Evaluación de tableros de fibras por medio de la rugosidad superficial en procesos de manufactura por control numérico computarizado (CNC)

Abstract

Surface roughness is a direct indicator of the quality of subtraction manufacturing, influenced by the work material, cutting tool, machine, and cutting parameters. This thesis investigates the milling operations of the computer numerical control (CNC); when evaluating medium density fiberboard (MDF) in the cutting, grooving, and drilling processes. A contact profilometer was used to measure roughness average (Ra), mean peak-to-valley height (Rz), and Root-mean-square (Rq). The independent variables within the machining process were the feed rate, the spindle speed, the depth of cut, the cutting tool, and five wood bases panels. The statistical analysis utilized a factorial design, of three levels, with six replications, the significance of each factor and the interaction effects through an analysis of variance. The Tukey test was used as part of the statistical analysis of the response variables that identify surface roughness in the investigation. The results presented indicate the different ranges of surface roughness in each machining process and between the boards; identifying the different cutting parameters that influence the quality of the machined surface, it was found that increasing the spindle speed significantly reduces roughness. Furthermore, the lower the density of the board, the surface roughness increases, while the increase in the feed rate of advance increases the surface roughness, which coincides with other investigations. Finally, is presented in the design of flat-packed modular furniture, ready to assemble without additional accessories, indicating how the machining parameters can be modified to achieve a smooth assembly and identify the surface roughness required in the contact areas of the furniture parts

La rugosidad superficial es un indicador directo de la calidad del proceso de sustracción de material, en donde influye el material de trabajo, la herramienta de corte, la máquina herramienta y los parámetros de corte. Esta tesis presenta una investigación de las operaciones de maquinado del router de control numérico computarizado (CNC); al evaluar los tableros de fibras de densidad media (MDF) en los procesos de corte, vaciado y barreado. La rugosidad se midió con un perfilómetro de contacto para medir el promedio de rugosidad (Ra), la altura media de pico a valle (Rz) y la raíz cuadrada media (Rq), del perfil de la superficie maquinada. Las variables que se manejaron dentro del proceso de maquinado fueron la velocidad de avance, la velocidad de rotación, la profundidad de corte, la herramienta de corte y cinco tableros a base de madera. El análisis estadístico fue por medio de un diseño factorial, de tres niveles, con seis réplicas. Revisando la significancia de cada factor y los efectos de interacción por medio de un análisis de la varianza, se utilizó el método de Tukey, como parte del análisis estadístico de las variables de respuesta que identifican la rugosidad superficial en la investigación. Los resultados presentaros indican los diferentes rangos de rugosidad superficial en cada proceso de maquinado y entre los diferentes tableros, identificando los parámetros de corte que influyen en la calidad de la superficie maquinada, se encontró que el incremento de la velocidad de rotación reduce significativamente la rugosidad superficial, a menor densidad del tablero se incrementa la rugosidad superficial, mientras que el incremento de la velocidad de avance incrementa la rugosidad superficial, lo que coincide con otras investigaciones. Finalmente se presenta la aplicación en el diseño de un mueble modular de empaque plano, listo para ensamblar sin el uso de accesorios adicionales, indicando cómo se pueden modificar los parámetros de mecanizado para lograr un ensamblaje suave e identificar la rugosidad de la superficie que se requiere en las áreas de contacto de las piezas del mueble.