Diseño mecánico del cabezal y el bastidor de una fresadora CNC de 500x500x300 mm con mesa de trabajo tipo plataforma de Gough

摘要

En este trabajo se presenta el diseño del cabezal y del bastidor de una fresadora CNCque puede usar una plataforma móvil de 6 GDL como mesa de trabajo. Este proyecto, quese espera desarrollar en la PUCP, abarca únicamente el diseño de los componentesmencionados, quedando pendiente el diseño estructural de la plataforma móvil, así comoel sistema que permita configurar la fresadora en CNC, los cuales deben ser abordadosposteriormente.Cabe resaltar que la máquina herramienta, al poseer una plataforma móvil de estascaracterísticas, brindará mayor movilidad al mecanizado que se practique en la misma.Esto debido a que poseerá 3 desplazamientos ortogonales entre sí, así como 3orientaciones asociadas a cada eje de desplazamiento. Por lo tanto la pieza a maquinarse posicionará y orientará según lo que se determine para la plataforma móvil a través deuna apropiada acción de control.Se elaboró el diseño utilizando la metodología que plantea la norma VDI 2225 para eldiseño, con lo cual se seleccionaron componentes, materiales y accesorios mediante unanálisis técnico económico apropiado. Con esto se determinó que la fresadora debeposeer un motor eléctrico de 5 HP @ 3600 RPM orientado verticalmente, el mismo queaccionará el husillo en el cabezal. Igualmente se determinó que el material del bastidor yel cabezal debe ser hierro fundido ASTM A48 clase 20. Asimismo se realizó un análisisdinámico del sistema, asegurando que los componentes sean confiables y que no sepresenten imperfecciones durante el mecanizado, afectando el acabado superficial y lastolerancias dimensionales y de forma. Esto se logró se logró mediante el correcto diseñoestructural y el uso de montajes niveladores bajo toda la estructura. Cabe mencionar quepara el diseño propuesto se puede lograr el mecanizado de materiales tales comofundición de hierro maleable, fundición gris, hierro nodular, aleaciones de aluminio, cobrey aleaciones de cobre, bajo las condiciones de corte especificadas en el cuerpo de estatesis.Posterior al diseño se realizó un análisis por elementos finitos, teniendo resultados muyalentadores. Se verificó y se validó el diseño contemplado por el uso de la metodologíaDIN 8615-4 para el diseño de la fresadora por tolerancias, así como el diseño porresistencia y el análisis vibracional.Se estimó el costo del diseño, la fabricación de todos los componentes involucrados eneste proyecto, y la instalación del mismo en algún taller de maestranza según lopropuesto en esta tesis, el cual sería de aproximadamente $ 16 500.