TORNO CNC Con el fin de analizar a fondo este tema se vio la necesidad de saber que era un torno y vimos que es una máquina que realiza el torneado (dar forma) a la pieza y su principal función es para operaciones de torneado rápido de: metales, madera, plástico y para pulimento, también permite mecanizar (dar forma) piezas de forma geométrica de revolución como: cilindros, conos, hélices etc. Todos los tornos desprenden viruta de piezas que giran sobre su eje de rotación y que están siendo maquinadas, por lo que su trabajo se distinguirá por que la superficie generada será circular, teniendo como centro su eje de rotación (o eje de revolución). Estas son las operaciones del torno:
Cilindrado: Hacer un cilindro más pequeño partiendo pa rtiendo de otro más grande (cilindro base). b ase). Torneado Cónico: Dar forma de cono o troncos de cono. Contornos: Dar forma a una parte del cilindro base. Formas: Hacer diferentes formas sobre el cilindro base. Achaflanado: hacer un chaflán, o lo que es lo mismo, un corte o rebaje en una un a arista de un cuerpo sólido. Trozado: Cortar la pieza una vez terminada. Roscado: Hacer roscas para tuercas y tornillos. Mandrinado: Agrandar un agujero. Taladrado: Hacer agujeros. Moleteado: Hacer un grabado sobre la pieza. La pieza con la que se hace se llama "moleta" que lleva en su superficie la forma del grabado que queremos hacer sobre la pieza. Refrentado: Disminuir la longitud de la pieza.
Ahora analizamos que es CNC es el uso de una computadora para controlar y monitorear los movimientos de una máquina herramienta. h erramienta. Entre esas máquinas herramienta, tanto estáticas como portátiles, podemos mencionar: fresadora, torno, rectificadora, máquina de corte por láser, por chorro de agua o por electroerosión, estampadora, prensa, brazo robotizado, etc. Las máquinas de gran porte cuentan con una computadora dedicada que forma parte del equipo, y la mayoría dispone de un sofisticado sistema de realimentación que monitorea y ajusta constantemente la velocidad y posición de la herramienta de corte. co rte. Las máquinas menos exigentes usadas en talleres admiten el uso de una computadora personal externa. El controlador CNC trabaja en conjunto con
una serie de motores (servomotores y/o motores paso a paso), así como componentes de accionamiento para desplazar los ejes de la máquina de manera controlada y ejecutar los movimientos programados. La máquina CNC, por lo tanto, consiste en seis elementos principales: Dispositivo de entrada Unidad de control o controlador Máquina herramienta Sistema de accionamiento Dispositivos de realimentación (sólo en sistemas con servomotores) Monitor
En este informe nos enfocaremos en el torno CNC (control numérico computarizado) y encontramos que es una máquina de tipo torno en la cual se utiliza para mecanizar piezas mediante el software de computadora en donde utiliza datos alfanuméricos, siguiendo los ejes cartesianos X, Y, Z, gracias a esto podemos deducir como es c omputarizado puede producir piezas mecánicas en gran cantidad y con precisión. El torno CNC realiza todos los trabajos que puede hacer diferentes tornos como paralelos, copiadores, también es muy versátil ya que ejecuta funciones de taladrado y giros. Este tipo de máquinas comúnmente se encuentran en las grandes empresas, ya que son muy caras y delicadas, normalmente se encuentran en las industrias de automóviles ya que las piezas que se necesitan para los carros son muy difíciles y deben ser exactas, pues de no ser así el carro no funcionaría de forma adecuada, FUNCIONAMIENTO Como mencionábamos anteriormente los tornos CNC tienen tres ejes de referencia, llamados X, Y, Z.
- El eje Z es el que co corresponde rresponde al desplazamiento longitudinal de la herramienta en l as operaciones de cilindrado. - El eje X es el que realiza el movimiento transversal de la herramienta y corresponde a las operaciones de refrentado, siendo perpendicular al eje principal de la máquina. - Estos son los dos ejes principales, pero con los CVINC de última tecnología comienza a tener mucha más importancia el EJE Y: eje que comanda la altura de las herramientas del CNC. Estos ejes tienen incorporada la función de interpolación, es decir que puedan desplazarse de forma simultánea, pudiendo conseguir mecanizados cónicos y esféricos de acuerdo a la geometría que tengan las piezas. Las herramientas van sujetas en un cabezal en forma de tambor donde pueden ir alojadas de seis a veinte portaherramientas diferentes las cuales van rotando de acuerdo con el programa de mecanizado. Este sistema hace fácil el mecanizado integral de piezas complejas. La estructura de un programa de torneado está conformado por una serie de secuencias y funciones donde se van programando las tareas que debe realizar la máquina de acuerdo con los parámetros de la pieza y las condiciones tecnológicas de su mecanizado. Existen varios fabricantes de ordenadores para tornos.
Todos los tornos de control numérico están dotados de tres puntos de referencia que hay que tener en cuenta a la hora de iniciar un programa. Estos puntos son conocidos como cero máquinas, cero pieza y punto de referencia. - El cero máquina es el punto sobre el que se sitúa el sistema de coordenadas inicial de las máquinas, este origen viene dado por el fabricante. Normalmente se sitúa en la cara frontal del plato de garras y sobre el eje X-0. - Se conoce como cero pieza el sistema de referencia que el programador adopta por razones prácticas, teniendo en cuenta la geometría y acotación de la pieza a mecanizar, para facilitar la programación CNC. El cero cero pieza se programa programa como la primera función a realizar en cada modelo de pieza nueva que se mecaniza Este punto tiene como coordenadas X-O y el valor de Z es la distancia que hay del cero máquina a la cota elegida del plano de la pieza como cero pieza que es el que el programador considere oportuno. - Punto de referencia es aquél donde se realiza la sincronización del sistema de referencia de la máquina. Este punto es hacia donde se dirige el carro portaherramientas cuando cambia de herramienta o cuando se acaba el mecanizado de la pieza. Este punto está prefijado por el fabricante de la máquina. UNIDADES DE MEDIDA El CNC puede programarse y manejarse en sistema “métrico” o “en pulgadas”. Las unidades métricas de la tabla son válidas para las l as programaciones y visualizaciones.
HERRAMIENTAS DEL TORNEADO Vemos cuales son Las herramientas del torneado y se diferencian en dos factores, el material del que están constituidas y el tipo de operación que realizan. Según el material constituyente, las herramientas pueden ser de acero rápido, metal duro soldado o plaquitas de metal duro (widia) intercambiables el cual se encuentra estipulado en el codigo ISO. La tipología de las herramientas de metal duro está normalizada de acuerdo con el material que se mecanice, puesto que cada material ofrece unas resistencias diferentes. TIPOS DE TORNO CNC Existen tres tipos de tornos CNC que son: Torno CNC de bancada inclinada: Este tipo de torno posee una bancada inclinada de una pieza que otorga mayor rigidez, precisión y durabilidad en el trabajo que se vaya a realizar como
taladrado, torneado, fresado. Todo esto se controla mediante un control digital muy sofisticado sofisticado conocido como ‘’control FANUC’’. Torno CNC de bancada plana: existen en dos presentaciones. El de la serie FLC, utiliza un sistema de refrigerado y una puerta de seguridad de vidrios. Es muy utilizado para realizar trabajos con piezas pequeñas y también complejas como brocas, piezas de metal, hierro y todo material para el cual se requiera una minuciosa exactitud. La serie BJ VSCNC, utiliza un sistema de refrigerado, un sistema eléctrico de programable de cuatro estaciones y un control FANUC. A diferencia del primer modelo, éste se utiliza para realizar trabajos con exactitud en medianas y grandes piezas. Tornos Verticales CNC: Este tipo de torno posee guías cuadradas (eje X y Z) para poder marcar un mejor corte acompañado de un controlador digital FANUC. Este tipo de tornos está diseñado para trabajar con herramientas de gran volumen.
CARACTERISTICAS DE LOS TORNOS CNC Las características propias de los tornos CNC respecto de un torno normal universal son las siguientes: -Motor y cabezal principal: Este motor limita la potencia real de la máquina y es el que provoca el movimiento giratorio de las piezas, normalmente los tornos actuales CNC equipan un motor de corriente continua, que actúa directamente sobre el husillo con una transmisión por poleas interpuesta entre la ubicación del motor y el husillo, siendo innecesario ningún tipo de transmisión por engranajes. Estos motores de corriente continua proporcionan una variedad de velocidades de giro casi infinita desde cero a un máximo determinado por las características del motor, que es programable con el programa de ejecución de cad a pieza. Muchos motores incorporan dos gamas de velocidades uno para velocidades lentas y otro para velocidades rápidas, con el fin de obtener los pares de esfuerzo más favorables. El husillo lleva en su extremo la adaptación para los correspondientes platos de garra y un hueco para poder trabajar con barra.
-bancada y carros desplazables: Para poder facilitar el desplazamiento rápido de los carros longitudinal y transversal, las guías sobre las que se deslizan son templadas y rectificadas con una dureza del orden de 450 HB. Estas guías tienen un sistema automatizado de engrase permanente. Los husillos de los carros son de bolas templadas y rectificadas asegurando una gran precisión en los desplazamientos, estos husillos funcionan por el principio de recirculación de bolas, mediante el cual un tornillo sin fin tiene un acoplamiento a los respectivos carros. Cuando el tornillo sin fin gira el carro se desplaza longitudinalmente a través de las guías de la bancada. Estos tornillos carecen de juego cuando cambian de sentido de giro y apenas ofrecen resistencia. Para evitar los daños de una colisión del carro con algún obstáculo incorporan un embrague que desacopla el conjunto y detiene la fuerza de avance. Cada carro tiene un motor independiente que pueden ser servomotores o motores encoder que se caracterizan por dar alta potencia y alto par a bajas revoluciones. Estos motores funcionan como un motor convencional d e Motor de corriente alterna, pero con un encoder encod er conectado al mismo. El encoder controla las revoluciones exactas ex actas que da el motor y frena en el punto exacto que marque la posición programada de la herramienta. Por otra parte, la estructura de la bancada determina las dimensiones máximas de las piezas que se puedan mecanizar.
-Ajuste posicionamiento de carros: A pesar de la calidad de los elementos que intervienen en la movilidad de los carros longitudinal y transversal no hay garantía total de poder conseguir la posición de las herramientas en la cota programada. Para corregir los posibles fallos de posicionamiento hay dos sistemas electrónicos uno de ellos directo y el otro sistema indirecto. El sistema de ajuste de posicionamiento directo utiliza una regla de medida situada en cada una de las guías de las bancadas, donde actúa un lector óptico que mide exactamente exactament e la posición del carro, transfiriendo a la UCP (Unidad Central de Proceso) las desviaciones que existen donde automáticamente se reprograma hasta conseguir la posición correcta. -Portaherramientas: El torno CNC utiliza un tambor, o ya sea bien una torreta, torreta, como portaherramientas donde pueden ir ubicados de cuatro a veinte herramientas diferentes, según sea el tamaño del torno, o de su complejidad. El cambio de herramienta se controla mediante el programa de mecanizado, y en cada cambio, los los carros retroceden a una posición donde se produce el giro y la selección de la herramienta adecuada para proseguir el ciclo de mecanizado. Cuando acaba el mecanizado de la pieza los carros retroceden a la posición inicial de retirada de la zona de trabajo para que sea posible realizar el cambio de piezas sin problemas. El tambor portaherramientas, conocido como revólver, lleva incorporado un servomotor que lo hace girar, y un sistema hidráulico o neumático que hace el enclavamiento del revólver ( Vea la figura 2.8), dando así una precisión que normalmente está entre 0.5 y 1 micra de milímetro. Las herramientas tienen que ser ajustadas a unas coordenadas adecuadas en un accesorio externo a los tornos de acuerdo con las cotas que indique el programa. En la mayoría de los casos se trabaja con plaquitas intercambiables de metal duro, con lo cual, cuando se necesita reponer la plaquita, no hace falta desmontar el portaherramientas de su alojamiento. -CPU (unidad central de proceso): La CPU o UCP es el cerebro de cálculo de la máquina, gracias al microprocesador que incorpora. La potencia de cálculo de la máquina la determina el microprocesador instalado. A cada máquina se le puede instalar cualquiera de las CPU que qu e hay en el mercado, por ejemplo: FAGOR, FANUC, SIEMENS, etc. Lo normal es que el cliente elige las características de la máquina que desea y luego elige la CPU que más le convenga por prestaciones, precio, servicio, etc. Las funciones principales encomendadas a la CPU es desarrollar las órdenes de mando y control que tiene que tener la máquin a de acuerdo con el programa de mecanizado mec anizado que el programador haya establecido, como por ejemplo calcular la posición exacta que deben tener las herramientas en todo el proceso de trabajo, mediante el control del desplazamiento de los correspondientes carros longitudinal y transversal. También debe controlar los factores tecnológicos del mecanizado, o sea las revoluciones del husillo y los avances de trabajo y de desplazamiento rápido, así como el cambio de herramienta. Por otra parte, la CPU, integra las diferentes memorias del sistema, que pueden ser EPROM, ROM, RAM y TAMPON, que sirven para almacenar los programas y actuar como un disco duro de cualquier ordenador. Como periférico de entrada el más significativo e importante es el teclado que está instalado en el panel de mandos de la máquina, desde donde se pueden introducir correcciones y modificaciones al programa inicial, incluso elaborar un programa individual ind ividual de mecanizado. Hay muchos much os tipos de periféricos de entrada con mayor o menor complejidad, lo que si tienen que estar construidos es a prueba de ambientes agresivos como los que hay en los talleres. Como periférico de salida más má s importante se encuentra el monitor que es por donde nos vamos informando del proceso de ejecución del mecanizado y podemos ver todos los valores de cada secuencia. También podemos controlar el desplazamiento manual de los carros y demás elementos móviles de la máquina.
TIPOS DE MECANIZADO Existen dos clases mecanizado en seco y con refrigerante el torneado en seco es completamente viable y se emplea en numerosas aplicaciones. Hay una tendencia reciente a efectuar los mecanizados en seco siempre que la calidad de la herramienta lo permita. Una zona de temperatura de corte más elevada puede ser en muchos casos, un factor positivo. Sin embargo, el mecanizado en seco no es adecuado para todas las aplicaciones, especialmente para taladrados, roscados y mandrinados para garantizar la evacuación de las virutas. Es necesario evaluar con cuidado operaciones, materiales, piezas, exigencias de calidad y maquinaria para identificar los beneficios de eliminar el aporte de refrigerante. PARAMETROS DE TORNEADO: En el torneado hay seis parámetros clave: Los tornos CNC, debido a sus mecanismos de funcionamiento permiten ajustar al máximo las condiciones de mecanizado y por lo tanto conseguir el mejor tiempo de torneado posible. Velocidad de corte (Speed) (Vc). Se define como la velocidad lineal en la periferia de la zona que se está mecanizando. Su elección viene determinada por el material de la herramienta, el tipo de material de la pieza y las características de la máquina. Una velocidad de corte alta permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. La velocidad de corte se expresa en metros/minuto. Velocidad de rotación de la pieza (N). Normalmente expresada en revoluciones por minuto. Se calcula a partir de la velocidad de corte y del diámetro mayor de la pasada que se está mecanizando. Avance (F). Definido como la velocidad de penetración de la herramienta en el material. En el torneado suele expresarse en mm/rev. No obstante para poder calcular el tiempo de torneado es necesario calcular el avance en mm/min de cada pasada. Profundidad de pasada. Es la distancia radial que abarca una herramienta en su fase de trabajo. Depende de las características de la pieza y de la potencia del torno. Potencia de la máquina. Está expresada en kW, y es la que limita las condiciones generales del mecanizado, cuando no está limitado por otros factores. Tiempo de torneado (T). Es el tiempo que tardan todas las herramientas h erramientas en realizar el mecanizado sin tener en cuenta otras cuestiones como posibles paradas de control o el tiempo poner y quitar la pieza del cabezal que puede variar dependiendo dep endiendo de cada pieza y máquina. Se calcula a base de ir sumando los tiempos parciales de cada herramienta. Estos parámetros están relacionados por las fórmulas siguientes:
Generalmente, la velocidad de corte óptima de cada herramienta y el avance de la misma vienen indicados por el fabricante de la herramienta o, en su defecto, en los prontuarios técnicos de mecanizado.
