Desarrollo de nuevas técnicas de verificación y compensación de sistemas de fabricación para metrología dimensional trazable en proceso

Résumé

La fabricación de piezas mediante arranque de viruta debe ir acompañada de un proceso de verificación para comprobar que se cumplen las tolerancias requeridas. Actualmente, los procesos de fabricación y de verificación de pieza se realizan en máquinas y entornos distintos. La fabricación se realiza en talleres con máquinas herramienta mientras que la verificación se realiza en laboratorios metrológicos con máquinas de medición por coordenadas. Sin embargo, hoy en día, las máquinas herramienta tienen la posibilidad de instalar en su cabezal porta-herramientas sistemas de medida que permitirían realizar la verificación de pieza inmediatamente después e incluso durante el proceso de fabricación. Para que esto sea factible, debe asegurarse la trazabilidad del proceso de medición y para ello es necesario conocer la incertidumbre de medición de la máquina herramienta. La tesis de investigación se marca como objetivo principal el desarrollo y la optimización de técnicas de medición con y sin contacto en máquina herramienta que permitan caracterizar la capacidad de medición en proceso, fijar límites alcanzables de precisión para una determinada máquina en relación con las técnicas de medida empleadas y determinar de forma fiable la incertidumbre futura de dichas mediciones en proceso y su trazabilidad. Parte fundamental de todo este proceso es la verificación de la propia máquina herramienta, siendo uno de los principales factores contribuyentes a la incertidumbre de medida. En esta tesis se han tomado como referencia las técnicas de verificación volumétrica basadas en Laser Tracker dada su actual difusión y utilización, habiéndose analizado en detalle la estabilidad térmica de estos equipos tras su encendido a lo largo del proceso de medición. Se han estimado los errores geométricos de la máquina herramienta mediante la medición de un artefacto patrón y mediante un Laser Tracker, que simultáneamente ha seguido los movimientos del cabezal de la máquina herramienta durante la medición, y todo ello con el objetivo de determinar su incertidumbre como equipo de medición. También se ha desarrollado un programa que determina la posición óptima donde debe colocarse el Laser Tracker durante la verificación volumétrica, teniendo en cuenta las fuentes de incertidumbre previamente determinadas. Finalmente se presenta una nueva técnica de verificación para un sistema de medición óptico. Dicho sistema podría integrarse en el cabezal de la máquina herramienta, de este modo, sería posible determinar los errores geométricos de esta.