Resumen

Este documento presenta una técnica novedosa para el monitoreo en línea del desgaste de una herramienta de fresado. El desgaste es estimado directamente a partir de un sensor de proximidad de fibra óptica (SPFO) con características de alta resolución y alto ancho de banda. El SPFO proporciona una medida de la distancia entre su extremo y el perfil de la herramienta. La principal contribución de este trabajo es la aplicación del SPFO para monitorear en línea el desgaste de una herramienta de fresado. Puesto que la luz emitida por el SPFO proviene de un fotodiodo, esta no produce daño a los ojos, lo que la hace más segura que los sensores de desplazamiento de tipo láser. Esta técnica permite monitorear el desgaste de la herramienta en tiempo real, mientras la herramienta gira, con una precisión inferior a 1 micra. Se presentan resultados experimentales para una herramienta de fresado vertical de cuatro filos que gira a 300 rpm.

INTRODUCCIÓN

Durante los procesos de maquinado tales como torneado o fresado, donde el material es removido, el desgaste de las herramientas de corte reduce considerablemente la calidad de la pieza de trabajo. A pesar de la tecnología actual para estimar el desgaste de las herramientas de corte, la industria manufacturera aún usa métodos principalmente empíricos para evaluar la vida de la herramienta, es decir, el número de horas de maquinado. La figura 1 muestra el clásico proceso de maquinado usando una herramienta de corte de cuatro filos. La alimentación de la pieza de trabajo es generada por el movimiento lineal de la mesa actuada por un tornillo de bolas y un servomotor de CC; el giro de la herramienta es generado por el movimiento rotacional del husillo, producido normalmente por un motor de CA controlado en velocidad. La velocidad de giro de la herramienta y la velocidad de alimentación de la pieza dependen del tipo de material a maquinar y de la profundidad del corte. Se puede observar en la figura 1 que, para un instante dado, solamente un filo está en contacto con el material. 

Si el filo en contacto está desgastado, el siguiente filo debería remover el material excedente del previo, en este momento la fuerza de corte se incrementa. Debido a este hecho, una técnica natural para detectar el desgaste de la herramienta fue utilizando un sensor de fuerza sobre la mesa de trabajo.

Desde hace muchos años, en gran parte de las industrias manufactureras, la vida de una herramienta de corte ha sido estimada como el número de horas de maquinado. Cuando este número empírico expira, la herramienta tiene que ser removida, aunque todavía esté en buenas condiciones.

• Materias:Materiales ópticos Óptica Sensores
• Subjects:Optical materials Optics sensors
• Palabras claves:Inspección óptica, detección de desgaste, monitoreo de herramientas, sensores de fibra óptica
• Keywords:Optic inspection, wear detection, monitoring tools, fiber optic sensors.