espana

Calibración de transductores de fuerza de
dos componentes en proceso de torneado
Francisco Mata Cabrera*

Abstract
This article summarizes the basic methodologic
aspects and the conclusions of a research project
conducted at the Polytechnical University School of
Almadén (Spain) to develop a procedure of
measurement of the tangential and axial components
of the cut force in operationsof turning based on
extensometric techniques. In particular, the
foundations of the method will be exposed and applied
on a model of dynanometer that we have developed
which incorporates an alternative assembly to the
wheatstone bridge.
Keywords: Calibration, transducer, lathe, cut force.
INTRODUCCIÓN
Desde hace varios años, en el Departamento de
Mecánica Aplicada de la EscuelaUniversitaria
Politécnica de Almadén se está trabajando en el
desarrollo de técnicas para medir las fuerzas de corte
en procesos de mecanizado con máquinas-herramienta.
El conocimiento de estas fuerzas en cada instante
permite analizar su variación con los parámetros
funcionales del proceso de corte y predecir las
condiciones óptimas de utilización de cada tipo de
herramienta, sin que lleguen aproducirse
deformaciones significativas que derivarían en el
empeoramiento de la calidad dimensional de las piezas
mecanizadas.
El objetivo básico de este artículo es mostrar cómo
se ha realizado el proceso de calibración de un
transductor de fuerzas bidireccional, que permite la
medición simultánea de dos de las tres componentes
de la fuerza de corte, aplicado sobre la herramienta de
un tornoconvencional. El proceso de calibración que
se describe está adaptado a las necesidades y
equipamiento de nuestros laboratorios, con el fin de
optimizar la utilización de los recursos disponibles.
Se convierte así en un procedimiento alternativo que

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permite realizar la calibración sin necesidad de disponer de complejos y costosos equipos de ensayo que
reproduzcan exactamente lascondiciones de trabajo
de la herramienta en el torno.

Fig. 1. Componentes de la fuerza de corte.

TRANSDUCTORES DE FUERZA
Los transductores de fuerza –comúnmente
llamados dinamómetros- son los dispositivos
encargados de medir los valores instantáneos de esta
magnitud que se aplican, por ejemplo, en un proceso
de mecanizado, donde una herramienta incide sobre
una superficie virgen y tienelugar el arranque de viruta
que permite dar forma a las piezas proyectadas. El
dispositivo, que es sensible a la variación de alguna
de las características mecánicas de la herramienta,
debe ser capaz de registrar una determinada señal y
transformarla en variaciones de fuerza.
Pues bien, el principio utilizado en el diseño del
transductor que se pretende calibrar es la variación de
laresistencia eléctrica de una galga extensométrica al
sufrir cierta deformación. La galga o extensómetro es
en esencia una resistencia de valor variable en función
del grado de deformación que tenga como
consecuencia de someterla a determinados esfuerzos.
*

Escuela Universitaria Politécnica de Almadén, España.
E-mail: fr_mata@terra.es

Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15Francisco Mata Cabrera

Una vez pegada estratégicamente en la herramienta
y realizadas las conexiones del circuito de medida,
se procede a realizar un ensayo de corte, de manera
que en la herramienta se generan tensiones, debidas
a las fuerzas de corte, que a su vez originan
deformaciones. Estas deformaciones se transmiten
también a la galga, que modifica su valor de
resistencia, y se produceuna caída de tensión en el
circuito, que se registra mediante la sonda de un
osciloscopio o mediante un polímetro digital.
Dicho de otra forma, las deformaciones producidas
en la galga generan caídas de tensión en el circuito,
que se miden directamente. Estos valores de tensión
eléctrica, generalmente muy pequeños (del orden de
mV), se traducirán posteriormente, como veremos, a
valores de...