[en] The development of more versatile machine tools is addressing the increased market demand for more complex shapes and workpieces with strict tolerances. This has resulted in more complicated kinematics, designed to align the cutting tool with the intricate workpiece surface for its production. New machining operations supported in the advanced kinematics are emerging such as turn-milling operations, in which rotational movements of the workpiece are coupled with conventional milling operations. Turn-milling presents significant advantages over conventional turning: such as lower cutting forces, temperatures, circularity errors, and surface roughness. In addition, tool life is longer, and the operation generates intermittent chips which eliminates the continuous chip nests typical in turning. Despite these advantages however, turn-milling is difficult to operate in the optimal process window because it requires an increased number of process parameters, making their optional selection challenging. The prediction of process performance can be greatly enhanced by modeling, however traditional milling models do not consider turn-milling parameters evidencing the need for specific models for these operations. To address this gap, this thesis presents analytical and numerical models for orthogonal turn-milling operations to determine the uncut chip geometry and predict cutting forces. These models consider workpiece rotation, tool eccentricity, cutting tool profile, and the process kinematics in the accurate determination of the uncut chip geometry. The models were validated theoretically and experimentally presenting good correlation in each of the validation tests. The models were used to confirm the cutting conditions suggested by the cutting tool manufacturer in a real workpiece manufacturing plan. The engineered cutting conditions showed a reduction of 20% in the overall manufacturing time. Additionally, the cutting edges were used more efficiently decreasing the number of inserts needed to finish the part, which in turn reduced the total manufacturing cost.

[es] El desarrollo de máquinas herramienta más versátiles responde a la creciente demanda del mercado de formas más complejas y piezas con tolerancias estrictas. Esto ha dado lugar a cinemáticas más complicadas, diseñadas para alinear la herramienta de corte con la intrincada superficie de la pieza para su producción. Están surgiendo nuevas operaciones de mecanizado apoyadas en la cinemática avanzada, como las operaciones de torneado-fresado, en las que los movimientos de rotación de la pieza se acoplan a las operaciones de fresado convencionales. El torneado-fresado presenta importantes ventajas sobre el torneado convencional: como menores fuerzas de corte, temperaturas, errores de circularidad y rugosidad superficial. Además, la vida de la herramienta es más larga y la operación genera virutas intermitentes que eliminan los nidos de virutas continuos típicos del torneado. Sin embargo, a pesar de estas ventajas, el torneado es difícil de operar en la ventana óptima del proceso porque requiere un número mayor de parámetros de proceso, lo que hace que su selección opcional sea un reto. La predicción del rendimiento del proceso puede mejorarse en gran medida mediante el modelado, sin embargo los modelos tradicionales de fresado no consideran los parámetros de torneado-fresado evidenciando la necesidad de modelos específicos para estas operaciones. Para abordar esta carencia, esta tesis presenta modelos analíticos y numéricos para las operaciones de torneado-fresado ortogonal con el fin de determinar la geometría de la viruta por cortar y predecir las fuerzas de corte. Estos modelos consideran la rotación de la pieza, la excentricidad de la herramienta, el perfil de la herramienta de corte y la cinemática del proceso en la determinación precisa de la geometría de la viruta por cortar. Los modelos fueron validados teórica y experimentalmente presentando una buena correlación en cada una de las pruebas de validación. Los modelos se utilizaron para confirmar las condiciones de corte sugeridas por el fabricante de herramientas de corte en un plan de fabricación de piezas reales. Las condiciones de corte diseñadas mostraron una reducción del 20% en el tiempo total de fabricación. Además, los filos de corte se utilizaron de forma más eficiente, disminuyendo el número de insertos necesarios para terminar la pieza, lo que a su vez redujo el coste total de fabricación.