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- 3. Introducción Depto. de Diseño en la Ingeniería Los robots en la industria - 200,000 400,000 600,000 800,000 1,000,000 1,200,000 1,400,000 1,600,000 2013 2014 2015 2016* 2017* 2018* Unidades Año Evolución del stock operativo de robots industriales Asia/Australia Europa América
- 4. Introducción Depto. de Diseño en la Ingeniería Los robots en la industria Materiales 2% Otros procesos 9% Montaje y desmontaje 2% Sin especificar 8% Manipulacion de maquinaria 39% Soldadura 40% Distribución de robots por aplicaciones. año 2015 Materiales Otros procesos Montaje y desmontaje Sin especificar Manipulacion de maquinaria Soldadura
- 5. Objetivo Depto. de Diseño en la Ingeniería Estudiar las posibilidades del texturizado de aluminio 7075 empleando un robot industrial y técnicas de fresado o Realizar un diseño de experimentos y de mediciones o Llevar a cabo el setup de equipos y materiales o Obtener las condiciones óptimas de mecanizado o Analizar los resultados
- 6. Índice Depto. de Diseño en la Ingeniería Introducción Objetivos Metodología experimental Setup de equipos y materiales Análisis de resultados Conclusiones
- 7. Metodología experimental Depto. de Diseño en la Ingeniería Parámetros fijos • Material: aluminio 7075 120 mm x 100 mm x 4 mm
- 8. Depto. de Diseño en la Ingeniería Parámetros fijos • Herramienta Modelo Hachenbach ECO-8 Material Acero rápido HSS Diámetro (mm) 12 Número de dientes (z) 2 Metodología experimental
- 9. Depto. de Diseño en la Ingeniería Parámetros fijos • Estrategia de texturizado Bidireccional Avance Spin • Condiciones de mecanizado Metodología experimental Herramienta
- 10. Depto. de Diseño en la Ingeniería Parámetros fijos • Condiciones de mecanizado 𝑛 = 𝑉𝑐·1000 𝜋·𝐷 𝑣 𝑓 = 𝑓𝑧 · 𝑛 · 𝑧 𝑐 2122 rpm 148 mm/min ap = 12 mm D = 12 mm 47.000 rpm 3.300 mm/min ap = 0,4 mm D = 4,3 mm Metodología experimental 20.000 rpm 2.400 mm/min
- 11. Depto. de Diseño en la Ingeniería Parámetros variables • Profundidad de pasada radial (ae) ae R Metodología experimental
- 12. Depto. de Diseño en la Ingeniería Parámetros variables • Profundidad de pasada axial (ap) ae R ap Metodología experimental
- 13. Depto. de Diseño en la Ingeniería Parámetros variables • Ángulo de texturizado (α y ß) Metodología experimental
- 14. Depto. de Diseño en la Ingeniería Programación de ensayos Metodología experimental Ensayo Réplica Ángulo (°) ap (mm) ae (mm) 1 15 60 0,20 2,00 2 16 3,00 3 17 5,00 4 18 0,40 1,80 5 19 3,30 6 20 4,30 7 21 6,30 8 22 90 0,20 2,00 9 23 3,00 10 24 5,00 11 25 0,40 1,80 12 26 3,30 13 27 4,30 14 28 6,30
- 15. Depto. de Diseño en la Ingeniería Equipos de mecanizado • Célula robotizada Metodología experimental
- 16. Depto. de Diseño en la Ingeniería Equipos de mecanizado • Célula robotizada ABB 6640 235 kg 6 ejes Eje externo rotatorio Cabezal de mecanizado Peron 60.000 rpm Metodología experimental
- 17. Índice Depto. de Diseño en la Ingeniería Introducción Objetivos Metodología experimental Setup de equipos y materiales Análisis de resultados Conclusiones
- 18. Setup de equipos y materiales Depto. de Diseño en la Ingeniería Utillaje. Sujeción de probetas Requisitos: • Minimizar esfuerzos de flexión • Eliminar vibraciones • Extracción sencilla de probetas
- 19. Setup de equipos y materiales Depto. de Diseño en la Ingeniería Utillaje. Sujeción de probetas Elimina esfuerzos de flexión Reduce las vibraciones Facilita la extracción
- 20. Setup de equipos y materiales Depto. de Diseño en la Ingeniería Sistemas de referencia. Workobject • Método de cálculo 3 puntos y x z • Cálculo a partir de teaching con joystick • 2 puntos en el eje x • 1 punto en el eje y • El sistema obtiene la intersección
- 21. Setup de equipos y materiales Depto. de Diseño en la Ingeniería Sistemas de referencia. Tool Center Point • Es el sistema de referencia de la herramienta • Siempre se sitúa en la punta • Definición: o Coordenadas X, Y, Z. o Cuaternios de orientación y x z
- 22. Setup de equipos y materiales Depto. de Diseño en la Ingeniería Sistemas de referencia. Tool Center Point • Método de cálculo TCP y Z • Cálculo a partir de teaching con joystick • 4 puntos con orientaciones de herramienta diferentes • 1 punto de elongación en eje Z • Modo de movimiento Reorientación
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- 24. Setup de equipos y materiales Depto. de Diseño en la Ingeniería Programación CAM de trayectorias • Delcam PowerMILL (CAM)
- 25. Setup de equipos y materiales Depto. de Diseño en la Ingeniería Programación CAM de trayectorias • Operación: acabado raster • Configuración de parámetros variables: o Paso radial (ae) o Paso axial (ap) o Ángulos de mecanizado
- 26. Setup de equipos y materiales Depto. de Diseño en la Ingeniería Programación CAM de trayectorias Archivo .pgf Módulo principal o Main Módulo de programa 1 Módulo de programa 2 Módulo de programa N Lenguaje RAPID
- 27. Análisis de resultados Depto.. de Diseño en la Ingeniería
- 28. Análisis de resultados Depto.. de Diseño en la Ingeniería • Mediciones en NIS-Element Microscopio Nikon SZ800 • Microscopio óptico con ocular x10 • Cámara ImagingSource con sensor CMOS de 8 bits • Tamaño de pixel: 2,2 x 2,2 µm.
- 29. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería • Mediciones en NIS-Element
- 30. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería Estudio de la desviación de la rectitud ∆ max,inf ∆ max,sup Trayectoria ideal Trayectoria real • Aparece principalmente en la segunda trayectoria de mecanizado
- 31. Depto. de Diseño en la Ingeniería
- 32. Depto. de Diseño en la Ingeniería
- 33. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería Estudio de la desviación de la rectitud ∆ max,inf ∆ max,sup Trayectoria ideal Trayectoria real • Aparece principalmente en la segunda trayectoria de mecanizado • Es directamente proporcional a la velocidad de avance de la herramienta
- 34. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería Estudio de la desviación de la rectitud 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 1500.00 1700.00 1900.00 2100.00 2300.00 2500.00 2700.00 2900.00 3100.00 Desviaciónmáximasuperior(mm) Velocidad de avance (mm/min) Desviación máxima superior vs. Velocidad de avance Velocidad de giro 10000 rpm Velocidad de giro 20000 rpm Velocidad de giro 30000 rpm
- 35. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería • Escaneado de perfil de texturizado Máquina de Medición por Coordenadas • Modelo Trimek ZUBI CNC 50.40.30 • Palpador esférico de ⍉ 2 mm • Obtención del perfil en direcciones de texturizado α y ß
- 36. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería • Escaneado de perfil de texturizado Sujeción Macro de escaneado Obtención de puntos • Toma puntos cada 0,5 mm • En formato .txt
- 37. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería • Escaneado de perfil de texturizado Sujeción Macro de escaneado Obtención de puntos Procesado • Ancho de pasada • ae • H de crestas
- 38. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería Variación de la altura de crestas -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.77 0.77 1.00 1.00 1.47 1.47 Desviacióndealturadecrestas(mm) Profundidad de pasada radial (%) Influencia de la trayectoria de mecanizado en la altura de las crestas 90º - 0,4 mm - alfa 90º - 0,4 mm - beta
- 39. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería • Estudios de perfilometría en 3D • Microscopio de foco variable • Resolución de 400 nm • Representación en 3D y análisis topográfico de texturizado Alicona InfiniteFocus SL
- 40. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería • Estudios de perfilometría en 3D Representación tridimensional Perfil de ondulación Perfil de rugosidad Diagrama de Abbott
- 41. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería Variación de la altura de crestas 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0.42 0.42 0.67 0.67 0.77 0.77 1 1 1 1 1.67 1.67 Alturadecrestas(µm) ae (%) Comparación de altura de crestas teórica con diagrama de Abbott Maxima densidad en Abbott H teórica crestas
- 42. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería Variación de la altura de crestas 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0.42 0.42 0.67 0.67 0.77 0.77 1 1 1 1 1.67 1.67 Alturadecrestas(µm) ae (%) Comparación de altura de crestas teórica con diagrama de Abbott Maxima densidad en Abbott H teórica crestas
- 43. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería Variación de la altura de crestas ae (%) = 0,42 ae (%) = 1
- 44. Análisis de resultados Depto. de Diseño en la Ingeniería Parámetro de rugosidad superficial 2.5 3 3.5 4 4.5 0.3 0.8 1.3 Sa(µm) ae (%) Sa vs profundidad de pasada radial 0,2 mm - 90º 0,4 mm - 90º • Depende de las condiciones de mecanizado (velocidad de giro y avance) 2.5 3 3.5 4 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 Sa(µm) ae (%) Sa vs profundidad de pasada radial 0,2 mm - 60º 0,4 mm - 60º
- 45. Índice Depto. de Diseño en la Ingeniería Introducción Objetivos Metodología experimental Setup de equipos y materiales Análisis de resultados Conclusiones
- 46. Conclusiones Depto. de Diseño en la Ingeniería • El mecanizado de la segunda trayectoria genera vibraciones, que provocan desviaciones máximas de 0,2 mm. • Estas desviaciones aumentan al aumentar la velocidad de avance. • La reproducibilidad de las texturas disminuye cuando el solapamiento entre pasadas aumenta. • La desviación máxima en la altura de crestas es de 0,045 mm • Las mediciones de ae no se devían de los valores programados. Buena repetitividad. • Las desviaciones registradas entran dentro del márgen de tolerancias del robot.
- 47. Alumno: Francisco Sánchez García Director: Alejandro Pereira Domínguez Máster en Ingeniería Industrial. Especialidad de Diseño y Fabricación Mecanizado robotizado para texturizado de aluminio 7075 Escuela de Ingeniería Industrial Departamento de Diseño en la Ingeniería Universidad de Vigo
Notas del editor
- Buenos días, con la venia del tribunal voy a proceder a la defensa de mi trabajo fin de máster titulado “Mecanizado robotizado para texturizado de aluminio 7075”
- Las ventajas del empleo de robots se hacen visibles con este gráfico, en el que se observa una tendencia de amplio crecimiento en los últimos años y los venideros. Sin embargo en este otro gráfico se puede observar que el empleo de robots para el mecanizado no está muy extendido, porque blablabla
- Sin embargo en este otro gráfico se puede observar que el empleo de robots para el mecanizado no está muy extendido, entre otras cosas por los inconvenientes que se comentaron anteriormente
- La presentación se va a desarrollar siguiendo la siguiente estructura
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- Para realizar las mediciones que se tienen previstas se emplearán los equipos que se explican a continuación: Alicona InfiniteFocus, se trata de un microscopio de foco variable con una resolución de 400 nm y que vamos a emplear para el análisis topográfico de las probetas de ensayo
- Para realizar las mediciones que se tienen previstas se emplearán los equipos que se explican a continuación: Alicona InfiniteFocus, se trata de un microscopio de foco variable con una resolución de 400 nm y que vamos a emplear para el análisis topográfico de las probetas de ensayo
- La presentación se va a desarrollar siguiendo la siguiente estructura
- El tool center point es el sistema de referencia asociado al a herramienta. Esta referencia se sitúa siempre en la punta de la herramienta y su posición se define mediante coordenadas cartesianas x,y,z y su orientacion se define mediante el método de cuaternios.
- El tool center point es el sistema de referencia asociado al a herramienta. Esta referencia se sitúa siempre en la punta de la herramienta y su posición se define mediante coordenadas cartesianas x,y,z y su orientacion se define mediante el método de cuaternios.
- Para obtener el TCP de nuestra herramienta empleamos el método TCP y Z. Se trata de un método manual en el que el usuario, moviendo el brazo robótico con el joystick de la IHM, obtiene 4 puntos con orientaciones de herramienta diferentes, y un punto adicional en la dirección positiva del eje X.
- El tool center point es el sistema de referencia asociado al a herramienta. Esta referencia se sitúa siempre en la punta de la herramienta y su posición se define mediante coordenadas cartesianas x,y,z y su orientacion se define mediante el método de cuaternios.
- Para obtener el TCP de nuestra herramienta empleamos el método TCP y Z. Se trata de un método manual en el que el usuario, moviendo el brazo robótico con el joystick de la IHM, obtiene 4 puntos con orientaciones de herramienta diferentes, y un punto adicional en la dirección positiva del eje X.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- Es importante darse cuenta de dos cosas, la desviación máxima es de 50 micras, que está muy bien. Y esta desviación no es suficiente `para establecer lo bueno o malo que es un texturizado, por ejemplo
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- El texturizado es un proceso de fabricación mediante el cual se modifican las propiedades topográficas de la superficie de un material.
- La presentación se va a desarrollar siguiendo la siguiente estructura
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- Buenos días/tardes, con la venia del tribunal voy a proceder a la defensa de mi trabajo fin de máster titulado “Mecanizado robotizado para texturizado de aluminio 7075”