Impacto del cambio de aceleración en el tiempo de ciclo y error dinámico de los centros de mecanizado de alto rendimiento

En este trabajo de investigación se desarrolló una herramienta de bajo costo para la estimación de tiempo de ciclo en centros de mecanizado de alto rendimiento considerando el cambio de aceleración del movimiento de avance de los ejes de la máquina, el cual juega un papel trascendental durante el movimiento de avance. Debido a la cinemática de los ejes de los centros de mecanizado las trayectorias descritas por la herramienta presentan una diferencia con respecto a la trayectoria programada, la cual es conocida como error de contorno o de seguimiento, el cual se incrementa cuando no se tiene control sobre el cambio de aceleración (perfil de velocidad trapezoidal). Así mismo, los cambios abruptos en la aceleración axial generan vibraciones no deseadas que junto con el error de contorno tienen impacto en la calidad de la parte terminada. Por otra parte, cuando el cambio de aceleración es controlado (perfil de velocidad parabólico) se obtienen mecanizados de mayor precisión pero el tiempo de ciclo se incrementa. Durante esta investigación se realizaron experimentos de mecanizado con altos niveles de avance (hasta 16,000 mm/min) para evaluar el error dinámico de posición en función de diferentes niveles de cambio de aceleración proporcionada por el controlador Cuando se programa el mecanizado con control en el cambio de aceleración, el tiempo ideal difiere significativamente respecto al tiempo real con porcentajes de error hasta de 70%. En este trabajo se usó como caso de estudio el mecanizado del aspa para un aerogenerador con dirección de corte horizontal (X) y vertical (Y) a diferentes velocidades de avance y con diferentes valores de control de cambio de aceleración. Los experimentos fueron realizados en un centro de mecanizado Hurón KX-10 con controlador Siemens 840D. El centro de mecanizado fue calibrado para conocer su capacidad en términos de máxima aceleración y máximo cambio de aceleración. Posteriormente, se aplicó el método de bajo costo desarrollado en este trabajo para estimar el tiempo de ciclo. El modelo desarrollado estima el tiempo de ciclo real con un error máximo del 6%.