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Interferómetro láser para aumentar la precisión en máquinas herramienta grandes

Investigadores de CIC marGUNE y otros centros vascos han desarrollado un nuevo método para, mediante un interferómetro láser, mejorar las medidas que ayudan a ajustar la precisión de la máquinas herramienta, utilizadas en la industria para dar forma a las piezas metálicas. Hasta ahora esto se había conseguido con máquinas pequeñas, pero la nueva tecnología se puede aplicar en las de mayor tamaño.

 

El desarrollo de tecnologías y métodos que permitan mejorar la precisión geométrica, de posicionado y dinámica de máquinas y robots está en auge en el sector de la máquina herramienta, que se usa para conformar piezas metálicas u otros materiales solido. CIC marGUNE, Centro de Investigación Cooperativa de Fabricación de Alto Rendimiento, coordina la línea de investigación MEDCON con el objetivo de aumentar la precisión de estas máquinas, permitiendo a los fabricantes optimizar el diseño de sus productos y mejorar así la competitividad de los fabricantes vascos. IK4-Tekniker, IK4-Ideko, Tecnalia y Aotek colaboran en este proyecto.

La fabricación de piezas de gran tamaño es una fuerza motriz de la industria de la máquina herramienta, y su demanda ha desafiado a los fabricantes a realizar diseños competitivos a escala cada vez mayor, manteniendo el nivel de precisión de las máquinas más pequeñas. Sin embargo, los constructores carecen de las herramientas apropiadas para evaluar la precisión de posicionamiento de las grandes máquinas de una manera práctica.

La innovadora metodología permite obtener medidas mediante el interferómetro láser

“La tecnología de medición más adecuada para esta tarea, denominada 'multilateración', es similar al GPS”, explica Eneko Gómez-Acedo, coordinador de la línea de investigación MEDCON en IK4-Tekniker. “Se trata de utilizar un interferómetro láser con capacidad de seguimiento, gran resolución y pequeña incertidumbre de medida. La idea consiste en la combinación de las medidas lineales del interferómetro tomadas secuencialmente desde diferentes posiciones. Después, se realiza un cálculo matemático de la posición y orientación de la punta de herramienta, siguiendo un esquema similar al utilizado en los sistemas de navegación por satélite”.

Cuando se trabaja con máquinas herramienta de gran tamaño, se hacen evidentes algunas limitaciones de esta tecnología. Los experimentos realizados han demostrado que el principal obstáculo para alcanzar el límite teórico de la precisión de la multilateración es la inestabilidad de condiciones ambientales tales como gradientes de temperatura cambiantes y el comportamiento térmico asociado de la máquina.

Para superar estas dificultades, IK4-Tekniker ha desarrollado una innovadora metodología mediante la cual se puede obtener una serie de medidas conjugando los datos obtenidos mediante el interferómetro láser, con el que se obtienen las posiciones de la herramienta, con medidas de inclinación obtenidas con dos niveles electrónicos de precisión, usados para medir la orientación de la punta de herramienta.

Un beneficio doble

De esta manera, el beneficio es doble, ya que “al ser la medición más rápida, la máquina sufre menores desviaciones térmicas, y, además, la medición resulta más económica. Asimismo, mediante el uso complementario de los niveles de precisión, no sólo se reduce el tiempo de medida, sino que además se obtiene un valioso indicador de la estabilidad de la máquina durante el tiempo transcurrido”, subraya Gómez-Acedo.

Dicha metodología dispone de un software de desarrollo propio de IK4-Tekniker que, además de realizar los cálculos matemáticos de la medida, recomienda las mejores posiciones, calculadas mediante simulación, en las que habrá que colocar el equipo para obtener las menores incertidumbres de medida.

La línea de investigación MEDCON ha permitido superar las limitaciones de las técnicas tradicionales de verificación de máquinas herramienta, que no permiten conocer de manera eficiente los errores de posicionamiento en todo el volumen de trabajo. Por otra parte, el potencial de la metodología desarrollada por IK4-Tekniker permitirá a los fabricantes de máquinas herramienta optimizar el diseño de sus máquinas y a los usuarios de estas hacer recalibraciones periódicas para maximizar la calidad de sus productos.

Fuente: Plataforma SYNC

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