Machinability estimation by drilling monitoring

Abstract

This article describes the development of a methodology to measure the specific cutting energy (SCE) in drilling. The SCE allows to characterize the machining process, thus obtaining a technologic approach to plan the technologic road map of the chip removal process. The main frame of this machine consists of a pedestal drill, instrumented with a meter, a motor that controls the spindle feed rate, safety elements such as limit switches and an active power meter coupled to the drill motor. The mechanical power is calculated indirectly through the active power. To this end, it must have a previous calibration with a dynamometer torque cell to record the output curve and, subsequently, display the relationship between the mechanical power and the active electrical power. To validate the capability of this method, SCE of three different materials are evaluated: 7075-T6 aluminium, C45E steels and 34CrNiMo6. Accordingly, it has been verified that the estimated SCE values correspond to those described by the literature. The influence of several parameters, like the cutting speed and the feed rate, on the SCE let us estimate the sensitivity of this method. Finally, this works shows that the SCE in steel increases with the increase of the feed rate, whereas in aluminium the behaviour is the opposite, the SCE decreases as the feed rate increases.

Este artículo describe el desarrollo de un método para evaluar la Energía Específica de Corte (EEC) en el taladrado. Este parámetro permite caracterizar el proceso de mecanizado, obteniendo con ello un modelo tecnológico general que permite realizar la planificación del proceso de arranque de viruta. El cuerpo principal de la máquina está formado por un taladro de pedestal, instrumentalizado con: un motor que controla la velocidad de avance del husillo, los elementos de seguridad para los finales de carrera y un medidor de potencia activa acoplado al motor del taladro. La potencia mecánica se obtiene indirectamente a través de la potencia activa, realización una calibración previa con un dinamómetro de par, de la que se obtiene la curva que relaciona la potencia mecánica con la potencia activa. Para demostrar el correcto funcionamiento del método se evalúa la EEC de tres materiales, un aluminio 7075-T6 y los aceros C45E y 34CrNiMo6. Se ha podido comprobar que los valores estimados de energía corresponden a los descritos en la literatura. Un estudio de la dependencia que tiene la EEC de los parámetros velocidad de corte y velocidad de avance, permite observar la sensibilidad del método. Finalmente, este trabajo muestra que la EEC en los aceros aumenta a medida que aumenta la velocidad de avance, en cambio en el aluminio el comportamiento es inverso, la EEC disminuye a medida que la velocidad de avance aumenta.