Modelos de fuerzas y desgaste para el proceso de acabado robótico con banda abrasiva

• Autores: Ramón Torres Izu
• Directores de la Tesis: Xabier Iriarte Goñi (dir. tes.), Jokin Aginaga García (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Pública de Navarra ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Número de páginas: 157
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias y Tecnologías Industriales por la Universidad Pública de Navarra
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Academica-e
• Resumen

  • La industria actual demanda componentes fabricados en materiales duros y con formas geométricas complejas. A su vez, estos componentes deben cumplir con estrictos requisitos técnicos de acabado superficial. Sin embargo, muchos procesos de fabricación generan piezas que requieren de una operación de acabado superficial. La automatización de esta tarea mediante el lijado robótico con banda abrasiva ofrece ventajas significativas como la reducción de la exposición de los operarios a entornos nocivos, la mejora de la repetitividad y de la calidad en el acabado final, y una mayor eficiencia en el consumo de materiales y energía. En este contexto, el objetivo de esta tesis doctoral es el desarrollo de modelos matemáticos que permitan avanzar en la robotización del proceso de lijado con banda abrasiva, en especial en aplicaciones que emplean herramientas adaptativas-pasivas. Para ello se abordan tres aspectos fundamentales: el modelado de la eliminación de material y el desgaste de la banda abrasiva, el desarrollo de métodos de control para lograr un acabado homogéneo, y la reducción de los errores dimensionales causados por el uso de herramientas adaptativas-pasivas. Además, en estos tres puntos, el trabajo desarrollado combina un enfoque teórico y práctico. En primer lugar, se ha desarrollado un modelo de eliminación que, considerando las variables del proceso y el estado de desgaste de la banda abrasiva, permite calcular con precisión la eliminación de material. Este modelo ha sido después validado experimentalmente mediante ensayos con materiales de interés industrial, como el Inconel 718 y el acero St-52, obteniendo una alta correlación entre las predicciones teóricas y los resultados experimentales. En segundo lugar, para lograr una eliminación de material uniforme a lo largo de la trayectoria de lijado, se han desarrollado dos metodologías de control de eliminación de material. La primera metodología de control se basa en la caracterización experimental de la eliminación de material para unas condiciones de proceso concretas. A partir de esta caracterización, se ajusta la velocidad de avance para mantener una eliminación constante. La segunda metodología emplea un control basado en el modelo de eliminación desarrollado previamente, permitiendo un ajuste de la velocidad de avance del robot en función del estado de desgaste de la banda. Ambas metodologías son después validadas experimentalmente, demostrando su capacidad para garantizar un acabado uniforme. En tercer lugar, se ha presentado una estrategia de compensación para minimizar el efecto del sobrecorte que se produce al emplear herramientas de lijado adaptativas-pasivas. Mediante modelos geométricos, cinemáticos y dinámicos, se ha desarrollado una estrategia de compensación basada en una trayectoria de entrada que considera la geometría de la herramienta y los parámetros del proceso. Esta estrategia es después validada experimentalmente, mostrando cómo su implementación minimiza el efecto del sobrecorte y reduce el error dimensional producido. En resumen, se han desarrollado y validado diferentes modelos que permiten avanzar en la automatización del proceso de lijado rob´otico con banda abrasiva.