Diseño y Ensayo Experimental de una Celda de Carga para Maquinado

Abstract

Exigencias de calidad, reducción de costos y rápida respuesta al mercado requieren de máquinas herramientas con mayor y mejores prestaciones desde el punto de vista de su control. El
conocimiento de la fuerza de mecanizado es de gran importancia tanto para la implementación de técnicas de control adaptivas como para el monitoreo del estado de la herramienta de corte (desgaste, rotura del filo, etc.).
En este trabajo se presenta el diseño de una celda de carga para medir las fuerzas presentes en procesos de mecanizado, su fabricación y resultados experimentales. Este dispositivo permite medir fuerzas estáticas a partir de la deformación captada por galgas extensiométricas (strain-gauge) pegadas en la superficie de elementos deformables o resortes del tipo anillo octogonal. Las condiciones de aplicación exigen el diseño de una celda de carga capaz de medir las tres componentes ortogonales de una fuerza orientada en el espacio. Además, su rigidez debe ser lo suficientemente alta para evitar que la medición afecte al proceso de corte pero a su vez debe ser lo suficientemente sensible para captar
pequeños valores de esfuerzo. Como se aprecia son dos requerimientos que están en oposición.
En el diseño de la celda se utilizaron herramientas de cálculo y simulación por elementos finitos lo que permitió arribar a un diseño apropiado que cumple satisfactoriamente con las exigencias impuestas como lo muestran los resultados experimentales. Las experiencias se realizaron en un torno CNC (Control Numérico Computarizado) y se pudieron captar las principales componentes de la fuerza de corte.