Optimización del diseño de herramienta multivariable para fresado de alto rendimiento.

Abstract

El objetivo de este trabajo de investigación ha sido el desarrollo de una metodología para optimizar el diseño de una herramienta de corte multivariable (con ángulos de paso y ángulos de hélice variable) mediante la implementación de un algoritmo de optimización. Se implementa un algoritmo sistemático para lograr identificar dentro de un catalogo de configuraciones de 934 mil herramientas, y con la adaptación del algoritmo del recocido simulado para maximizar la tasa de remoción de material mmr en conjunto con el algoritmo de estabilidad, y con el algoritmo de selección de herramienta mencionado se encuentran los parámetros óptimos de la herramienta multivariable. Simultáneamente se emplea una metodología analítico-numérica para la solución del problema de estabilidad de ecuaciones diferencial con retardo (DDE) que modela el proceso de corte en fresado que determina la productividad de la herramienta. Una principal contribución es la expansión de la metodología para solución de DDE mediante un enfoque de discretización del retardo y una aproximación al subintervalo de retardo con una función polinomial de segundo orden comparando mediante estudios de convergencia con una función polinomial de cero y primer orden respectivamente, teniendo a la ecuación de Mathieu y a la ecuación de fresado de un grado de libertad como casos de estudio. Esta misma solución fue empleada para forma un mapa discreto para aproximar la matriz de transición, que de acuerdo con la teoría de Floquet, contiene la información para determinar la estabilidad del sistema dinámico. La prueba de orden de precisión del método numérico para las aproximaciones de primero y segundo orden son descritas como parte del análisis de convergencia de las soluciones para ambos casos de estudio. Las validaciones experimentales de los ensayos de caracterización de la herramienta fabricada se comparan con el modelo predictivo propuesto, similarmente se validan experimentalmente algunos puntos en zonas estables e inestables comparando con el diagrama de estabilidad para la herramienta propuesta.