Algoritmo de control difuso para el ajuste de polarización de un proceso de maquinado electroquímico pulsado

Abstract

Dentro del campo de la industria moderna existe el método denominado micro maquinado electroquímico por pulsos. En términos generales, es un proceso empleado para realizar el desgaste controlado de material en componentes metálicos con propiedades conductoras, mediante el proceso de disolución anódica. Dicho proceso ocurre cuando se aplica un voltaje de polarización (en forma de pulsos eléctricos) entre las herramientas empleadas, denominadas ánodo y cátodo, existiendo entre ambos una separación micrométrica, mientras se encuentran inmersos en un electrolito. Sin embargo, para cada uno de estos elementos pueden existir diferentes configuraciones o condiciones de operación, lo que resulta en un proceso relativamente completo y multivariado. A pesar de ser una técnica relativamente sencilla a simple vista, existe un parámetro de error comúnmente conocido como efecto de sobre corte, el cual describe la relación de las dimensiones de la herramienta en comparación con las mediciones que presenta el producto terminado. En consecuencia, este error se convierte en uno de los principales indicadores de la precisión del maquinado, y por ello es de relevancia para este proceso. Con base en este criterio, y en consideración con el desarrollo de las técnicas de cómputo inteligente continuamente a la vanguardia aplicadas en los problemas de control, fue seleccionada la técnica conocida como Lógica Difusa, para realizar la estimación de los parámetros con mayor relevancia en relación con el efecto de sobre corte. En este sentido, según el análisis de la literatura, fueron seleccionadas el área de exposición y el error en la pendiente de la corriente de maquinado, como los parámetros de evaluación de un sistema tipo Mamdani, cuyas salidas son la distancia inter-electrodos y el voltaje de polarización, convirtiendo este enfoque de control de un proceso de manufactura no convencional en un sistema de múltiples entradas y múltiples salidas. Derivado del criterio difuso adoptado, fueron realizados una serie de experimentos para establecer la frecuencia de operación de la fuente pulsada, así como el conjunto de restricciones delimitadas por una serie de reglas difusas que proporcionan al sistema de inferencia una base de conocimiento suficiente para determinar los parámetros de operación, y así promover una reducción en la remoción en exceso del material lateral de la pieza de trabajo. Finalmente, mediante el análisis de los avances descritos en la literatura, se presentan como referencia los resultados reportados por un sistema difuso de una entrada y una salida, destacando un efecto de sobre corte equivalente al 62 %. En este sentido, como resultado la aplicación de un total de 18 reglas y tres conjuntos difusos para cada variable delimitados por funciones Z, S y Gaussianas en el sistema de múltiples entradas y múltiples salidas, se reporta en la presente investigación que el porcentaje promedio de efecto de sobre corte fue de 39 %, logrando decrementar este fenómeno en un estimado del 23 %. De este modo también se validó la significancia de la consideración del área de exposición y la corriente de maquinado para aproximar de manera indirecta la distancia entre electrodos y el voltaje adecuado de polarización de un proceso de micro maquinado electroquímico por pulsos.