Diseño cinemático de una mandrinadora de seis ejes

Abstract

El presente trabajo de titulación desarrolla el diseño cinemático de la mandrinadora CNC INNSE ZENITH ECS 4801 de seis ejes utilizada en SIDERTECH S.A., a partir de la identificación de interferencias mecánicas recurrentes durante el mecanizado multieje con interacción simultánea de los ejes lineales (X, Y, Z, W) y rotacionales (B y C), las cuales no se originan por fallas estructurales sino por la ausencia de un modelo cinemático formal que establezca límites de recorrido, relaciones paramétricas y validaciones digitales previas, generando tiempos improductivos, desgaste prematuro, riesgos operativos y costos por paradas no planificadas. Mediante un diagnóstico técnico se identificaron seis escenarios críticos de colisión, evaluados bajo criterios geométricos y cinemáticos considerando rangos máximos de desplazamiento y configuración estructural; con base en ello se desarrolló un modelo cinemático integral que incluyó modelado 3D en SolidWorks, formulación matemática mediante matrices de transformación homogénea (HTM), definición de zonas seguras y restricciones operativas, y parametrización de los grados de libertad según condiciones reales de operación. El modelo fue integrado en BOB CAD-CAM mediante la creación de la máquina virtual, configuración multieje y activación del sistema de detección de colisiones, permitiendo validar trayectorias antes de su ejecución física y garantizar coherencia entre simulación y comportamiento real. Como resultados se eliminaron virtualmente los eventos de colisión identificados, se redujeron entre 15 % y 20 % los tiempos improductivos y se mejoró la confiabilidad operativa; además, el análisis económico evidenció viabilidad con recuperación de la inversión en el segundo año, VAN positivo y TIR superior a la tasa de descuento, consolidando el diseño cinemático como herramienta preventiva que fortalece la seguridad industrial y la modernización tecnológica del sector metalmecánico ecuatoriano.