REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA NÚCLEO COSTA ORIENTAL DEL LAGO PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA COMITÉ TÉCNICO
MÁQUINA FRESADORA A CONTROL NUMÉRICO PARA GRABADO DE RUTAS EN CIRCUITOS IMPRESOS Anteproyecto del Trabajo especial de grado presentado ante la Ilustre Universidad del Zulia Para optar al grado académico de: INGENIERO MECÁNICO
Autor: Br. Freddy Alejandro Mijares Leal
Tutor Académico: Prof. (a) Denisse Silva
Cabimas, Junio de 2013
SOLICITUD DE ASIGNACIÓN DEL TRABAJO ESPECIAL DE GRADO MÁQUINA FRESADORA A CONTROL NUMÉRICOPARA EL GRABADO DE RUTAS EN CIRCUITOS IMPRESOS
__________________ Freddy Alejandro Mijares Leal C.I. V-15.239.598 (0414) 605.85.94
[email protected] TUTOR Tutor Académico: Prof. (a) Denisse Silva
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JURADO PROPUESTO Jurado Principal: Prof. (a) Joselin Bermúdez
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Jurado Principal: Prof. Rubén Fernández
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Jurado Suplente: Prof. Atilio Paredes
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Aprobado por el Comité Técnico del Programa de Ingeniería: Sesión N°:__________
Oficio N°:____________
Fecha:_____________
Planteamiento del problema La capacidad de construir alcanza su grado más alto cuando unimos la precisión de un torno o una fresadora con la potencia de un ordenador. Eso es el CNC (Computer Numerical Control, por sus siglas en inglés), que hace referencia al control del movimiento de la herramienta mediante un ordenador. Hoy en día existen una gran cantidad de medios y construir una de estas máquinas no es complicado. En función de lo que queramos conseguir se pueden adaptar herramientas manuales comerciales o incluso construir la estructura completa con resultados profesionales. Para inicio de los años 80, se conocía en el medio industrial a los Estados Unidos de América como el mayor fabricante a nivel mundial de máquinas herramientas con tecnología CNC, siendo este el primero en incursionar en el ámbito industrial con esta tecnología, aunque paradójicamente a finales de esta década ya no era una potencia en la producción y utilización de las mismas. Países como Japón y Alemania tomaron una ventaja significativa con respecto a Estados Unidos que se vieron afectados por problemas económicos y de productividad dentro de las empresas. Actualmente, aunque los productos provenientes de Japón, China y Corea del Sur se presentan de forma masiva en el mercado mundial, Estados unidos ha recuperado la industria de las máquinas herramientas debido a que poseen cierta primacía con respecto a la investigación de varias tecnologías, lo cual será crucial para el desarrollo industrial de este país en los próximos años. Los países interesados en trabajar con tecnología de CNC, tienen sus objetivos enfocados hacia la introducción de sistema de manufactura flexible (FMS, por sus siglas en inglés), los cuales requieren de una alta inversión de tecnología de punta como lo son las máquinas de altas revoluciones, y de gran capacidad para aumentar la flexibilidad tanto en los procesos como en la diversidad de productos, logrando mejorar su eficacia y eficiencia global, relacionándolo con un adecuado costo de producción. En América Latina, la automatización ha constituido un lento proceso que apenas se empieza a observar al finalizar los años 80 en los países más grandes de la región. Con excepción de
Brasil, que es el más avanzado en tecnología, en los demás países tomó propiedad en la década de los 90. En Venezuela está surgiendo la incorporación de máquinas herramientas a CNC en sus procesos industriales. Se presenta una tendencia significativa en la utilización de tornos y centros de mecanizados verticales, los cuales cuentan con una trayectoria de unos quince años en funcionamiento, sin presentar una preferencia significativa por alguna marca en especial; esto simplemente se da dependiendo del proveedor al que se confía para la incorporación de la tecnología. A diferencia de los países industrializados, Venezuela cuenta con un bajo nivel de escolaridad de los operarios, es decir, no se encuentran personas especializadas para operar dichas máquinas, sino que realizan cursos cortos o son personas empíricas que logran dominar su proceso por medio de la experiencia en el campo a través de los años. Existe también una baja rotación de maquinaria, donde las empresas que han adquirido la tecnología, no poseen la intención de renovación del equipo sino simplemente aprovecharlo hasta el final de su vida útil; por esto, se podría decir que algunas de las máquinas CNC existentes en el país se encuentran desactualizadas u obsoletas. El pronóstico para las empresas nacionales que desean adquirir máquinas herramientas a control numérico no es muy alentador debido a las restricciones en las importaciones y el alto costo de las mismas. Conforme avanza la tecnología se requiere mayor exactitud y precisión en la fabricación de piezas, esto hace necesario la utilización de diseños asistidos por computadora y máquinas avanzadas, es por ello que este trabajo se centra en diseñar y fabricar una máquina fresadora CNCque tenga un menor costo que las disponibles en el mercado y que incluya un software especializado de control. En diversos textos disponibles en las áreas de mecatrónica, máquinas eléctricas, procesos de fabricación, entre otras, es posible conseguir gran cantidad de información referente a máquinas herramientas a control numérico. El problema radica en que no se ha logrado desarrollar esta materia en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Zulia, Núcleo Costa Oriental del Lago ya que no se cuenta con una máquina para realizar las prácticas. Dadas estas consideraciones es importante que el Departamento de Materiales y Procesos de Fabricación sea
dotado con una máquina para realizar las prácticas de control numérico computarizado y además poder utilizar la má1uina para otras actividades de investigación y extensión.
Formulación del problema Ante la situación descrita se formula la siguiente interrogante: ¿Con qué máquina se puede desarrollar un proceso de fabricación para el grabado de rutas en circuitos impresos?
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN GENERAL
Desarrollar una máquina fresadora CNC para el grabado derutas en circuitos impresos.
ESPECÍFICOS
Determinar los requerimientos de diseño para la máquina fresadora CNC para el grabado de rutas en circuitos impresos.
Diseñar una máquina fresadora CNC para el grabado de rutas en circuitos impresos.
Fabricar la máquina fresadora CNC para el grabado de rutas en circuitos impresos.
Realizar las pruebas de funcionamiento y puesta a punto de la máquina fresadora CNC para el grabado de rutas en circuitos impresos.
Justificación de la investigación En el aspecto teórico, la investigación aporta una serie de contenidos de interés general, tomando en cuenta que el enfoque de la misma es hacia el diseño para luego realizar la fabricación de la Máquina Fresadora a Control Numérico, proporcionando así un conjunto de elementos además de definiciones vinculados a tal enfoque, permitiéndole formar una contribución para el desarrollo de teorías relacionadas con el área, guía para otros investigadores, así como fuente de consulta, ya que ofrece un sustento bibliográfico tanto extenso como fiable.
En el aspecto Metodológico, es notable la vialidad del aporte de la investigación hacia otras investigaciones, ya que se desarrolla bajo una metodología que se presta como modelo para desarrollar otras investigaciones orientadas al diseño, fabricación o construcción en general como
también de Máquinas Fresadoras a Control Numérico, sirviendo de apoyo para futuros investigadores.
Adicionalmente, desde el punto de vista práctico, la investigación se justifica con las soluciones brindadas, como lo son el diseño y fabricación de la Máquina Fresadoras a Control Numérico. Estas soluciones resuelven la problemática planteada, por cuanto permite aplicar los conocimientos adquiridos en la carrera de Ingeniería Mecánica, en materias como elementos de máquina, dinámica, procesos de fabricación, entre otras.
En el mismo orden de ideas, estas permiten cumplir con una de las funciones principales de los Ingenieros como crear máquinas, equipos e instalaciones teniendo en cuenta aspectos económicos para el beneficio de la sociedad, lo cual se cumple perfectamente con la creación de dicha máquina destinada a facilitar los trabajos de producción y ayudar a reducir costos. Alcance de la investigación En el siguiente proyecto se llevará a cabo el desarrollo de una máquina fresadora a control numérico para el grabado de rutas en circuitos impresos. Estas actividades incluirán actividades de diseño fabricación, pruebas de funcionamiento y puesta a punto de dicha máquina para su correcta utilización.
Delimitación de la investigación
Espacial
Dicho trabajo de grado se llevará a cabo en las instalaciones de la Universidad del Zulia (LUZ), Programa de Ingeniería del Núcleo Costa Oriental del Lago.
Temporal
El estudio será realizado en un tiempo estimado de dieciséis (16) semanas, comprendidas entre Septiembre de 2013 y Diciembre de 2013.
Temática
La investigación está enmarcada en las áreas de diseño y construcciones mecánicas así como en el área de control numérico computarizado, donde se destacan autores como: Robert L. Mott, Joseph Edwards Shigley, Robert Norton, Peter Smid y Mike Mattson.
