero sin alterar su orientación. Se utiliza para acabados y para refinados si la máquina de que se dispone es de 3 ejes.

3. Mecanizado a altura variable y orientación normal: Durante el

mecanizado se cambia tanto la altura como la orientación de la herramienta para incidir en el material de manera ortogonal a la superficie de mecanizado. Este mecanizado produce acabados y refinados de gran precisión, pero sólo es posible en máquinas de 5 ejes.

(a) (b) (c)

2.2.2 Generación automática de trayectorias Atendiendo a la disposición de las trayectorias, se pueden clasificar en:

1. Zig-zag: La herramienta se mueve en sucesivas capas, generalmente planos horizontales. En cada plano, la herramienta traza líneas rectas paralelas, por lo que también se le llama mecanizado paralelo a una dirección. El movimiento de la herramienta es bidireccional. Se utiliza sobre todo para mecanizados de altura constante, con poca precisión.

Figura 2. 3. Trayectoria en Zig-zag

Figura 2. 2. Esquemas de mecanizado. A altura constante (a), a altura variable y orientación constante (b) y a altura variable y orientación normal (c)

49

2. Helicoidal: La trayectoria de la herramienta se obtiene trazando líneas paralelas sucesivas de la curva de contorno en la capa actual. Por esto también se le conoce como mecanizado paralelo al contorno. Como en el caso anterior se suele utilizar para mecanizados en altura constante.

Figura 2. 4. Trayectoria en helicoidal

3. Contorneado: La trayectoria sigue los bordes de la pieza. Se utiliza para

acabados y refinados, por ser de alta precisión.

Figura 2. 5. Trayectoria en contorneado

4. Concéntrico: La herramienta retira la mayor cantidad de material en cada pasada concéntrica. El acercamiento con este estilo es siempre helicoidal.

50

Figura 2. 6. Trayectoria concéntrica

5. Espiral: El movimiento que sigue la herramienta simula una espiral adaptada al contorno de la pieza. Se distinguen dos tipos de espiral, de dentro hacia fuera y de fuera hacia adentro.

Figura 2. 7. Trayectoria en espiral

6. Mecanizado en un solo sentido (One way next): La herramienta mecaniza siempre en la misma dirección en cada pasada y se desplaza diagonalmente de una a otra pasada.

Figura 2. 8. Trayectoria en una dirección

51

7. Mecanizado en un solo sentido con regreso al inicio (One way same): La herramienta sigue la misma dirección en la pasada, pero desplazándose al punto inicial de la pasada para trasladarse a la siguiente pasada

Figura 2. 9. Trayectoria en una dirección con regreso al inicio

8. Isoparamétrico: Es una opción sencilla para mecanizar superficies libres.

Las trayectorias se trazan sobre la superficie coincidiendo con líneas isoparamétricas.

Figura 2. 10. Trayectoria mediante isoparamétricas

2.2.3 Mecanizado de paredes finas Una de las particularidades del Mecanizado de Alta Velocidad es que permite el mecanizado de paredes muy delgadas. El uso de técnicas de alta velocidad, es decir, valores pequeños de ap/ae y altos de vc, facilitan el fresado de paredes delgadas, ya que reducen el tiempo de empañe de la herramienta y, con él, el impulso y la desviación. Para crear estas superficies esbeltas también hay que tomar una serie de consideraciones en la estrategia a tomar. Las recomendaciones para estas estrategias dependen de la propia esbeltez de la pieza. El número de pasadas vendrá determinado en todos los casos por las dimensiones de la pared y por la profundidad de corte axial.

a. Relación pequeña entre altura y espesor <15:1:

• Las pasadas deben seguir un recorrido en zigzag.

• Mecanizamos un lado de la pared con pasadas no superpuestas.

• Repetimos en el lado opuesto.

• Dejamos tolerancia en ambos lados para el posterior acabado.

52

b. Relación moderada entre altura y espesor <30:1

Fresado por niveles:

• Vamos alternando los lados y mecanizamos a profundidades dadas, con pasadas no superpuestas.

Fresado escalonado con apoyo:

• Una aproximación similar, pero con solapamiento entre pasadas en las caras opuestas de la pared: de esta forma se consigue mejor apoyo en el punto que se está mecanizando. La primera pasada se debe realizar a profundidad de corte reducida, ap/2.

• En cualquiera de los casos, se debe dejar una tolerancia en ambos lados para el posterior acabado de 0.2 – 1.0 mm.

c. Relación muy alta entre altura y espesor >30:1

• Además de ir alternando los lados de la pared durante el mecanizado, se debe aproximar el espesor de pared deseado por fases, mediante una rutina de “árbol de navidad”.

• La sección más delgada siempre se apoya en las secciones más gruesas que están debajo a medida que se mecaniza.

• Desplazamos la pared hacia abajo siguiendo los pasos.

(a) (b) (c)

(d) Figura 2. 11. Mecanizado de paredes finas. Relación pequeña (a), relación moderada

(b), relación moderada escalonada (c), relación muy alta (d)

53

2.2.4 Estrategias para la orientación del eje de la herramienta

1. Sin inclinación: mecanizado en 3 ejes.

2. Variando el ángulo de incidencia (α) y de inclinación (β): Este criterio tiene gran importancia en sectores como el aeronáutico en el que se pueden encontrar superficies con curvatura (doble o simple) despreciable en comparación con las dimensiones de la herramienta y a la que atacar frontalmente (vector eje perpendicular a la superficie en todo punto de la trayectoria) con herramientas de fondo plano y de gran diámetro con lo que se reducirá en gran medida el número de pasadas y en consecuencia el tiempo de máquina en comparación con un mecanizado de 3 ejes con herramienta esférica. Esta estrategia conlleva un error llamado de talonamiento que podrá ser por exceso (superficie convexa) o por defecto (superficie cóncava) que habrá que cuantificar y en todo caso mantener dentro de los límites de tolerancia exigidos.

• Ángulos fijos: La herramienta mantiene unos valores fijos de inclinación con respecto a las referidas direcciones a lo largo de toda la trayectoria, esto no significa que el eje de la herramienta permanezca constante, sino que su orientación variará conforme lo haga la curvatura de la superficie de la pieza (y por tanto su vector normal) de manera que dichos valores se mantengan.

• Ángulo de incidencia variable y de inclinación fijo: se permite una variación del ángulo α dentro de un rango de valores (máximo y mínimo) que se tendrá que especificar, este será el campo de variación que se permitirá a la herramienta en el caso de que sea necesario desviarse del valor asignado para evitar alguna colisión.

• Ángulo de incidencia fijo y de inclinación variable: se permite una variación del ángulo tilt dentro de un rango de valores (máximo y mínimo) que se tendrá que especificar, este será el campo de variación que se permitirá a la herramienta en el caso de que sea necesario desviarse del valor asignado para evitar alguna colisión.

3. Thru a point: el eje de la herramienta pasará siempre por el punto que se

seleccione.

4. Normal a una línea: el eje de la herramienta pasará siempre por el punto proyección de la punta de la herramienta sobre la recta seleccionada considerada esta como infinita y manteniéndose por tanto en planos perpendiculares a la misma.

5. Normal a superficie: El eje de la herramienta siempre será perpendicular a la superficie de referencia.

6. Interpolación: Este criterio permite asignar direcciones del eje a determinados puntos de la trayectoria de manera que la herramienta

54

realizará una interpolación de eje a lo largo de la trayectoria comprendida entre ellos.

(a) (b) (c)

(d) (e)

Figura 2. 12. Orientaciones de herramientas. Variando el ángulo de incidencia e inclinación (a), Thru a point (b), normal a una línea (c), normal a una superficie (d),

interpolación (e)

2.2.5 Aproximación y retirada de la herramienta a la pieza Algunos de los posibles movimientos de la herramienta que se pueden seleccionar son:

1. A lo largo de la dirección del eje de la herramienta: Realiza el acercamiento o retirada con una distancia en la dirección del eje.

2. En una dirección (Along a vector): Permite definir una dirección (X, Y, Z) sobre la que entrar o salir de la pieza a una distancia

3. Normal. Movimiento perpendicular a la superficie.

4. Tangente al movimiento: La entrada o salida se realiza con una tangencia al movimiento de mecanizado.

5. Trayectoria Circular: herramienta realiza un movimiento circular.

55

(a) (b) (c)

(d) (e)

6. Movimiento en rampa:

1. Entrada en rampa lineal: está definido por el avance simultáneo en dirección axial (Z) y en una dirección radial (X o Y), es decir, una rampa de dos ejes. En general es preferible el mecanizado circular al mecanizado recto (ranurado), porque se reduce el corte radial y permite realizar fresado hacia abajo (en concordancia) puro, con mejor evacuación de la viruta. La rotación en sentido contrario al de las agujas del reloj garantiza el fresado hacia abajo.

Hay tres procesos de mecanizado que se producen simultáneamente durante la operación de mecanizado en rampa: 1) Mecanizado periférico con la plaquita anterior. 2) Mecanizado del fondo con la plaquita anterior. 3) Mecanizado del fondo con la plaquita posterior. Las fuerzas de corte son axiales y radiales. Se produce una tensión añadida sobre la herramienta debido al ranurado y esto implica que ae=Dc , (Figura 2.14) que se generan grandes fuerzas radiales y virutas largas

Figura 2. 13. Aproximación y retirada de la herramienta. A lo largo de la dirección del eje de la herramienta (a), en una dirección (along a vector) (b), normal (c), tangente al

movimiento (d), trayectoria Circular (e)

56

Figura 2. 14. Entrada en rampa lineal Figura 2. 15.

Recomendaciones de mecanizado

a. Reduzca el avance al 75% del valor normal. b. Si se realiza el fresado de la ranura directamente después de

mecanizar la rampa, es importante continuar con avance más bajo durante una distancia que sea igual al diámetro de la fresa, hasta que la plaquita posterior haya dejado de trabajar.

c. Utilice refrigerante para optimizar a la evacuación de la viruta. d. Disminuya el radio en la herramienta para reducir el área de

contacto.

2. Entrada en rampa progresiva

Si se mecanizan rampas con varias pasadas para producir una ranura profunda, resulta sencillo incrementar la productividad mecanizando en rampa en ambos sentidos (rampas progresivas) en lugar de pasar en un solo sentido (rampa de una pasada).

• Movimiento helicoidal: Se define como el desplazamiento simultáneo de un recorrido circular (X e Y) y de un recorrido de avance axial (Z) con un paso determinado. Si se compara con la entrada en rampa lineal la interpolación helicoidal es un proceso mucho más uniforme porque se reduce el corte radial, se consigue fresado hacia abajo (en concordancia) puro y mejora la evacuación de la viruta.

57

Figura 2. 16. Entrada en hélice Figura Figura 2. 17. Entrada en rampa progresiva

2.2.6 Factores que influyen en la calidad superficial.

1. Problemas de precisión: Estos problemas se resuelven controlando dos distancias:

• Distancia entre puntos sucesivos: Dado que las máquinas de control numérico se basan en una interpolación lineal de posiciones sucesivas de la herramienta, se pueden producir problemas entre pasos contiguos si la distancia entre puntos es excesiva

• Distancia entre pasadas: La distancia entre pasadas sucesivas puede producir montes y valles, especialmente cuando se utilizan herramientas no cilíndricas o la geometría del objeto es muy compleja. Se debe llegar a un compromiso entre el error producido y la velocidad de mecanizado.

• Tolerancia a lo largo de una curva: Debemos tener en cuenta la maxima tolerancia que permitiremos a la herramienta a lo largo de una curva.

2. Problemas debido a una inadecuada orientación de la herramienta: Si no orientamos la herramienta adecuadamente podemos tener interferencia del portaherramientas con la pieza a mecanizar (Figura 2.18).

Figura 2. 18.

58

3. Problemas por tamaño o tipo inadecuado de la herramienta: Puede producirse una interferencia y un arranque de material no deseado debido a que la curvatura de la superficie sea menor que el radio de la herramienta, el tipo de la herramienta sea inadecuado o existan superficies múltiples. .

4. Problemas de inconsistencia topológica en el objeto: Pueden producirse errores cuando los objetos no son consistentes topológicamente: Objetos no cerrados, autointersecciones, superficies superpuestas, etc. El modelo geométrico a utilizar debe evitar la existencia de inconsistencias. 5. Problema del compensado. Este es, quizás, el problema más importante en la generación de trayectorias. Dado que en los programas de control numérico la posición que se indica es la del centro de la herramienta, es necesario calcular dónde debe encontrarse ese centro para que la herramienta mecanice el punto deseado de la superficie. Este problema no está totalmente resuelto y depende del tipo de herramienta que se utilice.

6.Problema de la planificación de las trayectorias. Consiste en la planificación del orden en que deben recorrerse las trayectorias para que no se produzcan errores y para que el tiempo de mecanizado sea el menor posible. 2.2.7 Cambios de dirección en MAV En HSM la herramienta desarrolla unas velocidades altísimas acompañadas de unas altas fuerzas de inercia. Esto hace que sufra mucho el husillo, los rodamientos y los motores de la máquina. Cuando mecanizamos con este método es esto lo primero a tener en cuenta a la hora de programar. Las conexiones rectas entre pasadas son el método tradicional y no son adecuadas para el HSM, ya que el control detectará el movimiento de la herramienta y reducirá de forma significativa el avance además de hacer que sufra nuestra máquina. En mecanizados de alta velocidad, al cambiar de dirección, debemos incluir un pequeño recorrido radial de la herramienta para que se mantenga en movimiento y en empañe constante. Estos cambios se darán sobre todo en las esquinas y en los cambios entre las distintas pasadas paralelas.

Figura 2. 19. Problemas de interferencias . Producidas por una herramienta demasiado grande (a), por una herramienta de tipo inadecuado (b) y por la existencia de superficies

múltiples (c)

59

A continuación, se muestran las siguientes posibilidades:

1. Corners: realiza un redondeo a las esquinas basándose en los siguientes parámetros:

Ángulo de redondeo

Ángulo mínimo entre dos segmentos a los que se les aplicará

radio.

Longitud del segmento de unión

Figura 2. 20.

2. Transiciones: define cómo será la transición entre dos pasadas. Se ayuda de los siguientes parámetros:

Radio del segmento de

transición entre dos pasadas

Ángulo de inclinación del

segmento

Longitud del segmento de

transición

Figura 2. 21.Parámetros que intervienen en MAV en transiciones

60

Posibilidades de mecanizado en hélice

• Mecanizado sin MAV:Las transiciones se realizan mediante movimientos en Ángulos rectos

Figura 2. 22. Mecanizado en hélice sin MAV

• Mecanizando en MAV: Se hace una transición con redondeo y en ángulo. Además, redondeos en esquinas.

Figura 2. 23. Mecanizado en hélice con MAV

2.3 Comparativa del mecanizado en 3 ejes frente a 5 ejes

2.3.1 Estudio de la rugosidad en 3 y 5 ejes.

A continuación, se explicará cómo afecta el mecanizado de 3 y 5 ejes a la

rugosidad de la superficie mecanizada a partir del estudio realizado por R.

Baptista y J.F. Antune SimoÄe [5].

2.3.1.1 Identificación y selección de las variables del proceso

Los parámetros del proceso seleccionado para el trabajo experimental fueron la

distancia entre pasadas, el avance por diente de la herramienta, la dirección de

mecanizado, forma de la pieza y la tecnología de mecanizado en 3 y 5 ejes.

El diámetro de la herramienta fue constante y de valor 12 mm. La profundidad

de corte también será constante no solo por reducir las variables del problema

porque en operaciones de acabado la profundidad de corte es muy pequeña.

61

2.3.1.2 Configuración experimental

El trabajo experimental fue divido en 2 fases. La primera fase es un análisis de

mecanizado en 3 ejes. La segunda fase fue una comparativa del mecanizado en

3 y 5 ejes.

Los parámetros a controlar fueron la rugosidad y el tiempo de mecanizado.

La geometría de la pieza a mecanizar tiene 4 superficies diferentes, una

superficie convexa, una superficie cóncava, un plano horizontal y un plano

inclinado.

Inicialmente, se investigó la rugosidad en las piezas controlando los parámetros

de distancia entre pasadas y avance por diente en 3 ejes mecanizando en el

plano inclinado de la pieza con una orientación de 0º. Tanto la rugosidad obtenida

como el tiempo de mecanizado se expresan en las tablas 1 y 2.

Después de este estudio inicial, se analizó la importancia de la dirección de

mecanizado en 3 ejes (mecanizado en plano inclinado). Este parámetro fue

estudiado considerando 3 diferentes direcciones: la dirección a 0º, la dirección

a 45º, la dirección a 90 grados. Tanto la rugosidad obtenida como el tiempo de

mecanizado se expresan en la tabla 2.3.

Figura 2. 24. Direcciones de mecanizado. Dirección a 0º (a), dirección a 45º (b),

dirección a 90º (c).

Tabla 2. 1 Tabla 2. 2

62

Tabla 2. 3

Finalmente se realizó una comparativa de la rugosidad obtenida mecanizando

piezas en 3 y 5 ejes.

En el mecanizado en 5 ejes el ángulo de incidencia de la herramienta puede

tener una influencia significativa en la rugosidad de la superficie. Se analizará el

mecanizado tanto con una fresa integral y una fresa integral de bola.

En base a los resultados anteriores, se estableció un plan de experimentos

finales. Estos experimentos fueron desarrollados en 4 tipos de superficies: a)

superficie plana horizontal, b) superficie plana inclinada, c) superficie convexa,

d) superficie Cóncava.

En todas estas superficies se realizaron mecanizados en 3 ejes con una fresa

integral de bola y con una fresa integral y mecanizados en 5 ejes con una fresa

integral de bola con una ángulo de incidencia de 15º y una fresa integral con un

ángulo de inclinación de 4º. Figura 2.27

Figura 2. 25. Mecanizado en 5 ejes. Figura 2. 26. Orientación

herramienta en 5 ejes

63

Fresa integral de bola – 3 ejes Fresa integral – 3 ejes

Fresa inegral de bola – 5 ejes Fresa integral – 5 ejes ……….

(β=+15º) (β=+4º)

Conclusiones

Como se esperaba, el mecanizado en 3 ejes de la superficie horizontal es el que

proporciona mejores resultados ( menor rugosidad)

Sin embargo, exceptuando el mecanizado de la superficie plana horizontal, el

mercanizado en 5 ejes con una fresa integral en la dirección 90º es el que mejor

resultados proporciona.

Figura 2. 27. Valores de rugosidad. Superficie plana horizontal ( Distancia entre pasadas 0.7mm) (a), superficie plana inclinada (Dist. Entre pasadas 0.7 mm) (b), superficie convexa (Dist. Entre pasadas 0.7 mm (c) , superficie cóncava ( Dist.

Entre pasadas 0.7 mm) (d)

64

2.3.2 Mecanizado de paredes inclinadas.

El mecanizado de las paredes de la pieza que aparece en la figura 2.28 no sería

posible mecanizarla en 3 ejes ya que necesitamos inclinación de la herramienta.

Figura 2.28.

Figura 2. 28.

65

CAPÍTULO 3: Modelado con Catia V5 Machining

66

Nombre y comentario

de la operación

Pestañas de definición

de parámetros

Se hará clic en Tool

Path Replay para

terminar de definir la

operación

3.1 Introducción

Una vez decidida la operación de mecanizado los pasos a seguir son los

siguientes:

• Hacemos clic en la operación de mecanizado deseada.

• Si ya se tienen creadas las herramientas de mecanizado, se hará clic

sobre la herramienta con la que se desea realizar la operación.

Si no se ha creado previamente las herramientas, se debe hacer clic en

“Manufacturing Program” y Catia asignará una herramienta de fabricación por

defecto.

• A continuación, aparecerá una ventana en la que se definirá los

parametros de fabración.

• Se pulsará “Replay” para computar la operación.

• Pulsar OK para finalizar.

3.2 Ventana de operación A continuación, se explicará el formato general de las ventanas de operación una

vez que se haya seleccionado una operación de mecanizado

67

Se definirá la orientación

de la herramienta

Figura en la que se muestra

la trayectoria que seguirá la

herramienta

Se definirán los parámetros

relacionados con la

estrategia de mecanizado

Si se pulsa el icono con el

signo de interrogación se

podrá obtener una ayuda.

Las pestañas siguen un código de colores para saber el estado en el que se

encuentran. Aparecerá un icono que puede ser rojo, amarillo o verde.

A continuación, se va a explicar el significado de estos colores:

Icono rojo : Falta por definir parámetros importantes y la operación no se

puede llevar a cabo

Icono amarillo : Falta por definir parámetros, pero la operación se puede

ejecutar

Icono Verde : Todos los parámetros están definidos.

A continuación, se va a explicar las pestañas de definición de parámetros:

3.2.1 Estrategia de la operación : En esta pestaña se definirá la

trayectoría que seguirá la herramienta en el mecanizado, Profuncidad de mecanizado entre pasadas, distancia entre pasadas, etc.

68

3.2.2 Definición de geometría : Dentro de cada operación la definición de geometría será diferente. Se

explicarán en detalle cuando se explique cada operación de mecanizado en

detalle. Algunas ventanas de definición de geometría son:

Roughing Pocketing

3.2.3 Definición de la herramienta : En esta pestaña aparece la herramienta con la que se va a realizar la operación

de mecanizado.

Desde aquí, se podrá seleccionar otra herramienta que se haya creado

anteriormente.

También se podrá crear una nueva herramienta desde esta ventana con la

peculiaridad de que solo se podrá crear una herramienta compatible con la

operación de mecanizado que este seleccionada.

69

Aquí se decidirá el modo en

el que se quiere introducir el

avance de la herramienta.

Si se elige la unidad lineal,

el avance se medirá en

mm/min.

Si se elige la unidad

angular, el avance se

medirá en mm/revolución

Aquí se decidirá el modo en

el que se quiere introducir la

velocidad de corte de la

herramienta.

Si se elige la unidad lineal,

el avance se medirá en

m/min.

Si se elige la unidad

angular, el avance se

medirá en revoluciones/min

Calidad del mecanizado

3.2.4 Definición de parámetros de corte : En esta pestaña se definirán los avances, la velocidad de giro de la herramienta

y la calidad del mecanizado.

Si se mantiene activada la pestaña “Automatic compute from Tooling Feeds and

Speeds”, el valor de los parámetros correspondientes al mecanizado serán los

definidos cuando se creó la herramienta y desde esta pestaña no se podrán

modificar.

Solo se podrá modificar el avance antes del mecanizado y a la salida del

mecanizado (Approach, Retract).

Si se desactiva dicha pestaña se podrá modificar el valor de los parámetros

correspondientes al mecanizado. No se alterará el valor definido para la

herramienta ni el valor asociado a otra operación con dicha herramienta.

70

Tipos de Macros

Definición de

trayectorias de las

macros

3.2.5 Definición de macros : En esta pestaña de definirán las trayectorias que seguirá la herramienta cuando

no se esté mecanizando.

Simbología de colores de las macros:

Macro desactivada : Si se tiene una macro desactivada, auque se tenga

definida la trayectoria no se tendrá en cuenta.

Macro preparada para ser activada : Macro que tras hacer clic en “Replay

Tool Path”, estará activada.

Macro activada

A continuación, se explicará los tipos de macros:

Approach: Se definirá cómo va a ser la entrada de la herramienta antes de

mecanizar. Si se simula la trayectoria de la herramienta, la trayectoria

correspondiente a el Approach aparecerá en Amarillo.

Retract: Se definirá cómo va a ser la salida de la herramienta tras mecanizar. Si

se simula la trayectoria de la herramienta, la trayectoria correspondiente a el

Approach aparecerá en Azul.

71

Clearance: Se definirá cómo va a ser transición entre dos movimientos en zonas

en las que no hay que mecanizar.

Linking Retract y Linking Approach: Enlaces para evitar colisión con los

elementos que se hayan definidos como “Check elements”en la ventana de

definición de geometría.

La trayectoria en Amarillo corresponde a “Linking Approach” y la trayectoria en

azul corresponde a “Linking Retract”

Return in a level Retract y Return in a level Approach: Si se va a realizar un

planeado en una pieza mediante una estrategia de mecanizado “One way” se

puede definir cómo será la trayectoria de aproximación de la herramienta al

mecanizado en “Return in a level Approach” y también se puede definir cómo

será la trayectoria de salida de la herramienta del mecanizado en “Return in a

level Retract”.

4

Return finish pass Retract y Return finish pass Approach: Si se tiene una

pasada de acabado se podrá definir cómo será la salida antes de empezar a

72

realizar la pasada de acabado en “Return finish pass Retract” y también se podrá

definir cómo será la aproximación para realizar la pasada de acabado en “Return

finish pass Approach”.

Return between levels Retract y Return between levels Approach: Si se tiene

varios niveles de mecanizado, se podrá programar cómo será la salida de la

herramienta para pasar al siguiente nivel en “Return between levels Retract” y

también se podrán definir cómo será la aproximación al siguiente nivel en

“Approach between levels Retract”.

Las trayectorias de las macros que se muestran en las figuras no tienen por qué

ser esas. Catia proporciona varios tipos de trayectorias que pueden tener las

macros y también Catia permite crear trayectorias personalizadas.

En la pestaña de “Mode”, se tienen varias opciones:

• None: No se tiene opción a construir trayectorias

73

• Build by user: Si se elige esta opción, se podrá crear la trayectoria

deseada.

• Horizontal horizontal axial: Trayectoria predefinada por Catia

• Axial:Trayectoria predefinada por Catia

• Ramping: Trayectoria predefinada por Catia.

Codigo de colores de las lineas en función del avance asignado:

Movimiento Rápido: Red

Movimiento de Entrada: Yellow

Movimiento de Salida: Blue

Mecanizado: Green

Linea seleccionada: Pink

Movimiento con Avance local: White

Linea desactivada: Grey

Si se hace clic con el botón derecho en una línea se tienen varias opciones y

aparecerá la siguiente ventana:

Desactivate: Si se desactiva una línea, Para catia es como si

no existiera.

Freedrate: Aquí se puede seleccionar el tipo de avance deseado para la línea

seleccionada.

74

Se tiene la opción de “Avance local”. Catia te da la opción de introducir un valor

de Avance que no sea el de mecanizado, avance, etc.

Si se hace clic en esta opción aparecerá la siguiente ventana:

Parameter: Se puede modificar los parámetros de la línea seleccionada.

Si se crea una línea (trayectoria tangente a el movimiento), y hacemos clic en

“Parameter” se tendrán las siguientes opciones:

Distance:Distancia que tendra la trayectoria.

Vertical angle: Ángulo respecto a la vertical.

Horizontal angle:Ángulo respecto a la horizontal.

Delete: Eliminar la línea seleccionada

75

Insert: También Se tendrá la opción de insertar otra trayectoria. A continuación,

se mostrarán los tipos de trayectorias que se podrán generar para un Planeado.

A continuación, se va a explicar las distintas trayectorias que se pueden crear

para las macros:

Add tangent motion : Crea una trayectoria horizontal tangente a la

trayectoria de mecanizado.

Add horizontal motion : Crea una trayectoria horizontal normal a la

trayectoria de mecanizado

Add axial motion : Crea una trayectoria en la dirección del eje de

mecanizado de la herramienta.

Add ramping motion : Crea una trayectoria en forma de rampa.

Add helix motion : Crea una trayectoria helicoidal.

Add circular motion : Crea una trayectoria en forma de arco tangente a la

trayectoria de mecanizado.

Add motion perpendicular to a plane : Crea una trayectoria perpendicular

a un plano.

Add distance along a line motion : Se crea una trayectoria a lo largo de

una dirección.

Add motion to a point : Se crea una trayectoria recta hasta un punto que

se tiene que definir.

Add motion to a line : Se crea una trayectoria recta perpendicular a una

linea que se tiene que definir.

76

Add axial motion up to a plane :Se crea una trayectoria axial hasta un

plano que se tiene que seleccionar.

Add tool axis motion : Podemos definir la orietación que tendrá la

herramienta. Dicha orientación afetará a todas las macros definidas

posteriormente a ésta.

La trayectoria en con color rosa será suceptible a dicha orientación. Sin emabrgo

la trayectoria de color verde no sera susceptible a dicha orientación que hayamos

definiado en “Add tool axis motion”

Add back mmotion : Se crea una trayectoria en rampa en sentido contrario a la trayectoria de mecanizado.

Add box motion : Se crea una trayectoria que será la diagonal de una de una caja imaginaria. La trayectoria de la diagonal puede ser mediante una curva o con una línea recta.

Keep machining freedrate : convierte todos los avances de las trayectorias

a avances de mecanizado.

remove all motions : Elimina todas las trayectorias creadas.

remove selected motion : Elimina la trayectoria seleccionada.

77

Si se hace clic aquí, se puede

modificar la orientación de

mecanizado de la herramienta.

En este caso lo único que se

puede modificar es el sentido de

la herramienta ya que la

dirección tiene que ser

perpendicular al plano de la base

(bottom plane).

Se definirá la trayectoria de

la herramienta durante el

mecanizado.

3.3 Operaciones en 2 y ½ ejes y 3 ejes

3.3.1 Pocketing Es una operación prismática en 2 y ½ ejes. Se utiliza para realizar cajeados tanto

cerrados como abiertos.

Los cajeados se realizan en sucesivos niveles en z.

3.3.1.1 Strategy Tab Page

78

A continuación, se explicarán las pestañas con las que se definirá la estrategia

de mecanizado.

Pestaña Machining

Direction of cut: Se define si el fresado será en oposión o en concordancia

Fresado en oposición (Conventional) Fresado en concordancia (Climb)

Machining Tolerance: Distancia máxima permitida entre la

trayectoria teórica y la real de la herramienta

Fixture accuracy: Tolerancia local de mecanizado para los soportes de amarre.

Compesation: Si se tiene distintos tipos de compensaciones definidos para la

herramienta aquí se podrá seleccionar el tipo de compensación.

Nota: Si se elige la trayectoria mecanizado “concentric”,

Se podra modificar “Percentage of machine freedrate”.

Se tendrá la opción de reducir el acance de mecanizado en

un porcentaje determinado.

79

Pestaña Radial

Mode: Se decidirá el modo en el que se calcularán la distancia entre pasadas.

Se tendrán varias opciones:

• Maximum Distance: Se usará la distancia máxima para

calcular la distancia entre pasadas.

• Tool Diameter Ratio: La distancia entre pasadas se hará

por porcentaje de solape respecto al diámetro de

herramienta.

• Stepover Ratio: El ancho de la pasada se medirá en

porcentaje del diámetro de la herramienta. (10%

Stepover = 90% tool Diameter)

Si decide utilizar para el cálculo de la distancia entre pasadas el modo “Maximum

Distance”, se tendrá que introducir en “Distance between paths” el valor máximo

de distancia entre pasadas.

Si se decide utilizar para el cálculo de la distancia entre pasadas el modo “Tool

Diameter Ratio”, se tendrá que introducir en “Percentage of tool diameter” el valor

del porcentaje de solape respecto al diámetro de herramienta.

Overhang: Esta opción solo está disponible para cajeados abiertos. Consiste en

la Salida de las pasadas en porcentaje del diámetro de herramienta.

80

Si el Overhang es de 100 la herramienta saldrá completamente

del contorno de la pieza.

El Overhang solo se aplicará en el contorno que se defina como

abierto.

Solo disponible para pockets abiertos.

Si usamos la trayectoria de mecanizado “Back & Forth”, se activarán las

siguientes pestañas:

• Truncated transition path: Permite modificar la dirección de

mecanizado. Si se tiene una geometría con cierto ángulo, hay la

posibilidad de mecanizarla de dos formas diferentes con esta trayectoria.

• Scallop pass: Permite eliminar los escalones del mecanizado mediante

un contour Driven parametrizado por el porcentaje del diámetro de la

herramienta.

Pocket Navitagition: En el caso de que haya que realizar el vaciado de una pieza mediante el mecanizado de varias cajas, activando “Always stay on bottom”, se calculará la trayectoria que debe seguir la herramienta en la transición de una caja a otra de modo que no se levante ni haya colisiones con la pieza a mecanizar.

81

Pestaña Axial

Mode: Se definirá las pasadas axiales que tendrá el cajeado.

Hay 3 modos de definir las pasadas axiales:

• Maximum depth of cut: Si se elige este modo se tendrá

que introducir en la pestaña “Maximum depth of cut” el

valor máximo de la profundidad de las pasadas. A partir

de este valor, Catia calculará el número de niveles.

• Number of levels: Si se elige este modo se tendrá que

introducir en la pestaña “Number of levels”, el número de

niveles. A partir de este valor, Catia calculará el valor de

la profundidad de las pasadas.

• Numner of levels without top: Este modo es usado

cuando no se define el plano superior para realizar el

cajeado.

Se tendrá que introducir el número de niveles y la profundidad

de estos. La referencia será el plano inferior (bottom plane)

Automatic draft angle: Incremento automático del espesor del

flanco con el ángulo dado.

82

Bottom

Breakthrough: Si se tiene un pocket con soft Bottom, se puede definir la

distancia que va a rebasar la herramienta el bottom definido en la pestaña de

geometría.

Pestaña Finishing

Mode: Se decidirá dónde se realizará el acabado y la forma en la que se llevará

a cabo.

Las distintas opciones que se tendrán son las siguientes:

• No finish pass: Si se selecciona esta pestaña, no realiza

ninguna pasada de acabado.

• Side finish at last level: realiza una última pasada en

toda la pared de acabado.

83

• Side finish each level: en cada nivel hace una pasada

de acabado en la pared.

• Finish bottom only: la única pasada de acabado que

realiza es sobre el fondo como última pasada.

• Side finish at last level and bottom: realiza una única

pasada de acabado de la pared y un acabado de fondo.

• Side finish at each level and bottom: realiza acabado

en cada nivel que pasa y un último acabado en el fondo.

Nota: La zona en la que coinciden la zona de acabado de la pared y la del fondo,

se considera que pertenece a la pared.

En función del modo seleccionado se pueden editar los siguientes parámetros:

Side finish thickness: Espesor de la pasada de acabado en la

pared de la pieza.

Bottom finish thickness: Espesor de la pasada de acabado en

el fondo de la pieza

84

Nb of side finish paths by level: Si elegimos el modo “Side finish

at each level”, se podrá elegir el número de pasadas de acabado

por cada pasada de mecanizado

Bottom thickness on side finish: Distancia con respecto al

fondo que se dejará sin darle la pasada de acabado en la pared.

Esto es así siempre que se utilice el modo “Side finish at last

level”.

Side thickness on bottom: Distancia con respecto a el espesor

de la pared si hubiera que hacer un acabado en la pared o con

respecto a la pared si no hubiera que hacer un mecanizado de

acabado, a la cual nos quedaremos realizando el acabado del

fondo

Pestaña HSM

Si se mecaniza en alta velocidad en la pestaña HSM se muestran las siguientes

opciones: Corner, Corner on Finish and Transition.

Es importante que tener acceso a las pestañas de HSM se tiene que hacer clic

en “High Speed Milling”

• Corner: Cuando hay esquinas en las trayectorias se realiza un redondeo de ellas.

85

o Corner radius: Radio de redondeo de las esquinas.

o Limit angle: Ángulo mínimo entre dos segmentos que necesitan Corner.

o Extra segment overlap: Longitud del semento de unión. Figura…

• Corner on finish: Realiza la misma función que la pestaña de “Corner”

pero referida a las pasadas de acabado en el caso de que hubiera.

• Transition: Se Define cómo será la trayectoria en la transición entre dos

pasadas. Solo es válido para las trayectorias tipo: Outward helical and

Inward helical.

86

Punto final de

mecanizado

Check Elements: Aquí

se seleccionará los

elementos a evitar en el

mecanizado de la pieza

Punto Inicio de

mecanizado Islas: Zonas que

se quieren aislar

del mecanizado

Contorno: Si se hace clic

aquí nos permitirá definir

el contorno del Cajeado

Plano superior:

Plano a partir del

cual se empezará

a mecanizar

Fondo del cajeado

o Transition radius: Radio que tendrá la trayectoria.

o Transition angle: Inclinación que tendrá el segmento de

transición.

o Transition length: Longitud del segmento de transición.

3.3.1.2 Geometry Tab Page

Posibilidad de realizar: Cajeados abiertos, Cajeados cerrados, Cajeados con

fondo, Cajeados sin fondo.

87

Offset on Top: Se indica la distancia con respecto a el plano superior a la que

se quedará la herramienta.

Offset on Check: Se indica la distancia con respecto a las superficies que se

hayan marcado como Check a la que se quedará la herramienta.

Offset on contour: Se indica la distancia respecto a el contorno seleccionado a

la que se quedará la herramienta.

Offset on Botton: Se indica la distancia respecto del fondo seleccionado a la

que quedará la herramienta.

El cajeado puede ser abierto o cerrado:

• Cajeado Abierto: Si se tiene un cajeado cerrado se hará clic en “closed

pocket” y se pasará a tener un cajeado abierto.

En el cajeado abierto, las lineas discontinuas indican las zonas del cajeado que

son abiertas.

En el cajeado abierto, el inicio de mecanizado puede ser dentro de la zona a

mecanizar o fuera.

88

• Cajeado cerrado:

• El cajeado puede ser con fondo o sin fondo.

3.3.1.3 Tool Tab Page

Si ya se ha creado una herramienta para esta operación en esta pestaña ya no

se tendrá que hacer nada.

Solo nos aportará información acerca de las posibles herramientas que se

podrán utilizar en esta operación.

Dentro de esta operación son posibles las herramientas:

• End Mill: fresado

• Face Mill: Planeado

• Conical Mill: herramienta cónica

• Herramienta T-Slotter

89

Porcentaje en que se

reduce la velocidad de

mecanizado.

Ángulo de la esquina a

partir del cual se aplicará

la reducción de velocidad.

3.3.1.4 Feeds & Speeds Tab Page

En esta sección se explicará todos los parámetros que no fueron explicados en

el apartado 3.2.4 (Definición de parámetros de corte)

La operación “Pocketing” cuenta con la opción de reducción de velocidad de

avance en las esquinas durante el mecanizado.

Maximum radius: Máximo radio a partir del cual no se aplicará reducción de

velocidad.

Distance before corner: Distancia de seguridad antes del “corner” que también

llevará asociada reducción de velocidad.

Distance after corner: Distancia de seguridad después del “corner” que también


90

Aquí se podrá apreciar la

profundidad de pasada que se

haya configurado

Se definirá la trayectoria de

la herramienta durante el

mecanizado.

Aquí se podrá apreciar la

distancia entre pasadas que se

haya configurado.

3.3.2 Profile Contouring

Operación para contorneados tanto exteriores como interiores.


Tool path style: A continuación, se explicarán las distintas posibilidades de

trayectoria de la herramienta durante el mecanizado.

• Zig-Zag: La herramienta alternativamente

mecaniza en un sentido y luego en el

opuesto.

91

• One Way: La herramienta mecaniza

siempre en el mismo sentido.


de mecanizado.

Pestaña Machining




trayectoria teórica y la real de la herramienta

92

Fixture accuracy: Tolerancia local de mecanizado para los soportes de amarre.

Type of contour: Se podrá configurar la trayectoria que seguirá la herramienta

a la hora de mecanizar una esquina.

A continuación, se verán los distintos tipos.

• Circular: La herramienta gira alrededor del punto extremo

de la esquina siguiendo al contorno con un radio de giro

igual al de la herramienta.

• Angular: La herramienta no está en contacto continuo

con la esquina, siguiendo la prolongación del contorno.

• Optimized: La herramienta sigue el contorno derivado de

la esquina hasta perder el contacto para girar.

• Forced Circular: La herramienta sigue un contorno

circular cercano compuestos por segmentos de líneas.

Close tool path: Si el punto de inicio de mecanizado y el punto final de

mecanizado son coincidentes, es posible que Catia a la hora de mecanizar de

un error y aparezca una ventana “nothing to mill”.

Si pasa lo mencionado anteriormente, se tendrá que activar esta pestaña en la

que se dirá a Catia que el contorno es cerrado y que se tiene que desplazar por

el contorno seleccionado hasta volver a llegar al punto final de mecanizado.

Tool position ON guide: Si se activa esta pestaña el centro de la herramienta

irá coincidente con la trayectoria definida.

Si no se activa será el flanco de la herramienta el que irá coincidente con la

trayectoria definida.

Percentage Overlap: Cuando se activa «Close tool path», le

indicamos el porcentaje del diámetro de la herramienta que se

quiera que solape en cada pasada al finalizarla.

93

Pestaña Stepover

Sequencing: permite definir la prioridad entre las pasadas. Se distinguen dos

tipos:

• Radial First: Se hará primero las pasadas

radiales, es decir, las pasadas en la dirección

del plano de la pieza.

• Axial First: Se hará primero las padas axiales,

es decir, las pasadas en la dirección del eje de

la herramienta.

Estrategia radial

A continuación, se mostrarán los parámetros más importantes.

Distance between paths: Se introduce la distancia entre

dos trayectorias radiales.

Number of paths: Se introduce el número de pasadas

radiales.

94

Estrategia Axial (Axial Strategy):

Mode: Se definirá las pasadas axiales que tendrá el cajeado.

Hay 3 modos de definir las pasadas axiales:

• Maximum depth of cut: Si se elige este modo se tendrá

que introducir en la pestaña “Maximum depth of cut” el

valor máximo de la profundidad de las pasadas. A partir

de este valor, Catia calculará el número de niveles.

• Number of levels: Si se elige este modo se tendrá que

introducir en la pestaña “Number of levels”, el número de

niveles. A partir de este valor, Catia calculará el valor de

la profundidad de las pasadas.

• Numner of levels without top: Este modo es usado

cuando no se define el plano superior para realizar el

cajeado.

Se tendrá que introducir el número de niveles y la profundidad

de estos.

La referencias sera el plano inferior (bottom plane)

Automatic draft angle: Incremento automático del espesor del

flanco con el ángulo dado.

Breakthrough: Si se tiene un pocket con soft Bottom, se puede

definir la distancia que va a rebasar la herramienta el bottom

definido en la pestaña de geometría.

95

Pestaña Finishing

Mode: Se decidirá dónde se realizará el acabado y la forma en la que se llevará

a cabo.

Las distintas opciones que se tendrán son las siguientes:

• No finish pass: Si se selecciona esta pestaña, no realiza

ninguna pasada de acabado.

• Side finish at last level: realiza una última pasada en

toda la pared de acabado.

• Side finish each level: en cada nivel hace una pasada

de acabado en la pared.

• Finish bottom only: la única pasada de acabado que

realiza es sobre el fondo como última pasada.

96

• Side finish at last level and bottom: realiza una única

pasada de acabado de la pared y un acabado de fondo.

• Side finish at each level and bottom: realiza acabado

en cada nivel que pasa y un último acabado en el fondo.

Nota: La zona en la que coinciden la zona de acabado de la pared y la del fondo,

se considera que pertenece a la pared.

En función del modo seleccionado se pueden editar los siguientes parámetros:

Side finish thickness: Espesor de la pasada de acabado en la

pared de la pieza.

Bottom finish thickness: Espesor de la pasada de acabado en el

fondo de la pieza

Bottom thickness on side finish: Distancia con respecto al fondo

que se dejará sin darle la pasada de acabado en la pared.

Esto es así siempre que se utilice el modo “Side finish at last level”.

Side thickness on bottom: Distancia con respecto a el espesor

de la pared si hubiera que hacer un acabado en la pared o con

respecto a la pared si no hubiera que hacer un mecanizado de

acabado, a la cual nos quedaremos realizando el acabado del

fondo

97

Bottom Finish path Style: Si el “Tool Path Style” elegido es el modo “Zig-zag”,

la pasada final del fondo se puede hacer mediante Zig-zag o con pasada en una

única dirección (One way).

Acabado del fondo mediante zig-zag Acabado del fondo mediante zig-zag

Spring Pass: Si se activa esta pestaña, se duplica la última pasada de

acabado para compensar el SPRING de la herramienta.

Pestaña HSM


opciones:

Cornering: Las trayectorias en esquinas las redondea al radio

indicado.

Cornering on side finish path: Las trayectorias en esquinas de

acabado, las redondea al radio indicado.

98


En esta operación se tienen varias opciones a la hora de seleccionar la

geometría a mecanizar.

Las opciones son las siguientes:

• Entre dos planos

• Entre dos curvas

• Entre una curva y una superficie

• By Flank Contouring

A continuación, se va a explicar en detalle las distintas opciones:

3.3.2.2.1 Entre dos planos

Operación prismática de 2.5 ejes. El eje de la herramienta viene dado por la

normal del plano definido como Bottom.

A continuación, se procederá a explicar tanto los conceptos como la geometría

que aparece en la ventana cuando se selecciona la opción “entre dos planos”.

99

Check Elements:

Aquí se seleccionará

los elementos a evitar

en el mecanizado de

la pieza Guiding Elements:

Trayectoria que

seguirá la herramienta.

Relimiting Element:

Se indica el inicio de la

trayectoria de

mecanizado.

Top Plane: Plano

superior de

referencia para

definir la

trayectoria de la

pieza Relimiting

Element: Se

indica el final de

la trayectoria de

mecanizado.

Bottom Plane:

Plano hasta el

cual llegará la

herramienta

mecanizando.





Offset on Botton: Se indica la distancia respecto del fondo seleccionado a la

que quedará la herramienta.

Por último, se va a explicar el significado de las pestañas “Start” y “Stop”.

Una vez seleccionado el inicio de mecanizado, se puede modificar a través de

las pestañas “Start”.

Si se sitúa el ratón sobre la pestaña “Start” y se hace clic con el botón derecho

aparecerá una pestaña con tres opciones:

• In: La herramienta se adentrará una distancia respecto a el “Relimiting

Element”.

• On: No se modifica el “Relimiting Element”.

• Out: La herramienta se alejará una distancia respecto a el “Relimiting

Element”.

La pestaña “Stop” es igual que la pestaña “Start” pero referida al final del

mecanizado.

100

Aquí se introducirá la

distancia deseada.

Para borrar la geometría seleccionada, nos tendremos que situar con el ratón en

la geometría que se quiera borrar, hacer clic con el botón derecho y seleccionar

“remove all contours”.

3.3.2.2.2 Entre dos curvas:

Operación de 3 ejes continuos.

La referencia axial será la curva definida como guía, pudiendo definirse de

manera opcional una segunda guía auxiliar. En este caso las trayectorias de los

sucesivos niveles axiales realizarán una interpolación de forma entre ambas

curvas.


que aparece en la ventana cuando se selecciona la opción “entre dos curvas”.

101

Check

Elements: Aquí

se seleccionará

los elementos a

evitar en el

mecanizado de

la pieza

Relimiting

Element: Se

indica el final de

la trayectoria de

mecanizado

Guía

Principal

Relimiting

Element: Se

indica el final de

la trayectoria de

mecanizado

Guía

Auxiliar





Por último, se va a explicar el significado de las pestañas “Start” y “Stop”.

Una vez seleccionado el inicio de mecanizado, se puede modificar a través de

las pestañas “Start”.

Si se sitúa el ratón sobre la pestaña “Start” y se hace clic con el botón derecho

aparecerá una pestaña con tres opciones:

• In: La herramienta se adentrará una distancia respecto a el “Relimiting

Element”.

• On: No se modifica el “Relimiting Element”.

• Out: La herramienta se alejará una distancia respecto a el “Relimiting

Element”.

La pestaña “Stop” es igual que la pestaña “Start” pero referida al final del

mecanizado.

102

Check

Elements: Aquí

se seleccionará

los elementos a

evitar en el

mecanizado de la

pieza

Elemento

Guía

Superficie

inferior

Relimiting

Element: Se

indica el límite

de la trayectoria

de mecanizado.

Relimiting

Element: Se

indica el límite

de la trayectoria

de mecanizado.

3.3.2.2.3 Entre curva y superficie.

Se definirá el contorno mediante un elemento guía y una superficie inferior

“Bottom”.


que aparece en la ventana cuando se selecciona la opción “entre curva y

superficie”.

103

Relimiting

Element: Se

indica el límite

de la trayectoria

de mecanizado.

Check

Elements: Aquí

se seleccionará

los elementos a

evitar en el

mecanizado de

la pieza Elemento

Guía

3.3.2.2.4 By Flank Contour.






Dentro de esta operación algunas de las posibles herramientas son:


• Face Mill: Planeado


• Herramienta T-Slotter

104



mecanizado.




3.3.2.4 Feeds & Speeds Tab Page


el apartado 3.2.4

La operación “Profile Contouring” cuenta con la opción de reducción de velocidad

de avance en las esquinas durante el mecanizado.


velocidad.





105

Si se hace clic aquí, se

puede modificar la

orientación de mecanizado

de la herramienta.

Se describirá la trayectoria

que seguirá la herramienta

en los mecanizados

interiores.

Esta trayectoria se definirá

en “Tool Path Style”

Se describirá la trayectoria

que seguirá la herramienta en

los mecanizados exteriores.

Esta trayectoria se definirá en

“Tool Path Style”

3.3.3 Roughing Operation Roughing es una operación de desbaste basada en el mecanizado por planos

horizontales.

Se secciona la pieza y para cada nivel se irá realizando un planeado respetando

la forma de la pieza a la que se quiere llegar.


106


de mecanizado.

Pestaña Machining

Machine Mode

• Outer part: Solo se mecaniza la parte exterior de la

pieza, dejando sin mecanizar las partes interiores.

• Pockets only: Solo se mecanizan las cajeras de la

pieza.

• Outer part and pockets (seleccionando “by plane”):

Se mecaniza todo lo correspondiente a el nivel donde

se encuentre la herramienta.

Hasta que no se mecanice por completo dicho nivel, no se

pasa al siguiente.

• Outer part and pockets (seleccionando “by Area”):

Para hacer un mecanizado más eficiente en cuanto a

tiempo, se puede mecanizar primero un área y luego

otra estando a distintos niveles

107

Tool Path Style: Define en cada nivel como van a ser las trayectorias de mecanizado.

En concreto se pueden apreciar dos tipos de trayectorias:

Spiral Helical

Ambas se diferencian en la forma de mecanizado de las esquinas.

Distinct style in pocket

Si se activa esta pestaña, se tiene la opción de tener distintas trayectorias entre

mecanizados interiores y exteriores.

Direction of cut: Se define si el fresado será en oposión o en concordancia.



trayectoria teórica y la real de la herramienta.

108

Helical Movement

Si se elige el mecanizado mediante trayectoria “Helical”, se tendrá las

siguientes opciones:

• Inward: la trayectoria será paralela al contorno hacia el

interior.

• Outward: Trayectoria paralela al contorno desde el

interior al exterior.

• Both: Ambas. Los agujeros se mecanizan con una

hélice hacia el exterior y las zonas externas con sentido

contrario.

Always stay on bottom

En el caso de haber obstáculos, la trayectoria se modificará para evitar dichos

obstáculos para que la herramienta siempre permanezca en contacto con la

pieza.

Part Contouring

Sólo es posible activar esta casilla cuando la trayectoria es de Zig-Zag.

Activándola, la herramienta mecanizará el contorno de la pieza antes de

comenzar a mecanizar la pieza mediante “Zig-zag”.

Con la casilla activada el tiempo de mecanizado será mayor, pero en ciertas

aplicaciones puede ser un beneficio para eliminar crestas de material.

Desactivando la casilla, la herramienta realizará directamente el Zig-zag.

109

Pestaña Radial

Stepover:

En esta pestaña se definirá la distancia entre pasadas durante el mecanizado.

Dependiente de la opción escogida se habilitará el parámetro “Max. Distance

between pass (distancia entre pasadas)” o bien “Tool diameter ratio (Porcentaje

del diámetro de la herramienta)”

Se tienen varias opciones para definir la distancia entre pasadas. Son las

siguientes:

• Overlap ratio: La distancia entre pasadas vendrá

definida por el porcentaje de solapamiento que se

defina en la pestaña “Tool Diameter ratio”.

• Overlap length: La distancia entre pasadas

vendrá definida por la distancia de solapamiento

que se defina en la pestaña “Overlap length”.

• Stepover ratio: La distancia entre pasadas será

igual a el porcentaje de la herramienta de se

defina en “Tool Diameter ratio”.

• Stepover length: La distancia entre dos pasadas

se definirá en la pestaña “Max. Distance between

pass”.

110

Pestaña Axial

En esta pestaña se definirá la distancia entre niveles de mecanizado.

La profundidad entre pasadas puede ser fija o variable.

Es posible definir profundidades variables haciendo clic en el botón “” Variable

cut Depths”.

Maximum cut depth: Se definirá la máxima profundidad en cada nivel de

mecanizado.

Variable cut Depths

Si se hace clic en esta pestaña aparecerá la siguiente ventana en la que se podrá

definir profundidades de mecanizado variable:

Ejemplo: Supongamos que se quiere una profundidad de mecanizado de 2

desde el plano Top hasta 10 mm de profundidad y desde los 10 mm de

profundidad hasta el plano Bottom que la profundidad sea 5mm.

En primer lugar, ante de hacer clic en esta pestaña, se tendrá de definir una

distancia en la pestaña “Maximum cut Depths” la última distancia de profundidad

que se desee, es decir, la profundidad de mecanizado hasta el plano Bottom

(5mm)

Posteriormente hacemos clic en la pestaña “Variable cut Depths” e introducimos

la distancia desde el plano Top (10mm) y la profundidad (2mm) y hacemos clic

en “Add”

Se llegará a la siguiente ventana:

111

Pestaña Zone

En esta pestaña sirve para indicar que se evite mecanizar zonas que no cumplan

ciertas restricciones.

Se pueden evitar mecanizar dos tipos de zonas:

Small pass filter: Evita el mecanizado de zonas que tengan un área menor a un

porcentaje del área de la herramienta.

Pocket filter: Evita el mecanizado de cajeados de una longitud determinada.

Esta longitud es calculada en función de “Non cutting Diameter” (Diámetro de no

corte).

112

Pestaña Bottom

Automatic horizontal areas detection

Si se activa esta pestaña, Catia identificará las áreas

horizontales permitiendo darle otro tipo de offset a dichas

zonas respecto al resto de la pieza.

Same offset on bottom as on part

Si se activa esta pestaña, aunque catia identifique zonas horizontales les dará

el mismo offset que al resto de la pieza.

En caso contrario, si no se marca dicha pestaña podremos

definir el Offset que queremos darle a las zonas

horizontales.

Pestaña HSM

Es importante que para tener acceso a las pestañas de HSM se tiene que hacer

clic en “High Speed Milling”

113


opciones:

• Corner radius: Radio de redondeo de las esquinas.

• Corner radius on part contouring

Nota: Las trayectorias de mecanizado “Spiral” y “Helical” en la operación

Roughing en HSM son las siguientes:

Spiral Helical

114


1ºparte:

Start point: Punto de inicio del mecaniado

Rough stock: Se seleccionará la pieza a partir de la cual se llegará a la

deseada.

Safety plane: Se seleccionará el plano de seguridad. Una vez terminado el

mecanizado la herramienta se situará en este plano.

Part: Se seleccionará la pieza a la que se quiere llegar

Check: Se seleccionarán los posibles elementos que se quieran evitar

mecanizar.

Top: Se seleccionará el plano más alto que se mecanizará de la pieza

Bottom: Se seleccionará el plano más bajo que se mecanizará de la pieza

Imposed: Se seleccionará los planos en los que se obligará a la herramienta a

pasar. Es de especial utlizar imponer planos cuando la pieza tiene una

geometria especial y se quiere asegurar el mecanizado de ranuras.

Para seleccionar los planos basta con hacer clic con el boton izquierdo en la

figura del “imposed” y empezar a seleccionar los planos deseados.

115

Otro método más eficiente es colocar el ratón sobre la pestaña “imposed” y

hacer clic con el botón en “search/View”.

Cando se haga clic en “Search/View”, aparecerá la siguiente ventana:

Se tienen dos opciones:

• All planes: Aparecerán todos los planos de la pieza seleccionada

• Reachable planes:Aparecerán solamente los planos accesibles para la

herramienta.

Zone order

Se puede seleccionar el orden de mecanizado en el caso de que haya distintas

zonas de trabajo.

116

2º parte:

Tool/Rough Stock

Se definirá cómo será la trayectoria de la herramienta en los límites de “Rough

Stock”.

• Position: Define la posición de la herramienta cuando llega a los límites

“Rough Stock”.

Se tienen varias opciones:

o In: La herramienta se queda dentro del límite.

o Outside: La herramienta sobrepasa el límite.

o On: La herramienta se queda sobre el límite.

• Offset: Para los casos de inside o outside, define el procentaje de

herramienta que puede acercarse o alejarse del límite. Está expresado

en porcentaje del diámetro de la herramienta.

• Minimum Thickness to machine: Se definirá el mínimo espesor que será

retirado en una operacón de acabado.

Limit Definition

Al definir un contorno límite, es posible editar el comportamiento de la

herramienta al encontrarse con el límite.

• Side to machine: Permite seleccionar cuál será el área de mecanizado,

la exterior al contorno límite o el área interior a él.

• Stop position: Al encontrarse con el límite, la herramienta puede parar

justo en el límite (On), pasar la linea (outside) o quedar dentro (inside).

Los resultados son los mismos que en el parámetro Position anterior.

• Offset: Para los casos de inside o outside, define la distancia de la

herramienta que puede acercarse o alejarse del límite.

117






Dentro de esta operación es posible la herramienta:

End Mill: fresado

3.3.3.4 Macros Tab Page

118

3.3.4 Operación Sweep Roughing Es la operación que permite hacer un desbaste de la pieza mediante planos

verticales.

Posee varias estrategias de mecanizado y de selección de las partes a

mecanizar.


Roughing Type:

Los 3 tipos de desbaste para la operación de Sweep Roughing son:

Zoffset Zplane Zprogresive

• Zoffset: La trayectoria de la herramienta es paralela al contorno de la

pieza de referencia

• Zplane: La pieza se mecaniza por planos perpendiculares al eje de la

herramienta

119

• Zprogresive: La trayectoria de la herramienta es una interpolación

entre el contorno la pieza de partida y el contorno de la pieza de

referencia.

Pestaña Machining

Tool path Style: Una vez que se ha elegido el tipo de Sweep Roughing con el

que se va a mecanizar la pieza, es posible editar la trayectoria entre 2 pasadas.

Se tienen 3 opciones:

• Zig-zag: La herramienta mecaniza en distintos

sentidos.

• One Way Same: La herramienta solo mecaniza en un

sentido, pero al acabar una pasada la herramienta

vuelve al punto de inicio de la trayectoria. Una vez en

el punto de inicio de mecanizado de la trayectoria

anterior, se coloca en posición para realizar la

siguiente pasada.

• One Way Next: La herramienta solo mecaniza en un

sentido, pero la trayectoria de vuelta sin mecanizar

la realiza en diagonal.

Machining tolerance:

Diferencia máxima permitida entre la trayectoria teórica de la herramienta y la

trayectoria de la herramienta calculada

120

Pestaña Radial

Max. Distance between pass: Se definirá la máxima distancia permitida entre

padadas.

Pestaña Axial

Maximum cut depth: Se definirá la máxima profundidad permitida entre

pasadas.


1º parte:

• Part: Se seleccionará la pieza a la que se quiere llegar.

• Top plane: Se seleccionará el plano más alto que se mecanizará de la

pieza.

121

• Bottom plane: Se seleccionará el plano más bajo que se mecanizará de

la pieza.

• Limit Contour: Se puede definir el contorno límite de mecanizado.

• Check: Se seleccionarán los posibles elementos que se quieran evitar

mecanizar.

• Safety plane: Se seleccionará el plano de seguridad. Una vez terminado

el mecanizado la herramienta se situará en este plano.

2º Parte:

Limit Definition










122



mecanizado.









Dentro de esta operación es posible utilizar las siguientes herramientas:



3.4.4 Feeds & Speeds Tab Page





Maximum radius: Máximo radio a partir del cuál no se aplicará reducción de

velocidad.





123

3.3.5 Operación Sweeping La operación de Sweeping se usa para trabajos de acabados y semiacabados.

La trayectoria de herramienta se realiza en planos paralelos verticales.

Además, como es una operación de acabado o semiacabado, la trayectoria de

la herramienta tendrá la misma forma que la superficie que se va a mecanizar.

3.3.5.1Strategy Tab Page

Pestaña Machining

Tool path Style: Es posible editar la trayectoria entre 2 pasadas.



sentidos.

• One Way Same: La herramienta solo mecaniza en

un sentido, pero al acabar una pasada la

herramienta vuelve al punto de inicio de la

trayectoria . Una vez en el punto de inicio de

mecanizado de la trayectoria anterior, se coloca en

posición para realizar la siguiente pasada.

124

• One Way Next: La herramienta solo mecaniza en

un sentido, pero la trayectoria de vuelta sin

mecanizar la realiza en diagonal.


Diferencia máxima permitida entre la trayectoria teórica de

la herramienta y la trayectoria de la herramienta calculada.

Reverse tool Path: Invierte el sentido de las trayectorias de mecanizado.

Max Discretation

Si se mecaniza superficies planas es posible disminuir la

densidad de puntos mandados a el control numérico.

Esta modificación de densidad de puntos se puede realizar

activando la pestaña “Max Discretation”.

Activando dicha pestaña se tendrá acceso a modificar los

siguientes parámetros:

• Step: Indica la distancia entre dos puntos de

trayectoria.

• Distribution Mode: La distribución de puntos se puede realizar de las

siguientes formas:

o Aligned: Los puntos de distintas trayectorias

están alineados entre sí.

125

o Shifted: Los puntos de distintas trayectorias no

están alineados entre sí.

Plunge Mode

Si en “Tool Path Style”, se elige la opción “One Way Next” o bien “One Way

Same”, se activará la opción “Plunge Mode”.

Cuando “Plunge Mode” está activado, se puede modificar el comportamiento de

la herramienta cuando hay cambios de altura.

Las opciones son las siguientes:

No Check: El modo Plunge está desactivado y la herramienta sube y baja

durante el mecanizado de la pieza.

No Plunge: La trayectoria de la herramienta se para cuándo prevé un

mecanizado a una cota inferior de la que está.

Same Height: La herramienta no desciende si se encuentra una zona a una cota

inferior de la que se encuentra, pero en vez de pararse continúa hasta otra zona

de mecanizado que se encuentre a una cota superior (si la hubiera).

126

Pestaña Radial

Stepover

En esta pestaña se definirá cuál será la distancia entre pasadas durante el

mecanizado.

Hay dos formas de definir la distancia entre pasadas:

• Constant: La distancia entre pasadas son medidas a

través de un plano Horizontal.

Eligiendo esta opción se puede editar la máxima distancia

entre pasadas y la altura de cresta.

• Via Scallop height: Eligiendo esta opción se puede

editar tanto la distancia mínima como la distancia

máxima entre pasadas y además la altura de cresta.

La mínima distancia entre pasadas predomina frente a la

altura de cresta.

127

View Direction

Si se activa la pestaña Along tool axis, la dirección del eje de la herramienta será

la misma que para el cálculo de las trayectorias de la herramienta.

Si se activa la pestaña Other axis, la dirección del eje de la herramienta será

diferente a la dirección que utilizará catia para el cálculo de las trayectorias de la

herramienta.

Con la pestaña Along tool Axis activada nos aparecen dos ejes para definir

tanto la orientación de la herramienta como la trayectoria de mecanizado.

Tool Axis: Aquí se definirá la dirección de mecanizado que tendrá la

herramienta.

Select Direction: Aquí se definirá otro eje que junto con el eje definido en “Tool

Axis” se definirá un plano cuya intersección con la pieza definirá las trayectorias

de mecanizado.

Ejemplo 1:

Tool axis

Select Direction

El eje “Tool Axis” y el eje definido

en “Select Direction”, forman un

plano vertical.

Por tanto, la intersección de planos

verticales con la pieza a mecanizar

genera trayectorias como las que

se pueden observar en la figura.

El eje definido en naranja como

“M”, define el sentido del

mecanizado

Tool axis

Select Direction

128

Ejemplo 2:

Con la pestaña Other Axis activada nos aparecen 3 ejes para definir tanto la

orientación de la herramienta como la trayectoria de mecanizado.

Ejemplo 1:

El eje “Tool Axis” y el eje definido

en “Select Direction”, forman un

plano oblicuo.

Por tanto, la intersección de planos

paralelos al definido con la pieza a

mecanizar genera trayectorias

como las que se pueden observar

en la figura.

El eje definido en naranja como

“M”, define el sentido del

mecanizado.

Tool axis

Select Direction

Ejes “Select Direction”

“Tool Axis”

El eje “Tool Axis” se definirá la

orientación de la herramienta.

Mediante los dos ejes que se

definan en “Select Direction” se

tendrá un plano.

La intersección de planos paralelos

al definido anteriormente con la

pieza a mecanizar generará las

trayectorias de la herramienta.

129

Pestaña Axial

Es esta pestaña se definirán los parámetros relacionados con la profundidad de

pasada en el mecanizado.

Hay que tener en cuenta que todos los parámetros están

Multi-Pass

Existen 3 posibilidades de definir los parámetros axiales mediante:

• Number of levels and Maximum cut depth: Se definirá

a través del número máximo de niveles y la profundidad

de cada uno.

Ejemplo: Suponiendo que el offset de la pieza es de 10 mm (Hay que

mecanizar 10 mm.

En este caso si se quiere mecanizar esta pieza en 3 niveles con una profundidad

máxima de corte de 3 mm, Catia aplicará estas condiciones a las 2 últimas

pasadas ya que “Total depth” es 6mm.

Por tanto, la primera pasada tendrá una profundidad de 4 mm.

Se puede apreciar que el Número de niveles predomina sobre la profundidad

máxima de corte.

• Number of levels and total depth: Se definirá a

través del número niveles a realizar y la profundidad

que se quiera aplicar estos parámetros.

130

• Maximum cut depth and total depth: Se definirá a

través de la profundidad máxima de corte y la

profundidad total que se quiera aplicar estos

parámetros.

Ejemplo: Suponiendo que el offset de la pieza es de 10 mm (Hay que mecanizar

10 mm.

Como se tiene que mecanizar 10 mm de pieza se pondrá en “Total depth” 10mm.

Si la máxima profundidad de corte fuera 2.5 mm, Catia calculará un número total

de 5 pasadas.

Esta operación se podría haber realizado en 4 pasadas, pero Catia añade una

pasada más por seguridad porque “Total depth” está referido respecto a la

superficie final de mecanizado.

Pestaña Zone

En esta pestaña se pueden definir las zonas que se quieren mecanizar.

Zone:

Las zonas de la pieza irán referidas respecto a la dirección de mecanizado y el

eje de la herramienta.

Las distintas zonas que se pueden distinguir son las siguientes:

• All: Todas las superficies seleccionadas se

mecanizan.

131

• Frontal walls: Solo se mecanizarán las paredes

frontales que respecto a la dirección de

mecanizado.

• Lateral walls: Solo se mecanizarán las paredes

frontales que respecto a la dirección de

mecanizado.

• Horizontal Zones: Solo se mecanizarán las

superficies horizontales.

Min. Frontal Slope

Ángulo mínimo entre el eje de la herramienta y la normal

a la superficie de la pieza para que la superficie sea

considerada una pared frontal

Min. Lateral Slope

Ángulo mínimo entre el eje de la herramienta y la normal

a la superficie de la pieza para que la superficie sea

considerada una pared lateral.

Max horizontal Slope

Ángulo máximo para considerar un plano horizontal.

132

Pestaña Island

Si se está mecanizando una pieza con una zona que es innecesaria que la

herramienta pase por dicha zona mecanizando (Ranura), se puede editar la

trayectoria en la pestaña Island.

La zona deberá ser intermedia entre dos superficies que si requieren

mecanizado.

Island Skip

• Island Skip Activado: La herramienta mecanizará las

dos superficies saltando la zona intermedia en cada

pasada que realiza.

• Island Skip Desactivado: La herramienta

mecanizará una superficie y saltará a la segunda

superficie para mecanizarla.

Direct

Si se tiene activado “Island Skip” activado se puede editar la

trayectoria en la zona que no se requiere mecanizado.

Como ya se ha descrito anteriormente, si se tiene activado “

Island Skip”, la herramienta cuando se encuentra una zona

que no es necesaria mecanizar salta hasta encontrar otra

zona a mecanizar.

Dicho salto se puede editar para hacer que la herramienta

en vez de saltar continúe como si mecanizará es decir,

que la herramienta no de saltos hasta una cierta distancia.

Dicha distancia se puede editar en la pestaña “Feedrate length”

133


1º parte:



pieza.


la pieza.



mecanizar.



• Start: Se puede seleccionar un punto o plano para el inicio del

mecanizado.

• End: Se puede seleccionar un punto o plano para el final del mecanizado.

134

2º Parte:

Limit Definition


















135



mecanizado.




3.5.4 Feeds & Speeds Tab Page






velocidad.





136

3.3.6 Z-Level Operation

Con ZLevel se puede realizar mecanizados de acabado o semi-acabado.

Es una operación que mecaniza la pieza por planos horizontales paralelos y que

son perpendiculares al eje de la herramienta.


Pestaña Machining



la herramienta y la trayectoria de la herramienta calculada

137

Fresado en oposición

(Conventional)

Fresado en

concordancia (Climb)

Alterna las dos

direcciones de corte


Machine Mode

• By plane: Se mecaniza todo lo correspondiente a el

nivel donde se encuentre la herramienta.

Hasta que no se mecanice por completo dicho nivel, no se

pasa al siguiente.

• Outer part: Solo se mecaniza la parte exterior de la

pieza, dejando sin mecanizar las partes interiores.

• Pockets only: Solo se mecanizan las cajeras de la

pieza.

• Outer part and pockets: Para hacer un mecanizado

más eficiente en cuanto a tiempo, se puede

mecanizar primero un área y luego otra estando a

distintos niveles

138

Pass Overlap: En esta pestaña se define la distancia que se

vuelve a mecanizar en la misma pasada antes de que se

pase al siguiente nivles.

Offset on tool path: Se puede definir un offset de la

trayectoria de la herramienta respecto de la superficie de la

pieza.


1º parte:



pieza.


la pieza.


139


mecanizar.



2º Parte:

Limit Definition










140

3.3.7 Contour Driven Operation

Es una operación con posibilidad de mecanizado en 3 ejes en la cual las

trayectorias son son generadas a través de planos.

Las trayectorias se definen a partir de curvas guias y Stop.


Esta operación dispone de tres tipos de definición de la trayectoria de la

herramienta. En función de la elección se tendrán que definir unos parámetros u

otros.

Los tipos de de definición de la trayectoria de mecanizado son los siguientes:

Between contours

A partir de dos contornos, la trayectorias de mecanizado empezará a mecanizar

en la dirección de una guia y posteriormente la trayectoria de mecanizado se irá

acomodando a la segunda guía.

Dentro de este tipo de definición de trayectoria tenemos dos posibilidades:

• 4 open contours: Si se elige esta opción, será necesario definir dos

contornos ( Guide 1 y Guide) y además será necesario definir otras dos

lineas ( Stop 1 y Stop 2) que delimitan la trayectoria de mecanizado.

Las cuatro guías deben de formar un contorno cerrado.

141

• 4 Points on a closed contour: Si se elige esta opción, será necesario

definir un contorno cerrado y además 4 puntos contenidos en dicho

contorno.

Parallel contour

A partir de un contorno, se definirá la trayectorias de mecanizado que serán

paralelas al contorno definido.

Con el fin de tener más control sobre esta operación, se aconseja definir un

contorno límite en la pestaña de geometría.

Spine contour

En este caso, se definirá un contorno (Guía) y la trayectoria de mecanizado se

creará a partir de planos perpendiculares a ésta.

142

Sistema de ejes en la definición de trayectorias

Una vez creada la trayectoria por cualquier método explicado anteriormente, se

puede modificar algunos parámetros a partir de dicho sistema de ejes.

• Eje V: Da información acerca de la

orientación del eje de la herramienta.

• Eje S: Indica el sentido de las

trayectorias de mecanizado.

• Eje M: Indica el sentido en el que se

mecanizará el contorno.

Pestaña Machining



• Zig-zag: La herramienta mecaniza en

distintos sentidos.

• One Way Same: La herramienta solo

mecaniza en un sentido, pero al acabar una

pasada la herramienta vuelve al punto de

inicio de la trayectoria . Una vez en el punto

de inicio de mecanizado de la trayectoria

143

anterior, se coloca en posición para realizar la siguiente pasada.

• One Way Next: La herramienta solo

mecaniza en un sentido, pero la trayectoria

de vuelta sin mecanizar la realiza en

diagonal.





Max Discretation








trayectoria.

144

Pestaña Radial

Stepover


mecanizado.

Hay dos formas de definir la distancia entre pasadas:

• Constant 2D: La distancia entre pasadas son medidas

a través de un plano Horizontal.

Eligiendo esta opción se puede editar la máxima distancia

entre pasadas y la altura de cresta.





altura de cresta.

145

Para la opción de definición de trayectorias “between contours”, se tiene además

las siguientes opciones:

Constant 3D: Cuando se tienen dos contornos se pueden definir como van a

ser las pasadas entre las dos guías en la opción de “ Sweeping strategy”

Además Catia nos pedirá la distancia entre pasadas.

From guide 1 to guide 2 From guide 2 to guide 1 From guide to zone center

From z. center to guide From guide to z. center From z. center to guide

Pestaña Axial

Es esta pestaña se definirán los parámetros relacionados con la profundidad de

pasada en el mecanizado.

146

Multi-Pass

Existen 3 posibilidades de definir los parámetros axiales mediante:

• Number of levels and Maximum cut depth: Se definirá

a través del número máximo de niveles y la profundidad

de cada uno.

Ejemplo: Suponiendo que el offset de la pieza es de 10 mm (Hay que

mecanizar 10 mm.

En este caso si se quiere mecanizar esta pieza en 3 niveles con una profundidad

máxima de corte de 3 mm, Catia aplicará estas condiciones a las 2 últimas

pasadas ya que “Total depth” es 6mm.

Por tanto, la primera pasada tendrá una profundidad de 4 mm.

Se puede apreciar que el Número de niveles predomina sobre la profundidad

máxima de corte.

• Number of levels and total depth: Se definirá a

través del número niveles a realizar y la profundidad

que se quiera aplicar estos parámetros.

• Maximum cut depth and total depth: Se definirá a

través de la profundidad máxima de corte y la

profundidad total que se quiera aplicar estos

parámetros.

Ejemplo: Suponiendo que el offset de la pieza es de 10 mm (Hay que mecanizar

10 mm.

147

Como se tiene que mecanizar 10 mm de pieza se pondrá en “Total depth” 10mm.

Si la máxima profundidad de corte fuera 2.5 mm, Catia calculará un número total

de 5 pasadas.

Esta operación se podría haber realizado en 4 pasadas, pero Catia añade una

pasada más por seguridad porque “Total depth” está referido respecto a la

superficie final de mecanizado.

Pestaña Estrategia

Si se elige la opción de definición de trayectorias “Spine Contour”, no se tendrá

acceso a esta pestaña.

En cambio, si se elige la opción Pararell Contour aparece la siguiente ventana:

Pencil rework:

Si se selecciona la opción “With”, se iniciará una operación automática Pencil

(definida con el conjunto de parámetros predeterminados) al final de la operación

Contour Driven.

Reference:

La definición de la trayectoria, se puede definir a partir del punto de contacto

entre la herramienta y la pieza (Contact Mode) o bien a partir del eje de la

herramienta (Too End).

Si el “Stepove Mode” seleccionado es “Constant 3D” o “Maximum 3D” es posible

elegior entre Contact Mode o Tool End.

Por el contrario si el “Stepove Mode” es “Constant 2D” o bien “Scallop height” la

referencia será siempre Tool End.

148

Tool end Contact Point

Initial Tool Position

Se definirá aquí la posición de la herramienta mecanizado respecto a la guía.


• On: La trayectoria de mecanizado se realiza de tal forma que la

herramienta va sobre la guía.

• Past: La trayectoria de mecanizado se realiza de tal forma que la

herramienta sea tangente al exterior del contorno.

• To: La trayectoria de mecanizado se realiza de tal forma que la

herramienta sea tangente al interior del contorno.

On To Past

Estas fotos están referidas a un mecanizado hacia la derecha.

Offset on guide: Si se elige la opción “To” o “Past” se tiene la opción de dar un

Offset para que la herramienta no sea tangente a la guía.

Maximum width to machine: Limita la sección a mecanizar. Se

mecanizara la distancia que se defina aquí con respecto a la curva

guía.

149

Stepover Side: Se define si se quíere mecanizar la zona que esta a la izquierda

o a la derecha con respecto al sentido de mecanizado.

Se puede definir en primer lugar el sentido de mecanizado en el sistema de ejes

creados en la pieza para esta operación y posteriormente dedicir si se quiere que

sea a derechas o izquierda con respecto al sentido de mecanizado previamente

definido.

Mecanizado a izquierda Mecanizado a derecha

Direction

Una vez defininida la zona a mecanizar en la pestaña “Stepover Side”, se podrá

definir si se quiere que el mecanizado se inicie desde la curva guía o hacia la

curva guía.

• From Contour: Si se elige esta opción el mecanizado

empezará desde la curva guía

• To Contour: Si se elige esta opción el mecanizado se

realizará hacia la curva guía.

150

En cambio, si se elige la opción Between contours aparece la siguiente ventana:

Position on guide 1

Se definirá aquí la posición de la herramienta mecanizado respecto a la guía.


• On: La trayectoria de mecanizado se realiza de tal forma que la

herramienta va sobre la guía.

• Outside La trayectoria de mecanizado se realiza de tal forma que la

herramienta sea tangente al exterior del contorno.

• Inside: La trayectoria de mecanizado se realiza de tal forma que la

herramienta sea tangente al interior del contorno.

Offset on guide 1:

Si se elige la opción “Outside” o “Inside” se tiene la opción de dar un Offset para

que la herramienta no sea tangente a la guía.

Pestaña Island

151

Island Skip

• Island Skip Activado: La herramienta mecanizará las

dos superficies saltando la zona intermedia en cada

pasada que realiza.

• Island Skip Desactivado: La herramienta

mecanizará una superficie y saltará a la segunda

superficie para mecanizarla.

Direct

Si se tiene activado “Island Skip” activado se puede editar la

trayectoria en la zona que no se requiere mecanizado.

Como ya se ha descrito anteriormente, si se tiene activado “

Island Skip”, la herramienta cuando se encuentra una zona

que no es necesaria mecanizar salta hasta encontrar otra

zona a mecanizar.

Dicho salto se puede editar para hacer que la herramienta

en vez de saltar continúe como si mecanizará es decir,

que la herramienta no de saltos hasta una cierta distancia.

Dicha distancia se puede editar en la pestaña “Feedrate length”

152


1º parte:



pieza.


la pieza.



mecanizar.



153

Limit Definition


















154

3.4 Operaciones en 5 ejes.

3.4.1 Operación Multi-Axis Sweeping La operación de Sweeping se usa para trabajos de acabados y semiacabados.

La trayectoria de herramienta se realiza en planos paralelos verticales.

Además, como es una operación de acabado o semiacabado, la trayectoria de

la herramienta tendrá la misma forma que la superficie que se va a mecanizar.


Pestaña Machining



• Zig-zag: La herramienta mecaniza en distintos sentidos.

• One Way: La herramienta solo mecaniza en un sentido, pero al acabar

una pasada la herramienta vuelve al punto de inicio de la trayectoria . Una

vez en el punto de inicio de mecanizado de la trayectoria anterior, se

coloca en posición para realizar la siguiente pasada.




155

Max Discretation







• Max Discretation Step: Indica la distancia entre dos

puntos de trayectoria.

Pestaña Radial

Stepover


mecanizado.

Hay varias formas de definir la distancia entre pasadas:





altura de cresta.

156

• Number of paths: Eligiendo esta opción se habilitará

la pestaña “Number of paths” y se puede seleccionar

el número de trayectorias que se quieran crear.

Pestaña Tool Axis

Tool Axis Mode: Lead and Tilt

En primer lugar, se explicará cuál es el ángulo de incidencia (lead) y cuál es el ángulo de inclinación (Tilt). Si definimos en un punto de la trayectoria de mecanizado una línea perpendicular a la superficie de mecanizado se tiene que:

• Ángulo incidencia: ángulo entre la normal a superficie y el vector de

avance.

• Ángulo de inclinación: ángulo entre la normal a la superficie y el vector

perpendicular al vector de avance.

Ángulo de incidencia Ángulo de inclinación

157

Guidance: Fixed lead and tilt: Aquí se tiene la opción de dejar el ángulo Lead y Tilt fijos con un ángulo dado. Variable lead and Fixed tilt: Con esta opción se puede dejar el ángulo lead variable y el ángulo tilt fijo. Catia pedirá tanto el ángulo lead mínimo y máximo que se quiera variar en caso de haber colisiones. Fixed lead and variable tilt: Con esta opción se puede dejar el ángulo tilt variable y el ángulo lead fijo. Tool Axis Mode: Fixed Axis El eje de la herramienta permanece constante con la dirección que se haya definido previamente. El eje de la herramienta (A) aparece en verde ya que hay que definirlo.

Tool Axis Mode: Thru a point: El eje de la herramienta pasará siempre por un punto que previamente se tiene que definir.

158

Tool Axis Mode: Normal to line: El eje de la herramienta pasará siempre por el punto proyección de la punta de

la herramienta sobre la recta seleccionada considerada esta como infinita y

manteniéndose por tanto en planos perpendiculares a la misma, la recta se

selecciona en la pestaña de estrategia y tendremos disponibles las mismas

opciones To y From que en el criterio de guiado Thru a point.

Tool Axis Mode: Optimized lead:

Optimized lead: Es una variante del modo lead and tilt con lead variable y tilt fijo

aplicable solo a herramientas con fondo plano con o sin radio de fondo (no

esféricas), en este caso controlamos la altura de talón o heel distance a la que

asignaremos un valor mínimo para garantizar que no haya talonamiento en las

transiciones locales de inclinación y que deberá ser compatible con el rango de

variación del ángulo lead que hayamos permitido.

159


1º parte:




mecanizar.

2º Parte:

Limit Definition



160





Collision Checking

En esta ventana se puede activar la detección de colisiones tanto en la pieza a

mecanizar como en las piezas definidas como “elementos Check”.

Se entiende por colisión cualquier penetración de la herramienta en la superficie

de la pieza a mecanizar o en las piezas definidas como “elementos Check”.

Hay dos formas de detección de colisiones:

On cutting part tool: Solo se detectarán colisiones con la zona de corte de la

herramienta.

On tool Assembly: Se detectarán colisiones con la herramienta completa

incluso con portaherramientas si se hubiera definido.

Como se ha mencionado anteriormente es posible la detección de colisiones en

la superficie de la pieza a mecanizar y en las piezas o zonas definidas como

“elementos Check”

Si se quiere activar la detección de colisiones en la pieza a mecanizar, se tendrá

que hacer clic en la pestaña “Part” y posteriormente hacer clic en “Active”

Aparecerán dos parámetros:

• Accuracy: Aquí está definida la precisión de mecanizado, pero no se

puede modificar el valor desde aquí. Para modificar este valor

tendremos que ir a la pestaña de estrategia.

• Allowed gouging: Se definirá el valor máximo permitido de penetración

de la herramienta.

Si se quiere activar la detección de colisiones en los elementos definidos como

“Check”, se tendrá que hacer clic en la pestaña “Check” y posteriormente hacer

click en “Active”.

161

Volverán a aparecer los parámetros “Accuracy” y “Allowed gouging”.

El parámetro “Accuracy” si se podrá definir en esta pestaña.









• Face Mill Tool: plato de plaquitas

• T-Slotter Tool: Herramienta para ranurado

• Barrel mill tool: Fresado en forma de barril

162

3.4.2 Isoparametric Machining

Operación multipasadas cuyo mecanizado se realiza a traves de

isoparamétricas.


Pestaña Machining




sentidos.

• One Way Next: La herramienta solo mecaniza en

un sentido, pero la trayectoria de vuelta sin

mecanizar la realiza en diagonal.




163

Max Discretation

Si se mecaniza superficies planas es posible disminuir la densidad de puntos

mandados a el control numérico.

Esta modificación de densidad de puntos se puede realizar activando la pestaña

“Max Discretation”.

Activando dicha pestaña se tendrá acceso a modificar los siguientes parámetros:



Pestaña Radial

Stepover


mecanizado.

Hay tres formas de definir la distancia entre pasadas:




La mínima distancia entre pasadas predomina frente a la altura

de cresta.

164

• Number of paths: Se introduce el número de pasadas

a partir del cual se calculará la distancia entre pasadas.

• Distance on Part: Se define directamente la distancia

entre pasadas.

Skip Path

En esta pestaña se puede decidir si eliminar la primera pasada, la última, ambas

o no eliminar ninguna.

Start Extension Este valor puede ser positivo (el área global mecanizada se extiende) o negativo (el área global mecanizada se contrae). La extensión o contracción del área de mecanizado se realiza respecto a la primera trayectoria de mecanizado. Final Extension

Especifica la longitud de un área mecanizada adicional situada después de la

última trayectoria en la parte. Este valor puede ser positivo (el área global

mecanizada se extiende) o negativo (el área global mecanizada se contrae)

165

Pestaña Tool Axis

Tool Axis Mode: Lead and Tilt

En primer lugar, se explicará cuál es el ángulo de incidencia (lead) y cuál es el ángulo de inclinación (Tilt). Si definimos en un punto de la trayectoria de mecanizado una línea perpendicular a la superficie de mecanizado se tiene que:

• Ángulo incidencia: ángulo entre la normal a superficie y el vector de

avance.

• Ángulo de inclinación: ángulo entre la normal a la superficie y el vector

perpendicular al vector de avance.

Ángulo de incidencia Ángulo de inclinación

Guidance: Fixed lead and tilt: Aquí se tiene la opción de dejar el ángulo Lead y Tilt fijos con un ángulo dado. Variable lead and Fixed tilt: Con esta opción se puede dejar el ángulo lead variable y el ángulo tilt fijo. Catia pedirá tanto el ángulo lead mínimo y máximo que se quiera variar en caso de haber colisiones.

166

Fixed lead and variable tilt: Con esta opción se puede dejar el ángulo tilt variable y el ángulo lead fijo. Tool Axis Mode: Fixed Axis El eje de la herramienta permanece constante con la dirección que se haya definido previamente. El eje de la herramienta (A) aparece en verde ya que hay que definirlo.

Tool Axis Mode: Thru a point: El eje de la herramienta pasará siempre por un punto que previamente se tiene que definir.

167

Tool Axis Mode: Normal to line: El eje de la herramienta pasará siempre por el punto proyección de la punta de

la herramienta sobre la recta seleccionada considerada esta como infinita y

manteniéndose por tanto en planos perpendiculares a la misma, la recta se

selecciona en la pestaña de estrategia y tendremos disponibles las mismas

opciones To y From que en el criterio de guiado Thru a point.

Tool Axis Mode: Optimized lead:

Optimized lead: Es una variante del modo lead and tilt con lead variable y tilt fijo

aplicable solo a herramientas con fondo plano con o sin radio de fondo (no

esféricas), en este caso controlamos la altura de talón o heel distance a la que

asignaremos un valor mínimo para garantizar que no haya talonamiento en las

transiciones locales de inclinación y que deberá ser compatible con el rango de

variación del ángulo lead que hayamos permitido.

168

Tool Axis Mode: Interpolation

Este criterio nos permite asignar direcciones del eje a determinados puntos

de la trayectoria de manera que la herramienta realizará una interpolación de eje

a lo largo de la trayectoria comprendida entre ellos, para asignar un eje local

seleccionaremos primero el punto y después la dirección o el vector eje que

queramos dar a ese punto.

.


1º parte:

Se selecciona la pieza

que se mecanizará

A través de dichos puntos

se definirá el contorno a

mecanizar

Elementos a evitar

durante el mecanizado

169

Collision Checking







herramienta.













de la herramienta.






170









• Face Mill Tool: plato de plaquitas

• T-Slotter Tool: Herramienta para ranurado

• Barrel mill tool: Fresado en forma de barril

171

3.4.3 Multi Axis Contour Driven Operation

Esta operación es similar a la operación Contour driven, la cual es específica del

mecanizado en 3 ejes.

Se trata de una operación de barrido en la cual, la diferencia principal con

respecto a la operación Contour driven es la posibilidad de variación del eje de

la herramienta.

A diferencia de la operación contour-driven no tiene estrategia axial.


Esta operación dispone de tres tipos de definición de la trayectoria de la

herramienta. En función de la elección se tendrán que definir unos parámetros u

otros.

Los tipos de de definición de la trayectoria de mecanizado son los siguientes:

(ejemplos suponiendo la orientación del eje de la herramienta fijo)

Between contours

A partir de dos contornos, la trayectorias de mecanizado empezará a mecanizar

en la dirección de una guia y posteriormente la trayectoria de mecanizado se irá

acomodando a la segunda guía.

172

Parallel contour

A partir de un contorno, se definirá la trayectorias de mecanizado que serás

paralelas al contorno definido.

Con el fin de tener más control sobre esta operación, se aconseja definir un

contorno límite en la pestaña de geometría.

Spine contour

En este caso, se definirá un contorno (Guía) y la trayectoria de mecanizado se

creará a partir de planos perpendiculares a ésta.

173

Sistema de ejes en la definición de trayectorias

Una vez creada la trayectoria por cualquier método explicado anteriormente, se

puede modificar algunos parámetros a partir de dicho sistema de ejes.

• Eje V: Da información acerca de la

orientación del eje de la herramienta.

• Eje S: Indica el sentido de las

trayectorias de mecanizado.

• Eje M: Indica el sentido en el que se

mecanizará el contorno.

Pestaña Machining



• Zig-zag: La herramienta mecaniza en

distintos sentidos.

• One Way Same: La herramienta solo

mecaniza en un sentido, pero al acabar una

pasada la herramienta vuelve al punto de

inicio de la trayectoria . Una vez en el punto

de inicio de mecanizado de la trayectoria

anterior, se coloca en posición para realizar

la siguiente pasada.

174

• One Way Next: La herramienta solo

mecaniza en un sentido, pero la trayectoria

de vuelta sin mecanizar la realiza en

diagonal.





Max Discretation








trayectoria.

175

Pestaña Radial

Stepover

Aquí seleccionará la forma en la que se controlará la estrategía radial del

mecanizado. Difiere en cuanto a la operación Contour driven. Se tienen las

siguientes opciones:

Scallop height: La distancia entre pasadas se definirá de forma

implicita, es decir, a traves de la altura de cresta que se quiera

tener.

Distance on part: La distancia entre pasadas se definirá de forma

explícita.

Distance on plane:La distancia entre pasadas vendrán definidas

a través de una distancia definida en un plano.

Number of paths: La distancia entre pasadas vendrá definida de

forma implícita a traves del número de pasadas.

176

Si se elige la opción de mecanizado entre contornos se puede definir la posición

de la herramienta cuando pasa por las guías y también se puede definir un offset

si se requiere.

Pestaña Tool axis

Los parámetros de orientación de herramienta son los mismos que los de otra

operación tal como Multi-Axis-Sweeping.

Esta pestaña se encuentra explicada detallada en la operación Multi-Axis-

Sweeping.


1º parte:

177


mecanizar



En esta operación no se puede definir planos límite (Top plane, Bottom plane) ni

planos de seguridad para la definición de las macros.

2º Parte:

Limit Definition







Collision Checking





178



herramienta.













de la herramienta.






179

3.4.4 Operación Multi-axis Flank Contouring

Es una operación de contoneado especifica de 5 ejes donde la herramienta

mecaniza una superficie o varias superficies, las cuales pueden ser tener doble

curvatura.


Pestaña Machining


Diferencia máxima permitida entre la trayectoria teórica de la

herramienta y la trayectoria de la herramienta calculada

Selección orientación eje de

la herramienta si se elige la

orientación del eje fijo

Selección de una guía

auxiliar.

180

Max Discretation









Close tool path

Si se elige el inicio y el final del mecanizado en el mismo lugar, catia puede

entender de que no hay nada que mecanizar, si se mantiene esta pestaña

activada, Catia entenderá de que el inicio y el final están el mismo lugar porque

hay que mecanizar un contorno cerrado.

Manual Direction

Se elige el sentido de mecanizado, que podrá ser a izquierdas, a derechas o bien

automático (a elección del programa).

Pestaña Stepover

181

Tool path style: A continuación, se explicarán las distintas posibilidades de

trayectoria de la herramienta durante el mecanizado.

• Zig-Zag: La herramienta alternativamente mecaniza en un sentido y luego

en el opuesto.

• One Way: La herramienta mecaniza siempre en el mismo sentido.

Sequencing

Se elegirá a la hora de realizar el mecanizado, si se realiza primero la secuencia

radial o la axial (en el supuesto caso de que haya tanto secuencia radial y axial).

Radial Strategy

A continuación, se mostrarán los parámetros más importantes.

Distance between paths: Se introduce la distancia entre

dos trayectorias radiales.

Number of paths: Se introduce el número de pasadas

radiales.

Pestaña Tool Axis

182

Guidance

En función del tipo de guía del eje de la herramienta en el mecanizado, se podrán

modificar unos parámetros u otros.

Contact height

Se definirá la distancia a partir de la cual habrá contacto de

la herramienta con la superficie de la pieza a mecanizar.

Leave fanning distance

Se definirá la distancía en la cual, se modificará orientación

de la herramienta como consecuencia del mecanizado de la

pared anterior.

Approach fanning distance

Se definirá la distanciía en la cual, se modificará la orientación

de la herramienta como consecuencia del mecanizado de la

pared anterior. (Aproximación)

Disable fanning

Deshabilitar ventilación Para operaciones con Combin Tanto, Combin Parelm y

Mixed Combin, es posible deshabilitar el Approach fanning distance, Leave

fanning distance, o bien ambos.

Position on guide curve

Posicionamiento de la herramienta con respecto a la curva guía: Auto / Derecha

/ Izquierda / Encendido. Auto permite al programa determinar la mejor posición

con respecto a la curva.

Offset on guide

Offset en la curva de guía Desplazamiento a aplicar a la curva guía.

Use of guide curve

Se puede hacer que la herramienta respete la curva guía siempre o en caso

necesario (es decir, sólo cuando existe riesgo de colisión con el elemento de

accionamiento).

183










Superficies a mecanizar, se

deberán seleccionar en el

orden que se vayan a

mecanizar.

Elemento de referencia,

puede ser una superficie,

plano o curva.

Inicio y final del mecanizado

184

CAPÍTULO 4: Modelado de un engranaje con el módulo

“machining” de Catia V5

185

4.1 Material de partida Se partirá de un cilíndro de diámetro 85 mm y altura 33 mm.

Esta preforma se someterá a un proceso de torneado para darle una preforma

cónica.

Para la sujeción de la pieza de partida se tendrá un cilindro de 20 mm de diámetro

y 20 mm de altura.

(a) (b)

4.2 Visualización del material de partida montado en máquina

Visualización de la pieza en máquina para el mecanizado. La máquina es un

centro de mecanizado Mikron HSM 400U LP.

La pieza ira sujetada mediante un útil con forma de tronco de cono hueco en el

cual irá insertado la parte cilíndrica de menor diámetro del material de partida.

Ambas piezas van roscadas.

Figura 4. 1. Material de partida. Material de partida sólido (a), material de partida transparente (b).

Figura 4. 2. Material de partida montado en máquina

186

4.3 Herramientas de corte para el mecanizado.

1. Fresa toroidal Ø 10 R1.5

2. Fresa toroidal Ø 8 R0

3. Fresa integral Ø4 R1

4.Fresa integral Ø2 R0.5

4.4 Descripción del proceso de mecanizado en Catia del

engranaje.

El proceso de mecanizado del engranaje será explicado por herramientas

utilizadas. En cada herramienta utilizada se ha realizado una tabla con las

operaciones que tiene que hacer dicha herramienta y los parámetros de cortes

utilizados. Las herramientas irán descritas en el orden en el que se ha realizado

el mecanizado.

Los parámetros de corte descritos serán:

𝐚vance por diente y por revolución: 𝐟𝐳

Velocidad de corte: 𝐕𝐜

Profundidad de corte: 𝐚𝐩

Longitud fuera de pinza: 𝑳𝒇𝒑

Fresa toroidal Ø 10 R1.5

Tabla 4. 1. Datos de corte con Fresa toroidal D10 R1.5

Operación 𝒇𝒛 [𝒎𝒎

𝒓𝒆𝒗]

𝑽𝒄 [𝒎

𝒎𝒊𝒏]

𝒂𝒑 [𝒎𝒎] 𝑳𝒇𝒑 [𝒎𝒎]

Roughing.1 0.065 1000 2 30

Zlevel.1 0.065 1000 0.1 30

El parámetro de corte 𝒇𝒛 ha sido elegido del catálogo WNT cuya 𝑽𝒄 recomendada

era 700 m/min con una profundidad de corte de 10 mm.

Como la profundidad de corte elegida con esta herramienta es menor de 10 mm,

se ha aumentado la velocidad de corte para realizar Mecanizado en alta

velocidad (MAV).

187

En primer lugar, se ha realizado una operación de desbaste (Roughing.1)

mediante la cual, se pasa de una preforma cilíndrica a una preforma cónica.

(a) (b)

A continuación, se realiza el acabado de la superficie interior del engranaje

mediante la operación Z. level definida en Catia.

(a) (b)

Figura 4. 3. Operación Roughing.1. Resultado de mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b)

Figura 4. 4. Operación Z. level.1. Resultado de mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b)

188

Fresa toroidal Ø 8 R0

Tabla 4. 2. Datos de corte con Fresa toroidal D8 R0


𝒓𝒆𝒗]

𝑽𝒄 [𝒎

𝒎𝒊𝒏]


Pocketing.1 0.06 1000 1 30



Como la profundidad de corte elegida con esta herramienta es menor de 8 mm,

se ha aumentado la velocidad de corte para realizar Mecanizado en alta

velocidad (MAV).

Al realizar la operación Z. level.1 se queda superficie sin mecanizar. Mediante la

operación Pocketing.1 eliminamos el material sobrante.

(a) (b)

Figura 4. 5. Operación Pocketing.1. Resultado de mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b)

189

Fresa integral Ø4 R1

Tabla 4. 3. Datos de corte con Fresa integral D4 R1


𝒓𝒆𝒗] 𝑽𝒄 [

𝒎

𝒎𝒊𝒏] 𝒂𝒑 [𝒎𝒎] 𝑳𝒇𝒑 [𝒎𝒎]

Multi-Axis Flank Coutouring.1

0.035 650 2 30


0.035 650 2 30


0.035 650 0.2 30


0.035 650 2 30


0.035 650 2 30


0.035 650 2 30


0.035 650 0.2 30

Curve Following.1 0.035 650 2 30



Se ha limitado la velocidad de corte a 650 m/min por cuestiones de limitación de

giro del husillo.

Las operaciones descritas en la tabla 4.3, corresponden al mecanizado de dos

caras correspondientes a dos dientes diferentes del engranaje. Esta serie de

operaciones se tendrán que realizar 15 veces ya que el engranaje tiene 15

dientes.

El mecanizado de cada cara del diente se dividirá en dos partes. Las operaciones

multi-axis Flank Contouring 1,2 y 3 corresponde a una parte del mecanizado de

una cara de un diente del engranaje.

190

(a) (b)

El multi-axis Flank Contouring 4 es la operación con la que se inicia el

mecanizado de una parte de la otra cara del engranaje. En esta operación la guía

de mecanizado es una superficie auxiliar.

(a) (b)

Figura 4. 6. Operación Multi-Axis Flank Contouring 3. Resultado de mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b)


191

Las operaciones multi axis Flank Contouring 5,6 y 7 corresponden al mecanizado

de la misma cara en la que actúa la operación Multi-Axis Flank Contouring 4. En

estas operaciones si se elige la cara del diente como superficie guía.

(a) (b)

Por último con esta herramienta, se hará un pequeño desbaste entre los dientes

para facilitar el mecanizado de la segunda parte de las caras del diente del

engranaje. Esto se realizará con la operación “Curve following” instaurada en

Catia.

(a) (b)


Figura 4. 9. Operación Curve Following.1. Resultado de mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b)

192

Fresa integral Ø2 R0.5

Tabla 4. 4. Datos de corte con Fresa integral D2 R0.2


𝒓𝒆𝒗]

𝑽𝒄 [𝒎

𝒎𝒊𝒏]



0.04 300 0.25 30


0.04 300 0.1 30


0.04 300 0.25 30


0.02 300 0.5 30


0.04 300 0.1 30

Isoparametric-Machining.1 0.04 300 30





Se ha limitado la velocidad de corte a 300 m/min por cuestiones de limitación de

giro del husillo.

A continuación con la Fresa integral de diámetro 2 mm se mecanizará las partes

no mecanizadas de las caras y el fondo del engranaje.

.

Las operaciones multi axis Flank Contouring 8,9 y 10 corresponden al

mecanizado de la otra parte de una de las caras engranaje que se están

mecanizando.

193

(a) (b)

Las operaciones multi axis Flank Contouring 11,12 y 13 corresponden al

mecanizado de la otra parte de la cara que queda por mecanizar del engranaje.

En estas operaciones si se elige la cara del diente como superficie guía.

(a) (b)

Ahora se procede a le mecanizado de la parte superior de uno de los dientes.

Figura 4. 10. Operación Multi Axis Flank Contouring.10. Resultado de mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b)

Figura 4. 11 . Operación Multi Axis Flank Contouring.13. Resultado de mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b)

194

(a) (b)

Por último se procede a el mecanizado del fondo que existe entre dos dientes.

(a) (b)

Una vez repetido 15 veces el procedimiento anteriormente descrito, se

llegará a el mecanizado completo del engranaje.

Figura 4. 12. Operación Isoparametric Machining 1 . Resultado de mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b)

Figura 4. 13. Operación Isoparametric Machining 2. Resultado de mecanizado (a), trayectoria que describe la herramienta (b)

195

4.5 Simulación y análisis dimensional final del mecanizado

4.5.1 Simulación final del engranaje

4.5.2 Análisis dimensional del engranaje

Se ha supuesto una tolerancia de mecanizado de 0.05 mm, es decir, todo lo que

aparece en verde quiere decir que está dentro de tolerancia.

Figura 4.15. Análisis dimensional

Figura 4. 14. Simulación final del engranaje

196

CAPÍTULO 5: Conclusiones y trabajos futuros

197

5.1 Conclusiones y trabajos futuros

Se puede decir que el proyecto servirá como guía a las personas que se quieran iniciar en la programación de máquinas de CNC de 5 ejes a través de un sistema CAD/CAM. Aunque este trabajo está enfocado a el sistema CAM que incorpora Catia, también puede ser de gran ayuda para otros sistemas CAM ya que la filosofía de programación es la misma. Así mismo, se puede concluir también que este documento podrá ser de gran utilidad en futuros proyectos en la escuela a la hora de programar mecanizado de piezas que requieran de movimientos en 5 ejes continuos, los cuales se podrán conseguir en el centro de mecanizado Mikron HSM 400U LP que posee la escuela. Por último, ya que la escuela apuesta por transmitirle a los alumnos conocimientos de sistemas CAD/CAM a partir de trabajos prácticos en diversas asignaturas de fabricación, los alumnos podrán tener otra fuente de consulta intuitiva que les proporcionará un ahorro de tiempo durante el aprendizaje de los sistemas CAD/CAM y la opción de realizar trabajos más complejos.

Para finalizar, y como ya se comentó anteriormente, este proyecto abre numerosas puertas al desarrollo, por lo que se va a proponer algunas posibles vías de trabajo:

• Elaboración de un post-procesador más específico o desarrollo de aplicación de software libre para el diseño y adaptación de post-procesadores a otras máquinas y lenguajes.

• Fabricaciones de piezas complejas que requieran el uso del mecanizado en 5 ejes.

• Realizar mecanizados en alta velocidad de piezas de aluminio para el estudio de las tolerancias dimensionales y la rugosidad conseguidas en durante dicho mecanizado.

• Comprobar en el centro de mecanizado en 5 ejes de la escuela, el ahorro de tiempo que supone el mecanizado trocoidal en piezas de acero.

• Influencia de las fuerzas de corte que se generan en el mecanizado mediante los parámetros de corte recomendados por los fabricantes de herramientas. Si el cliente demanda unas tolerancias dimensionales muy exigentes, la influencia de estas fuerzas de corte pueden provocar deformaciones en la pieza y por tanto la imposibilidad de cumplir con dichas tolerancias.

198

BIBLIOGRAFÍA Sandvik coromant. http://www.sandvik.coromant.com/es-es/Pages/default.aspx L.N. López de Lacalle Marcaide, J.A. Sánchez Galíndez, A. Lamikiz Menchaca.2004. Mecanizado de alto rendimiento: procesos de arranque, País Vasco, España, Izaro Dassault systemes, . (2008). CATIA version 5 release 19 documentation

Dassault Systemes.

[1] Hernandez García, J. (2012). Aplicación de CATIA al mecanizado multieje y

de alta velocidad. (Proyecto fin de carrera).

[2] Herraiz Lalana, E. (2012). Estudio de aleaciones de Titanio con adición de Fe

y Cr. (Proyecto fin de grado).

[3]Dr.-Ing. Karl-Heinrich Grote, Otto-von-Guericke.Handbook mechanical engineering. California Institute of Technology. USA. Springer [4]Molina Carmona, R. (2002). Modelo Superfice-Trayectoria. Un modelo para el diseño y fabricación de objetos tridiminsionales. (Tesis doctororal). Universidad de Alicante. [5] R. Baptista y J.F. Antune SimoÄe, Three and five axes milling of sculptured surfaces. (1993)

Catálogo de fresado. WNT

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