Efecto de los parámetros de maquinado, estrategia de maquinado y radio de curvatura en la calidad geométrica de superficies curvas fresadas en titanio

Effect of machining parameters, machining strategy and curvature radio in the geometric quality of curved titanium surfaces

El objetivo de este estudio es determinar la influencia de la velocidad de corte, avance por diente y la estrategia de maquinado; sobre la calidad geométrica de la superficie mecanizada en el fresado con herramienta de punta esférica del titanio grado quirúrgico Ti6Al4V (en este trabajo, se considera calidadgeométrica; a los parámetros de rugosidad superficial $R_a$​, precisión dimensional y tolerancia geométrica).Las probetas se mecanizaron, por medio de fresado con herramienta de punta esférica. El análisis de lainfluencia de los factores se realizó por medio de un diseño experimental factorial $2^3$​. Por otra parte, unANOVA se realizó, entre superficies esféricas cóncavas y convexas del mismo radio; para determinar lainfluencia sobre la calidad geométrica de la superficie mecanizada. Adicionalmente, un ANOVA se realizóentre superficies esféricas convexas de radio diferente, para determinar la influencia sobre la calidadgeométrica de la superficie mecanizada. Los resultados del diseño experimental factorial  $2^3$​ mostraronque el factor estrategia de mecanizado tiene efecto sobre el parámetro de rugosidad Ra. Por otra parte, elANOVA para las superficies esféricas cóncavas y convexas, muestra que el cambio de superficie cóncavaa convexa tiene efecto sobre la tolerancia geométrica. Por último, el ANOVA para superficies esféricasconvexas muestra que el cambio de radio tiene efecto sobre los parámetros de rugosidad $R_a,R_{q}y{R}_z$​, latolerancia de geométrica y la precisión dimensional.

INTRODUCCIÓN

El fresado con herramienta de punta esférica de aleaciones de titanio es ampliamente utilizado en las industrias biomédica, aeroespacial y automotriz para la fabricación de piezas que generalmente tienen superficies con diferentes curvaturas, tolerancias y rugosidades que responden a requisitos funcionales y estéticos 1-2. Estas industrias han mostrado interés en la utilización de este material debido a su elevada relación resistencia/peso. Por esto, en el periodo de los últimos 30 años, la base de datos SCOPUS registra 5027 artículos sobre mecanizado de titanio 3. De estos, el 2,1% han tratado sobre fresado de titanio con herramienta de punta esférica (4. La aleación de titanio comúnmente estudiada es Ti6Al4V (Aleación de Titanio con 6% de Aluminio y 4% de Vanadio), la cual representa más del 50% de la producción de aleaciones de titanio. Cuando esta se mecaniza, ocurre un desgaste rápido debido a la baja conductividad térmica y a la alta temperatura en la zona del filo de corte (5.

En el mecanizado de titanio, como en el de cualquier otro material, es importante la calidad superficial obtenida. En este trabajo, calidad superficial se entiende como el conjunto de características de rugosidad, precisión dimensional y tolerancia de forma. Así, un resultado de interés es la rugosidad R a .