El flujo de trabajo de mecanizado se diseñó para aislar el efecto de la forma de la herramienta y el control de movimiento en la variación dimensional. A cada variable se le asignó un rango fijo, y el procesamiento de la muestra siguió una secuencia idéntica para garantizar la reproducibilidad. Todas las herramientas de corte se inspeccionaron antes y después de cada lote para eliminar la interferencia del desgaste del filo.

Los conjuntos de datos sin procesar se produjeron a través de ensayos de mecanizado controlados. Las lecturas de medición se obtuvieron utilizando una máquina de medición por coordenadas (CMM) calibrada, un perfilómetro de superficie y acelerómetros de alta velocidad colocados cerca del portaherramientas. Los conjuntos de datos de tolerancia publicados anteriormente se utilizaron como referencias comparativas para evaluar el rendimiento.

• Equipo de Mecanizado: Centro de torneado CNC de 5 ejes con husillo motorizado

• Herramientas de Corte: Insertos de carburo (radio de punta de 0,4 / 0,8 mm)

• Instrumentos de Medición: CMM (±1 μm), perfilómetro (Resolución 0,01 μm), sensores de vibración de dos ejes

• Modelos Estadísticos: Regresión multivariante para la desviación de la tolerancia; análisis espectral para patrones de vibración
  Todos los parámetros, fórmulas y secuencias se documentaron para permitir la replicación completa del procedimiento.

Las desviaciones dimensionales medidas disminuyeron cuando el radio del inserto aumentó de 0,4 mm a 0,8 mm. El radio mejorado redujo la deflexión de la herramienta, lo que llevó a una reducción de la desviación media de 12 μm a 7 μm. Esto concuerda con los datos de referencia que muestran reducciones similares en aleaciones de resistencia media.

Tabla 1 resume la desviación promedio en todos los materiales.

La rugosidad superficial Ra mejoró consistentemente cuando la velocidad del husillo se estabilizó dentro de ±15 rpm. El perfilómetro registró una mejora del 27% en las muestras de aluminio y una mejora del 18% en el acero dulce. Este patrón se alinea con los picos de vibración espectral que se desplazaron hacia abajo a medida que disminuía la resonancia herramienta-pieza.

En comparación con los estudios existentes, los resultados de las pruebas muestran una distribución más estrecha de los errores de tolerancia cuando la deriva térmica se compensó cada 20 minutos. El trabajo publicado normalmente informa una mayor varianza para los ciclos de mecanizado no compensados, lo que destaca la importancia del control de la temperatura en el torneado de lotes pequeños.

La reducción de la desviación dimensional está relacionada principalmente con una menor vibración lateral de la herramienta. El mayor radio del inserto generó una trayectoria de contacto más estable, lo que resultó en un flujo de viruta más suave y una reducción del estrés térmico. La velocidad constante del husillo minimizó aún más los cambios dinámicos en la fuerza de corte, lo que favoreció niveles de rugosidad estables.

El estudio se centró en dos materiales y una sola clase de insertos de carburo. No se evaluaron los fluidos de corte, los niveles de rigidez de la máquina y las estrategias de herramientas híbridas. Estos factores podrían influir en los resultados en diferentes configuraciones industriales.

El proceso reproducible demuestra un camino práctico para las fábricas que buscan mejorar la precisión del torneado, particularmente en pedidos de materiales mixtos o trabajos de prototipos de alta precisión. Las fábricas pueden integrar la monitorización de vibraciones y la calibración térmica en los flujos de trabajo existentes con un coste moderado.

Las pruebas de mecanizado muestran que equilibrar la geometría del inserto con la velocidad controlada del husillo proporciona ganancias medibles en la estabilidad dimensional y la calidad de la superficie. La compensación térmica constante fortalece la repetibilidad de la tolerancia en el torneado de aluminio y acero dulce. El flujo de trabajo validado ofrece una referencia técnica escalable para los fabricantes de precisión y sugiere un examen más profundo de los recubrimientos de herramientas, las estrategias de refrigerante y la optimización de múltiples materiales.