Análisis numérico y experimental del rectificado de caras orientado al comportamiento térmico del proceso

129 p.El rectificado es un proceso de mecanizado por abrasión el cual suele estar situado al final del proceso deproducción de las piezas. Esto quiere decir que el valor de las piezas al llegar al punto de necesitar serrectificadas es prácticamente su valor final. Debido a que las demandas de tolerancias geométricas y deacabado superficial van en aumento, el proceso de rectificado está constantemente sumido en un procesode investigación y desarrollo. El rectificado es un proceso ampliamente usado en industrias de granvolumen de producción como la industria de la automoción, así como otras de gran valor añadido comola aeroespacial. Tanto un tipo como el otro de industria requieren de un conocimiento tanto teórico comopráctico de los procesos que se llevan a cabo en las piezas. Entre otras operaciones de rectificado, elrectificado de caras es ampliamente usado en la industria, sin embargo, el conocimiento acerca de esteproceso es limitado y se trata de una operación poco documentada.Esta tesis trata sobre el análisis de las dos principales técnicas de rectificado de caras, el rectificado decaras con muelas angulares y con muelas rectas. El análisis de cada una de las dos técnicas se haenfocado en primer lugar en un estudio de la cinemática, así como de los efectos termo-mecánicos decada una de ellas. Para ello se han desarrollado modelos cinemáticos basados en los mecanismos localesde arranque, esto es, analizando en detalle lo que ocurre en cada punto del área de contacto. Además, sehan usado modelos térmicos los cuales han permitido estudiar el efecto de las condiciones de rectificadoen cada punto del área, así como los efectos a un nivel más global como pueden ser el de la refrigeraciónsobre la pieza completa o el posible efecto de realimentación térmica.Con el objetivo de validar las hipótesis planteadas por estos modelos, se han hecho pruebas de rectificadode caras usando ambas técnicas en un amplio rango de condiciones. De esta forma se ha conseguidoestablecer el comportamiento energético en base a la agresividad, así como de la influencia de lascondiciones sobre el desgaste progresivo de la muela. También se ha estudiado la influencia de losparámetros de rectificado en el dañado térmico estableciendo una relación entre la temperatura límite dequemado y el tiempo de contacto para cada una de las técnicas.Vista la importancia de la medición de temperaturas para la correcta caracterización del comportamientotérmico a la hora de modelizar un proceso de rectificado, se ha propuesto un diseño de un medidor detemperaturas específicamente pensado para operaciones de rectificado de caras. La tecnología de lospirómetros de dos colores que se ha usado permite la medición de temperaturas casi instantánea sin ladependencia de la emisividad del material por lo que la precisión es mucho mayor respecto de otrossistemas de medición

Detailed Thermo-Kinematic Analysis of Face Grinding Operations with Straight Wheels

This paper presents a new model that relates thermal aspects with process kinematics in face grinding applications with straight wheels. Changes in chip thickness along the contact area were considered in the model, which allows for taking into account local thermal effects. The model was validated through grinding tests conducted with conventional alumina wheels. Power signals were used as input for the model. Thermal damage on the ground surface was detected using eddy current technology and revealed by acid etching. Both the model and experimental findings provide the basis for developing an approach for process optimization.The authors gratefully acknowledge the funding support received from: Spanish Ministry of Economy and Competitiveness and the FEDER operation program for funding the project “Scientific models and machine-tool advanced sensing techniques for efficient machining of precision components of Low-Pressure Turbines” (DPI2017-82239-P). The Basque Government and ELKARTEK program for funding the project “Data and knowledge-based high value processes” (KK-2019/00004). CDTI-Ayudas Cervera para Centros Tecnológicos for funding the project "MIRAGED: POSICIONAMIENTO ESTRATÉGICO EN MODELOS VIRTUALES Y GEMELOS DIGITALES PARA UNA INDUSTRIA 4.0”

On the Influence of Infra-Red Sensor in the Accurate Estimation of Grinding Temperatures

Workpiece rejection originated by thermal damage is of great concern in high added-value industries, such as automotive or aerospace. Surface temperature control is vital to avoid this kind of damage. Difficulties in empirical measurement of surface temperatures in-process imply the measurement in points other than the ground surface. Indirect estimation of temperatures demands the use of thermal models. Among the numerous temperature measuring techniques, infra-red measurement devices excel for their speed and accurate measurements. With all of this in mind, the current work presents a novel temperature estimation system, capable of accurate measurements below the surface as well as correct interpretation and estimation of temperatures. The estimation system was validated by using a series of tests in different grinding conditions that confirm the hypotheses of the error made when measuring temperatures in the workpiece below the surface in grinding. This method provides a flexible and precise way of estimating surface temperatures in grinding processes and has shown to reduce measurement error by up to 60%.Ministerio de Educacion,Cultura y Deporte DPI2017-82239-P AIE/FEDER, U