A Micro-milling cutting force and chip formation modeling approach for optimal process parameters selection

Las últimas décadas evidencian una demanda creciente por componentes miniaturizados con dimensiones reducidas y tolerancias estrechas, lo cual ha conllevado al desarrollo de la micro y nanotecnología. El micro-fresado, dentro de los procesos de micro-mecanizado, tiene el potencial de ser uno de los procesos de remoción de material más costo-efectivos y eficientes debido a su facilidad de aplicación, variedad de materiales de trabajo y flexibilidad geométrica. Se enfrenta a unos retos complejos debido al efecto de tamaño, vibraciones y otros factores incontrolables. Este estudio analiza dicho proceso orientado hacia desarrollar una mejor comprensión de la mecánica del micro-corte para ser aplicada en la optimización de parámetros de proceso. Se propone un acercamiento al modelado híbrido en forma novedosa, que permite una evaluación numérica a priori para evaluación de fuerzas y esfuerzos, combinado con experimentación para evaluar parámetros relevantes a la industria (formación de rebabas, desgaste de herramientas, entre otros).DoctoradoDoctor en Ingeniería Mecánic

Modelado y simulación dinámica del sistema de posicionamiento de una máquina herramienta de cinemática paralela

A diferencia de una máquina-herramienta convencional, en una máquina de cinemática paralela todos los eslabones del mecanismo se conectan directamente del chasís de la máquina al cabezal de corte o soporte de la pieza. Las máquinas herramientas como las fresadoras convencionales, taladros, tornos y robots de ejes fijos cuentan con una arquitectura similar, conocida como arquitectura serial o de lazo abierto. En esta configuración, cada eje debe soportar las cargas trasmitidas de los eslabones posteriores, incluyendo en algunos casos la carga impuesta por el peso de los actuadores. Esto genera errores acumulativos, puesto que un posicionamiento inexacto en un eje afecta a la ubicación de las juntas posteriores en la cadena cinemática. Adicional a esta condición de diseño, se tiene que estos sistemas requieren de bases con una gran inercia para poder satisfacer los requerimientos de estabilidad dinámica. El presente trabajo de investigación persigue el desarrollo y verificación un modelo matemático para una plataforma de cinemática paralela en una máquina herramienta educacional, con miras a la optimización de su arquitectura para su aplicación industrial y/o académica. Se emplea una metodología sistemática para desarrollar el diseño básico del sistema (inexistente en la literatura) que parte de una definición de especificaciones y una revisión del estado del arte. Finalmente, se establecen nuevos índices de desempeño para optimizar el sistema, el cual es simulado y pre-seleccionado para comprobar su factibilidad.MaestríaMagister en Ingeniería Mecánic

Cinemática paralela en la máquina-herramienta: Investigación, desarrollo y tendencias futuras

Desde su presentación a la sociedad a mediados de los 90’s, las Máquinas Herramientas de Cinemática Paralela (MHCP), han suscitado grandes expectativas por el papel que pueden jugar en la industria. Han pasado más de veinte años desde esa fecha (1994) y pese a que estas arquitecturas han entregado prestaciones nunca antes vistas en términos de capacidad dinámica, precisión y rigidez, su impacto en el mercado, no ha sido el esperado. ¿Qué pudo haber fallado? ¿Hace falta más desarrollo? ¿Es cuestión de mercado?. Este artículo, intenta resolver estos interrogantes, partiendo de los inicios de la cinemática paralela, sus fortalezas y debilidades, analiza su situación actual y prevé sus desarrollos futuros haciendo especial énfasis en las fresadoras de 3 ejes.Since its introduction in the middle 90s, parallel kinematics machine tools (PKMT) created high expectations through their possible roles in industry. More than twenty years have gone since then (1994), and even though these kinematic structures have provided excellent performance regarding dynamic capacity, stability, precision, and rigidity, its impact on the market hasn´t been the expected one. What could have gone wrong? ¿More research is required? ¿Is it a market concern?. This article, explores these questions, based on the beginnings of parallel kinematics, its strengths and weaknesses, it analyzes its current situation and forecasts future developments, making a particular focus on three axis milling machines

Parallel kinematics machine tools:: Research, development and future trends

Since its introduction in the middle 90s, parallel kinematics machine tools (PKMT) created high expectations through their possible roles in industry. More than twenty years have gone since then (1994), and even though these kinematic structures have provided excellent performance regarding dynamic capacity, stability, precision, and rigidity, its impact on the market hasn ́t been the expected one. What could have gone wrong? ¿More research is required? ¿Is it a market concern?. This article, explores these questions, based on the beginnings of parallel kinematics, its strengths and weaknesses, it analyzes its current situation and forecasts future developments, making a particular focus on three axis milling machines.Desde su presentación a la sociedad a mediados de los 90’s, las Máquinas Herramientas de Cinemática Paralela (MHCP), han suscitado grandes expectativas por el papel que pueden jugar en la industria. Han pasado más de veinte años desde esa fecha (1994) y pese a que estas arquitecturas han entregado prestaciones nunca antes vistas en términos de capacidad dinámica, precisión y rigidez, su impacto en el mercado, no ha sido el esperado. ¿Qué pudo haber fallado? ¿Hace falta más desarrollo? ¿Es cuestión de mercado?. Este artículo, intenta resolver estos interrogantes, partiendo de los inicios de la cinemática paralela, sus fortalezas y debilidades, analiza su situación actual y prevé sus desarrollos futuros haciendo especial énfasis en las fresadoras de 3 ejes

Cinemática paralela en la máquina-herramienta: Investigación, desarrollo y tendencias futuras

Desde su presentación a la sociedad a mediados de los 90’s, las Máquinas Herramientas de Cinemática Paralela (MHCP), han suscitado grandes expectativas por el papel que pueden jugar en la industria. Han pasado más de veinte años desde esa fecha (1994) y pese a que estas arquitecturas han entregado prestaciones nunca antes vistas en términos de capacidad dinámica, precisión y rigidez, su impacto en el mercado, no ha sido el esperado. ¿Qué pudo haber fallado? ¿Hace falta más desarrollo? ¿Es cuestión de mercado?. Este artículo, intenta resolver estos interrogantes, partiendo de los inicios de la cinemática paralela, sus fortalezas y debilidades, analiza su situación actual y prevé sus desarrollos futuros haciendo especial énfasis en las fresadoras de 3 ejes

Burr formation and control for polymers micro-milling: A case study with vortex tube cooling

Micro-machining of different polymer based components often require high precision and excellent surface quality at high productionrates with low costs. Micro-milling is a cost-efficient micro-machining process capable of generating complex shapes in a wide range of materials. Challenges based on size effect, burr formation and adequate chip removal must be faced and are addressed in this research. Material removal mechanisms, as well as its impact on burr formation and control are reviewed, followed by a case study through the application of gaseous cooling based on vortex tubes. Different vortex generator configurations were tested, proving to be fast response an economically-friendly alternative for burr reduction while micro-milling biopolymers. Configurations, as mentioned above, were used for biopolymer micro-milling towards burr measurement after each test; achieving as a result, a burr reduction while cooling temperature decreases.El micro-maquinado de diferentes componentes basados en polímeros a menudo requiere de gran precisión y un excelente acabado superficial a unas tasas elevadas de producción con un bajo costo. El micro-fresado es un proceso costo-efectivo de micro-maquinado capaz de generar formas complejas en una amplia variedad de materiales. Retos basados en elefecto tamaño, formación de rebabas y una adecuada remoción de la viruta deben ser enfrentados y son tratados en la presente investigación. Los mecanismos de remoción de material, al igual que su impacto en la formación de rebabas y su control, son revisados, acompañados de un caso de estudio a través de la aplicación de refrigeración gaseosa basada en tubos vortex. Diferentes configuraciones de generadores de vortex son probados, demostrando ser una alternativa de respuesta rápida, económica y amigable para la reducción de rebabas mientras se micro-fresan biopolímeros. Dichas configuraciones se utilizaron en el micro-mecanizado de un polímero bio-compatible, midiendo el tamaño de rebaba que se genera en cada prueba, dando como resultado la disminución de estas a media que baja la temperatura de refrigeración