Diseño, prototipaje, fabricación por mecanizado CNC y verificación de levas de anchura constante

Abstract

El presente Trabajo Final de Grado tiene como objetivo comparar la exactitud dimensional y el acabado superficial de levas de anchura constante fabricadas por los procesos de impresión 3D y de fresado por control numérico. El proyecto se centra en un mecanismo de leva de anchura constante que impulsa un doble palpador plano con movimiento de traslación. El trabajo utiliza la metodología siguiente: 1) Estudio del estado del arte de los mecanismos de leva-palpador, de su diseño y de los procesos de fabricación de las levas, 2) Aprendizaje del funcionamiento y uso del programa QtCam, 3) Síntesis de un mecanismo de leva de anchura constante utilizando el programa QtCam, 4) Generación del modelo virtual de la leva y del palpador y comprobación del funcionamiento del mecanismo mediante el programa SolidWorks, 5) Fabricación de varios prototipos de leva y de doble palpador mediante impresión 3D con material PLA; 6) Verificación de los prototipos de levas, palpadores, ejes y tapones impresos (comprobación de errores dimensionales, de forma y de acabados superficiales) ; 7) Mecanizado por fresado con control numérico de los perfiles de levas de anchura constante, 8) Verificación de las levas mecanizadas (similar a la verificación anterior), 9) Comparativa de los prototipos de levas obtenidos mediante impresión 3D y mecanizado; 10) Estudio económico e impacto ambiental y 11) Conclusiones del proyecto y recomendaciones. Las levas se han verificado en cuanto a sus dimensiones, error de forma y rugosidad. La comparativa de los prototipos impresos con los mecanizados concluye que los errores dimensionales son aceptables, incluso para las piezas impresas, justificando la alta precisión de la impresora 3D utilizada. En particular el parámetro fundamental anchura de la leva se comporta bastante aceptable, con errores relativos inferiores al 2% en ambos casos. El acabado superficial de las levas mecanizadas (rugosidad Ra inferior a 0,1 μm) es mucho mejor que el de las piezas impresas (valores de Ra sobre los 10 μm). El estudio económico permite confirmar que el coste del proyecto asciende a 6967,85