Determination of diametral error using finite elements and experimental method

Determinación del error diametral mediante elementos finitos y método experimental

Este estudio se refiere al análisis experimental y numérico de una pieza de trabajo atada por un lado en la máquina de torno. La fuerza de corte crea una desviación en la pieza durante el proceso de torneado. La cantidad de deflexión se estima utilizando un sensor láser de distancia (LDS) sin contacto. También se detectan los valores diametrales de diferentes lados de la pieza de trabajo después de cada operación de torneado. Se observa que el error diametral difiere debido a la cantidad de la desviación. El error diametral alcanza un máximo donde la desviación alcanza un máximo. El modelo constituido por elementos finitos es verificado por los resultados experimentales. También se determinan las causas del error diametral.

INTRODUCCIÓN

En el torneado cilíndrico pueden observarse muchos defectos de fabricación. Algunos de estos defectos son: deformación elástica de la pieza, holgura no lineal del conjunto de corte - máquina - pieza, geometría desconocida de la pieza no tratada, deformaciones térmicas, vibración del conjunto y de la máquina. La desviación de la pieza bajo las fuerzas de corte causará diferentes niveles de procesamiento de la pieza [1]. El juego no lineal del conjunto de corte - máquina - pieza causará deformaciones elásticas en las estructuras de las fijaciones y la máquina [1, 2]. La fricción que se produce durante el mecanizado abrasivo y el calor generado por la deformación plástica alteran la geometría del corte [3]. Las fuerzas de corte influyen en las estimaciones de error. En los ejemplos numéricos formados a lo largo del eje de la pieza para estimar las fuerzas de corte y los errores diametrales, las condiciones de corte afectan al proceso de fabricación. La más importante es la corrosión del conjunto, que cambia su geometría [4, 5]. Otra es la vibración que se produce entre el conjunto de corte-máquina-pieza de trabajo. La forma final de la pieza de trabajo en el torneado cilíndrico no conservará el diámetro que tenía al principio del proceso debido a la desviación de la pieza de trabajo debido a las fuerzas de corte [6]. Es necesario desarrollar un método de procesamiento para conseguir una mayor exactitud en las mediciones del diámetro de la pieza después del torneado. Se han desarrollado sistemas de corrección de errores asistidos por ordenador para conseguir una mayor exactitud en el proceso de torneado [7, 8].

En este estudio se ha analizado teórica y experimentalmente el error diametral producido durante el proceso de torneado de una pieza cilíndrica. Se aplica el método de los elementos finitos a la pieza de trabajo que está unida por un extremo.

ERROR DIAMETRAL EN TORNEADO

Se realiza un análisis geométrico para estimar el error diametral en el proceso de torneado [2]. La desviación de la pieza en la figura 1 se muestra como δ_wx . Esta deflexión es causada por la fuerza radial F_r y la fuerza axial F_a. Similarmente, δ_wx es la deflexión en dirección y. Esta deflexión es causada por la fuerza tangencial F_t.