INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE MISANTLA ING. ELECTROMECANICA ELECTROMECANICA SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFACTURA
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ING. ROBERTO CARLOS CABRERA JIMENEZ
PROGRAMACIÓN DE MÁQUINAS CNC UNIDAD 2: INVESTIGACION
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JOSE ROBERTO CAMPOS GONZALEZ
MISANTLA, VER. 30 DE JUNIO DEL 20014
Contenido 2.1. PROCEDIMIENTO PARA LA ELABORACIÓN DE UNA PIEZA EN UNA MAQUINA CNC. .............. 2
2.2
CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS DE CORTE ............................................................................ 5
2.3.
ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA CNC .................................................................................... 6
2.4. CÓDIGOS G DE PROGRAMACIÓN ................................................................................................. 7 2.5
CÓDIGOS M, S, T, y F. ............................................................................................................ 10
2.7 CÓDIGOS DE SUBRUTINAS .......................................................................................................... 11 2.8 CICLOS ENLATADOS ..................................................................................................................... 13
Programación de la Máquina 1.
Planificación del Programa
Lectura de Planos. La lectura de planos es una habilidad básica en la industria de la manufacturación, algo que todos los ingenieros, gerentes, programadores y operadores de CNC, maquinistas e inspectores, deberían conocer. Elección de la Máquina Adecuada. La elección de una máquina adecuada a una pieza específica a ser manufacturada es la responsabilidad, usualmente, del gerente de producción, del gerente del taller de máquinas, y / o del gerente CNC. El gerente debe saber:
1. 2. 3. 4. 5.
El ambiente de cada máquina (área de trabajo) Las opciones de cada máquina (fresado, taladrado, etc.) Herramientas de corte, velocidades de giro, tazas de alimentación. Diseño y montaje de fijaciones. Operaciones de la máquina: Ajuste, instalación y ejecución de programas.
Hoja de Operaciones. La hoja de operaciones, u hoja de instalación, es usada para describir los procesos necesarios para maquinar una pieza en una máquina CNC. Cada proceso se escribe en la secuencia adecuada de maquinación e incluye la herramienta a ser usada y todos los datos de corte. La programación del contorno exterior es una operación en la maquinación de una pieza. Para hacer esto primero se debe definir un origen de la pieza. Entonces, los puntos requeridos para la maquinación deberán calcularse para el centro de la herramienta a ser usada, considerando el radio de la herramienta, desde las coordenadas del borde de la pieza. Hoja de Operaciones
Hoja de Operaciones Máquina: Electro -LI2
Paso #
Descripción
Pieza de Trabajo: placa-1
Herramienta
Nombre / Fecha: Juanito Pérez 1/7/2004
#
Tasa de alimentación ("/minuto)
Profundidad de Corte (")
Velocidad de Giro (r.p.m.)
1
Fresado básico de la placa
1
25
0.5
500
2
Fresado final de la placa
2
12
0.5
750
3
Centrar para taladrar 4 agujeros
3
15
0.125
2500
4
Taladrar 4 agujeros
4
12
0.75
1000
Requerimientos de Herramientas. Los requerimientos y elección de herramientas se basan en restricciones de las piezas y en prácticas de la industria manufacturera. Muchas de estas ideas son cuestiones de sentido común. Los buenos programadores y operadores CNC deben tenerlas en cuenta.
Conocer las características del material a ser maquinado. Usar un catálogo de herramientas industrial típico para bajar costos. Hacer uso de los servicios técnicos ofrecidos por los fabricantes de herramientas. La calidad de la fijación deberá basarse en el número de piezas que, eventualmente serán producidas. Siempre se debe usar la herramienta correcta para la correcta operación de la máquina. Mantener herramientas de reemplazo y de repuesto para el evento de que sea necesario afilar una herramienta o si la herramienta se rompe. Mantener una variedad de herramientas para el caso d e que un tipo no realice el t rabajo como se desea. Usar herramientas de acero de alta velocidad sobre materiales de fácil maquinación. Usar herramientas de carbono en materiales de corte difícil. Usar herramientas con revestimiento de cobalto u óxido para las aleaciones exóticas. Usar herramientas del tipo de inserción cuando sea posible para reducir costos. Considere el uso de escariadores, en lugar de brocas, en aplicaciones con taladro en donde la viruta y el control de trozos puede ser un problema. Tenga en cuenta la flexión que ocurre al usar herramientas largas. Es posible que se necesiten pasadas extras para eliminar rayas y virutas.
Datos y Fórmulas de Corte. Términos más frecuentes usados para expresar datos de corte:
Velocidad del Eje - es la velocidad rotacional del eje y de la herramienta. Este valor se expresa normalmente en RPM (revoluciones por minuto). Valor de la tasa de Alimentación - es el valor numérico al cual la herramienta recorrerá una pieza de trabajo. Es usualmente expresado en IPM (pulgadas por minuto o IPR (pulgadas por revolución). Velocidad de Corte - la velocidad de corte es la velocidad rotacional de la herramienta de corte o de la pieza de trabajo. Se expresa en RPM o en SFM (Pies de Superficie por Minuto). Profundidad del Corte - es la distancia que la punta de la herramienta se introduce en la pieza de trabajo. Se incorpora en los valores X, Y, Z en un programa CNC. Aparte del programa, puede expresarse en pulgadas o milímetros.
El cálculo de los datos de corte es un paso muy importante en la planificación de un programa CNC. A continuación, algunas de las fórmulas más comunes. •
S.F.M = R.P.M. x Diámetro x .262
Ejemplo: Encuentre SFM de una herramienta de 1" a 600RPM SFM = RPM x 1 x .262 SFM = 600 x 1 x .262. SFM = 157.2 •
R.P.M. = S.F.M. x 3.82 / Diámetro
Ejemplo: Encuentre las RPM de una herramienta de 1" a 150 SFM. RPM = SFM x 3.82 / Diámetro RPM = 150 x 3.82 / 1. RPM = 573 •
I.P.M. = R.P.M x T x F.P.T.
Ejemplo: Encuentre el valor IPM de un taladro de 1" a 500 RPM y con un valor de FPT = 0.006. IPM = 500 x 1x .006 IPM = 3.0 •
F.P.R. = I.P.M. / R.P.M.
Ejemplo: Encuentre el valor FPR (en pulgadas) de un cortador que avanza a 200 RPM y con un valor IPM = 22. FPR = 22 / 200. FPR = .11 •
F.P.T = I.P.M. / T x R.P.M.
Ejemplo: Encuentre el valor FPT (alimentación por dientes, en pulgadas) para una fresa de 4 canales y de 2" que avanza a 200 RPM y con un valor IPM = 20. FPT = 20 / 4 x 200 FPT = .025
Generalmente se utilizan los números de secuencia ó números de bloque con la letra N que llevan un orden en la edición del programa se pueden numerar de 10 en 10, de 5 en 5 , de 2 en 2, por si es necesario insertar bloques de programación entre esto. En la programación de tornos CNC son necesarios cuando se programa los ciclos de torneado. El conteo de numero de bloques llega hasta N 9999 y seguirá con N0000 un nuevo conteo si es necesario. Se utiliza un símbolo / cuando se necesita que determinados bloques de programación tengan la posibilidad de ejecutarse o no de acuerdo a las necesidades. Si en el panel de control se activa el botón Block delet o block skip, el control no ejecuta los bloques de programación que comiencen con el símbolo / en este caso no ejecutaría el bloque N10. Luego del número de bloque se programan los códigos de instrucción G, M, F, S, T, X, Z, con los que se pueden activar varias funciones pero solo realizar un movimiento por cada bloque de programación cerrado por el símbolo * o por (;). La estructura del programa se cierra con el código M30 (fin de programa). O1245 (ESTRUCTURA DEL PROGRAMA) * N05 T0000 G40 G21 G97 * / N10 G28 U0 W0 * N20 G54 * N30 T0101 (BROCA CENTRO) * N40 G0 X80. Z5. M4 S1200 * N50 G1 Z-2. F0.12 M8 * N60 G0 X81. Z2.* “
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N250 M30 *
Es importante resaltar que la descripción de algunos códigos G y M pueden variar de un fabricante de controles a otro dependiendo de la norma con la que trabajan si es ISO o norma DIN etc, sobretodo algunos códigos M son asignados de manera diferente por c ada fabricante de maquinas CNC de acuerdo a las opciones que incluyan en la máquina. El programa de control numérico debe ser introducido al control de tal forma que éste lo entienda. El programa lo forman una sucesión de bloques. Cada bloque puede contener varios de los siguientes caracteres, acompañados de un código o valor. N: Número de bloque. G: Funciones preparatorias. X, Y, Z: Cotas de ejes. 1F: Velocidad de avance. S: Velocidad de giro del cabezal. T: Número de herramienta. M: Función auxiliar. La construcción de un bloque debe hacerse siguiendo el orden expuesto, conteniendo únicamente la nueva información. Al final del bloque es posible escribir un comentario que deberá estar entre paréntesis. El número máximo de caracteres, incluidos los paréntesis, es de 43. El comentario aparece durante la ejecución del programa y de forma intermitente si el primer carácter dentro del paréntesis es un asterisco (* comentario). Un comentario vacío ( ), anula la visualización de otro anterior.
LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN ISO Para la programación de los controles la ISO ha estandarizado el lenguaje de programación para maquinaria CNC, aparte de esto los fabricantes de cada control diseñan un lenguaje propio para sus controles que se denomina lenguaje conversacional, interactivo en forma gráfica; pero un programador que domine el lenguaje ISO se puede desenvolver bien con cualquier control, es por eso que nos centraremos en este formato de programación. Como todo idioma, también el lenguaje de programación se compone de palabras, toda palabra significa una orden que el programador da al control, los códigos de programación que se manejan son los siguientes: 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.
Códigos Generales G00: Posicionamiento rápido (sin maquinar) G01: Interpolación lineal (maquinando) G02: Interpolación circular (horaria) G03: Interpolación circular (antihoraria) G04: Compás de espera G10: Ajuste del valor de offset del programa G20: Comienzo de uso de unidades imperiales (pulgadas) G21: Comienzo de uso de unidades métricas G28: Volver al home de la máquina G32: Maquinar una rosca en una pasada G36: Compensación automática de herramienta en X G37: Compensación automática de herramienta en Z G40: Cancelar compensación de radio de curvatura de herramienta G41: Compensación de radio de curvatura de herramienta a la izquierda G42: Compensación de radio de curvatura de herramienta a la derecha G70: Ciclo de acabado G71: Ciclo de maquinado en torneado G72: Ciclo de maquinado en frenteado G73: Repetición de patrón G74: Taladrado intermitente, con salida para retirar virutas G76: Maquinar una rosca en múltiples pasadas G96: Comienzo de desbaste a velocidad tangencial constante G97: Fin de desbaste a velocidad tangencial constante G98: Velocidad de alimentación (unidades/min) G99: Velocidad de alimentación (unidades/revolución) Códigos Misceláneos M00: Parada opcional M01: Parada opcional
M02: Reset del programa M03: Hacer girar el husillo en sentido horario M04: Hacer girar el husillo en sentido antihorario M05: Frenar el husillo M06: Cambiar de herramienta M07: Abrir el paso del refrigerante B M08: Abrir el paso del refrigerante A M09: Cerrar el paso de los refrigerantes M10: Abrir mordazas M11: Cerrar mordazas M13: Hacer girar el husillo en sentido horario y abrir el paso de refrigerante M14: Hacer girar el husillo en sentido antihorario y abrir el paso de refrigerante M30: Finalizar programa y poner el puntero de ejecución en su inicio M31: Incrementar el contador de partes M37: Frenar el husillo y abrir la guarda M38: Abrir la guarda M39: Cerrar la guarda M40: Extender el alimentador de piezas M41: Retraer el alimentador de piezas M43: Avisar a la cinta transportadora que avance M44: Avisar a la cinta transportadora que retroceda M45: Avisar a la cinta transportadora que frene M48: Inhabilitar Spindle y Feed override (maquinar exclusivamente con las velocidades programadas) M49: Cancelar M48 M62: Activar salida auxiliar 1 M63: Activar salida auxiliar 2 M64: Desactivar salida auxiliar 1 M65: Desactivar salida auxiliar 2
M66: Esperar hasta que la entrada 1 esté en ON M67: Esperar hasta que la entrada 2 esté en ON M70: Activar espejo en X M76: Esperar hasta que la entrada 1 esté en OFF M77: Esperar hasta que la entrada 2 esté en OFF M80: Desactivar el espejo en X M98: Llamada a subprograma M99: Retorno de subprograma
Código S: Speed = velocidad de giro del husillo en r.p.m. si programamos S1200 el husillo girará a 1200 r.p.m.
Código F: Feed = Alimentación o avance de mecanizado, es la velocidad con que se mueve la máquina en la operación de mecanizado, generalmente en las operaciones de torneado se utiliza el avance de mecanizado en milímetros por revolución, si programamos F0.1 la máquina se moverá en la operación de mecanizado a 0.1 milímetros por revolución o vuelta de la copa. (mm/rev). En los movimientos donde se necesita mecanizar sin que gire el husillo, se programa el avance de mecanizado F en milímetros por minuto, (en el caso de tornos fresadores con herramienta motorizada) si se programa F80 la máquina se moverá a 80 milímetros por minuto (mm/min). Código T: Tool = Herramienta de trabajo, la programación del número de herramienta se hace de acuerdo con el orden operacional del mecanizado específico de una pieza , es decir, si vamos a roscar una pieza, la primera herramienta T0101 será la broca centro , la segunda herramienta T0202 será la broca, la tercera herramienta T0303 el macho de roscado, y así sucesivamente. Los dos primeros dígitos del código T se refieren al numero de posición de la herramienta en la torreta, y los dos siguientes al corrector de la compensación de la herramienta. Se programa T0000 Al inicio del programa para cancelar todas las compensaciones de herramienta que han quedado activadas. Códigos X, Z, U, W: Estos códigos se utilizan para designar las coordenadas de trabajo en el torno. En un torno el eje X (U coordenada incremental X) es el desplazamiento del carro trasversal, determinando los diámetros de la pieza de trabajo, el eje Z (W coordenada incremental Z) es el desplazamiento del carro longitudinal, determinando las longitudes de la pieza. Además de estos códigos podemos encontrar los códigos C, (H coordenada incremental C)) para designar el tercer eje, que generalmente es un eje giratorio, utilizado en los tornos fresadores con herramienta motorizada (también llamada herramienta viva). El eje C es la copa que funciona como eje giratorio indexando en grados o interpolando con los ejes
Funciones G20, G21, G22. G23, G24 (Subrutinas) ESTANDAR. - PARAMÉTRICAS. SUBRUTINA ESTANDAR Una subrutina estandar empieza siempre con un bloque que contiene la función G22 (Abrir subprograma). N010 G22 N1 ; N1 es el número de subprograma. La subrutina siempre finaliza con la función G24. N050 G24 La llamada a una subrutina estandar se realiza con la función G20. N090 G20 N1.3; En este bloque el .3 quiere decir el número de veces que queremos que se repita la subrutina N1. SUBRUTINA PARAMÉTRICA Una subrutina paramétrica empieza siempre con un bloque que contiene la función G23 seguida del número que identifica a la subrutina. N010 G23 N1 La subrutina siempre finaliza con la función G24. La llamada a una subrutina paramétrica se realiza con la función G21 seguido de unos parámetros que a continuación explicaré. El formato del bloque debe seguir este patrón: N030 G21 N1.3 P1=K1; P1=K1 son los valores que se le asignan a los parámetros. Ejemplo de subrutina estandarN010 G0 G90 X20 Y20 Z100 S1000 M03 N020 T1.1; Broca de Ø10 mm N030 M06 N040 G22 N1; Inicio de subrutina N050 G0 Z3 N060 G1 Z-10 F30 N070 G4 K1.0 N080 G0 Z100 N090 G24; Final de subrutina
N100 G0 x40 Y75 N110 G20 N1.1; Llamada a subrutina N120 M05; Paro del cabezal N130 M30 Este programa hace dos taladros. El primero lo efectúa en la posición X20 Y20 y el segundo taladro en la posición X40 Y75. Ejemplo de subrutina paramétrica N020 G54 N030 T8.8 N040 M06 N050 G0 G90 X12 Y20 Z10 S1500 M3 N060 G1 Z-1 F30 N070 G23 N3 N080 G1 G91 X P0 Y P1 F50 N090 X P2 Y P3 N100 X P4 Y P5 N110 X P6 N120 G24 N130 G21 N3.1 P0=K15 P1=K30 P2=K15 P3=K-30 P4=K-30 P5=K0 P6=K0 N140 G0 G90 Z100 N145 X52 Y20 N150 Z10 N160 G1 Z-1 F30 N170 G21 N3.1 P0=K0 P1=K30 P2=K30 P3=K0 P4=K0 P5=K-30 P6=K-30 N180 G0 G90 Z100 N190 M30 Este programa mecaniza un triángulo y un cuadrado. Para ello bastará con modificar los parámetros de entrada para crear o bien un triángulo o bien un cuadrado. Utilizamos siempre el mismo programa, es decir, la subrutina N3, juntamente con los diferentes parámetros.
Es un simple ejemplo en paramétricas. De todas formas más adelante se profundizará más en la programación paramétrica.
Al igual que los ciclos enlatados de torneado, en el fresado se usan ciclos con las mismas características con el propósito de evitar la repetición de los códigos en el mecanizado de una pieza que requiere de varios cortes. A continuación se indican algunos códigos de este tipo usados en el centro de maquinado triac. a) Ciclo enlatado de taladrado. Se emplea para la fabricación de agujeros en el triac. Sintaxis G73 G99 X10 Y10 Z-20 Q3 R2 F2000 Donde: G73 Ciclo enlatado de taladrado. G99 Punto de retorno de la herramienta. X10 Posición de la herramienta en el eje X. Y10 Posición de la herramienta en el eje Y. Z10 Profundidad taladrado. Q3 Valor de la profundidad de corte. R2 Valor del retroceso de la herramienta. F Valor de la velocidad de avance.
