(I(TEMA INTE-RADO DE MANU/ACTURA ALUMNO: Victor Descri$ci%n hugo alonso&re'e jerez EN E(TE DOCUMENTO A)RENDERMO( LO(ern!ndez )RIMERO( )A(O( )ARA )ODER CATEDRA CA TEDRATICO: TICO: Alejand Alejandrino rino ern!nde z Do"#nguez O)ERAR MA*UINA( CMC A(I COMO UNA +REVE DE(CRI)CION DE (U( ARTE( ,
(U I(TORIA A LO LAR-O DE (U EVOLUCION EN LA INDU(TRIA.
/UNDAMENTO( , )RE)ARACION DE MA*UINA( CNC
0ndice
Contenido INTRODUCCI1N...................................................................................................2 I(TORIA (ITUACI1N ACTUAL , TENDENCIA( DE CNC........................................ CNC........................................3 3 )ARTE( )RINCI)ALE( DE UNA M4*UINA DE CNC.................................................5 CALCULO CALCULO DE LO( )AR4METRO( AR4METRO( DE CORTE.................. CORTE..................................................... ..................................... ..67 67 MA*UINA( MA*UINA( COM)ONENTE( , CNC..................................... CNC......................................................... ................................ ............66 66 )ARAMETRO ARAMETRO )ARA )ARA CERO EN NA*UINA( DE TORNO , /RE(ADORA............ /RE(ADORA....... ........... .......68 .68 )ROCEDIMIENTO( )ROCEDIMIENTO ( , CRITERIO( )ARA )ARA DETERMINAR CER7 EN TORNO , /RE(ADORA......................................................................................................69 )ROCEDIMIENTO )ARA ACER LA COM)EN(ACI1N DE ERRAMIENTA( EN TORNO , /RE(ADORA /RE(ADORA..................... ......................................... ....................................... .......................................... ........................... .... 6 )RINCI)IO( , CONCE)TO( +A(ICO( DE (E-URIDAD EN MA*UINA CNC...........28 CONCLUCION........... CONCLUCION............................... ........................................ ........................................ ....................................... .............................. ........... 36 +I+LIO-RA/IA............... +I+LIO-RA/IA................................... ....................................... ....................................... .............................................. .......................... 36
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0ndice
Contenido INTRODUCCI1N...................................................................................................2 I(TORIA (ITUACI1N ACTUAL , TENDENCIA( DE CNC........................................ CNC........................................3 3 )ARTE( )RINCI)ALE( DE UNA M4*UINA DE CNC.................................................5 CALCULO CALCULO DE LO( )AR4METRO( AR4METRO( DE CORTE.................. CORTE..................................................... ..................................... ..67 67 MA*UINA( MA*UINA( COM)ONENTE( , CNC..................................... CNC......................................................... ................................ ............66 66 )ARAMETRO ARAMETRO )ARA )ARA CERO EN NA*UINA( DE TORNO , /RE(ADORA............ /RE(ADORA....... ........... .......68 .68 )ROCEDIMIENTO( )ROCEDIMIENTO ( , CRITERIO( )ARA )ARA DETERMINAR CER7 EN TORNO , /RE(ADORA......................................................................................................69 )ROCEDIMIENTO )ARA ACER LA COM)EN(ACI1N DE ERRAMIENTA( EN TORNO , /RE(ADORA /RE(ADORA..................... ......................................... ....................................... .......................................... ........................... .... 6 )RINCI)IO( , CONCE)TO( +A(ICO( DE (E-URIDAD EN MA*UINA CNC...........28 CONCLUCION........... CONCLUCION............................... ........................................ ........................................ ....................................... .............................. ........... 36 +I+LIO-RA/IA............... +I+LIO-RA/IA................................... ....................................... ....................................... .............................................. .......................... 36
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INTRODUCCI1N Uno Uno de los los ele" ele"en ento toss i"$o i"$ort rtan ante tess dent dentro ro de es este te res esur urgi girr de la auto"atizaci%n son la M!;uinas de erra"ientas de Control Nu"uerzos se han enca"inado a incre"entar la $roducti'idad= $recisi%n= ra$idez ? @ei&ilidad de las "!;uinasBherra"ienta. (u uso ha $er"itido la "ecanizaci%n de $iezas "u? "u? co co"$ "$le leja jas= s= es es$e $eci cial al"e "ent nte e en la indu indust stri ria a ae aerron!u on!uti tica ca== ;ue ;ue di>#cil"ente se hu&ieran $odido >a&ricar de >or"a "anual. Las "a;uinas her herra"i ra"ien enta ta de co cont ntrrol nu"< nu"a&ricaci%n ;ue de la "ano de la "icroelectr%nica= la auto"!tica ? la in>o in>orr"! "!ti tica ca indu indust stri rial al ha e$er $eri" i"en enta tado do en los los lti lti"o "oss aos aos un desa desarrrollo ollo ace cele lera rado do ? una una $lena lena inc incor$o or$ora racci%n i%n a los $roc $roce eso soss $roducti'os= des$lazan azando do $rogresi'a"ente a las "a;u a;uinas con'encionales= su ca$acidad de tra&ajo auto"!tico ? de integraci%n de los distintos e;ui$os entre si ? con los siste"as de control= $lanicaci%n ? gesti%n de >or"aci%n= hacen del control nu"a&ricaci%n: el COM.B >a&ricaci%n @ei&le ? el CIM >a&ricaci%n integrado $or co"$utadora.
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I(TORIA (ITUACI1N ACTUAL , TENDENCIA( DE CNC En $ri"er lugar se realizar! un &re'e resu"en de la historia del control nu"tHare. En tercer lugar se $resentar!n las di>erentes iniciati'as Feuro$eas= a"ericanas ? ja$onesasG en el ca"$o de los controles nu"erentes ti$os de controles a&iertos ?= en $articular= la >utura >a"ilia de controles nu"
F6928G M!;uinas de tejer construidas en Inglaterra= controladas $or tarjetas $er>oradas.
•
F653G M. /orneauB $ri"er $iano ;ue toc% auto"!tica"ente.
•
F697B67G Eli Jhitne?B desarrollo de $lantillas ? dis$ositi'os.
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K(iste"a nortea"ericano interca"&ia&les.
de
"anu>actura
de
$artes
F67G Introducci%n de una 'ariedad de herra"ientas $ara el "a;uinado de "etales. Co"ienzo del asis en la $roducci%n a gran escala. F67G Introducci%n de los controles hidr!ulicos= neu"!ticos ? electr%nicos. Au"ento del asis en el "a;uinado auto"!tico. F68G Co"ienzo de la in'estigaci%n ? desarrollo del control nu"
•
•
F685G a? concentraci%n en la in'estigaci%n ? el desarrollo del control nu"
o
o
o
o
o
o
(e crean 'arios nue'os siste"as de control nu"eccionaron las a$licaciones a la $roducci%n de una ga"a "!s grande de $rocedi"ientos de "a;uinado de "etales. (e idearon a$licaciones a otras acti'idades di>erentes del "a;uinado de "etales. (e utilizaron insu"os co"$utarizados de control nu"
Dicultades actuales en el tra&ajo Entre los $ro&le"as industriales de estos $a#ses desarrollados $ode"os "encionar: •
Eiste cada 'ez una "a?or eigencia en la $recisi%n.
•
Los diseos son cada 'ez "!s co"$lejos.
•
•
•
•
La di'ersidad de $roductos hace necesario la tendencia a estructuras de $roducci%n "!s @ei&les. (e tiende a incre"entar los tie"$os de ins$ecci%n. Los costos de >a&ricaci%n de "oldes es "a?or ? se hace necesario "ini"izar errores. El tie"$o de entrega de los $roductos tiende a ser cada 'ez "!s reducido.
La >or"aci%n de instructores es cada 'ez "!s di>#cil= $ues se hace necesario $ersonal cada 'ez "!s e$eri"entado. El A"&iente de Tra&ajo.
El entorno del a"&iente industrial se encuentra >recuente"ente con situaciones tales co"o: •
Escasez de "ano de o&ra calicada.
•
)roducci%n "asi'a de "lti$les "odelos de un "is"o $roducto.
•
A"&iente de $roducci%n ? taller $oco atracti'o.
Estos as$ectos son "!s >!cil de encontrar en sociedades industriales= ;ue en $a#ses su&desarrollados. Una soluci%n $ara los $ro&le"as ;ue a;uejan ho? en d#a a la industria es utilizar una de las 8 >or"as auto"atizar los $rocesos. Los ti$os de auto"atizaci%n son: •
Control Auto"!tico de )rocesos
•
El )rocesa"iento Electr%nico de Datos
•
La Auto"atizaci%n /ija
•
El Control Nu"
•
La Auto"atizaci%n /lei&le.
El Control Auto"!tico de )rocesos= se reere usual"ente al "anejo de $rocesos caracterizados de di'ersos ti$os de ca"&ios Fgeneral"ente ;u#"icos ? >#sicosG un eje"$lo de esto lo $odr#a ser el $roceso de renaci%n de $etr%leo. El )roceso Electr%nico de Datos >recuente"ente es relacionado con los siste"as de in>or"aci%n= centros de c%"$uto= etc. (in e"&argo en la actualidad ta"&iaces ? co"$utadores. La Auto"atizaci%n /ija= es a;uella asociada al e"$leo de siste"as l%gicos tales co"o: los siste"as de rele'adores ? co"$uertas l%gicas sin e"&argo estos siste"as se han ido @ei&ilizando al introducir algunos ele"entos de $rogra"aci%n co"o en el caso de los F)LC(G O Controladores L%gicos )rogra"a&les. Un "a?or ni'el de @ei&ilidad lo $oseen las "!;uinas de control nu"
/rezadoras CNC. 8
•
Tornos CNC.
•
M!;uinas de Electroerosionado
•
M!;uinas de Corte $or ilo= etc.
El "a?or grado de @ei&ilidad en cuanto a auto"atizaci%n se reere es el de los Ro&ots industriales ;ue en >or"a "!s genactura /lei&leK.
)ARTE( )RINCI)ALE( DE UNA M4*UINA DE CNC.
Ejes $rinci$ales
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En la descri$ci%n de las MCN se utiliza sie"$re el conce$to de KejeK= es decir= direcciones de los des$laza"ientos $rinci$ales de las $artes "%'iles de la "!;uina co"o la "esa $orta$iezas= ca&ezal= torreta.
/ig 72. Des$laza"ientosBeje de una >resadora Las MCN est!n $ro'istas de un n"ero de ejes $rinci$ales caracter#stico ;ue hace >acti&les los tra&ajos de "ecanizado so&re la $ieza. Estos ejes se designan con'encional"ente co"o = , ? P. -eneral"ente las "a;uinas con'encionales tienen de dos a tres ejes de des$laza"iento= co"o los tornos ? las >resadoras res$ecti'a"ente= $ero= en tra&ajos de "ecanizado de >or"as co"$lejas se re;uieren MCN dotadas de "!s ejes de des$laza"iento. La designaci%n ? descri$ci%n de los ejes de cada ti$o de MCN se encuentra nor"alizada. La dis$osici%n de los carros "%'iles en las MCN $uede ser "u? sosticada= dando origen a una gran 'ariedad de diseos Q "odelos tanto en >resadoras co"o tornos. Los >a&ricantes de MCN deter"inan dichas dis$osiciones en >unci%n de los re;ueri"ientos en cuanto a ca$acidad de carga ? $recisi%n de $osicionado. Esta dis$osici%n 'iene condicionada $or: •
La >or"a de la tra?ectoria a recorrer.
•
Las $ro$iedades de las su$ercies de contacto.
•
Las eigencias de a$riete o sellado. 9
(iste"as de trans"isi%n Los recorridos de la herra"ienta en el seno de la $ieza se originan $or la acci%n co"&inada de los des$laza"ientos en cada uno de sus ejes $rinci$ales.
/ig.78: -eneraci%n de una tra?ectoria de herra"ienta Los siste"as de trans"isi%n $roducen traslaciones rectil#neas en los ejes $rinci$ales a $artir del giro &!sico generado $or el gru$o del "otorB reductor. El coraz%n del "o'i"iento de las MCN es la trans"isi%n $or recirculaci%n de &olas. Consiste en un sin>#n acanalado ? un aco$la"iento al ;ue se ja el conjunto "ec!nico a des$lazar. Cuando el gru$o del "otor gira= su rotaci%n se trans"ite al sin>#n ? el cuer$o del aco$la"iento se traslada longitudinal"ente a tra'
/ig.75: (iste"a de trans"isi%n de la "esa de tra&ajo El acciona"iento contiene un conjunto de &olas en recirculaci%n ;ue garantizan la trans"isi%n de es>uerzos del sin>#n a la "esa con unas $ricci%n "#ni"as. Las dos $artes de su cuer$o est!n ajustadas con una $recarga $ara reducir al "#ni"o el juego trans'ersal entre ellas con lo ;ue se "ejora la eactitud ? re$etiti&ilidad de los des$laza"ientos. )ara dis"inuir los daos del "ecanis"o de trans"isi%n >rente a colisiones trans'ersales o so&recargas= el gru$o "otriz incor$ora un e"&rague en su conei%n con el sin>#n. Este dis$ositi'o desaco$la la trans"isi%n cuando el conjunto de la "esa choca contra algn o&st!culo.
/ig.79: Aco$la"iento $or acciona"iento de &olas recirculantes )ara generar los "o'i"ientos de cada eje se usan ha&itual"ente "otores electados= en la "edida de lo $osi&le= $or los es>uerzos ? acciones eteriores F$or eje"$lo las >uerzas de corteG. )or esta raz%n es esencial ;ue los siste"as de trans"isi%n ? gu#a garanticen la rigidez "ec!nica. Adicional"ente la trans"isi%n de&e $roducir "o'i"ientos sua'es ? esta&les ? ser ca$az de reaccionar r!$ida"ente en las aceleraciones ? deceleraciones.
La so&recarga de los "otores $uede $resentarse $or: •
herra"ienta inadecuada
•
restricciones an%"alas en el "o'i"iento
•
>uerzas de inercia ecesi'as durante el >renado o aceleraci%n.
En las MCN "!s si"$les con $restaciones &asadas en la $recisi%n del "ecanizado se utilizan los "otores $aso a $aso co"o actuadores $ri"arios. Con "otores de este ti$o= el giro se su&di'ide en incre"entos jos ;ue son controlados "ediante un n"ero de $ulsos dado. (in e"&argo cuando se desean tra&ajos $esados de "ecanizado con $ares resistentes ele'ados durante el >renado o aceleraci%n= su a&ilidad ? $restaciones dis"inu?e. El uso de "otores de este ti$o est! restringido a $ares resistentes &ajos.
CALCULO DE LO( )AR4METRO( DE CORTE Las $osiciones de los ele"entos "%'iles de las MCN se $ueden "edir "ediante dos siste"as: El siste"a directo utiliza una escala de "edida u&icada en la gu#a de la "esa de la "!;uina. Las i"$recisiones en el giro del sin>#n o en su aco$la"iento no a>ectan a este "or"a esta in>or"aci%n a seales el
/ig.7: (iste"a directo $ara la "edici%n de una $osici%n En el siste"a indirecto la $osici%n de la "esa se calcula $or la rotaci%n en el sin>#n. Un re'ol'er registra el "o'i"iento de un disco graduado 67
solidario con el sin>#n. La UC calcula la $osici%n del "ediante el n"ero de $asos o $ulsos generados durante el des$laza"iento.
/ig.7: (iste"a indirecto $ara la "edici%n de una $osici%n )ara conocer las $osici%n eacta de cual;uier ele"ento "%'il de una MCN a lo largo de un eje de des$laza"iento se e"$lean un conjunto de dis$ositi'os electr%nicos ? unos "or"a de la escala se distingue entre: •
"edici%n de $osiciones a&solutas.
$ara la "edici%n de los des$laza"ientos su$one ;ue las $osiciones esti"adas son inde$endientes del estado $untual de la "!;uina o de su control al estar re>eridas a un $unto in'ariante conocido co"o Korigen a&solutoK o Kcero "!;uinaK. •
"edida de $osiciones $or incre"entos
F incre"ento des$laza"iento $e;ueo de longitud jaG se e"$lea $ara designar los "o'i"ientos relati'os a algn $unto signicati'o distinto del origen a&soluto ? ;ue= ade"!s= $uede 'ariar. Durante el "o'i"iento la UC lle'a a ca&o un conteo del n"ero de incre"entos Fdi'isionesG en las ;ue la nue'a $osici%n diere de la anterior. La "edici%n de $osiciones a&solutas e"$lea un siste"a de escalas codicadas ? ordenadas $or "lti$los si"ilares a un escal#"etro. )ara conocer la $osici%n actual del des$laza"iento se hace sie"$re re>erencia al cero "!;uina Forigen a&solutoG ;ue es un $unto >#sico= conocido e in'ariante de la MCN. Es i"$rescindi&le ;ue la lectura $ueda lle'arse a ca&o en todo el rango 66
de des$laza"iento del eje en cuesti%n. A cada $osici%n denida dentro de ese rango la UC le asigna un 'alor nu"erencia res$ecto a su $osici%n $re'ia. )ara garantizar ;ue la "edida se realiza correcta"ente= in"ediata"ente des$uerenciaK. Tan $ronto co"o la "!;uina a asignado el $unto de re>erencia el resol'er co"ienza a su"inistrar $osiciones relati'as al lti"o $unto "ediante lectura Q conteo de la escala. MA*UINA( COM)ONENTE( , CNC El husillo $rinci$al El husillo $rinci$al ejecuta: •
El "o'i"iento rotati'o de la $ieza en los tornos.
•
La rotaci%n de herra"ienta en las >resadoras ? taladradoras.
El husillo $uede accionarse $or: •
"otores de corriente alterna de tres >ases.
•
"otores corriente continua.
En el $ri"er caso la regulaci%n de la 'elocidad de giro se lle'a a ca&o "ediante un reductor de engranajes. De$endiendo del diseo ? co"$lejidad de este reductor se consigue un rango "!s o "enos 'ariado de 'elocidades de giro. En la "a?or $arte de las MCN el ele"ento ;ue acciona el ca&ezal es un "otor de corriente continua . Esto $ro$orciona una 'ariedad casi innita de 'elocidades de giro= las cuales se $rocesan "ediante un tac%"etro. Todo ello $er"ite al $rogra"ador esta&lecer la 'elocidad de giro de >or"a casi ar&itraria= dentro del rango ? ca$acidad del "otor. (iste"as de sujeci%n Eisten di>erentes "ecanis"os $ara a"arrar la $ieza en los tornos CN: •
)latos uni'ersales de dos= tres o cuatro garras autocentra&les. 62
•
)latos >rontales $ara la colocaci%n de sargentos $ara agarre de >or"as irregulares.
•
Mandriles autocentra&les.
•
)inzas $ara la sujeci%n de $iezas cil#ndricas $e;ueas.
•
)untos ? contra$untos con arrastre $ara $iezas es&eltas.
•
Lunetas esca"otea&les $ara a$o?o inter"edio.
•
Conos.
En >resado se e"$lean las siguientes >or"as de sujeci%n: •
(argentos ? a$o?os con >or"as escalonadas= ajusta&les en altura o &lo;ues con 'arias >acetas de contacto= con $ernos ? resortes de a$riete de "ontajeBdes"ontaje r!$ido.
•
)lacas angulares de a$o?o.
•
)alancas de a$riete. Mordazas "ec!nicas autocentra&les
•
)latos o "esas "agn
•
Mesas ? dis$ositi'os "odulares de uso uni'ersal.
•
A$o?os de diseo es$ec#co o es$ecial.
Los dis$ositi'os de sujeci%n $er"iten asegurar la $ieza a la "esa de tra&ajo F>resadoG o al ca&ezal FtorneadoG El n"ero de >unciones controla&les ;ue est!n relacionadas con estos siste"as de$ende de la >or"a de ali"entaci%n de $iezas F"anual o auto"!ticaG ? de la co"$lejidad del siste"a de a"arre. En los tornos el $lato de garras se $uede a&rir ? cerrar "ediante instrucciones $rogra"adas de CN. Ta"&iuerza de a$riete de$ende general"ente de la 'elocidad de giro del ca&ezal 'elocidades ele'adas de"andan las $resiones "a?ores al au"entar la acci%n de la >uerza centri>uga. Co"o es ha&itual ;ue las MCN tra&ajen a 'elocidades de giro FcorteG ele'adas ? esto $odr#a su$oner $resiones ;ue daasen la $ieza= estas incor$oran "ecanis"os de co"$ensaci%n de las >uerzas centri>ugas. El diseo de las "is"as se &asa de "antener una $resi%n esta&le del acciona"iento de cierre hidr!ulico a 'elocidades de giro ele'adas. 63
/ig.65: A"arre de una $ieza en un $lato de garras En >resado las $resiones de a$riete no resultan tan cr#ticas. El as$ecto "!s cr#tico en la sujeci%n en estas "!;uinas es la ra$idez de "ontaje Q des"ontaje ? la $recisi%n en el $osicionado de la $ieza en la "esa de tra&ajo. El siste"a de a"arre de&e $er"itir una >!cil carga Q descarga de la $ieza de tra&ajo ? garantizar la re$etiti&ilidad en la colocaci%n esta&le ? $recisa de la "is"a en el seno de la MCN. Co"$ati&ilizar todo ello $uede resultar costoso en tie"$o ? dinero. Los siste"as de sujeci%n es$ec#cos "ediante co"$onentes nor"alizados ? "odulares se utilizan >recuente"ente. Estos dis$ositi'os de&en $er"itir el "ecanizado co"$leto sin o$eraciones de "ontaje Q des"ontaje.
6
/ig.69: Mesa de >resadora con tornillos de a$riete El "ecanizado de $iezas es&eltas con torno $uede de"andar el uso de un ele"ento de a$o?o en el etre"o li&re de la $ieza conocido co"o contra$unto. Este ele"ento incor$ora dos >unciones adicionales en la $rogra"aci%n CN: •
)osicionar contra$unto
•
A$roi"ar o retirar contra$unto
En uni%n al contra$unto= la esta&ilizaci%n de la $ieza de tra&ajo $uede re;uerir la $resencia de la luneta de a$o?o lateral. Este "ecanis"o incor$ora las siguientes >unciones: •
A&rir luneta .
•
Cerrar luneta .
•
)osicionado trans'ersal .
•
A$roi"aci%n Q retirada.
/ig.6: Ele"entos de a$o?o auiliar en torneado En nu"erosas ocasiones es con'eniente e;ui$ar las >resadoras con un siste"a dual de "esas de tra&ajo ;ue $er"ite realizar o$eraciones de trans$orte ? a"arre de $iezas >uera de "!;uina. La colocaci%n de la "esa en la $osici%n de tra&ajo $uede realizarse con >unciones CN es$ec#cas= as# co"o las $aradas ? co"ienzo de los &lo;ues de "ecanizado $ro$ia"ente dichos.
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/ig.6: Mesas trans$orta&les de una >resadora )ARAMETRO )ARA CERO EN NA*UINA( DE TORNO , /RE(ADORA Di"ensiones &!sicas )ara garantizar la $recisi%n di"ensional en el "ecanizado de una $ieza con una MCN su UC de&e tener noci%n eacta de las di"ensiones de cada herra"ienta e"$leada. Las di"ensiones &!sicas de una >resa son la longitud FLG ? el radio de corte FRG. En herra"ientas de torno dichos $ar!"etros son la longitud FLG ? el decalaje trans'ersal F*G. Las di"ensiones &!sicas de la herra"ienta ;uedan re>eridas res$ecto del $unto de "ontaje del aco$la"iento con el hueco corres$ondiente del ca&ezal Fo torretaG de la MCN. El esta&leci"iento de las di"ensiones &!sicas FreglajeG de las herra"ientas en las MCN se realiza de dos >or"as: •
•
Mediante una $rue&a de "ecanizado: En este caso se al"acenan unas di"ensiones a$roi"adas de la herra"ienta en la UC. Des$u
herra"ientas calculando directa"ente sus di"ensiones &!sicas res$ecto del $unto de "ontaje.
Los siste"as eternos de $rereglaje de herra"ientas utilizan un siste"a de "ontaje ? jaci%n idor"!tico al ;ue $uede conectarse la UC a tra'or"aci%n di"ensional directa"ente a la UC ;ue go&ierna toda la instalaci%n.
)ara deter"inar las di"ensiones &!sicas de una herra"ienta= garantizar ;ue las asu"a la UC e inicializar con'eniente"ente la MCN= se re;uiere un conjunto de a$o?os eternos co"o $untos de contacto o $atrones de re>erencia= $aradas de los indicadores de recorrido= "andriles de centrado= sensores de "edida= etc.
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)ROCEDIMIENTO( , CRITERIO( )ARA DETERMINAR CER7 EN TORNO , /RE(ADORA La asignaci%n del Kcero de herra"ientaK se lle'a a ca&o de la siguiente >or"a: En $ri"er lugar= se hace contacto en una su$ercie de la $ieza a "ecanizar con una herra"ienta de re>erencia o $al$ador al"acenando la UC la "edida o&tenida co"o la altura KceroK o de re>erencia. A continuaci%n se de&er!n introducir en la UC las di>erencias entre las alturas de las herra"ientas de tra&ajo ? la de re>erencia. Durante el "ecanizado la UC corrige de >or"a auto"!tica las tra?ectorias de cada herra"ienta con esas di>erencias= descri&iendo un recorrido nico so&re la $ieza ajustado a la altura de re>erencia o KceroK.
Control de >unciones "!;uina En adici%n a las >unciones geo"unciones "!;uina. El n"ero de estas ? la >or"a en ;ue se ejecutan de$enden= tanto de la $ro$ia MCN= c%"o de las $osi&ilidades de la UC. Las >unciones "!;uina ;ue se enu"eran a continuaci%n son un eje"$lo de las acti'idades co"$le"entarias ;ue $ueden ser $rogra"adas ? ;ue en algunos casos a>ectan a tareas auiliares de la MCN: •
Co"ienzo del giro ? control de la 'elocidad del ca&ezal.
•
)osicionado angular del ca&ezal.
•
Acti'aci%n del re>rigerante a una $resi%n de salida dada.
•
Manteni"iento del a'ance constante.
•
Manteni"iento de la 'elocidad de corte constante.
•
Ca"&io de herra"ienta acti'a.
•
Co"ienzo de acciones de los dis$ositi'os auiliares: 6
•
(iste"as de ali"entaci%n o ca"&iadores de $iezas.
•
Contra$unto
•
Luneta
•
Mani$uladores
•
Trans$ortadores Fcon'o?esG
La "a?or#a de las ca$acidades de las MCN se $ueden congurar co"o >unciones "!;uina con el o&jeto de auto"atizar al "!i"o los $rocesos de >a&ricaci%n.
)ROCEDIMIENTO )ARA ACER LA COM)EN(ACI1N DE ERRAMIENTA( EN TORNO , /RE(ADORA. Ca"&iadores de herra"ienta Mecanizar $roductos en MCN re;uiere di>erentes o$eraciones sucesi'as sin soltar la $ieza de su siste"a de a"arre F>aseG lo ;ue su$one incor$orar un dis$ositi'o ;ue $er"ita ca"&iar de >or"a auto"!tica las herra"ientas durante el $roceso. Es $oco ha&itual lle'ar a ca&o un tra&ajo de "ecanizado sin ca"&iar de herra"ienta. El ca"&io de herra"ientas $uede ejecutarse "anual"ente $or el o$erario= sin e"&argo= esto solo se realiza en la $r!ctica con >resadoras ? taladradoras dotadas de ca&ezales con ada$tadores $ortaherra"ientas de acceso r!$ido ? sencillo. Los tornos CN ? centros de "ecanizado de gran $roducci%n utilizan ca"&iadores auto"!ticos de herra"ientas ;ue $ueden al&ergar un n"ero 'aria&le de tiles de$endiendo de su diseo. Los ca"&iadores de herra"ientas reci&en los no"&res de: •
•
Torreta de herra"ientas FtornosG Carrusel de herra"ientas F>resadoras Q centros de "ecanizadoG
El ca"&io de herra"ienta se controla $or $rogra"aci%n CN caracteriz!ndose $or un giro de la torreta hasta ;ue coloca en la $osici%n de tra&ajo a;uella ;ue se le solicita 6
/ig.27: Torreta de herra"ientas de un torno En el caso de los carruseles Fal"acenesG de herra"ientas= $ara ca"&iar la herra"ienta se e"$lea un "ani$ulador o garra adicional. La UC de la "!;uina interru"$e el "ecanizado $ara ;ue el "ani$ulador etraiga del carrusel= ;ue ha girado hasta colocar al til deseado en la $osici%n de ca"&io= la nue'a herra"ienta. (i"ult!nea"ente la garra o$uesta del "ani$ulador etrae la herra"ienta en uso del ca&ezal. Un 'olteo del "ani$ulador coloca la nue'a en el ca&ezal ? a la usada en el hueco Festaci%nG dejado $or la $ri"era en el al"ac
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/ig.26: Carrusel de herra"ientas de una >resadora Los ca"&iadores de herra"ientas incor$oran >recuente"ente el K$osicionado l%gicoK= ;ue se &asa en realizar giro de la torreta o el carrusel en el sentido ;ue $er"ite u&icar el til deseado de >or"a "!s r!$ida desde la $osici%n actual.
/ig.22: Torreta de sentido de giro jo
/ig.23: Torreta con giro l%gico Ejes co"$le"entarios Algunas MCN dis$onen de "esas giratorias ?Qo ca&ezales $ara ca&ezales orienta&les. En ellas la $ieza $uede ser "ecanizada $or di>erentes $lanos ? !ngulos de a$roi"aci%n. Los ejes so&re los ;ue giran estas "esas ? ca&ezales se controlan de >or"a inde$endiente ? se conocen con el no"&re de ejes co"$le"entarios de rotaci%n. (u 'elocidad se regula ta"&ior"a aut%no"a.
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Los ejes co"$le"entarios de rotaci%n se designan en la $rogra"aci%n CN co"o A= += C. De&ido a las eigencias i"$uestas $or la co"$lejidad de ciertas $iezas otras MCN est!n dotadas de "!s de tres ejes de des$laza"iento $rinci$al. Los centros de "ecanizado $resentan usual"ente en adici%n a los tres $rinci$ales= un cuarto eje $ara la orientaci%n del ca&ezal= un ;uinto $ara el giro de la "esa ? hasta un seto FJG de a$roi"aci%n de la herra"ienta. La tra?ectoria de la herra"ienta se dene "ediante la co"$osici%n de los des$laza"ientos en = , ? P. En "uchos casos el eje J s%lo o$era cuando el resto de los ejes $er"anecen jos ? se usa $ara tra&ajos "enores de taladrado en cual;uier direcci%n. Los ejes co"$le"entarios de des$laza"iento se designan en la $rogra"aci%n CN co"o U= V= J.
/ig.2: Mesa giratoria ? ca&ezal &asculante
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/ig.28: Centro de "ecanizado de 5 ejes erra"ientas en MCN
Una herra"ienta co"$leta de MCN $resenta general"ente las siguientes $artes: •
aco$la"iento
•
$ortaherra"ientas Fcuer$o= "ango o $orta $la;uitaG
•
$unta herra"ienta F$la;uitaG 23
El aco$la"iento es el ele"ento ;ue inserta la herra"ienta en el seno del ca&ezal de la MCN F>resadorasG o en la torreta FtornosG.
/ig.2: erra"ienta co"$leta de >resado
/ig.2: erra"ienta co"$leta $ara torno La "or>olog#a de los "angos ? de las $la;uitas es la res$onsa&le de las $osi&ilidades de "ecanizado ? de los aca&ados a o&tener en las $iezas de tra&ajo.
El siste"a de "ontaje entre el $orta$la;uitas ? $la;uita $uede 'ariar: •
Los $orta$la;uitas general"ente se jan al aco$la"iento "ediante sujeciones de "ontaje r!$ido: roscas= &ridas de a$riete= $asadores= siste"as de inserci%n ti$o Ksna$K. En algunas ocasiones el $orta$la;uita ? el aco$la"iento $ueden constituir una nica $ieza. 2
•
Las $untas de las herra"ientas $ueden estar unidas al "ango $er"anente"ente FsoldadasG. (in e"&argo es "!s ha&itual el uso de siste"as de $la;uitas interca"&ia&les ;ue se jan "ediante tornillos= $alancas= &ridas= etc. Las $la;uitas al dis$oner de 'arios los $ueden alternar= in'ertir o ca"&iar deniti'a"ente cuando su>ren cual;uier deterioro.
/ig.37: (iste"a de $la;uitas interca"&ia&les Aco$la"ientos De&ido a la gran 'ariedad ;ue eiste de herra"ientas de "ecanizado $ara MCN los aco$la"ientos $ara herra"ientas= ?a sea $ara su conei%n a ca&ezales o a torretas= siguen ciertos est!ndares de diseo. Las di"ensiones del aco$la"iento de&en coincidir de >or"a eacta con las del hueco Fen el etre"o del ca&ezal o en la torretaG garantizando rigidez= $recisi%n de $osicionado ? >!cil etracci%n. En herra"ientas $ara >resadoras= ? en general $ara todas las rotati'as= se utilizan aco$la"ientos c%nicos est!ndar FI(OG. Este "or"ados $or &lo;ues roscados est!ndar con conei%n $or Ksna$K u otro siste"a al $ortaherra"ientas. Este diseo $ro$orciona a la herra"ienta un $lano de a$o?o res$ecto de la torreta "u? esta&le. Las ele'adas 'elocidades de corte ;ue se reco"iendan en el a$ro'echa"iento %$ti"o de las MCN hacen necesaria la inter'enci%n de re>rigerantes ;ue= ade"!s= "ejoran la lu&ricaci%n ? re"oci%n de la 'iruta. )ara la re>rigeraci%n $recisa de $ieza ? herra"ienta en la zona de contacto se e"$lean con'encional"ente tu&er#as @ei&les o "anguitos ;ue orientan la as$ersi%n hacia la zona deseada. 28
Muchas MCN $er"iten la re>rigeraci%n directa del "ecanizado a tra'rigeraci%n %$ti"a de las zonas de corte. De&ido a la $ro?ecci%n de las 'irutas ? a las sal$icaduras ;ue conlle'a el uso de re>rigerantes es "u? co"n ;ue las MCN dis$ongan de $aneles de $rotecci%n o carenados ;ue a#slen la zona de tra&ajo. )RINCI)IO( , CONCE)TO( +A(ICO( DE (E-URIDAD EN MA*UINA CNC
Un siste"a CNC est! constituido $or nu"erosos co"$onentes.
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/ig.: Co"$onentes de un siste"a CNC El coraz%n de un siste"a CNC es un ordenador ;ue se encarga de realizar todos los c!lculos necesarios ? de las coneiones l%gicas. tendiendo a ;ue el siste"a CNC es el $uente de uni%n entre el o$erador ? la "!;uinaBherra"ienta se necesitan dos inter>aces FtraductoresG: •
•
El inter>az del o$erador >or"ado $or el $anel de control ? 'arios a orada= casete= dis;ueteras= etcG o i"$resi%n de la in>or"aci%n. El inter>az de control de la "!;uinaBherra"ienta ;ue esta su&di'idido en "lti$les coneiones de control ? ;ue a>ectan los actuadores de ejes= del husillo $rinci$al= etc. hasta llegar al siste"a auiliar de ali"entaci%n de energ#a.
Los a$artados ;ue restan hasta nalizar este te"a e$lican con "a?or detalle las >unciones ? o$erati'a del ordenador ? de los dos inter>aces. El $anel de control El as$ecto eterno del $anel de control de las MCN $uede 'ariar considera&le"ente en >unci%n del >a&ricante= no o&stante= los co"$onentes ;ue en or"a gen
•
•
Monitor: ;ue inclu?e una $antalla CRT o un $anel de teto Fen desusoG as# co"o un conjunto de diales anal%gicos o digitales= chi'atos e indicadores. Mandos $ara el control "!;uina: Estos $er"iten el go&ierno "anual o directo de la MCN en acti'idades an!logas a las ejecutadas con una con'encional "ediante "ani'elas= interru$tores= etc. Estos controles $ueden ser e"$leados de >or"a alternati'a durante las o$eraciones $rogra"adas $ara "odicar $untual"ente el $roceso. Controles $ara la $rogra"aci%n: -eneral"ente se $resentan co"o teclados $ara la edici%n tetual de $rogra"as ? datos al"acenados. )resentan caracteres al>a&unciones ;ue ejecutan.
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/ig.: )anel &!sico de un siste"a CNC )ara garantizar el >unciona"iento correcto de la MCN ? la ace$taci%n de las instrucciones $or el ordenador= el $anel de control $resenta un con"utador del "odo de o$eraci%n. Los "odos de o$eraci%n $osi&les son: •
$rogra"aci%n Fedici%n ? gesti%nG
•
"odicaci%n datos herra"ienta
•
go&ierno "anual
•
>unciona"iento auto"!tico
La selecci%n de los "odos se lle'a a ca&o "ediante un dial rotati'o o con una &otonera siendo sencillo el ca"&io de uno a otro. Cuando un "odo esta acti'ado general"ente se constata $or una seal lu"inosa en el $anel o $or el un "ensaje de a'iso en la $antalla. La $antalla de datos ? los indicadores de un siste"a CNC $ueden dese"$ear las siguientes >unciones: •
•
•
)rogra"aci%n: Muestran el teto de los $rogra"as CN Factuando co"o un editor sencilloG ? el listado de no"&res de a;uellos ;ue est!n al"acenados en la "e"oria del ordenador. erra"ientas: )resentan la conguraci%n Fdi"ensiones ? correctoresG de un conjunto de herra"ientas al"acenadas en "e"oria. En algunos casos $uede a$arecer ta"&i
•
•
Mecanizado: Es ha&itual $resentar de >or"a continua las coordenadas de la $osici%n actual de la herra"ienta acti'a ? los datos cine"!ticas en uso F'elocidad de giro ? a'ancesG as# co"o otras 'aria&les de status. /unciones auiliares: Co"o $or eje"$lo la re$resentaci%n gr!ca de la $ieza ? de las o$eraciones de "ecanizado ? herra"ientas.
/unciones o$erati'as de una "a;uina Los "andos de control "!;uina inician o detienen acti'idades &!sicas de la MCN. En "uchas ocasiones se trata de interru$tores ON Q O// asociados a >unciones indi'iduales Ftodo Q nadaG co"o $or eje"$lo: Kacti'ar Q cortar re>rigeranteK o Karrancar Q $arar ca&ezalK. Es ha&itual ;ue estas >unciones a$arezcan re$resentadas "ediante un icono inscrito en el &ot%n corres$ondiente.
/ig.87: Interru$tores ONQO/ Eisten di'ersos "andos $ara des$lazar ? controlar el a'ance de los ejes &!sicos de la MCN de >or"a directa: +otoneras=K jo?sticSK ? ruletas Q diales. (e suele incor$orar un &ot%n $ara cada sentido de a'ance= indicando la designaci%n nor"alizada del eje Fcon su signoG. El jo?sticS dese"$ea la "is"a la&or ;ue los &otones siendo= ;uiz!s= "!s ergon%"ico. 2
La ruletas Fo diales anal%gicosG se e"$lean en el caso ;ue el des$laza"iento F o BG del eje $ueda ser re>erido a un "o'i"iento rotati'o. La ruleta suele estar graduada de >or"a si"ecto an!logo en la rotaci%n del eje corres$ondiente.
/ig.86: +otones= jo?sticS ? ruleta de a'ance )ara $oder "odicar los 'alores $rogra"ados de a'ances ? giros "uchos $aneles incor$oran un dial de 'ariaci%n $orcentual de dichos $ar!"etros. Con este siste"a se $uede "odicar el a'ance o la 'elocidad de giro del ca&ezal durante el "ecanizado en curso= indicando el $orcentaje deseado res$ecto al 'alor $rogra"ado Fel 677 "antiene el 'alor $rogra"ado= "ientras ;ue un 87 lo reducir#a a la "itadG. Los o$eradores utilizan este "ando $ara reducir los $ar!"etros cine"!ticos de la MCN durante la >a&ricaci%n de la $ri"era $ieza del lote ? 'ericar la correcta "archa de las o$eraciones de "ecanizado.
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/ig.82: Mando $ara control $orcentual del giro Las >unciones "!;uina co"andadas desde el $anel general"ente se identican $or s#"&olos o iconos. Estos iconos suelen ser est!ndar.
/ig.83: Eje"$los de los s#"&olos descri$ti'os $ara "andos de >unciones "!;uina El teclado de $rogra"aci%n En la &otonera ;ue controla las >unciones de $rogra"aci%n se $uede distinguir entre las teclas e"$leadas $ara la transcri$ci%n de los datos de entrada FcaracteresG ? a;uellas ;ue inician cual;uier co"ando del ordenador Fco"o la tecla ENTERW o INTROWG )ara la escritura de datos= los $aneles de control incor$oran un juego de caracteres reducido co"$uesto $or las letras F"a?sculasG con signicado en la $rogra"aci%n CN F-= M= /=...G= n"eros ? o$eradores "ate"!ticos ele"entales F=B=Q =.G. Con este juego ti$ogr!co se $uede redactar el teto del $rogra"a CN car!cter a car!cter.
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/ig.8: Teclado de letras ? n"eros Algunos $aneles incor$oran teclas con las >unciones de $rogra"aci%n "!s i"$ortantes o usuales de >or"a e$l#cita= lo ;ue reduce o a&re'ia la escritura del $rogra"a. Dichas >unciones a$arecen designadas de >or"a directa con su teto so&re la tecla o con icono ;ue la descri&e Ftal es el caso de los des$laza"ientosG.
CONCLUCION Actual"ente eiste un a"&iente de grandes e$ectati'as e incertidu"&re. Mucho de esto se da $or los r!$idos ca"&ios de la tecnolog#a actual= $ues estos no $er"iten asi"ilarla en >or"a adecuada de "odo ;ue es "u? di>#cil sacar su "ejor $ro'echo. Ta"&iunda"entales.
+I+LIO-RA/IA Manuales del CIM ? de las "!;uinas CNC Mor$in ). X. (iste"as CADQCAMQCAE= Diseo ? /a&ricaci%n $or Co"$utador. Marco"&o Xa"es X. Nu"erical Control )art )rogra""ing Industrial )ress. 32
