INSTITUTO TECNOLOGICO DE PIEDRAS NEGRAS Manufactura Avanzada
Unidad No. 5 Usos de Programas CAD-CAM
Alfredo Montoya Garcia Fernando Javier Kancheff Banda
BIBLIOGRAFIA 5.1. Manejo de pantalla. 5.1.1. Dibujo 2D 5.1.2. Dibujo 3D 5.1.3. Planos Mecánicos 5.2. Tipos de maquinados. 5.3. Parámetros de maquinados. 5.4. Simulación de maquinados. 5.5. Cambiar a control numérico. 5.6. Ejecución y edición en postprocesador. 5.7. Enviar programa a máquina CNC. 5.8. Maquinado de Pieza. 5.9. Operación de las maquinas control numérico (Torno y Fresadora).
INTRODUCCION USO DE PROGRAMAS CAD-CAM
CAD: Diseño asistido por computadora (Computer-aided design). CAM: Manufactura asistida por computadora (Computer-aided manufacturing). CAD
Es el uso de programas computacionales para crear representaciones gráficas de objetos físicos ya sea en segunda o tercera dimensión (2D o 3D). El software CAD puede ser especializado para usos y aplicaciones específicas. CAD es ampliamente utilizado para la animación computacional y efectos especiales en películas, publicidad y productos de diferentes industrias, donde el software realiza cálculos para determinar una forma y tamaño óptimo para una variedad de productos y aplicaciones de diseño industrial. CAM
Comúnmente se refiere al uso de aplicaciones de software computacional de control numérico (NC) para crear instrucciones detalladas (G-code) que conducen las máquinas de herramientas para manufactura de partes controladas numéricamente por computadora (CNC). Los fabricantes de diferentes industrias dependen de las capacidades de CAM para producir partes de alta calidad.
5.1. MANEJO DE PANTALLA
5.1.1. DIBUJO 2D El dibujo 2D o bidimensional es un módulo geométrico de la proyección plana y física del universo donde vivimos. Tiene dos dimensiones, por ejemplo, ancho y largo, pero no profundidad. Los planos son bidimensionales, y sólo pueden
contener cuerpos unidimensionales o bidimensionales.
5.1.2. DIBUJO 3D El dibujo 3d o Tridimensional, en cada uno de sus puntos puede ser localizado especificando tres números dentro de un cierto rango. Por ejemplo, anchura, longitud y profundidad. El espacio a nuestro alrededor es tridimensional a simple vista, pero en realidad hay más dimensiones, por lo que también puede ser considerado un espacio tetra-dimensional si incluimos el tiempo como cuarta
dimensión.
5.1.3. PLANOS MECANICOS Los Planos Mecánicos son un sistema de representación gráfica de diversos tipos de objetos, con el propósito de proporcionar información suficiente para facilitar su análisis, ayudar a elaborar su diseño y posibilitar su futura construcción y mantenimiento. Suele realizarse con el auxilio de medios computarizados o, directamente, sobre el papel u otros soportes planos. Es la representación gráfica de un objeto o una idea práctica. Esta representación se guía por normas fijas y preestablecidas para poder describir de forma exacta y clara, dimensiones, formas, características y la construcción de lo que se quiere
reproducir.
5.2. TIPOS DE MAQUINADOS ¿QUE ES UN MAQUINADO?
Maquinado es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de corte para remover el exceso de material de una parte de trabajo, de tal manera que el remanente sea la forma deseada. Hay muchas operaciones de maquinado, cada una de las cuales es capaz de generar una cierta geometría y textura superficial. Los tres tipos más comunes de maquinado son: TIPOS DE TORNOS
Torno de banco Este es el tipo de torno pequeño que se monta en un banco o en un gabinete metálico. Torno rápido Este torno también se puede montar sobre un gabinete y se caracteriza por la rapidez de preparación y cambio de la pieza de trabajo, facilidad de operación y poco mantenimiento. Torno para cuarto de herramientas Este torno está equipado con aditamentos y accesorios especiales que permiten efectuar una serie de operaciones de precisión. Torno de escote Tiene una sección de la bancada debajo del plato, que se puede desmontar para aumentar el diámetro máximo de trabajo que se puede voltear. Tornos semi-producción o copiadores Son básicamente tornos de taller modificados con la adición de un aditamento copiador o un sistema de lectura digital. Torno revolver o de torreta
Se utiliza para producir gran número de piezas iguales que puedan requerir operaciones tales como torneado, taladrado, barrenado, escariado, refrentado. Se pueden llegar a montar hasta 20 herramientas diferentes. Torno automático de un solo husillo Está destinado a la producción automática de principalmente torneado y refrentado.
piezas en serie que requieren
Torno de control numérico computarizado Este tipo de tornos son controlados por computadora, e incluyen software tanto para el diseño de la pieza como para la interface entre la computadora y la máquina.
5.3. PARAMETROS DE MAQUINADOS. Tenemos que tener en cuenta que en el mecanizado hay cuatro elementos principales que van a determinar estos procesos. Los parámetros de corte principales podríamos decir que son la:
Velocidad de corte
Avance
Profundidad de pasada
Que están directamente relacionados con los diferentes movimientos que se dan en el mecanizado, movimiento de corte, movimiento de avance y movimiento de penetración. BELOCIDAD DE CORTE
El movimiento de corte (Mc) es el movimiento relativo existente entre la pieza y la herramienta. El movimiento de corte es el encargado de realizar el esfuerzo necesario para que se produzca el arranque de viruta y además define la velocidad con que se realizará el corte. En el fresado el movimiento de corte es circular y lo posee la herramienta al girar sobre su eje. A la velocidad del movimiento de corte (Mc) se le denomina VELOCIDAD DE CORTE (Vc), y es la velocidad lineal con la cual los filos de corte de la
herramienta se desplazan a lo largo de la pieza, midiéndose en metros por minuto (m/min). La velocidad de corte a aplicar en un mecanizado depende principalmente del material de la pieza a trabajar, material del filo de la herramienta, del refrigerante, tipo de operación y los otros dos parámetros de corte principales, la profundidad
de pasada y el avance. MOVIMIENTO DE AVANCE
El movimiento de corte (Mc), es el movimiento relativo existente entre la pieza y la herramienta. El movimiento de avance (Ma), es el movimiento mediante el cual se pone bajo la acción de la herramienta nuevo material a separar. Este movimiento es generalmente rectilíneo y en el fresado lo puede tener la pieza o la herramienta, dependiendo del tipo de máquina que se esté utilizando. La velocidad del movimiento de avance, denominada AVANCE o VELOCIDAD DE AVANCE (Vf) se expresa generalmente en milímetros por minuto (Vf = mm/min), aunque también podemos expresarla en milímetros por diente ( Fz = mm/z ), o milímetros por vuelta ( Fn = mm/v ). PROFUNDIDAD DE PASADA
Este movimiento es el que define la PROFUNDIDAD DE PASADA ( Ap ) y se expresa en milímetros ( mm ). De esta manera la profundidad de pasada es la profundidad AXIAL de corte de la fresa, esta se mide a lo largo del
eje de giro de la fresa, y es la profundidad que penetra la fresa en la pieza al estar mecanizando en el planeado y, normalmente, es el ancho de la fresas en las fresas de disco.
El ancho de corte ( Ae ), es la profundidad RADIAL de corte, esta se mide a lo largo del diámetro de la fresa, es la longitud que entra la fresa en la pieza en el planeado, y es la profundidad que penetra la fresa en las fresas de disco.
5.4. SIMULACION DE MAQUINADOS Por medio de la simulación de maquinados, podemos detectar posibles errores antes de fabricar la pieza real. DESARROLLO DE LA SIMULACION
La simulación consiste en generar modelos virtuales de la máquina y sus componentes en movimiento, para visualizar la manera en que los equipos realizarán el procedimiento de manufactura de las diferentes piezas a través de un software especializado. Los procesos de simulación en máquinas virtuales permiten a los programadores y operarios, visualizar el proceso de mecanizado, verificar el código NC y detectar posibles colisiones entre los
componentes del conjunto máquina-herramienta: elementos de sujeción, herramientas y el material en bruto, en la pantalla del computador, antes de ejecutar el proceso en la planta de producción.
5.5. CAMBIAR A CONTOL NUMERICO El control numérico es una forma genérica como un dispositivo de automatización de una máquina que, mediante una serie de instrucciones codificadas (el programa), controla su funcionamiento. LOS ELEMENTOS BASICOS DEL CONTROL NUMERICO SON:
1. El programa, que contiene toda la información de las acciones a ejecutar. 2. El control numérico, que interpreta estas instrucciones, las convierte en las señales correspondientes para los órganos de accionamiento de la máquina y comprueba los resultados. 3. La máquina, que ejecuta las operaciones previstas. 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, 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.
5.6. EJECUCION Y EDICION EN POSTPROCESADOR Un postprocesador es un programa del ordenador, que transforma los resultados de otro programa en un nuevo formato. En el caso de las máquinas CNC en el campo de la producción, un postprocesador. Ejemplo
Para convertir un programa independiente de la máquina, que describe los pasos de fabricación de una pieza, en un formato dependiente de la máquina. Un programa aplicable de forma general sirve para resolver pasos simples. Cada máquina puede tener su postprocesador especial, que convierta un formato en otro que pueda leer.
5.7. ENVIAR PROGRMAS A MAQUINA CNC 5.8.-Maquinado de pieza El mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión. También en algunas zonas de América del Sur es utilizado el término maquinado aunque debido al doble sentido que puede tener este término (urdir o tramar algo) convendría usar el primero.
Se realiza a partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los productos obtenidos pueden ser finales o semielaborados que requieran operaciones posteriores.
5.9.-Operación de las maquinas control numérico, (torno y fresadora) Consideraciones de diseño de máquinas herramienta de control numérico. El diseño adecuado de las estructuras de las máquinas y herramientas requiere el análisis de factores como la forma, material de las estructuras, esfuerzos, peso, consideraciones de fabricación y rendimiento. El mejor enfoque para obtener lo último en exactitud de las máquinas y herramientas es el empleo de las mejoras en la rigidez estructural y la
compensación de las deflexiones con el uso de controles especiales. La estructura del bastidor en c sé ha utilizado desde hace mucho tiempo porque permite fácil acceso a la zona de trabajo de la máquina. Con la aparición del control numérico, se ha vuelto practico el bastidor del tipo caja, que tiene una rigidez estática mucho mejor, porque se reduce mucho la necesidad de tener acceso manual de la zona de trabajo. El empleo de una estructura del tipo caja con paredes delgadas puede proporcionar bajo peso para una rigidez dada. El principio del diseño con peso ligero ofrece alta rigidez dinámica por que suministra una alta frecuencia natural de la estructura mediante la combinación de una elevada resistencia estática con un peso reducido, en vez de emplear una masa grande, esto es para las herramientas y el centro de control numérico. Pero para la fabricación de los equipos es necesario que sean robustos y que estén fijos para evitar vibraciones para que la pesa fabricar salga lo más perfecta posible, ya que la vibración provoca movimiento y esto es algo que no queremos que pase. Ventajas
La automatización es el empleo de equipo especial para controlar y llevar a cabo los procesos de fabricación con poco o ningún esfuerzo humano. se aplica en la fabricación de todos los tipos de artículos y procesos desde la materia prima hasta el producto terminado. Las ventajas del control numérico computarizado es la facilidad de operación, programación más sencilla, mayor exactitud, adaptabilidad y menos costos de mantenimiento, la combinación del diseño con computadora, mayor productividad. Desventajas
La desventaja es que las condiciones que influyen en las decisiones con la automatización son los crecientes costos de producción, alto porcentaje de piezas rechazadas, demoras en la producción, escasez de mano de obra, condiciones peligrosas de trabajo. Los factores que se deben estudiar con cuidado son él ato costo inicial del equipo, los problemas de mantenimiento y el tipo de producto. Aplicaciones
El CNC se utiliza para controlar los movimientos de los movimientos de los componentes de una maquina por medio de números. Las máquinas y
herramientas con control numérico se clasifican de acuerdo al tipo de operación de corte. Un nuevo enfoque para optimizar las operaciones de maquinado es el control adaptativo. Mientras el material se esté maquinando, el sistema detecta las condiciones de operaciones como la fuerza, temperatura de la punta de la herramienta, rapidez de desgaste de la herramienta y acabado superficial. Convierte estos datos en control de avance y velocidad que permita a la maquina a cortar en condiciones óptimas para obtener máxima productividad. se espera que los controles adaptativos, combinados con los controles numéricos y las computadoras, produzcan una mayor eficiencia en las operaciones de trabajos con los metales. Características de Maquinado de Control Numérico Fundamentos de maquinado Tornos
Se considera a los tornos la maquina más antigua del mundo. El torno básico tiene las siguientes partes principales: bancada, cabezal, contrapunta, carro corredizo. Los tipos de torno existen para diversas aplicaciones se puede listar como sigue: tornos mecánicos rápidos, horizontales, verticales, automáticos. Cada categoría influye una gran variedad de tornos y aditamentos, lo cual también depende del volumen de producción requerido. Se acostumbra especificar el tamaño del torno mecánico con el diámetro máximo admisible y la distancia entre centros, cuando la contrapunta está al ras con el extremo de la bancada, el diámetro máximo sobre las guías debe ser mayor que el diámetro nominal. Los tornos modernos se construyen con la capacidad de velocidades, rigidez y consistencia mecánica para aprovechar al máximo los nuevos y más fuertes materiales para herramientas. Las velocidades óptimas para tornear depende de factores como el material dela pieza de trabajo y su condición, profundidad de corte. Y el tipo de herramienta de corte. Las velocidades de corte se deben de aumentar de la siguiente orden: Aceros de alta velocidad, aleaciones fundidas, carburo soldado con soldadura fuerte, carburo ajustable. Conforme aumenta la profundidad de corte, hay que reducir la velocidad.
Fresadoras
En las fresadoras se emplean cortadores con dientes múltiples conocidos como fresas. El fresado suele ser de corte o periférico. El filo sé enfría en forma intermitente, porque los cortes no son continuos. Las bocas de los huesillos y portaherramientas estándar de las fresadoras permiten intercambiar portaherramientas y fresas para fresado de frente, sin que importen la construcción o el tamaño de la máquina. La clasificación de las fresadoras se basa en su diseño, operación o finalidad. Las fresadoras del tipo columna y cartela tiene la mesa y el caballete soportado sobre la cartela ajustable verticalmente que está acuñada a la cara de la columna. La mesa se avanza en forma longitudinal sobre el caballete y este en forma transversal sobre la cartela para dar tres movimientos de avance. Las máquinas de bancada fija son de construcción sencilla y rígida, su empleo principal es el trabajo de alto volumen de producción. Estas fresadoras suelen venir equipadas con aditamentos para sujetar con facilidad la pieza de trabajo y pueden construirse como de husillo sencillo o múltiple, sencillo o dúplex. En general se considera que dos clases de fresado representan todas las formas de estos procesos: periféricos y de frente. Cada uno tiene sus ventajas y la elección
depende de numerosos factores, como el tipo y condición del equipo, duración de las herramientas, acabado superficial y parámetros del maquinado. Procesos de manufactura por arranque de viruta.
La aplicación del control numérico abarca gran variedad de procesos. Aquí se dividen las aplicaciones en dos categorías: aplicaciones con máquina herramienta, tales como el taladrado, laminado, torneado, etc., y aplicaciones sin máquina herramienta, tales como el ensamblaje, trazado e inspección. El principio de operación común de todas las aplicaciones del control numérico es el control de la posición relativa de una herramienta o elemento de procesado con respecto al objeto a procesar.
