Universidad Politécnica Salesiana
Laboratorio de Control Numérico Computarizado Práctica No 2 Por: Tito Muñoz Fecha: 29-01-2015 1. Tema: Programación manual - torno CNC 2. Objetivos
Realizar la programación y mecanizado a pie de máquina. Realizar operaciones manuales de mecanizado. Referenciar la máquina.
3. Método Programación manual en control FANUC Oi Mate Tc.. 4. Equipo y materiales
Torno CNC, Marca LEADWELL, Modelo Ti-40. Calibrador. Sensor de Compensación. Eje de alumnio Ø 25 mm. x 150 mm. Herramienta de cilindrar y refrentar (widea) Llaves. Mandil. Gafas de protección.
5. Marco Teórico 5.1 Generalidades 5.1.1 Selección de Herramientas según el material Las herramientas de torneado se diferencian en dos factores, el material del que están constituidas y el tipo de operación que realizan. Según el material constituyente, las herramientas son dependiendo del material a mecanizar. 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. Esto ralentiza bastante el trabajo porque la herramienta se tiene que enfriar constante mente y verificar que el ángulo de incidencia del corte este correcto. Por ello, cuando se mecanizan piezas en serie lo normal es utilizar portaherramientas con plaquitas
Universidad Politécnica Salesiana intercambiables, que tienen varias caras de corte de usar y tirar y se remplazan de forma muy rápida. El mecanizado de piezas templadas tiene mucho que ofrecer en componentes con durezas de 55 – 65 HRC. Con calidades de plaquita basadas en el nitruro de boro cúbico (CBN) y la cerámica de óxido de aluminio, el mecanizado le ha ganado mucho terreno al rectificado. Tiene las ventajas de que el proceso puede ofrecer más productividad, costes de producción y por pieza más bajos, mayor flexibilidad y un proceso de producción más sencillo. Y como permite prescindir de refrigerante, el mecanizado de piezas templadas es más respetuoso con el medio ambiente que el rectificado tradicional. Las herramientas se eligen también con respecto a la velocidad de corte a la cual se va a trabajar, lo cual se detalla a continuación:
Carburos (metal duro): Son los materiales más usados en el mercado de las herramientas de corte. Se pueden usar hasta velocidades de unos 150 m.min-1, pero si se los recubre con una delgada película de TiC o TiN pueden usarse hasta 280 m.min-1. Por lo general no se afilan. Cermets: Igual que los carburos son materiales compuestos pero la matriz metálica es una aleación de Ni en cambio de Co. No son tan tenaces como los carburos pero resisten mejor al desgaste y la alta temperatura. Se pueden utilizar hasta velocidades de unos 370 m.min-1. Cerámicos: Los principales cerámicos usados son AlO, AlO-TiC, un material compuesto de matriz de AlO whiskers de SiC y el Si N. Son muy frágiles y caros, tienen baja conductividad térmica y la resistencia al shock térmico es muy pobre. No son soldables. Se pueden alcanzar velocidades de 1200 m.min-1. Diamante: Se usa sólo para el mecanizado a gran velocidad de metales no ferrosos y materiales compuestos. De todos los materiales es el más duro y menos tenaz, lo que limita su uso. Se pueden llegar hasta velocidades de 4500 m.min-1.
La calidad ISO de las placas widia se indica en el siguiente gráfico:
Universidad Politécnica Salesiana Donde la resistencia al desgaste (WR) depende de la velocidad de corte, generalmente alta, proporcionando un mejor acabado. La tenacidad (T) está en función del avance. La denominación anterior se explica de la siguiente manera:
P: Acero, acero fundido, fundición maleable de viruta larga. M: Acero inoxidable. K: fundición. H: Acero templado (materiales endurecidos). S: Aleaciones termoresistentes, aleaciones de titanio. N: Materiales no férreos (aluminio, bronce, plástico, madre, etc.)
Los recubrimientos también brindan ciertas características a las herramientas, entre las cuales se puede enumerar:
Sin recubrimiento. Las características de la herramienta dependen del metal duro además de ser buena elección en cuanto a cortes más agudos, superficies más lisas, mayores requisitos de acabado. Su desventaja es la sensibilidad a vibraciones. Con recubrimiento (75%). Se posee una mayor resistencia al desgaste y se alarga la vida útil de la herramienta en 2 o 3 veces más de lo normal. Las capas de recubrimiento formas capas de 5 a 20 micras por PVD o CVD. Por ejemplo los recubrimientos de TiC brindan mayor resistencia al desgaste a menores velocidades de corte.
5.1.2 Ángulo de la herramienta. Aunque en las cuchillas portaplaquitas parece que hay un ángulo de desprendimiento negativo, esto no es así. En el filo de la plaquita tienen una hendidura que riza la viruta y el ángulo de desprendimiento es en realidad positivo aunque la plaquita esté orientada para abajo. Las cuchillas de widia tienen también ángulo de desprendimiento positivo pero como la parte de arriba es un plano, toda la placa de widia está en ese ángulo. Un ángulo “negativo” indica que la herramienta trabaja a compresión y son eficaces para materiales duros y cortes interrumpidos. Si dicho ángulo es muy bajo, disminuye la vida útil de la herramienta, en cambio, si es demás elevado, los esfuerzos de corte y de potencia disminuyen pero la sección del filo se debilita. Los ángulos habituales en las placas widia son de -8 a 25º, seleccionando el mayor posible sin que se rompa.
Universidad Politécnica Salesiana
Figura 2. Ángulo de la herramienta 5.2 Parámetros de programación La estructura de un programa de torneado está constituido 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. Antes de empezar a confeccionar un programa de mecanizado se tiene que conocer apropiadamente el mecanizado que ha de realizarse y las dimensiones así como las características del material de partida, de igual manera la cantidad de piezas que componen la serie que se tiene que mecanizar. Con estos conocimientos previos, se establece el sistema de fijación de la pieza en el torno, las condiciones tecnológicas del mecanizado en cuanto a velocidad de corte, avance y número de pasadas. Igualmente se establecen los parámetros geométricos del mecanizado señalando las cotas de llegada y partida de las herramientas, así mismo se selecciona las herramientas que se van a utilizar y las calidades de las mismas.
5.3 Interfaz hombre-máquina La interfaz de usuario / interfaz hombre-máquina (HMI) es el punto de acción en que un hombre entra en contacto con una máquina. El caso más simple es el de un interruptor: No se trata de un humano ni de una "máquina" (la lámpara), si no una interfaz entre los dos. Para que una interfaz hombre-máquina (HMI) sea útil y significativa para las personas, debe estar adaptada a sus requisitos y capacidades. Por ejemplo, programar un robot para que encienda la luz sería demasiado complicado y un interruptor en el techo no sería práctico para una luz en un sótano. Tendiendo a que el sistema CNC es el puente de unión entre el operador y la máquina herramienta se necesitan dos interfaces (traductores):
Universidad Politécnica Salesiana
La interfaz del operador formado por le panel de control y varios a él conectados relacionados generalmente con dispositivos periféricos de almacenamiento. La interfaz de control de la máquina-herramienta que está subdividido en múltiples conexiones de control y que afectan los actuadores de ejes, del husillo principal, etc. Hasta llegar al sistema auxiliar de alimentación de energía.
5.4 Movimientos de trabajo según los comandos G y comandos M. La programación nativa de la mayoría de las máquinas de Control Numérico Computarizado se efectúa mediante un lenguaje de bajo nivel llamado G & M. El nombre G & M viene del hecho de que el programa está constituido por instrucciones Generales y Misceláneas. Estos códigos están estandarizados por la ISO.
Códigos G: creados en principio para describir la geometría de la pieza de trabajo, si la pieza posee líneas rectas, arcos, etc. Códigos M: Misceláneos o también llamados funciones auxiliares se crearon en principio para automatizar las funciones operativas, funciones que realizaría el operario como: prender el husillo, prender el refrigerante, etc. 5.5 Ciclos de torneado, comandos y características. Dentro de los códigos G se encuentran los códigos modales que quedan activados en el programa hasta que sean cancelados o cambiados por otros. En una línea o bloque se pueden programar varios códigos G desde que no se cancelen entre sí es decir que cumplan funciones diferentes. Los códigos G básicos son G0, G1, G2, G3, y G4. Estos códigos son comunes a la mayoría de controles, de ahí en adelante los códigos pueden variar de acuerdo al fabricante de control o a la estandarización que utilice (norma DIN, ISO, etc).
Códigos básicos G:
G0 Posicionamiento en marcha rápida: Este es un código modal, se utiliza para acercar la herramienta a la pieza de trabajo en marcha rápida antes de iniciar el mecanizado y para alejarse de esta después de haber mecanizado. La máquina se desplaza con la máxima velocidad hasta las coordenadas programadas. G1 Mecanizado en línea recta: También llamado interpolación lineal. Este código se utiliza para mecanizar toda trayectoria en línea recta ( refrentar, cilindrar, taladrar, hacer conos y chaflanes, ranurar, tronzar). La máquina se mueve con avance de mecanizado programado con el código F. Al programar los ejes X y Z a la vez, se generan fácilmente trayectorias cónicas. G2 Interpolación circular en sentido horario: este código modal se utiliza para mecanizar arcos y semiesferas donde la herramienta describe una trayectoria
Universidad Politécnica Salesiana circular en sentido de las manecillas del reloj. Este código también se acompaña del avance de mecanizado F.
G3 Interpolación circular en sentido antihorario. G4 Tiempo de espera: Este código se utiliza cuando se necesita una pausa temporizada en el programa.
Códigos de ciclos de torneado
G70 Ciclo fijo de acabado de perfil G71 Ciclo fijo de desbaste en el eje X. G72 Ciclo fijo de desbaste en el eje Z. G73 Ciclo fijo de seguimiento de perfil. G74 Ciclo fijo de taladrado profundo. G75 Ciclo fijo de ranurado en el eje X. G76 Ciclo fijo de roscado múltiple. G80 Anulación de ciclo fijo de taladrado. G83 Ciclo fijo de taladrado en cara de refrentado. G84 Ciclo fijo de roscado con macho en cara de refrentado. G86 Ciclo fijo de mandrinado en la cara de refrentado.
6. Procedimiento 6.1 Preparación y ajuste del equipo. Es necesario confirmar que no exista ningún error o alarma en la máquina.
6.2 Procedimiento de la práctica Mecanizado manual 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Programar previamente en papel la geometría mostrada en la figura 3. Medir la pieza a trabajar y sujetarla en el mandril. Montar la herramienta en la torreta T01.01 Determinar el Cero Máquina. Determinar el cero pieza. Realizar compensación de herramientas. Encender el husillo a una velocidad recomendable para maquinar (dependiendo del material se selecciona la velocidad de giro). 8. Seleccionar la herramienta para un mecanizado previo. 9. Refrentar y cilindrar manualmente a las dimensiones que solicite el instructor de acuerdo al perfil que se ha programado.
Universidad Politécnica Salesiana
Programación y mecanizado a pie de maquina de la geometría: 1. Invertir la pieza y sujetarla al mandril. 2. Ingresar la programación previamente realizada creando un nuevo programa en modo EDIT. 3. Realizar el mecanizado colocando en modo AUTO y ejecutando paso a paso las líneas programadas en el ítem anterior.
Universidad Politécnica Salesiana
Figura 3. Geometría a realizar.
Universidad Politécnica Salesiana
7. Cuestionario ¿Cuáles son las características de los ciclos de trabajo de la maquina CNC? Estos ciclos de trabajo en la máquina CNC tienen una particularidad de trabajar una sola operación en un mismo sentido hasta lograr un objetivo o geometría establecida. Todo esto mediante una secuencia de movimientos análogos variando la posición de los ejes.
¿Qué es la interpolación lineal en un programa para torneado? Es un mecanizado en línea recta (refrentar, cilindrar, taladrar, hacer conos y chaflanes, ranurar, tronzar). La máquina se mueve con avance de mecanizado programado con el código. Se generan fácilmente trayectorias lineales, dependiendo de como se programen los ejes X-Z ya sean línea a línea o ambos a la vez en una sola línea.
Explicar cuál es la estructura básica para un programa de torneado de una superficie. Los programas se numeran con la letra O y se disponen cuatro dígitos para el número del programa. Por lo general se utilizan los números de secuencia o números de bloque con la letra N los cuales llevan el orden de ejecución de cada línea en el programa. Luego del número de bloque o línea se programan los códigos de instrucción tales como: G, M, F, S, T, X, Z etc. Estos activan varias funciones, se puede realizar un movimiento por cada bloque de programación cerrando el bloque con “;”. Se puede observar un ejemplo
O1111; N05 T0000 G40 G21 G97; N10 G28 U0 W0; N20 G54; N30 T0101; N40 G0 X80. Z5. M4 S1200; N50 G1 Z-2. F0.12 M8; N60 G0 X81. Z;
(Herramienta, Coordenadas, Unidades) (Ubicación del cero pieza) (Traslado de origen) (Selección de herramienta) (Posicionamiento en marcha rápida) (Mecanizado en línea recta) (Posicionamiento en marcha rápida)
… … …
N250 M30;
(Fin del programa)
9. Conclusiones y Recomendaciones Se realizó la programación y mecanizado a pie de máquina comprobando todos los parámetros del programa ingresado en torno, ejecutando línea a línea las acciones descritas en cada bloque programado en base a la geometría propuesta en la práctica.
Universidad Politécnica Salesiana Se debe tomar en cuenta la referencia de la máquina y la pieza al momento de mecanizar, para evitar posibles colisiones. Los ciclos en las máquinas CNC son de gran utilidad ya que simplifican la cantidad de bloques a programar y tiempos de mecanizado, si estos son utilizados correctamente. La selección de herramientas y velocidades de corte son muy influyentes en la geometría final, ya sea por dimensión o por acabado en la misma.
10. Bibliografía [1] “Interfaz Hombre-maquina (IHM) - Human-Machine Interface (HMI) - COPA-DATA.” [Online]. Available: http://www.copadata.com/es/productos/product-features/interfazhombre-maquina-hmi.html. [Accessed: 06-Jan-2015]. [2] “_TECNOLOGIA EDUCATIVA SA - Programación de máquinas de CNC con códigos G&M.” [Online]. Available: http://www.tecnoedu.com/Denford/GM.php. [Accessed: 29 Jan-2015]. [3] “Calaméo - LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN CNC -ISO-.” [Online]. Available: http://es.calameo.com/books/0007729059e6925c64377. [Accessed: 29-Jan-2015].