Executive Secretary
XII Conferencia Internacional de Ingeniería Mecánica
COMEC 2025
VII Simposio de Diseño e Ingeniería asistida por computadora, Biomecánica y Mecatrónica
Resumen
En los últimos años, el mecanizado robótico, y en particular el fresado robótico, se ha convertido en un área importante de investigación y aplicación industrial, principalmente gracias a la flexibilidad que ofrecen los robots industriales. A diferencia de las máquinas CNC tradicionales, los robots pueden realizar operaciones a lo largo de trayectorias complejas y alcanzar zonas de difícil acceso, lo cual resulta especialmente ventajoso al mecanizar piezas de gran tamaño o geométricamente complejas. A pesar de estas ventajas, el fresado robótico se enfrenta a varios retos importantes derivados de las diferencias estructurales entre los robots y las máquinas herramienta convencionales. La limitación más significativa es la baja rigidez de los robots, que afecta negativamente a la calidad superficial de la pieza mecanizada, principalmente debido a la mayor sensibilidad a las vibraciones y deformaciones durante el contacto entre la herramienta de corte y el material. Otro factor importante es la limitada precisión y repetibilidad del movimiento, debido principalmente al diseño del brazo articulado y sus mecanismos de transmisión. Estos factores provocan desviaciones no deseadas en la trayectoria de la herramienta y reducen la previsibilidad y la fiabilidad del proceso de mecanizado. Por lo tanto, es fundamental investigar la influencia del posicionamiento dentro del espacio de trabajo del robot en la calidad del mecanizado. Las propiedades cinemáticas y dinámicas del brazo robótico cambian en diferentes áreas del espacio de trabajo, lo que puede generar variabilidad en la rigidez, las vibraciones y la calidad superficial. La investigación de estos efectos es esencial para comprender mejor las limitaciones de los sistemas robóticos, optimizar las estrategias de trabajo y compensar sus deficiencias mediante la configuración adecuada de parámetros tecnológicos, ajustes de la trayectoria de la herramienta o modificaciones de diseño. El objetivo de esta investigación es verificar experimentalmente en qué medida la posición de la pieza dentro del espacio de trabajo afecta la calidad de la ranura fresada y si existen diferencias estadísticamente significativas entre las diferentes posiciones con respecto al eje de simetría direccional y el alcance del brazo robótico. Este estudio se centra en la influencia de la posición dentro del espacio de trabajo del brazo robótico en la calidad de la ranura resultante durante el proceso de fresado robótico. Se realizaron pruebas experimentales en nueve posiciones diferentes de la mesa de trabajo. El objetivo fue determinar si la posición de la pieza afecta los parámetros cualitativos del fresado, especialmente la rugosidad superficial expresada en valores Ra. El fresado se realizó en condiciones tecnológicas constantes, utilizando la velocidad máxima del husillo, una profundidad de arranque de material constante y una velocidad de avance de la herramienta fija. Los resultados se evaluaron mediante pruebas estadísticas no paramétricas (Kruskal-Wallis) debido a la distribución irregular de los datos. El análisis sugiere que, dentro del rango de posiciones analizado, se observaron diferencias estadísticamente significativas en los valores de rugosidad Ra, lo cual tiene un impacto sustancial en la calidad de la ranura fresada.
Abstract
In recent years, robotic machining, and in particular robotic milling, has become a significant area of research and industrial application, mainly due to the flexibility offered by industrial robots. Unlike traditional CNC machines, robots are capable of performing operations along complex trajectories and reaching hard-to-access areas, which is especially advantageous when machining large-scale or geometrically complex parts. Despite these advantages, robotic milling faces several major challenges stemming from the structural differences between robots and conventional machine tools. The most significant limitation is the low stiffness of robots, which negatively affects the surface quality of the machined part, primarily due to increased sensitivity to vibrations and deformations during contact between the cutting tool and the material. Another important factor is the limited accuracy and repeatability of movement, mainly caused by the design of the articulated arm and its transmission mechanisms. These factors lead to undesired deviations in the tool path and reduce the predictability and reliability of the machining process. Therefore, investigating the influence of positioning within the robot’s workspace on machining quality is of great importance. The kinematic and dynamic properties of the robot arm change in different areas of the working space, which can lead to variability in stiffness, vibrations, and surface quality. Research into these effects is essential for a better understanding of the limitations of robotic systems, optimization of working strategies, and compensation for their shortcomings through appropriate technological parameter settings, tool path adjustments, or design modifications. The aim of this research is thus to experimentally verify the extent to which the workpiece position within the workspace affects the quality of the milled groove, and whether statistically significant differences exist between different positions with respect to the directional axis of symmetry and the extent of the robotic arm’s reach. This study focuses on the influence of position within the robotic arm’s workspace on the quality of the resulting groove during the robotic milling process. Experimental tests were conducted at nine different positions of the worktable. The objective was to determine whether the workpiece position affects the qualitative milling parameters, especially surface roughness expressed by Ra values. Milling was performed under constant technological conditions, using maximum spindle speed, constant depth of material removal, and fixed tool feed rate. The results were evaluated using non-parametric statistical tests (Kruskal-Wallis) due to the irregular data distribution. The analysis suggests that within the analysed range of positions, statistically significant differences in Ra roughness values occurred, which has a substantial impact on the quality of the milled groove.
Sobre el ponente
Prof. Peter Krizan

Discussion