DESARROLLO DE UNA BASE DE CONOCIMIENTO PARA EL MONITOREO ACÚSTICO DE LA VIDA ÚTIL DE HERRAMIENTAS EN PROCESOS DE TALADRADO CNC

Abstract

El presente trabajo de grado construye una base de conocimiento multimodal para el monitoreo acústico del desgaste de herramientas en taladrado CNC sobre acero SAE 4140. Se parte del corpus experimental de Orejarena Osorio y Peña García (2014) —sieteexperimentos, 2935 muestras— y se amplía con once ensayos propios que suman 1446 muestras adicionales, para un total de 4381 observaciones etiquetadas ordinalmente en tres estados (sin desgaste, medianamente desgastado y desgastado). El sistema de adquisición integra tres micrófonos comerciales (NI cDAQ-9174 + NI-9234 a 51,2kHz), un sensor de caudal de refrigerante (ESP32 +YF-S201) y una cámara microscópica CMOS para inspección visual del filo. Se implementan dos familias de clasificadores ordinales con descomposición de Frank y Hall: (i) un modelo SVM sobre 26 descriptores acústicos diseñados manualmente, cuya variante multimodal (38 descriptores) alcanza una exactitud adyacente del 95,4 % sobre la retención histórica E3, y (ii) dos arquitecturas CNNentrenadas sobre espectrogramas mel, donde CNN-B alcanza 98,8 % de exactitud adyacente y el ensamblado CNN-B/v3 maximiza 𝐹1,deg = 0,552 (+62 % relativo sobre el SVM) para la clase crítica de desgaste severo. La integración del caudal corrobora la regularización hidráulica asociada al desgaste (Spearman 𝜌 = −0,81 en estado severo) y reduce los saltos ordinales de dos pasos en 57,8 %.