Mecanizado de superficies de forma libre

En la fabricación , el mecanizado de superficies de forma libre consiste en el mecanizado de superficies complejas que no son uniformemente planas. Las industrias que con mayor frecuencia fabrican superficies de forma libre son básicamente la aeroespacial , la automotriz , la de moldes, la biomédica y la energética para la fabricación de álabes de turbina . Generalmente se utilizan fresadoras CNC de 3 o 5 ejes para este fin. El proceso de fabricación de superficies de forma libre no es una tarea sencilla, ya que la generación de trayectorias de herramienta en la tecnología CAM actual se basa generalmente en cálculos geométricos, por lo que las trayectorias no son óptimas. La geometría tampoco se puede describir explícitamente, por lo que no se pueden evitar errores ni discontinuidades en la estructura sólida. Las superficies de forma libre se mecanizan con la ayuda de diferentes métodos de generación de trayectorias de herramienta, como la generación adaptativa de trayectorias isoplanares, la generación de trayectorias de festones constantes, el método isoparamétrico adaptativo, la isocurvatura, la isofota y otros métodos. Los diferentes métodos se eligen en función de los parámetros que se necesitan optimizar. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

1. Método de trayectoria isoplanar: Este es el método más común y robusto para el mecanizado de superficies de forma libre. En este proceso, la generación de la trayectoria se realiza mediante la intersección de las superficies con planos paralelos en el espacio cartesiano.
2. Método de trayectoria de herramienta isoplanar adaptativa: En este proceso, la superficie se divide en diferentes regiones según su pendiente con los planos de intersección aplicando el concepto de isofota .
3. Método de iso-escalera: La escalonadura generada entre dos trayectorias de mecanizado adyacentes es constante. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

El software CAM generalmente crea una trayectoria de herramienta sin considerar ningún proceso mecánico. Esto conlleva el riesgo de daños en la herramienta, deflexión de la herramienta y errores en el acabado superficial. Al minimizar las fuerzas, podemos aumentar la vida útil de la herramienta. Se pueden utilizar diferentes métodos de optimización considerando parámetros del proceso como la velocidad de avance, la velocidad del husillo, los pasos, el diámetro de la herramienta, la magnitud y la fuerza máxima preestablecida. La optimización se puede realizar para minimizar el tiempo de mecanizado, minimizar el recorrido de la herramienta, minimizar el coste de producción o para obtener un buen acabado superficial. La eficiencia de la superficie mecanizada también se considera mediante la altura máxima de la ondulación y el efecto de ranurado. El efecto de ranurado es la principal causa de discrepancias en la precisión superficial y la especificación de textura. También causa daños a las piezas, la superficie y la máquina herramienta. La tolerancia de la altura de la ondulación nos ayuda a medir la calidad de la superficie de forma libre. La selección de la topología adecuada da como resultado una longitud de trayectoria mínima. En el software CAM , elegir NURBS para crear la superficie se considera un buen método para presentar la superficie, ya que es compatible con los archivos IGES y STEP del software CAM. ^{[ 5 ]}

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