Resumen
The invention relates to a high-precision method for monitoring, in real time, the state of tool-workpiece contact during machining operations and detection of tool breakage. A first embodiment of the invention relates to a method for monitoring the dynamic behavior of the cutting process of a machining operation, based on the measurement of the voltage drop between the cutting tool and the workpiece. The method is especially useful in micromachining operations although the general concept thereof is applicable to machining operations in general. A second embodiment relates to a system for monitoring machining operations in real time, said system fundamentally comprising: a sensor for determining the tool-workpiece potential drop, and processing means that receive the signal of the sensor and are suitable for carrying out the method according to the invention.
Reivindicaciones
1. REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para la monitorización en tiempo real de una operación de mecanizado, donde la operación de mecanizado es llevada a cabo por una máquina dotada de una herramienta de corte, caracterizado porque comprende medir la caída de voltaje de alterna entre la herramienta de corte y una pieza de trabajo y determinar el estado del proceso de mecanizado en función de dicho voltaje medido, donde: - cuando el voltaje medido mantiene un primer nivel de amplitud de manera continua, se determina que la herramienta de corte no está en contacto con la pieza de trabajo; - cuando el voltaje medido mantiene un segundo nivel de amplitud de manera continua, se determina que la herramienta de corte está introducida dentro de la pieza de trabajo; y - cuando la amplitud del voltaje medido cambia intermitentemente entre el primer nivel y el segundo nivel o adquiere valores de transición entre estos dos niveles, se determina que la herramienta de corte está introduciéndose en la pieza de trabajo, si anteriormente la herramienta de corte no estaba en contacto con la pieza de trabajo, o saliendo de la pieza de trabajo, si anteriormente la herramienta de corte estaba introducida dentro de la pieza de trabajo. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 donde, para operaciones de micro- fresado, la determinación del estado de la operación en función del voltaje medido comprende: - obtener dos señales analógicas (C3, C1) de la caída de voltaje entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo con componentes respectivamente de frecuencias medias (C3) y de frecuencias muy bajas (C1); - procesar dichas señales analógicas (C3, C1) para obtener dos señales digitales rápida (DIF) y lenta (DIS) que alternan entre un valor 1 correspondiente al primer valor y un valor 0 correspondiente al segundo valor; - determinar, cuando ambas señales digitales rápida (DIF) y lenta (DIS) adoptan el valor 0, que la herramienta de corte no está en contacto con la pieza de trabajo; - determinar, cuando ambas señales digitales rápida (DIF) y lenta (DIS) adoptan el valor 1 , que la herramienta de corte está introducida dentro de la pieza de trabajo; - determinar, cuando la señal digital lenta (DIS) correspondiente a frecuencias lentas adopta el valor 0 y la señal digital rápida (DIF) correspondiente a frecuencias medias cambia intermitentemente entre 0 y 1 , y además inmediatamente antes no había contacto entre la herramienta de trabajo y la pieza, que la herramienta de corte está introduciéndose en la pieza de trabajo; y - determinar, cuando la señal digital lenta (DIS) correspondiente a frecuencias lentas adopta el valor 0 y la señal digital rápida (DIF) correspondiente a frecuencias medias cambia intermitentemente entre 0 y 1 , y además inmediatamente antes la herramienta de corte estaba introducida dentro de la pieza de trabajo, que la herramienta de corte está saliendo de la pieza de trabajo. 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, que además comprende: - procesar las señales digitales rápida (DIF) y lenta (DIS) para obtener una primera variable digital derivada (CONF) que se mantiene en 1 durante siempre que haya contacto entre herramienta y pieza, ya sea este continuo o intermitente; - obtener una segunda variable digital derivada (CONFW) representativa de los momentos en que el valor medio del ancho de los pulsos de la señal digital rápida (DIF) supera un umbral correspondiente a un contacto continuo entre la herramienta de corte y la pieza; - determinar, cuando la segunda variable digital derivada (CONFW) adopta el valor 1 o presenta un flanco de subida, que la herramienta de corte está introducida dentro de la pieza de trabajo; - determinar, cuando la segunda variable digital derivada (CONFW) adopta el valor 0 o presenta un flanco de bajada, y además la primera variable digital derivada (CONF) adopta el valor 0 o presenta un flanco de bajada, que la herramienta de corte no está en contacto con la pieza de trabajo; - determinar, cuando la primera variable digital derivada (CONF) presenta un flanco de subida y la segunda variable digital derivada (CONFW) adopta el valor 0, que la herramienta de corte está introduciéndose en la pieza de trabajo; - determinar, cuando la primera variable digital derivada (CONF) adopta el valor 1 y la segunda variable digital derivada (CONFW) presenta un flanco de bajada, que la herramienta de corte está saliendo de la pieza de trabajo; - determinar, cuando la primera variable digital derivada (CONF) adopta un valor 1 y la segunda variable digital derivada (CONFW) adopta un valor 0, y además inmediatamente antes la herramienta de corte estaba saliendo de la pieza de trabajo, que la herramienta de corte sigue saliendo de la pieza de trabajo; - determinar, cuando la primera variable digital derivada (CONF) adopta un valor 1 y la segunda variable digital derivada (CONFW) adopta un valor 0, y además inmediatamente antes la herramienta de corte estaba entrando en la pieza de trabajo, que la herramienta de corte sigue entrando en la pieza de trabajo; - determinar, cuando la primera variable digital derivada (CONF) presenta un flanco de subida y la segunda variable digital derivada (CONFW) presenta un flanco de bajada, que se ha producido un evento inesperado en el proceso de corte. 4. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el primer nivel corresponde a un nivel alto y el segundo nivel corresponde a un nivel bajo. 5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-4, donde las frecuencias medias corresponden a frecuencias de entre 300 Hz y 1000 Hz y las frecuencias muy bajas corresponden a frecuencias de entre 0 Hz y 25 Hz. 6. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el paso medir la caída de voltaje de alterna entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo comprende aplicar un voltaje de excitación entre 5 Vpp y 15 Vpp a una frecuencia de al menos 5 veces la frecuencia de corte de la pieza. 7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, donde la frecuencia del voltaje de excitación está entre 5 kHz y 20 kHz. 8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6-7, donde el voltaje de excitación es de 10 Vpp y la frecuencia de 20 kHz. 9. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la corriente máxima de excitación es de 2 mA. 10. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende: - medir el intervalo de tiempo (Tout) que tarda o la distancia que recorre la herramienta para salir de la pieza de trabajo; - comparar dicho intervalo de tiempo (Tout) con un umbral calculado en función del tiempo (Tin) que ha tardado o la distancia que ha recorrido la herramienta para entrar a la pieza de trabajo; y - si dicho intervalo de tiempo (Tout) es menor que dicho umbral, determinar que se ha producido una interrupción de la operación de corte. 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, donde la interrupción de la operación de corte corresponde a una rotura de la herramienta de corte. 12. Programa de ordenador que comprende instrucciones de programa para hacer que un ordenador lleve a la práctica el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-11. 13. Programa de ordenador de acuerdo con la reivindicación 12, que está incorporado en unos medios de almacenamiento. 14. Programa de ordenador de acuerdo con la reivindicación 12, que esta soportado en una señal portadora. 15. Sistema para la monitorización en tiempo real de una operación de mecanizado, donde el procedimiento es llevado a cabo por una máquina dotada de una herramienta de corte, caracterizado porque comprende: - un sensor dispuesto para entre la herramienta de corte y una pieza de trabajo para medir la caída de voltaje entre ambos; y - unos medios de procesamiento que reciben la señal del sensor y están adaptados para llevar a cabo el método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores. 16. Sistema de acuerdo con la reivindicación 15, que además comprende un elemento de aislamiento dispuesto entre la pieza de trabajo y los medios de sujeción de dicha pieza de trabajo a la máquina. 17. Sistema de acuerdo con la reivindicación 16, donde el elemento de aislamiento está hecho de un material de mica.
