CONTROL NUMERICO “CNC” INTRODUCCIÓN AL CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO El CNC tuvo su origen a principios de los años cincuenta en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en donde se automatizó por primera vez una gran fresadora. En esta época las computadoras estaban en sus inicios y eran tan grandes que el espacio ocupado por la computadora era mayor que el de la máquina. Hoy día las computadoras son cada vez más pequeñas y económicas, con lo que el uso del CNC se ha extendido a todo tipo de maquinaria: tornos, rectificadoras, eletroerosionadoras, máquinas de coser, etc.
CNC signi fi ca " control numé ri co computari computari zado" ado" .
En una máquina CNC, a diferencia de una máquina convencional o manual, una computadora controla la posición y velocidad de los motores que accionan los ejes de la máquina. Gracias a esto, puede hacer movimientos que no se pueden lograr manualmente como círculos, líneas diagonales y figuras complejas tridimensionales. Las máquinas CNC son capaces de mover la herramienta al mismo tiempo en los tres ejes para ejecutar trayectorias tridimensionales como las que se requieren para el maquinado de complejos moldes y troqueles como se muestra en la imagen. En una máquina CNC una computadora controla el movimiento de la mesa, el carro y el husillo. Una vez programada la máquina, ésta ejecuta todas las operaciones por sí sola, sin necesidad de que el operador esté manejándola. Esto permite aprovechar mejor el tiempo del personal para que sea más productivo. El término "control numérico" se debe a que las órdenes dadas a la máquina son indicadas mediante códigos numéricos. Por ejemplo, para indicarle a la máquina que mueva la herramienta describiendo un cuadrado de 10 mm por lado se le darían los siguientes códigos: G90 G71 G00 X0.0 Y0.0 G01 X10.0
G01 Y10.0 G01 X0.0 G01 Y0.0 Un conjunto de órdenes que siguen una secuencia lógica constituyen un programa de maquinado. Dándole las órdenes o instrucciones adecuadas a la máquina, ésta es capaz de maquinar una simple ranura, una cavidad irregular, la cara de una persona en altorrelieve o bajorrelieve, un grabado artístico un molde de inyección de una cuchara o una botella... lo que se quiera.
Al principio hacer un programa de maquinado era muy difícil y tedioso, pues había que planear e indicarle manualmente a la máquina cada uno de los movimientos que tenía que hacer. Era un proceso que podía durar horas, días, semanas. Aún así era un ahorro de tiempo comparado con los métodos convencionales. Actualmente muchas de las máquinas modernas trabajan con lo que se conoce como "lenguaje conversacional" en el que el programador escoge la operación que desea y la máquina le pregunta los datos que se requieren. Cada instrucción de este lenguaje conversacional puede representar decenas de códigos numéricos. Por ejemplo, el maquinado de una cavidad completa se puede hacer con una sola instrucción que especifica el largo, alto, profundidad, posición, radios de las esquinas, etc. Algunos controles incluso cuentan con graficación en pantalla y funciones de ayuda geométrica. Todo esto hace la programación mucho más rápida y sencilla. También se emplean sistemas CAD/CAM que generan el programa de maquinado de forma automática. En el sistema CAD (diseño asistido por computadora) la pieza que se desea maquinar se diseña en la computadora con herramientas de dibujo y modelado sólido. Posteriormente el sistema CAM (manufactura asistida por computadora) toma la información del diseño y genera la ruta de corte que tiene que seguir la herramienta para fabricar la pieza deseada; a partir de esta ruta de corte se crea automaticamente el programa de maquinado, el cual puede ser introducido a la máquina mediante un disco o enviado electronicamente. Hoy día los equipos CNC con la ayuda de los lenguajes conversacionales y los sistemas CAD/CAM, permiten a las empresas producir con mucha mayor rapidez y calidad sin necesidad de tener personal altamente especializado.
G01 Y10.0 G01 X0.0 G01 Y0.0 Un conjunto de órdenes que siguen una secuencia lógica constituyen un programa de maquinado. Dándole las órdenes o instrucciones adecuadas a la máquina, ésta es capaz de maquinar una simple ranura, una cavidad irregular, la cara de una persona en altorrelieve o bajorrelieve, un grabado artístico un molde de inyección de una cuchara o una botella... lo que se quiera.
Al principio hacer un programa de maquinado era muy difícil y tedioso, pues había que planear e indicarle manualmente a la máquina cada uno de los movimientos que tenía que hacer. Era un proceso que podía durar horas, días, semanas. Aún así era un ahorro de tiempo comparado con los métodos convencionales. Actualmente muchas de las máquinas modernas trabajan con lo que se conoce como "lenguaje conversacional" en el que el programador escoge la operación que desea y la máquina le pregunta los datos que se requieren. Cada instrucción de este lenguaje conversacional puede representar decenas de códigos numéricos. Por ejemplo, el maquinado de una cavidad completa se puede hacer con una sola instrucción que especifica el largo, alto, profundidad, posición, radios de las esquinas, etc. Algunos controles incluso cuentan con graficación en pantalla y funciones de ayuda geométrica. Todo esto hace la programación mucho más rápida y sencilla. También se emplean sistemas CAD/CAM que generan el programa de maquinado de forma automática. En el sistema CAD (diseño asistido por computadora) la pieza que se desea maquinar se diseña en la computadora con herramientas de dibujo y modelado sólido. Posteriormente el sistema CAM (manufactura asistida por computadora) toma la información del diseño y genera la ruta de corte que tiene que seguir la herramienta para fabricar la pieza deseada; a partir de esta ruta de corte se crea automaticamente el programa de maquinado, el cual puede ser introducido a la máquina mediante un disco o enviado electronicamente. Hoy día los equipos CNC con la ayuda de los lenguajes conversacionales y los sistemas CAD/CAM, permiten a las empresas producir con mucha mayor rapidez y calidad sin necesidad de tener personal altamente especializado.
GENERALIDADES DEL CNC Actualmente existe un ambiente de grandes expectativas e incertidumbre. Mucho de esto se da por los rápidos cambios de la tecnología actual, pues estos no permiten asimilarla en forma adecuada de modo que es muy difícil sacar su mejor provecho. También surgen cambios rápidos en el orden económico y político los cuales en sociedades como la nuestra (países en desarrollo) inhiben el surgimiento de soluciones autóctonas o propias para nuestros problemas más fundamentales. Entre todos estos cambios uno de los de mayor influencia lo será sin duda el desarrollo de las nuevas políticas mundiales de mercados abiertos y globalización. Todo esto habla de una libre competencia y surge la necesidad de adecuar nuestras industrias a fin de que puedan satisfacer el reto de los próximos años. Una opción o alternativa frente a esto es la reconversión de las industrias introduciendo el elemento de la automatización. Sin embargo se debe hacerse en la forma más adecuada de modo que se pueda absorber gradualmente la nueva tecnología en un tiempo adecuado; todo esto sin olvidar los factores de rendimiento de la inversión y capacidad de producción. Uno de los elementos importantes dentro de este resurgir de la automatización son la Máquinas de Herramientas de Control Numérico Computarizado, las cuales brindan algunas ventajas adicionales que son
¿Qué es el CNC? C.N.C. se refiere al control numérico de máquinas, generalmente Máquinas de Herramientas. Normalmente este tipo de control se ejerce a través de un computador y la máquina está diseñada a fin de obedecer las instrucciones de un programa dado. Esto se ejerce a través del siguiente proceso: Dibujo del procesamiento
Programación. Interface. Máquinas Herramientas C:N:C.
La interface entre el programador y la MHCN se realiza a través de la interface, la cual puede ser una cinta perforada y codificada con la información del programa. Normalmente la MHCN posee una lectora de la cinta.
Características del C.N.C La MHCN posee las siguientes ventajas:
Mayor precisión y mejor calidad de productos. Mayor uniformidad en los productos producidos. Un operario puede operar varias máquinas a la l a vez. Fácil procesamiento de productos de apariencia complicada. Flexibilidad para el cambio en el diseño y en modelos en un tiempo corto. Fácil control de calidad. Reducción en costos de inventario, traslado y de fabricación en los modelos y abrazaderas. Es posible satisfacer pedidos urgentes. No se requieren operadores operadores con experiencia.
Se reduce la fatiga del operador. Mayor seguridad en las labores. Aumento del tiempo de trabajo en corte por maquinaria. Fácil control de acuerdo con el programa de producción lo cual facilita la competencia en el mercado. Fácil administración de la producción e inventario lo cual permite la determinación de objetivos o políticas de la empresa. Permite simular el proceso de corte a fin de verificar que este sea correcto.
Sin embargo no todo es ventajas y entre las desventajas podemos citar:
Alto costo de la maquinaria. Falta de opciones o alternativas en caso de fallas. Es necesario programar en forma correcta la selección de las herramientas de corte y la secuencia de operación para un eficiente funcionamiento. Los costos de mantenimiento aumenta, ya que el sistema de control es más complicado y surge la necesidad de entrenar al personal de servicio y operación. Es necesario mantener un gran volumen de producción a fin de lograr una mayor eficiencia de la capacidad instalada.
Uso del C.N.C. ¿Cuándo emplear el C.N.C? La decisión sobre el cuándo es necesario utilizar M.H.C.N.?, muchas veces se resuelve en base a un análisis de producción y rentabilidad; sin embargo en nuestros países subdesarrollados, muchas veces existe un factor inercial que impide a los empresarios realizar el salto tecnológico en la medida que estas personas se motiven a acercarse a estas tecnologías surgirán múltiples alternativas financieras y de producción que contribuirán a mejorar el aspecto de rentabilidad de este tipo de inversión. Por otro lado una vez tomado este camino se dará una rápida transferencia tecnológica a nivel de las empresas incrementando el nivel técnico. Fenómenos como éstos no son raros, pues se dan muchas veces en nuestros países al nivel de consumidores. Sobre todo en Panamá. Somos consumidores de productos de alta tecnología y nos adaptamos rápidamente a los cambios que se dan en productos tales como: Equipos de Alta Fidelidad, Automóviles, Equipo de Comunicación y Computadores. Entonces, ¿Por qué ser escépticos? y pensar que no somos capaces de adaptar nuevas tecnologías productivas a nuestra experiencia empresarial. Veamos ahora como se decide la alternativa de usar o no C.N.C. en términos de producción:
Cuando se tienen altos volúmenes de producción. Cuando la frecuencia de producción de un mismo artículo no es muy alta. Cuando el grado de complejidad de los artículos producidos es alto. Cuando se realizan cambios en un artículo a fin de darle actualidad o brindar una variedad de modelos. Cuando es necesario un alto grado de precisión.
Convencional vs Máquina C.N.C. Veamos ahora el contraste entre una máquina convencional y una máquina C.N.C.
Máquina Convencional MHCH
Máquina Convencional CNC
Se opera por una sola persona
Una persona puede operar muchas máquinas.
Es necesario localizar por las Plano.
No es necesario localizar medidas el dimensionamiento en dimensiones.
Es necesario la experiencia
No es necesario la experiencia.
El operador tiene el control de profundidad, avance, etc.
El programa tiene todo el Control de los parámetros de corte
Existen trabajos que es imposible realizar.
Luego que se ejecuta el Programa virtualmente se realiza cualquier trabajo.
CONTROL NUMÉRICO EN LA INGENIERÍA INDUSTRIAL Definición general: Se considera control numérico a todo dispositivo capaz de dirigir posicionamientos de un órgano mecánico móvil, en el que las órdenes relativas a los desplazamientos del móvil son elaboradas en forma totalmente automática a partir de informaciones numéricas definidas, bien manualmente o por medio d
Dificultades en la Industria Actual. Entre los problemas industriales de estos países desarrollados podemos mencionar:
Existe cada vez una mayor exigencia en la precisión. Los diseños son cada vez más complejos. La diversidad de productos hace necesario la tendencia a estructuras de producción más flexibles. Se tiende a incrementar los tiempos de inspección. Los costos de fabricación de moldes es mayor y se hace necesario minimizar errores. El tiempo de entrega de los productos tiende a ser cada vez más reducido.
La formación de instructores es cada vez más difícil, pues se hace necesario personal cada vez más experimentado.
El Ambiente de Trabajo. El entorno del ambiente industrial se encuentra frecuentemente con situaciones tales como:
Escacez de mano de obra calificada. Producción masiva de múltiples modelos de un mismo producto. Ambiente de producción y taller poco atractivo.
Estos aspectos son más fácil de encontrar en sociedades industriales, que en países subdesarrollados.
La Automatización como una Alternativa. Como se ha visto, las tendencias de globalización y segmentación internacional de los mercados son cada vez más acentuadas. Y como estrategia para enfrentar este nuevo escenario, la automatización representa una alternativa que es necesario considerar. Los país es de mayor desarrollo, poseen una gran experiencia en cuanto a automatización se refiere y los problemas que ellos enfrentan en la actualidad son de características distintas a los nuestros. Por lo cual es necesario precisar correctamente ambas perspectivas.
ÁMBITO DE APLICACIÓN DEL CONTROL NUMÉRICO: Como ya se mencionó, las cuatro variables fundamentales que inciden en la bondad de un automatismo son: productividad, rapidez, precisión y velocidad. De acuerdo con estas variables, vamos a analizar qué tipo de automatismo es el más conveniente de acuerdo al número de piezas a fabricar. Series de fabricación: Grandes series: (mayor a 10.000 piezas) Esta producción está cubierta en la actualidad por las máquinas transfert, realizadas por varios automatismos trabajando simultáneamente en forma sincronizada. Series medias: (entre 50 y 10.000) Existen varios automatismos que cubren esta gama, entre ellos los copiadores y los controles numéricos. La utilización de estos automatismos dependerá de la precisión, flexibilidad y rapidez exigidas. El control numérico será especialmente interesante cuando las fabricaciones se mantengan en series comprendidas entre 5 y 1.000 piezas que deberás ser repetidas varias veces durante el año. Series pequeñas: (menores a 5 piezas) Para estas series, la utilización del control numérico suele no ser rentable, a no ser que la pieza sea lo suficientemente compleja como para justificarse su programación con ayuda de una computadora. Pero en general, para producciones menores a cinco piezas, la mecanización en máquinas convencionales resulta ser más económica. A continuación, podemos ver un gráfico que ilustra de forma clara lo expresado anteriormente.
VENTAJAS DEL CONTROL NUMÉRICO: Las ventajas, dentro de los parámetros de producción explicados anteriormente son: Posibilidad de fabricación de piezas imposibles o muy difíciles. Gracias al control numérico se han podido obtener piezas muy complicadas como las superficies tridimensionales necesarias en la fabricación de aviones. Seguridad. El control numérico es especialmente recomendable para el trabajo con productos peligrosos. Precisión. Esto se debe a la mayor precisión de la máquina herramienta de control numérico respecto de las clásicas.
Aumento de productividad de las máquinas. Esto se debe a la disminución del tiempo total de mecanización, en virtud de la disminución de los tiempos de desplazamiento en vacío y de la rapidez de los pocisionamientos que suministran los sistemas electrónicos de control. Reducción de controles y desechos. Esta reducción es debida fundamentalmente a la gran fiabilidad y repetitividad de una máquina herramienta con control numérico. Esta reducción de controles permite prácticamente eliminar toda operación humana posterior, con la subsiguiente reducción de costos y tiempos de fabricación.
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL NUMÉRICO. Se dividen fundamentalmente en: Equipos de control numérico de posicionamiento o punto a punto. Equipos de control numérico de contorneo. Supongamos una pieza colocada sobre la mesa (ver figura), y que en el punto A se quiere realizar una perforación. Sea el eje X el eje longitudinal de la mesa y el eje Y el eje transversal. B representa la proyección del eje del útil sobre la mesa. El problema de llevar el punto A al punto B se puede resolver de las siguientes formas: Accionar el motor del eje Y hasta alcanzar el punto A´y a continuación el motor del eje X hasta alcanzar al punto B. Análogo al anterior, pero accionando primero el motor del eje longitudinal y después el del transversal. Estos dos modos de posicionamiento reciben el nombre de posicionamiento secuencial y se realiza normalmente a la máxima velocidad que soporta la máquina. Accionar ambos motores a la vez y a la misma velocidad. En este caso la trayectoria seguida será una recta de 45º. Una vez llegado la altura del punto B, el motor del eje Y será parado para continuar exclusivamente el motor del eje X hasta llegar al punto B. Este tipo de posicionamiento recibe el nombre de posicionamiento simultáneo (punto a punto). Accionamiento secuencial de los motores pero realizando la aproximación a un punto siempre en el mismo sentido. Este tipo de aproximación recibe el nombre de aproximación unidireccional y es utilizado exclusivamente en los posicionamientos punto a punto. En un sistema punto a punto, el control determina, a partir de la información suministrada por el programa y antes de iniciarse el movimiento, el camino total a recorrer. Posteriormente se realiza dicho posicionamiento, sin importar en absoluto la trayectoria recorrida, puesto que lo único que importa es alcanzar con precisión y rapidez el punto en cuestión. Siempre que se quiera realizar trayectorias que no sean paraxiales (rectas según los ejes) es necesario que el sistema de control posea características especiales. Los equipos que permiten generar curvas reciben el nombre de equipos de contorneo. Los sistemas de contorneo gobiernan no sólo la posición final sino también el movimiento en cada instante de los ejes en los cuales se realiza la interpolación. En estos equipos deberá existir una sincronización perfecta entre los distintos ejes, controlándose, por tanto, la trayectoria real que debe seguir la herramienta. Con estos sistemas se pueden generar recorridos tales como
rectas con cualquier pendiente, arcos de circunferencia, cónicas o cualquier otra curva definible matemáticamente. Estos sistemas se utilizan, sobre todo, en fresados complejos, torneados, etc. Por último, se puede decir que un equipo de control numérico paraxial puede efectuar los trabajos que realiza un equipo punto a punto y un equipo de contorneo podrá realizar los trabajos propios de los equipos punto a punto y paraxial.
ARQUITECTURA GENERAL DE UN CONTROL NUMÉRICO. Podemos distinguir cuatro subconjuntos funcionales: Unidad de entrada – salida de datos. Unidad de memoria interna e interpretación de órdenes. Unidad de cálculo. Unidad de enlace con la máquina herramienta y servomecanismos. En la figura de la pagina siguiente se muestra un diagrama funcional simplificado de un control numérico de contorneo de tres ejes.
UNIDAD DE ENTRADA – SALIDA DE DATOS La unidad entrada de datos sirve para introducir los programas de mecanizado en el equipo de control numérico, utilizando un lenguaje inteligible para éste. En los sistemas antiguos se utilizaron para la introducción de datos sistemas tipo ficha (Data Modul) o preselectores (conmutadores rotativos codificados); los grandes inconvenientes que presentaron estos métodos, sobre todo en programas extensos, provocó su total eliminación. Posteriormente se utilizaba para dicho propósito la cinta perforada (de papel, milar o aluminio), por lo que el lector de cinta se constituía en el órgano principal de entrada de datos. Esta cinta era previamente perforada utilizando un perforador de cinta o un teletipo. El número de agujeros máximo por cada carácter era de ocho (cinta de ocho canales). Además de estos agujeros, existía otro de menor tamaño, ubicado entre los canales 3 y 4 que permitía el arrastre de la cinta. Los primeros lectores de cinta fueron electromecánicos; los cuales utilizaban un sistema de agujas palpadoras que determinaban la existencia de agujeros o no en cada canal de la cinta, luego esto actuaba sobre un conmutador cuyos contactos se abren o cierran dependiendo de la existencia o no de dichos agujeros. Luego se utilizaron lectores de cinta fotoeléctricos, los cuales permitían una velocidad de lectura de cinta muy superior. Los mismos constaban de células fotoeléctricas, fotodiodos o fototransistores como elementos sensores. Estos elementos sensibles a la luz, ubicados bajo cada canal de la cinta (incluso bajo el canal de arrastre). Una fuente luminosa se colocaba sobre la cinta, de tal forma que cada sensor producía una señal indicando la presencia de un agujero que sería amplificada y suministrada al equipo de control como datos de entrada.
Otro medio que se utilizaba para la entrada de datos era el cassette, robusto y pequeño, era más fácil de utilizar, guardar y transportar que la cinta, siendo óptima su utilización en medios hostiles. Su capacidad variaba entra 1 y 5 Mb. Luego comenzó a utilizarse el diskette. Su característica más importante era la de tener acceso aleatorio, lo cual permitía acceder a cualquier parte del disco en menos de medio segundo. La velocidad de transferencia de datos variaba entre 250 y 500 Kb / s. Con la aparición del teclado como órgano de entrada de datos, se solucionó el problema de la modificación del programa, que no podía realizarse con la cinta perforada, además de una rápida edición de programas y una cómoda inserción y borrado de bloques, búsqueda de una dirección en memoria, etc.
UNIDAD DE MEMORIA INTERNA E INTERPRETACIÓN DE ÓRDENES. Tanto en los equipos de programación manual como en los de programación mixta (cinta perforada o cassette y teclado), la unidad de memoria interna almacenaba no sólo el programa sino también los datos máquina y las compensaciones (aceleración y desaceleración, compensaciones y correcciones de la herramienta, etc.). Son los llamdos datos de puesta en operación. En las máquinas que poseían sólo cinta perforada como entrada de datos, se utilizaba memorias buffer. Luego, con el surgimiento del teclado y la necesidad de ampliar significativamente la memoria (debido a que se debía almacenar en la misma un programa completo de mecanizado) se comenzaron a utilizar memorias no volátiles (su información permanece almacenada aunque desaparezca la fuente de potencia del circuito, por ejemplo en el caso de un fallo en la red) de acceso aleatorio (denominadas RAM) del tipo CMOS. Además poseían una batería denominada tampón, generalmente de níquel – cadmio, que cumplían la función de guardar durante algunos días (al menos tres) todos los datos máquina en caso de fallo en la red. Una vez almacenado el programa en memoria, inicia su lectura para su posterior ejecución. Los bloques se van leyendo secuencialmente. En ellos se encuentra toda la información necesaria para la ejecución de una operación de mecanizado. UNIDAD DE CÁLCULO: Una vez interpretado un bloque de información, esta unidad se encarga de crear el conjunto de órdenes que serán utilizadas para gobernar la máquina herramienta. Como ya se dijo, este bloque de información suministra la información necesaria para la ejecución de una operación de mecanizado. Por lo tanto, una vez el programa en memoria, se inicia su ejecución. El control lee un número de bloques necesario para la realización de un ciclo de trabajo. Estos bloques del programa son interpretados por el control, que identifica: la nueva cota a alcanzar (x, y, z del nuevo punto en el caso de un equipo de tres ejes), velocidad de avance con la que se realizará el trayecto, forma a realizar el trayecto, otras informaciones como compensación de herramientas, cambio de útil, rotación o no del mismo, sentido, refrigeración, etc.). La unidad de cálculo, de acuerdo con la nueva cota a alcanzar, calcula el camino a recorrer según los diversos ejes.
SERVOMECANISMOS: La función principal de un control numérico es gobernar los motores (servomotores) de una máquina herramienta, los cuales provocan un desplazamiento relativo entre el útil y la pieza situada sobre la mesa. Si consideramos un desplazamiento en el plano, será necesario accionar dos motores, en el espacio, tres motores, y así sucesivamente. En el caso de un control numérico punto a punto y paraxial, las órdenes suministradas a cada uno de los motores no tienen ninguna relación entre sí; en cambio en un control numérico de contorneo, las órdenes deberán estar relacionadas según una ley bien definida. Para el control de los motores de la máquina herramienta se pueden utilizar dos tipos de servomecanismos, a lazo abierto y a lazo cerrado. En los de lazo abierto, las órdenes a los motores se envían a partir de la información suministrada por la unidad de cálculo, y el servomecanismo no recibe ninguna información ni de la posición real de la herramienta ni de su velocidad. No así en un sistema de lazo cerrado, donde las órdenes suministradas a los motores dependen a la vez de las informaciones enviadas por la unidad de cálculo y de las informaciones suministradas por un sistema de medidas de la posición real por medio de un captador de posición (generalmente un encoder), y uno de medida de la velocidad real (tacómetro), montados ambos sobre la máquina.
PROGRAMACIÓN EN EL CONTROL NUMÉRICO: Se pueden utilizar dos métodos: Programación Manual: En este caso, el programa pieza se escribe únicamente por medio de razonamientos y cálculos que realiza un operario. Programación Automática: En este caso, los cálculos los realiza un computador, que suministra en su salida el programa de la pieza en lenguaje máquina. Por esta razón recibe el nombre de programación asistida por computador. De este método hablaremos más adelante. Programación Manual: El lenguaje máquina comprende todo el conjunto de datos que el control necesita para la mecanización de la pieza. Al conjunto de informaciones que corresponde a una misma fase del mecanizado se le denomina bloque o secuencia, que se numeran para facilitar su búsqueda. Este conjunto de informaciones es interpretado por el intérprete de órdenes. El programa de mecanizado contiene todas las instrucciones necesarias para el proceso de mecanizado. Una secuencia o bloque de programa debe contener todas las funciones geométricas, funciones máquina y funciones tecnológicas del mecanizado, de tal modo, un bloque de programa consta de varias instrucciones. El comienzo del control numérico ha estado caracterizado por un desarrollo anárquico de los códigos de programación. Cada constructor utilizaba el suyo particular.
Posteriormente, se vio la necesidad de normalizar los códigos de programación como condición indispensable para que un mismo programa pudiera servir para diversas máquinas con tal de que fuesen del mismo tipo. Los caracteres más usados comúnmente, regidos bajo la norma DIN 66024 y 66025 son, entre otros, los siguientes: N es la dirección correspondiente al número de bloque o secuencia. Esta dirección va seguida normalmente de un número de tres o cuatro cifras. En el caso del formato N03, el número máximo de bloques que pueden N999). programarse es 1000 (N000 X, Y, Z son las direcciones correspondientes a las cotas según los ejes X, Y, Z de la máquina herramienta. Dichas cotas se pueden programar en forma absoluta o relativa, es decir, con respecto al cero pieza o con respecto a la última cota respectivamente. G es la dirección correspondiente a las funciones preparatorias. Se utilizan para informar al control de las características de las funciones de mecanizado, como por ejemplo, forma de la trayectoria, tipo de corrección de herramienta, parada temporizada, ciclos automáticos, programación absoluta y relativa, etc. La función G va seguida de un número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones preparatorias diferentes.
Ejemplos: G00: El trayecto programado se realiza a la máxima velocidad posible, es decir, a la velocidad de desplazamiento en rápido. G01: Los ejes se gobiernan de tal forma que la herramienta se mueve a lo largo de una línea recta. G02: Interpolación lineal en sentido horario. G03: Interpolación lineal en sentido antihorario. G33: Indica ciclo automático de roscado. G77: Es un ciclo automático que permite programar con un único bloque el torneado de un cilindro, etc. M es la dirección correspondiente a las funciones auxiliares o complementarias. Se usan para indicar a la máquina herramienta que se deben realizar operaciones tales como: parada programada, rotación del husillo a derechas o a izquierdas, cambio de útil, etc. La dirección m va seguida de un número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones auxiliares diferentes.
Ejemplos: M00: Provoca una parada incondicional del programa, detiene el husillo y la refrigeración. M02: Indica el fin del programa. Se debe escribir en el último bloque del programa y posibilita la parada del control una vez ejecutadas el resto de las operaciones contenidas en el mismo bloque. M03: Permite programar la rotación del husillo en sentido horario.
M04: Permite programar la rotación del husillo en sentido antihorario, etc. F es la dirección correspondiente a la velocidad de avance. Va seguida de un número de cuatro cifras que indica la velocidad de avance en mm/min. S es la dirección correspondiente a la velocidad de rotación del husillo principal. Se programa directamente en revoluciones por minuto, usando cuatro dígitos. I, J, K son direcciones utilizadas para programar arcos de circunferencia. Cuando la interpolación se realiza en el plano X-Y, se utilizan las direcciones I y J. Análogamente, en el plano X-Z, se utilizan las direcciones I y K, y en el plano Y-Z, las direcciones J y K. T es la dirección correspondiente al número de herramienta. Va seguido de un número de cuatro cifras en el cual los dos primeros indican el número de herramienta y los dos últimos el número de corrección de las mismas.
LOS FAMOSOS BLOCKS EN CN Estructura de Block Es el modo de dar ordenes a la maquina para que se los ejecute tiene ciertas características que se debe cumplir. La maquina ejecuta las ordenes (operaciones) de otra manera por lo que cada orden tiene una estructura definida a cada orden le denominamos block o bloque de programa.
De manera general cada block tiene la siguiente estructura: a)
Numero de operaciones
b)
Código de orden de configuración
c)
Puntos coordenados o coordenadas
d)
Parámetros complementarios
Formato de Block El modo básico de comunicarse con la maquina herramienta es a través de los elementos que forman la estructura de un block de instrucciones, en donde cada uno de los caracteres alfanuméricos tienen un significado y una representación propia. a
b
c
d
O001 N010
G21
N020
[BILLET
N030
G28
N040
M06
Encabezado X 30
Z 80 T1
N050
M03
N060
S 500 F 60
Procedimiento
N…….
N070
M02
N080
G28
N090
M05
Conclusión
Introducción a la programación Para realizar un programa debemos tener en cuenta varios factores, algunos de ellos similares a los de las maquinas convencionales. Estos factores los podemos dividir en geométricos y tecnológicos. Los factores de geometría de la pieza contienen datos sobre sus dimensiones (plano de taller); además de: -
Tolerancias
-
Acabado superficial
-
Origen de movimientos
-
Superficie de referencia, etc.
Los factores tecnológicos hacen referencia a: -
Material de la pieza a mecanizar
-
Tipo de mecanizado
-
Velocidad de corte
-
Profundidad de pasadas
-
Revoluciones de la pieza o herramienta
-
Lubricante
-
Utillaje, etc.
Así también elaborar un proceso de trabajo lo mas racional posible.
Equipo necesario para la programación a)
Maquina – Herramienta con C.N.C.
b)
Manual de programación y operación del C.N.C. del que disponga la maquina
c)
Lector de cinta magnética (disquete)
d)
Cinta magnética para grabación en cassette
e)
Ordenador para simular grafica de la pieza programada
f)
Discos de 3 ½" para ordenador, para activar piezas.
g)
Catálogos de materiales y herramientas de diversos fabricantes.
CICLOS ENLATADOS O REPETITIVOS. Estos ciclos tienen la particularidad de trabajar una sola operación en un mismo sentido hasta lograr el objetivo establecido. G90: Cilindrado G92: Roscado G94: Careado – Conicidad Conicidad G94 X: Es la posición final de corte Z: Es la posición final de corte R: Siempre va ha ser negativo (cuadro de corte – z). El signo de R depende de la dirección de la conicidad. La función G94 es un ciclo enlatado, una línea de información del programa capacitara a la herramienta para ejecutar cuatro movimientos distintos. R: Distancia incremental del comienzo el corte a la posición final del corte.
Ciclo de Roscado El código G92 nos permite realizar la operación de roscado o cuerda en algún diseño de pieza. La función de este es de manera cíclica que se mete contemplando los factores de importancia. El avance o paso y la profundidad total de maquinado. Realizándose solo cuerdas estándar. 1° Punto Previo 2° Velocidad de corte X: Profundidad del corte Z: Longitud total de la cuerda F: Avance (paso) 60° = 0.8660 (0.75) = 0.649 0.649 (2) = 1.299
16/25.4 = 1.587 16 hilos x pulgada (1.3) (1.587) = 2.063 ® Profundidad Total. Si se tiene una medida de 10.0, se le resta la profundidad total y nos queda una medida de 7.947
Radios de Curvatura El código G02 nos permite realizar radios en sentido derecho o sentido horario (va conforme a las manecillas del reloj). El código G03 permite realizar radios en sentido izquierdo o sentido de horario Radios de Curvatura Luter Polacion Circular Puntos para aplicar el código G02 y G03 Ejecución 1° Punto Previo 2° Punto Inicial del arco 3° Punto Final del arco (va a estar dado por x_ z_) 4° Sentido en que se debe mover la herramienta 5° Indicar el radio (R-)
Gargantas Los nones son herramientas para exteriores.
Los pares son para interiores. Sacar la herramienta del plano de trabajo Paro del husillo Solicitud de la herramienta Encendido del husillo Traer la herramienta al plano de trabajo. A continuación, y a modo de establecer algún tipo de comparación, se detallan dos tipos de controles numéricos, el primero de la firma SIEMENS (SINUMERIK 3T) fabricado en el año 1984 y el segundo de la firma FAGOR( CNC 8025 Y 8030), de construcción mucho más reciente.
SINUMERIK 3T Control de contorneo CNC con microprocesador para tornos, con mando de interconexión programable integrado (PC) para dos ejes con control de contorneado en X, Z. Interpolación lineal y circular.
Características: Entrada/Salida del programa A través del teclado alfanumérico del panel del servicio A través de la interfase RS 232C (V. 24), o de 20 mA de corriente de línea (TTY) para conectar una unidad lectora / perforadora de cinta. Memoria de programa: Memoria de semiconductores (RAM, volátiles de lectura no destructiva; usa tecnología CMOS) con capacidad de hasta 32000 caracteres de cinta perforada y batería tampón para 8000 caracteres de cinta perforada (Aprox. 20 m de cinta). Programación: Construcción del programa según norma DIN 66024, 66025 Tiempo de Parada: Entre 0,001 y 99999,999 seg. Informaciones de Desplazamiento Para los ejes X, Z (Programables en cotas absolutas e incrementales). Parámetros de interpolación I, K (Programables en cotas incrementales para la determinación del centro de la circunferencia de interpolación circular). Teach-Inc, Playback: función que permite la realización del programa durante el mecanizado de una pieza muestra. Sistemas de vigilancia: Lectura, formato, captadores de posición y accionamiento, perfil de pieza velocidad de giro del cabezal, tensión, temperaturas, microprocesadores, transmisión entre el panel de servicio y componente lógico de control, transmisión entre control y PC, memoria del sistema de programa. Permite reconocer perturbaciones en el control, en la interconexión y en la máquina para impedir daños en la pieza. Sistema de Diagnóstico: Es un medio de comprobación para personal de mantenimiento; muestra el estado de: Temporizadores del PC, Marcas internas del PC, señales entre PC y máquina y entre PC y control. Protección de datos: Batería tampón Velocidad de avance: desde 0,01 mm/vuelta hasta 50 mm / vuelta. Precisión de entrada / salida: de 0,001 mm. FAGOR CNC 8025 Este CNC está preparado para su uso en ambientes industriales, concretamente en tornos. Permite controlar los movimientos y accionamientos de la máquina.
El control numérico CNC 8025 es un módulo cerrado y compacto que dispone en su parte frontal de: # Un monitor o pantalla CRT de 8" monocromo, fósforo, ámbar; que se utiliza para mostrar la información requerida del sistema. Un teclado que permite la comunicación con el CNC, pudiéndose solicitar información mediante comandos o bien alterar el estado del CNC mediante la generación de nuevas instrucciones. Un panel de mando que contiene las teclas necesarias para trabajar en modo manual y los pulsadores de marcha / parada del ciclo.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL CNC. Características generales.
3 procesadores de 8 bits Capacidad de 32 Kb para albergar programas pieza. 2 líneas de comunicación RS232C y RS485 6 entradas de contaje hasta 4 ejes + encoder cabezal + herramienta sincronizada + volante electrónico. Entrada para palpador digital (TTL o 24 Vcc) Resolución de 0.001 mm o 0,0001 pulgadas. Factor multiplicador hasta x100 con entrada senoidal. Velocidades de avance desde 0.001 mm/min hasta 65535 mm/min (0.0001 hasta 2580 pulgadas/min). 8388.607 mm (330.2601 pulgadas) Recorrido máximo 11 entradas digitales octoacopladas 32 salidas digitales octoacopladas 10 V (una para cada eje + cabezal) 6 salidas analógicas:
Peso aprox.: Modelo compacto 12kg Modelo modular: Unidad central 9 kg. Monitor 20kg Consumo aprox.: Unidad central 75 w y monitor 85 w. Embalaje. Cumple la norma EN 60068-2-32 Alimentación. Alimentación universal de corriente alterna entre 100 V y 240 V (+10% y – 15%) 2% durante cortos.
1% y
Frecuencia de red 50-60 Hz periodos muy
Cortes de red: cumplen la norma EN 61000-4-11. Es cpaz de resistir microcortes de hasta 10 mjilisegundos a 50 Hz partiendo de 0º a 180º (2 polaridades, positiva y negativa)
Distorsión armónica: menor del 10% de la tensión eficaz total entre conductores bajo tensión (suma del 2º al 5º armónico) Características eléctricas de las entradas de captación. Consumo de la alimentación de +5 V .750 mA (250 mA por cada conector) Consumo de la alimentación de -5 V .0.3 A (100 mA por cada conector) Niveles de trabajo para señal cuadrada. Frecuencia máx. 200 KHz. Separación mín. entre flancos 950 nseg. Desfase 90& 20
ordm; º.
V Umbral alto (nivel lógico "1") 2.4V
IH
V Umbral bajo (nivel lógico "0") -5V
IL
7V.
5V 0.8V
V máx.
Histéresis 0.25V Corriente de entrada máx. 3 mA. Niveles de trabajo para señal senoidal. Frecuencia máx. 25 KHz. V Tensión pico a pico 2V.
PP
6V
Corriente de entrada II 1mA. Características eléctricas de las entradas digitales. Tensión nominal +24Vcc. Tensión nominal máx. + 30 Vcc. Tensión nominal mín. +18 Vcc. Umbral alto (nivel lógico "1") VIH +18 Vcc. Umbral bajo (nivel lógico "0") VIL +5 Vcc. o no conectado. Consumo típico de cada entrada 5 mA. Consumo máx. de cada entrada 7 mA. Protección mediante aislamiento galvánico por optoacopladores.
Protección ante conexión inversa hasta – 30Vcc. Características eléctricas de las salidas digitales. Tensión nominal de alimentación +24 Vcc Tensión nominal máx +30 Vcc Tensión nominal mín. +18 Vcc. Tensión de salida Vout = Tensión de alimentación (Vcc) – 2V. Intensidad de salida máx. 100 mA. Protección mediante aislamiento galvánico por optoacopladores. Protección por fusible exterior de 3 Amp ante conexión inversa hasta -30 Vcc y ante sobretensiones de la fuente exterior superiores a 33 Vcc. CRT Monitor 8" monocromo Deflexión: 90 grados Pantalla: antireflexiva Fósforo: PLA (ámbar) Resolución: 600 líneas Superficie visualizable: 146x119 mm Frecuencia de barrido Sincronismo vertical: 50-60 Hz positivo Sincronismo horizontal: 19.2 KHz positivo Condiciones ambientales Humedad relativa: 30-90% sin condensación Temperatura de trabajo 5 – 40º C con una media inferior a 35º C. Temperatura ambiente en régimen de no funcionamiento: entre – 25º C y +70º C Altitud máx. de funcionamiento. Cumple la norma IEC 1131-2 Vibración En régimen de funcionamiento 10-50 Hz amplitud 0.2 mm
En régimen de transporte 10-50 Hz amplitud 1mm, 50-300 Hz 5g de aceleración.
CODIGOS DE CONTROL NUMERICO PARA LA FRESADORA: LISTA DE CODIGOS G Códigos G
Grupo
Función
G00
1
Avance rápido
G01
1
Interpolación lineal (avance de maquinado)
G02
1
Interpolación circular horaria
G03
1
Interpolación circular anti-horaria
G04
0
Espera para la puerta de la fresadora
G09
0
Parada exacta
G10
0
Colocar el cero del programa
G11
0
Cancelar modo cero del programa
G17
2
Seleccionar plano XY
G18
2
Seleccionar plano ZX
G19
2
Seleccionar plano YZ
G20
6
Entrada de datos en pulgadas
G21
6
Entrada de datos en milímetros
G22
9
G23
9
G27
0
G28
0
Chequear el cero de máquina o la posición de referencia (home) Ir a la posición de referencia de la máquina (home)
G29
0
Regresar al punto de referencia
G30
0
Regresar al segundo punto de referencia
G31
0
Saltar una función
G33
1
Corte para rosca
G39
0
Interpolación circular en esquinas
G40
7
Cancelar compensación en el corte
G41
7
Compensación en el corte a la izquierda
G42
7
Compensación en el corte a la derecha
G43
8
Compensación en la longitud de la herramienta
G44
8
Compensación en la longitud de la herramienta
G49
8
G50
11
Cancelar compensación en la longitud de la herramienta Cancelar la escala
G51
11
Escala
G54
14
Selección del sistema 1 de coordenadas de trabajo
G55
14
Selección del sistema 2 de coordenadas de trabajo
G56
14
Selección del sistema 3 de coordenadas de trabajo
G57
14
Selección del sistema 4 de coordenadas de trabajo
G58
14
Selección del sistema 5 de coordenadas de trabajo
G59
14
Selección del sistema 6 de coordenadas de trabajo
G60
0
Posición en una sola dirección
G61
15
Parar modo exacto
G62
15
G63
15
Sistema de control en el modo automático en las esquinas Modo de roscado
G64
15
Modo de corte
G65
0
Llamado de marcos
G66
12
Esperar señal
G67
0
Esperar cancelación de la señal
G68
16
Coordinar rotación
G69
16
Cancelar coordinar rotación
G73
9
Avance rápido en el ciclo de perforado
G74
9
Ciclo de perforado con velocidades de corte
G76
0
Roscado
G80
9
Cancela el ciclo
G81
9
Ciclo de perforado sencillo
G82
9
Taladrado con tiempo de espera en el fondo
G83
9
Profundidad del agujero en el ciclo de perforado
G84
9
Ciclo de roscado
G85
9
Ciclo para ampliar agujeros
G86
9
Ciclo para ampliar agujeros
G87
9
Regresar al ciclo de ampliar agujeros
G88
9
Ciclo de ampliar agujeros
G89
9
Ciclo de ampliar agujeros
G90
3
Coordenadas absolutas
G91
3
Coordenadas increméntales
G92
0
Desplazamiento hasta el origen del sistema
G94
5
Velocidad de avance en mm / min
G95
5
Velocidad de avance en rev / min
G98
10
Regresar al nivel inicial
G99
10
Regresar al punto R
LISTA DE CODIGOS M Códigos M Función M00
Para el programa
M01
Parar opcionalmente
M02
Reset programa
M03
Encender Husillo horario
M04
Encender husillo anti-horario
M05
Apagar el husillo
M06
Cambio automático de herramienta
M07
Refrigeración “B” on
M08
Refrigeración “A” on
M09
Apagar refrigeración
M10
Abrir Prensa
M11
Cerrar prensa
M13
Husillo hacia delante y refrigerante encendido
M14
Husillo hacia atrás y refrigerante encendido
M15
Programa de entrada usando MIN P
M19
Orientación del husillo
M20
ATC Coger herramienta
M21
ATC Sacar herramienta
M22
ATC Bajar herramienta
M23
ATC Subir herramienta
M24 M25 M27
Reset el carrusel al bolsillo uno
M28
Reset el carrusel en la posición del bolsillo
M29
Seleccionar DNC modo
M30
Reset y Reactivar programa
M31
Incrementar conteo de partes
M37
Abrir la puerta en una parada
M38
Abrir puerta
M39
Cerrar puerta
M40
Extender atrapado de partes
M41
Retraer atrapado de partes
M43 M44
M45 M48
Mirar porcentaje de avance al 100%
M49
Cancelar M48
M62
Salida auxiliar 1 encendida
M63
Salida auxiliar 2 encendida
M64
Salida auxiliar 1 apagada
M65
Salida auxiliar 2 apagada
M66
Esperar la salida auxiliar 1 encendida
M67
Esperar la salida auxiliar 2 encendida
M68
Lleva al robot a la posición Home
M69 M70
Espejo en X encendido
M71
Espejo en Y encendido
M73
Espejo en IV encendido
M76
Esperar la salida auxiliar 1 apagada
M77
Esperar la salida auxiliar 2 apagada
M80
Espejo en X apagado
M81
Espejo en Y apagado
M83
Espejo en IV apagado
M98
Llamado de un subprograma
M99
Fin del subprograma
LAS MÁQUINAS El control numérico se monta sobre todo tipo de máquina herramienta convencional, tanto de arranque de viruta como de trazado y deformación. Así, lo encontramos en tornos, fresadoras, rectificadoras, taladradoras, mandrinadoras, dobladoras, plegadoras, punzadoras, máquinas de trazar, punteadoras, máquinas de soldar, de oxicorte, de medir, etc. Sin embargo, el control numérico ha promocionado el desarrollado de dos tipos de máquinas múltiples: El centro de mecanizado, para piezas prismáticas, en el que sobre pieza fija una o más torretas con herramientas giratorias permiten efectuar operaciones de fresado, taladrado, mandrinado, escariado, etc. Si lleva incorporada mesa giratoria pueden efectuarse operaciones de torno vertical.
El centro de torneado, dotado de una o más torretas, con herramientas motorizadas que, además de las clásicas operaciones de torneado permiten efectuar fresados, taladrados, escariados, etc., tanto axiales como radiales. Las características de precisión exigidas en estas máquinas en condiciones duras de utilización, han modificado las características de diseño de las mismas. En el aspecto estructural se busca una mayor rigidez y ausencia de vibraciones, lo que lleva a la utilización de bastidores de chapa soldada y de hormigón en vez de la clásica fundición. En el diseño de la cadena cinemática se busca disminuir los juegos, rozamientos, vibraciones e inercia de las masas móviles para mejorar la precisión y repetibilidad del posicionamiento de la herramienta, aumentando la rigidez de las guías y utilizando materiales de bajo coeficiente de fricción o sistemas hidrostáticos o de rodadura, husillos a bolas para la transmisión de¡ movimiento sin holguras, etc. Otros puntos en los que se ha mejorado son la estabilidad y uniformidad térmica con potentes sistemas de refrigeración de herramienta, pieza e incluso máquina, y la evacuación de virutas. Sobre las funciones desarrolladas por las máquinas convencionales las máquinas a control numérico incorporan básicamente: Sistemas de posicionado de la herramienta. Sistemas de medición del desplazamiento. Sistemas de medición de piezas y herramientas. Sistemas de control de condiciones de mecanizado. Sistemas de cambio de herramientas. Sistemas de cambio de pieza.
VENTAJAS DE LA APLICACIÓN DE LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS CON CN . A continuación se enuncian algunas de las ventajas que presentan las máquinas herramienta con CN: REDUCCION DE LOS TIEMPOS DE CICLOS OPERACIONALES. Las causas principales de la reducción al mínimo de los tiempos superfluos son: Trayectorias y velocidades más ajustadas que en las máquinas convencionales; Menor revisión constante de los planos y hojas de instrucciones; Menor verificación de medidas entre operaciones. AHORRO DE HERRAMIENTAS Y UTILLAJES. El ahorro en concepto de herramientas se obtiene como consecuencia de la utilización de herramientas más universales. MAYOR PRECISIÓN E INTERCAMBIABILIDAD DE LAS PIEZAS. REDUCCIÓN DEL PORCENTAJE DE PIEZAS DEFECTUOSAS. REDUCCIÓN DEL TIEMPO DEL CAMBIO DE PIEZAS.
REDUCCIÓN DEL TAMAÑO DEL LOTE. REDUCCIÓN DEL TIEMPO DE INSPECCIÓN . INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN La programación de los controles numéricos ha sufrido una gran evolución en los últimos años. Si bien se habla todavía de programación manual y programación automática o asistida por ordenador , la realidad es que hoy día, al contar los controles con un microordenador incorporado, la programación manual dispone de muchas de las facilidades reservadas hasta hace poco a la programación automática. Sería quizás más adecuado efectuar otra clasificación: La programación a pie de máquina, apoyada en los lenguajes y facilidades de que disponen los CNC.
La programación en oficina técnica, apoyada en equipos y soft propio dentro de técnicas de CAD - CAM de fabricación asistida por ordenador. La programación a pie de máquina, en general más simple y realizada por el mismo operario, es adecuada para fabricaciones especiales de series muy pequeñas o unitarias tipo matricería, en las que se requiere un elevado grado de interactividad entre la preparación y ejecución del trabajo. La programación en la oficina técnica puede hacerse también en los lenguajes máquina propios de cada CNC, y efectuar posteriormente la puesta a punto a pie de máquina. Pero a medida que se amplía el parque de máquinas de control numérico y la cantidad de piezas a programar, se tiende a la utilización de lenguajes de tipo general que independicen la programación de la pieza de la máquina que posteriormente realizará el mecanizado. Ambos sistemas se basan en un núcleo común de conceptos de programación de control numérico, desarrollados para la programación manual de los mismos. Posteriormente se han ido añadiendo más funciones, ampliando sus facilidades de cálculo y permitiendo la utilización de técnicas informáticas de programación.
PROCESO DE PROGRAMACIÖN La programación de una máquina herramienta de control numérico consiste en elaborar y codificar la información necesaria para mecanizar una pieza en un lenguaje que la máquina sepa interpretar. El proceso puede descomponerse en tres etapas: 1. PREPARACIÓN DEL TRABAJO. 2. CODIFICACIÓN DEL PROGRAMA. 3. PRUEBA Y PUESTA A PUNTO. La etapa de preparación del trabajo es similar a la correspondiente del mecanizado convencional.
A partir de las características de la pieza a obtener, de los medios de producción disponibles, de sus características y posibilidades, se define una secuencia de operaciones elementales, definiendo en cada una de ellas las herramientas a utilizar y los utillajes necesarios. Se precisa también conocer las técnicas de mecanización. 1. LA PREPARACION DEL TRABAJO Es fundamental para el programador tener un conocimiento exacto de las prestaciones que le ofrece tanto el control como la máquina herramienta. Las prestaciones que ofrece un control son muy variables, dependiendo de la complejidad y sofisticación de la máquina herramienta que gobierna. El control de un centro de mecanizado con cambio automático de piezas y herramientas precisará unas características muy superiores al CN de una taladradora. El control de un torno es diferente del de una fresadora de 5 ejes y un CN convencional tiene poco que ver con un CNC. Dentro de la preparación del trabajo se puede establecer un planteo de cómo y qué secuencias deberá seguir el proceso para poder realizar el mecanizado de una forma segura y rápida. Definición del proceso: Conocidos los elementos de fabricación disponibles, la definición del proceso de mecanización puede dividirse en las siguientes etapas: Estudio del plano de la pieza a fabricar. Análisis de las operaciones elementales. Selección de las herramientas. Definición de las condiciones técnicas de mecanizado. Diseño de utillajes. Secuenciación de las fases de trabajo. En la fase de estudio del plano, el preparador se informa de las características de las piezas a fabricar: material, dimensiones, cotas, tolerancias, acabados superficiales, etc., datos todos ellos que determinan las máquinas a utilizar.
En la fase de análisis de las operaciones elementales, el programador descompone las superficies a mecanizar en tramos correspondientes a las trayectorias que las herramientas pueden seguir. En general sólo son lineales y circulares, sobre superficies planas o de revolución. Este estudio geométrico implica la definición de las cotas de los puntos inicio y final de cada tramo, así como el centro en las circulares. En la fase de selección de máquina se estudia qué operaciones pueden efectuarse en cada una de las máquinas disponibles, intentando disminuir al máximo el número de cambios de máquina y de atadas de la pieza. En la fase de selección de herramientas se eligen las más adecuadas para cada operación en función de las características de la misma y de las tolerancias y acabados superficiales deseados. En la fase de selección y diseño del utillaje se estudia, en general, el centraje y fijación de la pieza sobre la máquina, procurando disponer de] máximo de caras y superficies libres para mecanizado y procedimientos flexibles, precisos y rápidos de fijación. En las fases de definición de características técnicas de mecanizado se establecen las velocidades de avance, profundidad de pasada y velocidad de corte adecuadas al material de la pieza según la máquina y herramienta utilizadas, para obtener los ciclos de mecanizado más cortos compatibles con la calidad exigida. En la fase de secuenciación de operaciones se establece el orden en que se mecanizarán las distintas fases dibujando en cada caso un croquis de la zona a mecanizar, las herramientas y fijaciones utilizadas y los parámetros técnicos de fabricación. Terminada la definición del proceso y conocidos los medios a utilizar y las operaciones a
efectuar, el programador puede empezar a codificar. En general, esta fase de codificaciones es la que recibe el nombre de programación del control numérico. 2. CODIFICACION DEL PROGRAMA En la fase de codificación se transcribe toda la información, según los símbolos y reglas de sintaxis de un lenguaje comprensible por la máquina un soporte que el control pueda leer. Se precisa conocer las reglas del lenguaje que facilita el fabricante de la máquina en su manual. LA PROGRAMACIÓN MANUAL Recibe este nombre la codificación del programa en lenguaje máquina realizada sin apoyo informático. En este tipo de lenguaje, el programador descompone la información en operaciones elementales a ejecutar por la máquina, por ejemplo, un recorrido, un cambio de herramienta, etc. Cada una de estas operaciones elementales constituye un "bloque" o una fase del programa y es una línea horizontal del mismo. Las diferentes funciones a realizar por la máquina dentro de cada bloque se identifican por el formato del bloque. En los lenguajes de bloques de formato fijo cada posición tiene un significado determinado. Actualmente está en desuso. En los bloques de formato variable las funciones se identifican con una letra o dirección y los caracteres que siguen a esta letra especifican el valor directo o codificado de esta función. Es decir, un bloque se descompone en "funciones" o palabras definidas por una letra dirección seguida de caracteres numéricos. Según norma DIN 66 o 25, equivalentes a la ISO 1057, las direcciones utilizadas y sus significados son: N: numeración del bloque. C: Función preparativa. X Y Z: desplazamiento en las direcciones principales. U V W: desplazamiento en las direcciones secundarias. P Q R: desplazamiento según direcciones terciarias. I J K: coordenadas de centros de círculos. A B C: rotaciones alrededor de los ejes principales. D E: rotaciones alrededor de ejes secundarios. F: velocidad de avance de la herramienta.
S: velocidad de rotación de la herramienta. M: función auxiliar.
3. PRUEBA Y PUESTA A PUNTO En la fase de prueba y puesta punto del programa se comprueba que en realidad la máquina
ejecuta las operaciones previstas y se obtiene la pieza con la forma y acabado deseados. Según el procedimiento utilizado se puede efectuar una simulación previa del mecanizado antes de efectuar la prueba sobre la máquina. Si los medios disponibles no permiten efectuar esta simulación, la prueba se realiza en vacío o con un material muy blando para evitar que los posibles errores de programación dañen la pieza o la máquina. En un proceso iterativo de prueba y modificación se obtiene finalmente el programa correcto. Pasos a seguir para la ejecución de una pieza en una M.H.C.N. Este diagrama de tareas es el indicado para reducir al mínimo los tiempos improductivos de la M.H.C.N. debidos a programación al pié de máquina, prueba, detección de errores, etc. 1. INFORMACION PREVIA DISPONIBLE PLANO información geométrica y tecnológica: Formas, contornos, tolerancias, terminación superficial, material, Nº de piezas a mecanizar, etc. M.H.C.N. información de prestaciones: Potencia disponible, desplazamientos y velocidades máximas, cambio manual o automático de pieza y/o herramienta, herramientas a utilizar, etc. 2. CONFECCION DEL PLAN DE TRABAJO Secuencia de operaciones, utillajes, selección de herramientas, selección de avances y velocidades de corte. 3. PROGRAMACION ESTUDIO GEOMETRICO: Determinación de coordenadas de puntos particulares de la pieza, necesarios para la programación PROGRAMACION EN CODIGO C.N.C. PRUEBA DEL PROGRAMA: Simulación gráfica en computadora y corrección. 4. PREPARACION DE MAQUINA Simulación del programa: gráfica y en vacío, corrección y puesta a punto. ( en la M.H.C.N.) 5. EJECUCION LA PROGRAMACIÓN AUTOMÁTICA Cuando el perfil es complejo y la precisión requerida es elevada, el gran número de cálculos de puntos intermedios es inabordable por métodos manuales. La programación manual de 3 y más ejes, a poco compleja que sea la pieza, no es aconsejable sin apoyo del ordenador. La primera intervención del ordenador en el campo del control numérico se dio precisamente en el área de la programación cuando a finales de los 60 el MIT desarrollo el APT (Automatic Programming Tool), un lenguaje para programación del control numérico por ordenador. La programación utilizando el ordenador pasó a conocerse con el nombre de programación automática.
El nombre más correcto sería el de programación asistida por ordenador. Existe una gran variedad de lenguajes de programación que pueden clasificarse en dos grandes grupos: Lenguajes generales. Lenguajes específicos. Los lenguajes generales pueden utilizarse para programar cualquier tipo de control existente en el mercado. Como los diferentes controles disponen de diferentes lenguajes, el proceso se divide en dos partes. En un primer paso, llamado procesado, se define el contorno de la pieza y el recorrido de la herramienta, generando un fichero de salida que se conoce con el nombre CLDATA (Cutter Location Data). Su formato ha sido normalizado recientemente en la ISO 3592. A este fichero se añaden también las condiciones tecnológicas del mecanizado. En un segundo paso, el post proceso codifica toda la información del CLDATA en el lenguaje del control numérico correspondiente. Si se dispone de una instalación DNC el programa en lenguaje del control se envía directamente al control.
Los programas de postprocesado los elaboran los propios usuarios, terceros y últimamente algunos fabricantes lo incorporan a sus sistemas. PROGRAMA DE CONTROL NÚMERICO A continuación, se deberá realizar el programa de CN para la pieza, observando cuidadosamente las cotas que aparecen en el plano y la direcciónde los ejes de las máquinas a utilizar.
OPERACIONES CON TORNO En primer lugar, amarrando por la parte interior, deberemos refrentar la superficie 2, para así poder tomar correctamente el origen de pieza. A partir de este momento, el programa sería este: {DESBASTADO EXTERIOR SUPERFICIES 1 Y 2} N10 G54 N20 T1 D1 N30 G95 G96 M03 M13 M18 {PASADA DE DESBASTE} N40 G90 G00 X0 Z2 N50 G01 Z0 N60 G02 X83 Z-1.997 I0 K-421.75 N70 G01 Z-98 N80 G00 X84 Z2 {PASADA DE ACABADO} N90 G00 X0 Z1 N100 G01Z0 S2000 F0.15 N110 G02 X82 Z-1.997 I0 K -421.25 N130 G00 {HASTA LAS COORDENADA X, Z DE CAMBIO DE HERRAMIENTAS}
OPERACIONES CON FRESADORA N10 G54 {MECANIZADO DE LA SUPERFICIE 4} N20 T1 D1 N30 G95 G96 M03 M13 M18 N40 G18 G00 X55.997 Z 42 N50 G01 Z17 S1000 F 0.15 N60 G00 Z42 N70 G00 {HASTA LAS COORDENADAS X,Z DE CAMBIO DE HERRAMIENTAS}
{MECANIZADO DE LA SUPERFICIE 5} N80 T1 D2 N90 G00 X55.997 Z 42 N100 G01 Z37 PONER FINAL DE PROCESO {SE GIRA LA PIEZA 180º Y SE REPITE EL MISMO PROGRAMA OTRA VEZ}
SIMULACIÓN DEL PROCESO DE MECANIZADO DEL PISTÓN esta sección se observará, la posición de la herramienta mientras recorre el perfil de la pieza a mecanizar.
En un proceso de simulación se comprueba que la trayectoria que va a seguir la herramienta es la correcta, que no se produce ninguna colisión y sirve como aseguramiento de la funcionalidad del programa de control numérico, evitando así que posibles errores en la programación se manifiesten en el desarrollo real de la pieza.
SIMULACIÓN DEL PROCESO DE MECANIZADO DEL PISTÓN En esta sección se observará, la posición de la herramienta mientras recorre el perfil de la pieza a mecanizar.
En un proceso de simulación se comprueba que la trayectoria que va a seguir la herramienta es la correcta, que no se produce ninguna colisión y sirve como aseguramiento de la funcionalidad del programa de control numérico, evitando así que posibles errores en la programación se manifiesten en el desarrollo real de la pieza.
SIMULACIÓN DEL PROCESO DE MECANIZADO DEL PISTÓN En esta sección se observará, la posición de la herramienta mientras recorre el perfil de la pieza a mecanizar.
En un proceso de simulación se comprueba que la trayectoria que va a seguir la herramienta es la correcta, que no se produce ninguna colisión y sirve como aseguramiento de la funcionalidad del programa de control numérico, evitando así que posibles errores en la programación se manifiesten en el desarrollo real de la pieza. Torno TCN-11 Se ha elegido un torno bidireccional con alimentador de barra comandado por control numérico para la realización del bulón. La elección ha sido ya contrastada con otros posibles modos de proceder en el apartado visto anteriormente. Este torno nos ofrece las mejores condiciones de trabajo a la hora de la fabricación de piezas tipo bulón. El torno nos permite sujetar la pieza por un lado y actuar en el otro extremo de la misma en una primera fase, y en una segunda cambiar el punto de amarre al otro extremo de la pieza y acabar el mecanizado en el extremo que inicialmente nos ha servido de anclaje. Es decir, la gran ventaja que ofrece este torno es que podemos acabar completamente el proceso de fabricación sin tener que parar en ningún momento el programa de control numérico. Otra gran ventaja de este torno es la posibilidad que tiene de alimentarlo por barra y contarla durante el proceso mecanizado a la cota deseada.
En resumen, este torno conlleva un gran ahorro de tiempo en el proceso de fabricación del bulón. Aquí se muestran las características técnicas del torno.
CARACTERISTICAS DEL TORNO Diámetro sobre bancada 400 mm. Distancia entre puntos hasta 500 mm. Potencia: 20 Kw Control numérico : FAGOR. Doble cabezal Doble torreta
SELECCIÓN DE LAS HERRAMIENTAS. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE MECANIZADO Herramientas a utilizar Las plaquitas y portaplaquitas se seleccionan en catálogos de herramientas.Cada empresa dedicada a la fabricación y venta de estos componentes posee su catalogo que proporciona a sus clientes para la realización pedidos. Estas son las que hemos seleccionado: Herramienta cilindrado
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3
0
0.3
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h1
l1
MANGO EXTERIOR
151.2-21-30
25.9
21.4
110
DISEÑO UTILLAJES DE SUJECIÓN El amarre de piezas en torno es un aspecto importante a tener en cuenta por varios motivos. Según el amarre utilizado provocaremos daños a la pieza y además podemos conseguir que nuestra producción sea menos eficiente si debemos de realizar numerosos cambios de posicionado. El torno elegido consta de dos amarres totalmente idénticos como los mostrados en la figura siguiente:
SECUENCIA DE FABRICACIÓN 1. - Preparación inicial de la máquina: elección de coordenadas absolutas. velocidad de paso... 2. - Elección de la herramienta de refrentar. 3. - Designación de parámetros necesaria para realizar el proceso de refrentado: velocidad de avance, profundidad de pasada... 4. - Ciclo fijo de refrentado, con el cual entraremos perpendicularmente a la barra y, mediante sucesivas pasadas, llegaremos a la superficie definida por los puntos O y A. En este proceso realizaremos a la vez el desbaste y el acabado .
5. - Una vez realizado el proceso seleccionado, llevamos adecuadamente la torreta a la posición de cambio de herreamienta. 6. - Elección de nueva herramienta para realizar cilindrado exterior, y que en nuestro caso coincide con la utilizada en el refrentado. 7. - Designación de parámetros necesaria para realizar el proceso de cilindrado exterior: velocidad de avance. profundidad de pasada... 8. - Ciclo fijo de cilindrado exterior. Mediante sucesivas pasadas paralelas al eje de la máquina (y de la barra), vamos ajustando el diámetro del bulón hasta el valor deseado
. 9. - Una vez realizado el proceso seleccionado, llevamos adecuadamente la torreta a la posición de cambio de herreamienta.
10. - Alejar la herramienta, pero ahora a un nuevo punto que nos permita cambiar el amarre de la pieza, para así poder mecanizar la otra cara del bulón, una vez que hallamos realizado un tronzado de la barra. 11. - Elección de una función que permita dicho cambio de amarre y activación de la segunda torreta. Esta operación la podemos realizar gracias a la doble torreta de nuestro torno seleccionado. Con esta función, el torno cambia el amarre de la pieza. 12. - Elección de nueva herramienta para realizar un tronzado. 13. - Designación de parámetros necesaria para realizar el proceso de tronzado: velocidad de avance. profundidad de pasada... 14. - Ciclo fijo de tronzado. En este caso, una herramienta de trozar entra perpendicularmente al eje de la máquina y corta literalmente la barra que alimenta al torno, obteniendo ya una preforma más exacta de lo que será nuestro bulón
. 15. - LLevamos la nueva torreta al punto de cambio de herramienta. 16. - Elección de la herramienta de refrentar. 17. - Designación de parámetros necesaria para realizar el proceso de refrentado: velocidad de avance. profundidad de pasada... 18. - Comenzamos el mecanizado de la cara opuesta a la inicial con un refrentado algo especial, en el que, a parte de realizar el mecanizado de la cara, realizamos también el chaflán exterior del bulón
. 19. - Repetimos (por última vez) la operación de llevar la nueva torreta al nuevo punto de cambio. 20. - Fín de programa.
21. - Por último realizaremos un bloque de definición del perfil, y que será usado para realizar el acabado de cada ciclo que compone nuestro proceso de mecanizado. COMANDOS CN: PROGRAMAC P ROGRAMACIÓN IÓN N0 G9O N10 G95 G96 M13 N20 G54 N30 G92 S2500 N40 T1.1 HERRAMIENTA HERRAMIENTA DE CILIDRADO CILIDRADO N50 G96 S225 M03 M03 N60 G95 F0.4 N70 G00 X20 Z10 Z10 N80 G66 CICLO CICLO FIJO CILINDRADO CILINDRADO P0=K0 P1=K0 P4=K10 P5=K3 P7=K2 P8=K2 P9=K0.4 P12=K60 P12=K280 P14=K290 N90 G00 X20 Z10 Z10 PUNTO DE CAMBIO CAMBIO DE HERRAMIENTA HERRAMIENTA N100 T1.1 N110 G96 S225 N120 G95 F0.4 N130 G66 CILCLO CILCLO FIJO CILINDRADO CILINDRADO PO=K10.5 P1=K-5 P4=K7 P5=K3 P7=K2 P8=K2 P9=K0.4 P12=K35 P13=k290 P14=K310 N140 GOO 80 Z90 Z90 N150 M27 N160 G00 X20 Z10 Z10 PUNTO DE CAMBIO CAMBIO DE HERRAMIENTA HERRAMIENTA N170 T3.3 HERRAMIENTA HERRAMIENTA DE TRONZAR TRONZAR N180 G96 S100 N190 G95 F0.5 N200 G88 P0=K45 P1=K90 P2=K15 P3=K90 P5=K50 P6=K10 P15=K4
SOLUCION DEL PROGRAMA CN Esta es la solucion correcta para completar el mecanizado de la pieza. N210 GOO Z20 Z20 Z10 N220 T1.1 N230 G96 S225 M03 M03 N240 G95 F0.4 N250 G66 P0=K0 P1=K0 P4=K10 P5=K3 P7=K2 P8=K2 P9=K0.4 P12=K60 P13=K280 P14=K300 N260 G00 X20 Z10 Z10 N270 M30 N280 G01 X0 Z0 N290 G01 X10.5 Z-5 Z-5 N300 G01 X11.5 Z-6 Z-6
N310 G01 X11.5 Z-90 Z-90
MANUAL DE FRESADORA DE CNC TRIAC FAPUC Las máquinas de control numérico son máquinas automáticas de corte. Si comparamos la estructura de una máquina de corte convencional y una de control numérico, observaremos las siguientes diferencias: El sistema de medición para el control de la distancia que debe viajar el carro a lo largo de un eje consistía de una escala numérica. Esta escala se encontraba grabada en un cilindro que al movimiento del eje giraba e indicaba la distancia recorrida. La máxima precisión que podía lograrse en un sistema de este tipo era de 0.01 mm. En las máquinas de control numérico la escala se ha sustituido por un sistema de medición lineal que se encuentra acoplado a las guías e indica la distancia recorrida en forma ana!ógica (variación de voltaje) basado en el principio de fotocelda. Esta celda recibe energía luminosa de una fuente acoplada al sistema. La celda y fuente luminosa tienen posiciones fijas y la guía se desplaza en forma conjunta con el carro. La guía se compone de diferentes tonos de gris que ocasionan diferentes niveles de voltaje en la salida de la celda lectora. Estos niveles de voltaje se asocian a distancias mediante un sistema de Hardware y Software acoplado a la máquina. La precisión que se logra en la colocación usando esta tecnología es del orden de 0.001 mm.
Precisión: 0.001 mm FIGURA 7.1 Precisión de una maquina de CNC.
El sistema de transmisión de las máquinas convencionales consistía del accionamiento del tipo tornillo-tuerca. El juego que existía entre estos elementos no permitía una colocación más precisa que la especificada (0.01 mm). mm). El sistema de transmisión utilizado en las maquinas de control numérico consiste de la transmisión del tipo de tornillo-tuerca de bolas. En este mecanismo un conjunto de balines se introducen entre el tornillo y la tuerca lo que resulta en una disminución del juego existente entre los elementos mecánicos, lográndose una colocación más exacta, (del orden de 0.001 mm). Los motores en las máquinas tradicionales de corte eran motores de corriente alterna trifásicos. Los motores utilizados en las máquinas herramienta de control numérico son motores de corriente directa. Estos motores son controlados por dispositivos electrónicos. En una máquina tradicional el movimiento de los carros a lo largo de los ejes se realizaba por
manipulación de manivelas. El operador giraba la manivela y el carro se desplazaba una distancia dada. Una escala asociada a la manivela manivela indicaba la distancia recorrida por el carro. Las máquinas herramienta de control numérico cuentan con un panel de control. Este panel funciona como interfase entre la máquina y el usuario y a través de él se introduce el programa de control numérico. Este programa es un conjunto de instrucciones que son convertidas en órdenes (voltajes), y accionan mediante las tarjetas de control, el movimiento de los carros. La secuencia del programa sigue una lógica que va de acuerdo a la trayectoria de la herramienta de corte. Las trayectorias de la herramienta están basadas en el análisis de fabricación que se realiza antes de la generación del programa. El desplazamiento de la herramienta produce superficies maquinadas. El conjunto de superficies constituye la pieza maquinada. De las anteriores afirmaciones podemos concluir que el control numérico es un lenguaje de manufactura. La estructura del lenguaje y su semántica se han definido de acuerdo a la generación tradicional de superficies maquinadas utilizando máquinas convencionales. La semántica y estructura se encuentran establecidas en normas internacionales.
LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN Los pasos a seguir para la programación en control numérico son similares a aquellos establecidos en la manufactura. 1.Entendimiento del dibujo de definición de la pieza, el cual debe contener: La información dimensional. Las tolerancias dimensionales y de forma permitidas. El acabado superficial de la pieza El material de la pieza Otros datos Del análisis de este dibujo el programador obtiene el conjunto de superficies que van a ser maquinadas, las dimensiones de la pieza en bruto y las herramientas de corte que van a utilizase en el proceso. 2. Una vez conocidos:
El conjunto de superficies a maquinar en el proceso Las herramientas de corte. Los parámetros de corte Las dimensiones de la pieza en bruto. Las dimensiones y tolerancias de la pieza terminada, el programa de control numérico puede ser escrito.
Una vez generado el programa de control numérico es necesario introducirlo a la memoria de la 'maquina. En este proceso se utiliza el panel de control. Cuando la introducción del programa ha terminado la manufactura de la pieza puede iniciarse. Las herramientas deben estar colocadas en sus posiciones. El sistema de referencia utilizado en la programación definido. Los compensadores de herramienta introducidos en la memoria correspondiente de la máquina y el refrigerante contenido en el depósito correspondiente.
SISTEMAS DE COORDENADAS EN CONTROL NUMÉRICO Cuando la posición a la que la herramienta ha de desplazarse ha sido programada, el sistema de Control Numérico Computarizado mueve la herramienta a esa posición utilizando las coordenadas contenidas en los vocablos dimensionales del bloque. Para la máquina específica que estamos estudiando, se definen tres diferentes tipos de sistemas coordenados: El sistema coordenado de la máquina. El sistema coordenada de trabajo. El sistema coordenado de referencia.
EL SISTEMA COORDENADO DE LA MÁQUINA El origen de este sistema se conoce como cero máquina. Este punto es definido por el fabricante de la máquina. El sistema coordenado de la máquina se establece cuando se enciende ésta y la herramienta es llevada al punto de referencia. Una vez que el sistema de referencia de la máquina se ha establecido, este no puede ser cambiado por definición de un sistema local o de trabajo. La única posibilidad para que el sistema sea borrado es que la máquina sea apagada.
EL PUNTO DE REFERENCIA La posición de este punto generalmente coincide con las marcas de colocación en las reglas de medición, debido a que estas marcas se encuentran generalmente en los extremos de las reglas, el punto origen del cero máquina se define en los extremos de la carrera de la máquina. Cuando la máquina es encendida la operación de llevar la maquina a su punto de referencia es la primera tarea que debe ejecutarse. Una vez que este punto es alcanzado el sistema de referencia de la máquina es establecido.
EL SISTEMA COORDENADO DE TRABAJO. El sistema coordenado utilizado en el maquinado de la pieza se conoce como sistema coordenado de trabajo. El origen de este sistema se define en un punto de utilidad para la programación de la geometría de la pieza. El sistema de trabajo coordenado puede ser establecido utilizando cualesquiera de los dos métodos siguientes: Utilizando la función G92. Utilizando las funciones G54-G59.
ESTABLECIMIENTO DEL SISTEMA COORDENADO DE TRABAJO UTILIZANDO LA FUNCIÓN G92.
En este caso, en el mismo bloque donde se programa la función G92 se introducen las coordenadas del origen del trabajo. Por ejemplo:
G92 X90 Y78 Z-67 Las coordenadas especificadas en el anterior bloque localizan la posición del origen del sistema coordenado respecto del cero máquina. Para obtener las coordenadas del origen del sistema de referencia la herramienta de corte podrá ser utilizada. Para explicar el procedimiento que deberá seguirse se utilizan los siguientes pasos: a) Se coloca la pieza de trabajo sobre la mesa de la máquina y se sujeta utilizando cualesquiera de los dispositivos de sujeción conocidos. b) Se pone a girar la herramienta de trabajo utilizando el modo MDI de programación. c) Se desplaza la herramienta de corte hasta que roce una de las superficies perpendiculares a uno de los ejes coordenados. El valor de la coordenada que se lee en el control numérico se le resta o se le suma el radio de la herramienta, dependiendo de la dirección del eje coordenado. En ese momento la posición del eje de la herramienta a lo largo del eje considerado queda establecida. Esto se debe a que el origen de cero dimensiones de la herramienta se localiza en el punto de intersección del eje de rotación de la herramienta y la base sobre el husillo de trabajo donde se apoya la herramienta de corte. Ejemplo. Si suponemos que la herramienta tiene un diámetro de 10 mm a la posición marcada en la pantalla del panel de control, deberá restársele 5 mm que se asocian al radio de la herramienta de corte. En el caso del eje Y la coordenada que se lee en el panel de control se le restan 5 mm. En el caso del eje Z la longitud de la herramienta deberá ser considerada. Si en el maquinado de la pieza solamente una herramienta de corte será: utilizada se puede tomar la coordenada que aparece en el panel de control, cuando la superficie perpendicular al eje de la herramienta es rozada por la punta de la herramienta de corte. En la memoria del herramental la longitud de la herramienta es considerada como cero.
Cuando varias herramientas son utilizadas en el proceso, se lleva el husillo de trabajo hasta hacerlo coincidir con la superficie a maquinar. La coordenada que se lea en el panel de control será la coordenada del origen. Las dimensiones de la herramienta se incluyen en la localidad de la memoria correspondiente. La compensación se realiza automática mente cuando la herramienta se selecciona.
Una vez conocidas las coordenadas del origen del sistema coordenado de trabajo se programa la función G92 X_ Y_ Z_ . El control numérico transfiere el origen del sistema coordenado del cero máquina al punto definido por X, Y y Z.
ESTABLECIMIENTO DEL SISTEMA COORDENADO DE TRABAJO UTILIZANDO LAS FUNCIONES G54-G59. Seis diferentes sistemas coordenados pueden ser establecidos utilizando el conjunto de funciones G54-G59. Estos sistemas coordenados se establecen introduciendo en la memoria de la maquina las coordenadas, respecto del cero máquina, de los orígenes de los sistemas de trabajo. En el programa de control numérico el origen de trabajo se activa mediante la
programación de la función correspondiente a la localidad de memoria donde las coordenadas de su origen se almacenaron. G54 G55 G56 G57 G58 G59
SISTEMA DE TRABAJO 1 SISTEMA DE TRABAJO 2 SISTEMA DE TRABAJO 3 SISTEMA DE TRABAJO 4 SISTEMA DE TRABAJO 5 SISTEMA DE TRABAJO 6
Ejemplo:
G55 G00 X20 Z100 En este caso, la colocación de la herramienta se realiza a las posiciones especificadas en los vocablos dimensionales. Estas coordenadas se localizan respecto al sistema de trabajo 2 debido a la programación de la función G55.
SISTEMAS LOCALES DE REFERENCIA Mientras se programa en un sistema coordenado de trabajo, es conveniente tener un sistema local definido. El sistema local se especifica respecto al sistema coordenado de trabajo mediante la utilización de la función G52. El origen de este sistema se define en los vocablos dimensionales que acompañan a la función principal. Por ejemplo, cuando se programa:
G52 X20 Y45 Z32 Con lo cual, en la posición especificada se define e! origen de un nuevo sistema coordenado. La dirección de los ejes del nuevo sistema definido coincide con las direcciones de los ejes del sistema coordenado de trabajo. Cuando un sistema local se define, las instrucciones de movimiento que se programen en modo absoluto estarán referidas al sistema local definido. El sistema local puede ser cambiado mediante la programación de la función G52 acompañado por las coordenadas del nuevo origen. El sistema local puede ser anulado mediante la programación de la función G52 acompañado de los vocablos dimensionales igualados a cero.
SELECCIÓN DEL PLANO DE MAQUINADO En aplicaciones relacionadas con interpolaciones circulares y compensación del radio de la herramienta, la selección del plano de maquinado le permite conocer al sistema de control el eje perpendicular al plano de maquinado y los ejes respecto de los cuales la interpolación y la compensación del radio de la herramienta podrá ejecutarse. La definición del plano de maquinado se realiza mediante la programación de las siguientes funciones: G17 G18 G19
DEFINICIÓN DEL PLANO X-Y DEFINICION DEL PLANO X-Z DEFINICIÓN DEL PLANO Y-Z
PROGRAMACIÓN ABSOLUTA E INCREMENTAL En control numérico existen dos formas posibles de especificar, los valores de los vocablos dimensionales. La diferencia entre estas dos, formas es la referencia utilizada en la especificación:
FUNCIÓN G90. En el caso de coordenadas especificadas en forma absoluta se utiliza la función G90. Las coordenadas especificadas respecto de este sistema deberán ser siempre referidas al sistema coordenado activo en ese momento. Ejemplo:
G90 GOO X30 Y60 FUNCIÓN G91. En este caso, la posición a la que ha de desplazarse la herramienta de corte se programa mediante los, vocablos expresados respecto al punto anterior definido. Ejemplo:
G91 G00 X20 Y30 LA FUNCIÓN DE LA HERRAMIENTA El proceso de manufactura de una pieza generalmente utiliza varias herramientas de corte en sus operaciones,(en manufactura a estas operaciones se les conoce como fases del proceso). Para _ ejecución de cada fase, una herramienta debe ser colocada en el husillo de trabajo. En control numérico el cambio de herramienta' se realiza en forma automática mediante la programación de una orden especifica. Las dimensiones de la herramienta se programan utilizando los compensadores estáticos y dinámicos de la herramienta. El cambio de la herramienta de corte se especifica utilizando el vocablo T. Cuando esta función se programa en forma conjunta con la función auxiliar MO6 (cambio automático de herramienta) la herramienta de corte se desplaza hasta la posición de cambio automático. En esta posición el carrusel de herramientas retira la herramienta activa en el husillo de trabajo y en su lugar coloca la herramienta cuya posición se especifico bajo el vocablo T. Ejemplo: M6 T2 Cuando el anterior comando se ejecuta, la herramienta se desplaza a la posición de cambio automático, el carrusel retira la herramienta que se encuentra activa y coloca la herramienta número 2 del carrusel en el husillo de trabajo.
FUNCIÓN G00. Cuando esta función se programa, la herramienta se desplaza a la posición programada, siguiendo una línea recta a una velocidad especificada en el sistema de control. Generalmente esta función se utiliza para colocar la herramienta de corte de un punto a otro, dentro del espacio de trabajo de la máquina. Cuando una función G00 se ejecuta, la herramienta es acelerada hasta alcanzar una velocidad predeterminada. Cuando el control detecta la aproximación a la posición programada la herramienta desacelera. La programación de esta función puede realizarse en coordenadas absolutas o incrementales. Además deberá tenerse cuidado de programar los desplazamientos de la herramienta considerando la secuencia de los movimientos. El primer movimiento de la herramienta deberá programarse en un plano paralelo al plano de maquinado. Una vez colocada la herramienta esta podrá descender a lo largo del eje perpendicular al plano de maquinado. En forma similar cuando la herramienta se retire después del proceso de corte se deberá mover en la dirección
perpendicular al plano de maquinado retirándose de éste y posteriormente se deberá desplazar la herramienta en un plano paralelo al plano de maquinado.
FUNCIÓN G01. Cuando esta función se utiliza la herramienta se desplaza a la posición programada, siguiendo una línea recta entre el punto en el que se encuentra colocada y el punto programado. La velocidad de desplazamiento de la herramienta se especifica en el vocablo F que se encuentra en el mismo bloque donde se programo la función G01. La programación de esta función podrá realizarse en coordenadas absolutas o incrementales. Las recomendaciones dadas en la programación de la función de colocación G00 deberán ser tomadas en cuenta cuando se programe utilizando la función G01.
FUNCIONES GO2 y GO3. Las funciones que describen arcos de circulo se conocen como funciones de interpolación circular. En estas funciones el punto final que debe alcanzarse se programa en los vocablos dimensionales que acompañan a la función G. Así el punto final del arco se especifica por los vocablos X, Y o Z, donde las magnitudes pueden ser expresadas en coordenadas absolutas o incrementales. También se debe programar el radio del círculo que se describirá o de manera alternativa las coordenadas del centro del radio y la velocidad de avance de la herramienta. Un importante aspecto que debe considerarse es que el plano de maquinado donde se define el arco de círculo deberá ser programado en un bloque anterior. Además de estos valores deberá programarse el sentido de la trayectoria de la herramienta cuando la función se ejecute: La función G02 define un arco de círculo en el sentido de las manecillas del reloj. La función GO3 define un arco de círculo en el sentido contrario al de las manecillas del reloj. La consideración planteada anteriormente referente a que el plano donde el arco de círculo necesita estar programado en un bloque anterior a aquel donde la función de interpolación circular se programa, se debe al hecho de que las funciones de interpolación circular se definen en un plano. Los vocablos dimensionales a utilizar dependen del plano donde el arco se maquinara.
Arco en el plano X-Y. G17 (G02/G03) X_Y_(R_/I_J_) F_ Arco en el plano X-Z
G18 (G02/G03) X__ Z__ (R__/I__ K__) F__ Arco en el plano Y-Z
G19 (G02/G03) X__ Z__ (R__/J__ K__) F__ En los primeros paréntesis utilizados se define el sentido de la trayectoria mientras que en el segundo paréntesis se programa el radio del arco de círculo o las coordenadas del centro del arco. Consideraciones relevantes en la programación de las funciones de interpolación circular.
Cuando el arco del círculo excede de 180 grados, el radio del círculo deberá especificarse con un valor negativo. Cuando el valor del radio no pueda ser especificado, las coordenadas del centro del círculo deberán ser dadas, utilizando los vocablos I, J o K :
I en una coordenada paralela al eje X J en una coordenada paralela al eje Y K en una coordenada paralela al eje Z La posición del punto final de un arco de círculo se especifica por medio de los vocablos adimensionales X, Y o Z y puede ser expresado en coordenadas absolutas o relativas: Para el caso de la programación de las coordenadas de modo absoluto, las coordenadas se especifican de modo absoluto, las coordenadas se especifican respecto al origen del sistema coordenado activo. El bloque de programación estará formado por las palabras:
N...G...X...Y...I...J...F... Donde G especifica la dirección del movimiento. X y Y serán las coordenadas del punto final del arco I, J serán las coordenadas del centro del círculo. Para el caso de la programación de modo relativo, las coordenadas se especificarán respecto del punto inicial del arco. La determinación de las coordenadas del punto final debe realizarse respecto del punto inicial del arco. La determinación de las coordenadas del centro del circulo se realiza respecto del punto inicial del arco. La programación del maquinado del arco será:
N...G...X...Y...I...J...F...
LA VELOCIDAD DE CORTE La velocidad lineal generada entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo debida a la rotación de alguno de las partes cuando se realiza el proceso de maquinado, se conoce en manufactura como velocidad de corte. Debido que nos referimos a una velocidad relativa, esta se presenta en la superficie donde herramienta y pieza interaccionan. Los esfuerzos generados en el proceso de manufactura influyen de manera determinante en la distribución de temperatura tanto en la herramienta de corte como en la pieza de trabajo. La distribución de temperatura en la herramienta determina por una parte el cambio de sus propiedades mecánicas, lo que influye directamente en la duración de su filo, la tasa de desgaste y, consecuentemente, la precisión del maquinado. Mientras que la distribución de la temperatura en la pieza determina sus propiedades mecánicas, su calidad superficial y la precisión dimensional obtenida en el proceso.
En manufactura las unidades de la velocidad de corte se expresan generalmente como: En el sistema métrico: (mm/minuto) o (mm/revolución) En el sistema inglés: (pulgadas/minuto) o (pulgadas/revolución) Debido a que la velocidad lineal tangente a la superficie giratoria debe su naturaleza a una velocidad angular, su cálculo se basa en la ecuación del movimiento rotacional:
V= p x D x S/1000 Donde : D = Diámetro de la parte giratoria.
V = Velocidad lineal de la parte giratoria en la superficie tangente. S = Velocidad angular de la parte giratoria. En el caso de centros de maquinado y fresa de control numérico la parte giratoria es la herramienta de corte. La pieza se encuentra montada en una superficie de trabajo, realiza movimientos lineales programados que están relacionados con la geometría del contorno, definido en el dibujo de la pieza.
FUNCIONES AUXILIARES M Este tipo de funciones se utiliza como complemento en la programación con control numérico. Las funciones M controlan operaciones que auxilian al proceso de corte. Las principales funciones M que se utilizan en control numérico son:
FUNCION M2. Termina la ejecución del programa hasta la ultima línea de instrucción.
FUNCION M3 Rotación de la herramienta de corte en sentido de las manecillas del reloj. Seguido de la letra S, especifica el valor de la velocidad en RPM.
FUNCION M4 Rotación de la herramienta de corte en sentido contrario a las manecillas del reloj. Igual que la función anterior
FUNCION M5 Detiene el giro del husillo
FUNCIÓN M6: Cambio automático de herramienta.
FUNCIÓN M8: Aplicación de refrigerante al proceso
FUNCIÓN M9: Apagado de refrigerante.
FUNCIÓN M30: Termina la ejecución del programa.
NOTA: Antes de encender una máquina CNC se tiene que verificar si tiene las condiciones necesarias para trabajar, en el caso de ésta máquina TRIAC FANUC, los parámetros son: La presión deberá estar entre 90 y 120 Psi, también deberá verificar que el depósito de aceite contenga suficiente aceite B:P. CS 68.
PRÁCTICA No 1 OBJETIVO El alumno al término de la práctica conocerá las teclas principales del panel de control y el procedimiento de encendido y apagado de la fresadora de control numérico TRIAC FANUC.
INTRODUCCIÓN: Las máquinas de control numérico han estado satisfaciendo hoy en día las demandas de la industria, por lo tanto es preciso que el alumno conozca de manera somera la operación y programación de éstas, ya que en el momento que éste se encuentre en la industria, es muy
seguro que se encuentre con una y por consiguiente es necesario que conozca su funcionamiento y manera de operar.
EQUIPO. ● Fresadora CNC TRIAC FANUC.
DESARROLLO: 1.- Encendido del sistema:
Nota: Antes de encender la máquina, verificar que exista aire en el sistema, checando el manómetro localizado en el lado izquierdo inferior de la máquina, la presión deberá de estar entre 90 y 120 Psi; También se deberá de verificar que el depósito de aceite contenga suficiente del mismo. 1.1.- Encender la máquina girando la perilla roja hacia la derecha, localizada en la parte posterior de la máquina. 1.2.- Encender el monitor presionando el botón verde que se encuentra en la parte superior izquierda del panel de control. 2.- Iniciar el proceso de calentamiento de la máquina durante 5 minutos a una velocidad de 750 RPM. 2.1.- Presionar MDI y dar las instrucciones M03 + INPUT, S750 + CYCLE START: 3.- IDENTIFICACION DE TECLAS:
PANEL DE ENTRADA DE DATOS
TECLAS DE DESPLAZAMIENTO Y ALFANUMÉRICAS Restablece cualquier mensaje de alarma. TECLA RESET Desplaza el cursor a través de los bloques del programa. TECLAS DEL CURSOR Desplaza el cursor a través de las páginas del programa. TECLAS DE PAGINA TECLAS DE Utilizados para introducir la información necesaria en un programa de control numérico. CARACTERES ALFANUMERICOS
FIGURA 7.4 pantalla y panel entrada de datos.
A continuación tenemos el esquema del panel de operación, el cual está dividido en cuatro secciones, las cuales son: unidad de protección de programas, panel de operación automática, panel de operación manual y paro de emergencia y sobre recorrido de avance manual. La unidad de protección de programas tiene la función de proteger contra borrado accidental a los programas almacenados en la máquina.
FIGURA 7.6 Panel De Control 1. UNIDAD DE PROTECCIÓN DE PROGRAMAS Cuando se encuentra en la posición ON, protege los programas. Cuando se encuentra en posición OFF, permite la edición completa de programas.
2.- PANEL DE OPERACIÓN AUTOMÁTICA FUENTE DEL PROGRAMA Se selecciona para ejecutar un programa AUTO Se selecciona para editar un programa EDIT Se selecciona para introducir y ejecutar un solo bloque de MDI información
SELECCIÓN DE LA OPERACIÓN Permite la ejecuación del programa bloque por bloque SING. BLOCK Cuando se ejecuta un programa se ignoran aquellos bloques que BLOCK incluyan el signo / al inicio del bloque DELETE Se usa conjuntamente con la instrucción M01 para programar un OPT STOP `paoro opcional del programa Prueba del programa. Esta proueba consiste en ejecutar el DRY RUN programa a una velocidad constante Prueba del programa. Esta prueba consiste en ejecutar el programa PRG TEST ignorándose todas las funciones M. Prueba del programa. Esta prueba consiste en ejecutar el programa AXIS inhibiendo todos los ejes INHIBIT
EJECUCIÓN Inicia la ejecuación de un programa o un bloque CYCLE START CYCLE STOP Paro del programa Paro del programa después de ejecutarse el bloque donde el paro PRG STOP ha sido ordenado
3.- PANEL DE OPERACIÓN AUTOMÁTICA
OPERACIÓN HOME JOG INC JOG MPG TEACH OFFSET MESUR
Es lo que se conoce como “cero máquina”, es decir, manda la
herramienta hacia esa posición. Mueve los ejes al avance colocado en el OVERRIDE Mueve los ejes en incremento de 0.001, 0.01 y 1 Genedaor de pulso manual (Control manual electrónico) Introduce la posición actual de la máquina dentro del programa Registra la posición actual de desplazamiento para introducir los OFFSET’s de la herramienta
MULTIPLICADOR DE AVANCE Selecciona para modificar el modo incremental en modo INC JOG o LOW X 1 de la manivela Aumenta el avance al 10% MEDL x 10 Aumenta el avance al 100% MEDL x 100 Multiplicador para el modo INC JOG MEDL x 1k Multiplicador a máxima velocidad HIGH Disminuye la velocidad del husillo (100%) SPDL DEC Regresa la velocidad del husillo al valor programado SPDL 100% Incrementa la velocidad del husillo (100%) SPDL INC
DIRECCIÓN DE LOS EJES Movimiento en dirección negativa en X -X Movimiento en dirección negativa en Y -Y Movimiento en dirección negativa en Z -Z Movimiento rápido TRVRS Movimiento en dirección positiva en X +X Movimiento en dirección positiva en Y +Y Movimiento en dirección positiva en Z +Z
HUSILLO SPDL CW SPDL STOP SPDL CCW
Giro del husillo en sentido horario Detiene el giro del husillo Giro del husillo en sentido antihorario
REFRIGERANTE Refrigerante activado CLNT ON Refrigerant desativado CLNT OFF CLNT AUTO Efrigerante operado automáticamente por el programa
Figura 7.8 Panel de Operación Manual 4.- CONTROL DE VELOCIDAD Y PARO DE EMERGENCIA
SOBRE RECORRIDO DE AVANCE MANUAL Sobre recorrido manual del avance del programa y movimiento rápido. Sobre recorrido de rangos de avance y dirección de los ejes
PARO DE EMERGENCIA Corta toda la energía de todos los motores
FIGURA 7.9. Control De Velocidad y Paro de Emergencia
FUNCIONES MANUALES Encendido Apagado
Enciende la fresa del cnc Apaga la fresa del cnc Suelta manualmente herramienta del porta Liberar herramienta herramientas Giro en sentido contrario a la manecilla del Realiza un avance en el carrusel de herramientas en dicho sentido reloj Realiza un avance en el carrusel de herramientas Giro en sentido a las manecillas del reloj en dicho sentido Permite sobrepasar los limites de los ejes Axis limit override Quita la protección de sobrepaso de los ejes Guard override Mueve algunos de los ejes de forma similar a una manivela de una maquina convencional
Manivela
FIGURA 7.10 Controles de funciones manuales
4.- PROCEDIMIENTO PARA MANDAR A HOME 4.1. Se presiona la tecla POS. 4.2. Al aparecer en la pantalla los ejes X, Y y Z; presionamos la tecla JOG. 4.3. Ahora movemos la mesa presionando la tecla +X, hasta que aparezca en la pantalla 50 . 4.4. Ahora presionamos la tecla -Y , hasta -50 . 4.5. Ahora presionamos la tecla -Z , hasta -15 . 4.6. Una vez hecho esto, presionamos la tecla HOME, y posteriormente la tecla +Z ; vemos que se mueve !a herramienta hacia arriba y en la pantalla aparece 0 . 4.7. Ahora presionamos la tecla +Y , y se moverá la mesa hacia afuera, en la pantalla aparecerá 0 . 4.8. Por último presionamos -X , y la mesa se moverá hacia el panel de control, en la pantalla aparecerá 0 . Hemos terminado de mandar a HOME la máquina.
5. APAGADO DEL SISTEMA. 5.1. Presionamos la tecla POS 5.2. Presionamos el botón rojo localizado en la parte superior izquierda del panel de control. 5.3. Damos vuelta hacia la izquierda a la perilla roja localizada en la parte posterior
ANEXOS SOFTWARE DEL PAQUETE FAPUC Datos de Pantalla - Parte Superior Fabricante: Denford Versión: V1.34 Paquete: Mirak Parte Superior Derecha Nombre: Nombre del archivo o Programa (no debe pasar de 8 caracteres). CNC Editor: Permite editar o escribir el programa de maquinado de cnc (bloques y columnas). Simulación: Permite observar el diseño de maquinado de la pieza. Parte Baja de la Pantalla
Tutorial: Permite poder meter mensajes y así como simularlos () colocar mensajes en la edición del programa. ¡: Enviar mensajes a pantalla sin detener la ejecución. ¿: Enviar mensajes y detiene la ejecución del programa hasta pulsar ENTER.
Teclas de Accionamiento Rápido F1: Adquirir Ayuda General. F1+Crtl: Proporciona ayuda de códigos G/M F2: Guarda Rápidamente Programas de C.N.C. F3: Carga Rápidamente programas de C.N.C. F5: Adquirir información sobre el software. F9: Checar, Correr, Simular Programas. F10: Mena Principal. F7: Iniciar Remarcacion F8: Finalizar la Remarcacion
Además de las teclas de función o accionamiento rápido se tienen otras teclas de combinación tales como: ALT+E :Regresar al editor. ALT+Q: Abandonar programa o salir del Sistema Fanuc. CRTL+PGUP: Movimiento a la primera línea. CTRL+PGDN: Movimiento a la última línea. CTRL+Y: Cerrar líneas. CTRL+N: Abrir líneas. CTRL+R: Recuperar o restaurar líneas antes editadas o borradas. (Esto es solamente si no haces movimientos o cambio de línea). ALT+D: Borrar el área marcada (v al salir el mensaje). ALT+N: Mover el área marcada. ALT+E: Permite copiar el área marcada Teclas de Operación de la Maquina Ext. Keybd -
Selección de operación
Auto: Para ejecutar un programa. Edit: Para editar un programa. Single Block: Ejecución de un programa paso a paso. Home: Retorna a los puntos de referencia programados. Block Skip: Para ignorar un bloque cuando ejecute un programa. Jog: Desplaza los ejes con los incrementos deseados y sobre la marcha. -
Refrigerante.
On: Refrigerante encendido. Off: Refrigerante apagado. -
Ejecución
Cycle Start: Arranca un programa.
