Diapositivas Unidad 1

Luis G. Floriano Gavaldón ITCH 1

PROGRAMACIÓN DE

MÁQUINAS CNC

UNIDAD I

Fabricación de un producto


• Involucra procesos desde que el material es

conformado en bruto, hasta que sale

transformado en un producto acabado.

Control de Máquinas-Herramienta

• Control numérico (NC).

• Control numérico computarizado (CNC).

• Manufactura asistida por computadora (CAM).


Antecedentes

• Inicia con la construcción de máquinas simples para la producción.

• En 1770 inicia la mecanización, dando paso a la revolución industrial.

• Utilización de mecanismos automáticos fijos y líneas de transferencia para hacer producción en masa.

• En 1952 se introduce el control numérico (NC), el cual abre una nueva era en el ámbito de la automatización.


Algunas de las primeras máquinas

Torno. Taladro. Fresadora.


Sistema de Control Numérico


Sistema de control Vs Operador

• El sistema NC reemplaza la acción manual del

operador.

• El operador de máquinas-herramienta NC no

necesita ser un experto en maquinado.

• El operador solo tienen que realizar el

monitoreo de la máquina, y reemplaza la pieza

de trabajo.


Evolución del control numérico

Durante la segunda guerra mundial los

industriales se dieron cuenta que no podían

cumplir con requerimientos de calidad y

cantidad.

La fuerza aérea de los Estados Unidos buscó

resolver este problema, para asegurar que todos

sus aviones fueran manufacturados

idénticamente e invitó a varios fabricantes a

desarrollar y manufacturar sistemas de control

numérico.

Objetivos que se buscó alcanzar:

• Incrementar la producción.

• Mejorar la calidad y exactitud de las partes

manufacturadas.

• Estabilizar los costos de manufactura.

• Manufacturar trabajos complejos.




• En 1952 se creó la primer máquina-

herramienta de tres ejes, controlada

numéricamente con alimentación de cinta. Una

Cincinnati Milacron Hydro-Tel controlada por

una computadora de bulbos.


• El controlador de la máquina-herramienta

usaba una cinta perforada como medio de

alimentación del programa.



• Nuevas generaciones de máquinas de CN

trajeron la subsecuente introducción del

control numérico computarizado (CNC).

• Posteriormente surgieron el control numérico

directo (CND), y el control numérico

Distribuido (CND).

• Y más recientemente, surgieron los centros de

maquinado que pueden realizar las tareas de

media docena de maquinas.


Evolución de las maquinas de CNC


Ventajas de usar equipo de CN

• Mejor planeación de las operaciones.

• Incremento de la flexibilidad de maquinado.

• Reducción del tiempo de programación.

• Mejora del control del proceso y tiempos de

maquinado.

• Disminución en los costos por herramientas.

• Incremento en la seguridad para el usuario.

• Reducción en los tiempo de flujo de material.

• Reducción en el manejo de las piezas de trabajo.

• Aumento de la productividad.

• Aumento de la precisión. 15 Luis G. Floriano Gavaldón ITCH

Desventajas de los sistemas de CN

• Inversión inicial relativamente alta del equipo.

• Mantenimiento complicado y más costoso.

• Se requiere de programadores altamente

experimentado, con conocimientos en procesos

de manufactura .



El CNC es una tecnología bien establecida. Las

integraciones de computación pueden ser

implementadas a casi cualquier nivel, desde un

simple taller de maquinado con un sistema de

manufactura asistida por computadora (CAM), hasta

corporativos con varias plantas dispersas y cientos de

maquinas y sistemas.

La tecnología de CNC tiene las siguientes ventajas

sobre la tecnología de CN:

• Los programas pueden ser cargados en la maquina

y almacenados en memoria.

• Los programas son mas fáciles de editar, por lo que

el tiempo de programación para el diseño de partes

se reduce.


• Hay mayor flexibilidad en la complejidad de las

partes que se pueden producir.

• Modelos geométricos tridimensionales de partes,

almacenados en la computadora, pueden ser usados

para generar, casi automáticamente, programas de

CNC para partes, ahorrando trabajo de

programación manual.

• Las computadoras se pueden conectar a la red de

Internet, permitiendo que los programas puedan ser

transferidos remotamente.


Conocimientos del operador CNC • El operador de CNC deberá tener conocimientos en

geometría, álgebra y trigonometría.

• Deberá conocer sobre la selección y diseño de la herramienta

de corte.

• Dominar los métodos de sujeción.

• Uso de medidores y conocimientos de metrología.

• Interpretación de planos.

• Conocimientos de la estructura de la máquina CNC.

• Conocimientos del proceso de transformación mecánica.

• Conocimientos de la programación CNC.

• Conocimientos del mantenimiento y operación CNC.

• Conocimientos generales de programación y computadoras.

Aplicaciones del control numérico

• Fresado

• Torneado

• Taladrado

• Esmerilado

• Doblado

• Punzonado

• Maquinado por descarga eléctrica (EDM)

• Inspección (Máquina de coordenadas)



Proceso de taladrado… (drilling)


Proceso de fresado …. (milling)


Proceso de torneado-taladrado… (boring)


Proceso de careado ….(contouring)


Proceso de … (spotting)


Proceso de caja (Counterboring)


Proceso de … (Threading)


Proceso de roscado automático ... (tapping)


Tipos de automatización • Automatización fija.

– Rango de producción alto, altos costos de diseño de equipo.

– Ciclo de vida de acuerdo a la vigencia del producto en el

mercado.

• Automatización programable.

– Rango de producción relativamente bajo y diversidad de

productos.

– Equipo de producción adaptable al producto.

• Automatización flexible.

– Rango de producción medio.

– Posee características de automatización fija y programable.

– Estaciones de trabajo, sistemas de almacenamiento y

manipulación de materiales controlados por una

computadora.

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Centro de maquinado CNC

• Unidad mecánica.

– Bancadas, guías lineales, herramienta de corte,

ensamble del husillo, mecanismos

alimentadores y de guía, etc.

• Unidad de electrónica de potencia.

– Motores, servo amplificadores, fuentes de

alimentación, interruptores de límite, etc.

• Unidad de CNC.

– Unidad de cómputo, sensores de posición y

velocidad para cada uno de los mecanismos de

movimiento. Luis G. Floriano Gavaldón ITCH


Centro de maquinado

Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

ITCH

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Centro de Maquinado.


Centro de Maquinado


Unidad CNC


Tarjeta controladora de

movimiento


Bancada


Husillos (spindle)


Herramientas

Cambio manual.


Cambio de piezas

El cambio automático de piezas es otro

sistema que se ha incorporado a algunas

máquinas-herramienta para reducir los

tiempos de carga y descarga de la pieza.

Entre los sistemas que se pueden citar:

• Robots y manipuladores.

• Alimentadores automáticos.

• Sistemas de cambio de pallets.


Herramientas Cambio automático.


Clasificación de los sistemas de

control numérico • Según el sistema de referencia

– Absoluta, incremental.

• Según el control de las trayectorias.

– Punto a punto, contorneado.

• Según el tipo de accionamiento.

– Hidráulico, eléctrico o neumático.

• Según el lazo de control.

– Lazo abierto, lazo cerrado.

• Según la tecnología de control.

– CN, CNC.


Sistemas incremental y absoluto

• Un sistema incremental es uno en cuyo punto

de referencia a la próxima instrucción es el

punto final de la operación en proceso.

• En los sistemas absolutos todos los comandos

de movimiento están referidos a un punto de

referencia, el cual es el origen y es llamado

cero.


Incremental.

X + 500

X + 200

X + 600

X – 300

X – 700

X – 300

Absoluto.

X + 500

X + 700

X + 1300

X + 1000

X + 300

X + 0

Punto a punto (PTP)

• La pieza de trabajo es movida con respecto a la herramienta de corte hasta llegar a su posición definida numéricamente y entonces se detiene el movimiento. Una vez terminada la tarea, la pieza de trabajo se mueve al próximo punto y el ciclo se repite.



Sistemas de contorno

• En sistemas de contorno o de camino

continuo, la herramienta está cortando

mientras los ejes de movimiento se están

moviendo. Todos los ejes de movimiento se

pueden mover simultáneamente, cada uno a

diferente velocidad.

Sistemas de lazo abierto

• Los sistemas de lazo abierto son de tipo digital y utilizan motores de pasos para controlar los desplazamientos.


• El control en lazo cerrado mide la posición y la velocidad actual de los ejes y compara su referencia deseada. La diferencia entre al valor actual y el deseado es el error.


Sistemas de lazo cerrado

• El sistema contiene un control de lazo de posición continua adjunto al contador de posición. Cada eje de movimiento es equipado con un lazo de posición y un contador aparte.

• En este caso, un error de velocidad en uno de los ejes, causa un error en la posición.


Sistemas de lazo cerrado


Convención de ejes y movimientos

en sistemas CNC De acuerdo a la asociación de industriales

electrónicos:

El eje Z está siempre alineado en dirección al

husillo.

El movimiento primario X es normalmente

paralelo a la magnitud de la mesa primaria

más larga de la máquina herramienta.

El eje Y es normalmente paralelo a la

magnitud de la masa primaria más corta de la

máquina herramienta.


Desplazamiento de ejes en un torno


Desplazamiento de ejes en una

fresadora

3 ejes 5 ejes


Algunas máquinas-herramienta de CN disponen

de mesas giratorias y/o cabezales orientables.

Ejes complementarios

Representación de los ejes

complementarios


Conceptos básicos de maquinado

Además de las propiedades físicas del material a

utilizar, los siguientes factores intervienen en el

maquinado y pueden afectar el acabado y la

calidad de una pieza:

• Velocidad de Corte.

• Velocidad de giro (rpm).

• Velocidad de Avance.

• Herramientas de corte


Fundamentos del torneado

Consiste en transformar un sólido indefinido,

haciéndolo girar alrededor de su eje y arrancándole

material periféricamente a fin de obtener una geometría

definida (sólido de revolución). Con el torneado se

pueden obtener superficies: cilíndricas, planas, cónicas,

esféricas, perfiladas, roscadas, etc..

Existen una gran variedad de tornos:

• – Paralelos - De copiar

• – Universales - Automáticos

• – Verticales - De CNC


Operaciones del torneado

• Cilindrado. Mecanizado

interno o externo de una pieza.

• Refrentado. Mecanizado

frontal y perpendicular al eje

de una pieza.

• Ranurado. Mecanizado de

ranuras cilíndricas de anchura

y profundidad variable en una

pieza.

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Operaciones del torneado

• Roscado.

• Moleteado. Conformado en frío del material mediante moletas.

• Torneado de conos. Mecanizado de diferentes formas cónicas.


Fundamentos del fresado

• Consiste principalmente en cortar material mediante una herramienta rotativa de varios filos, llamados dientes, labios o plaquitas de metal duro.

• Los movimientos de corte se realizan a una pieza que esta sujeta a una mesa de trabajo, la cual puede tener movimiento en varios ejes posibles, en los que se puede desplazar la mesa donde esta fijada la pieza que se mecaniza.


Movimientos básicos del fresado


1. Fresado frontal (planeado).

2. Fresado en escuadra.

3. Fresado tangencial en oposición o

fresado normal.

4. Fresado tangencial en concordancia

o fresado en equicorriente.

Movimiento de corte.

Movimiento de avance.

Movimiento de profundización.

Fundamentos del fresado


Parámetros fundamentales a considerar en el proceso de fresado:

• Elección del tipo de máquina, accesorios y sistemas de fijación de pieza y herramienta más adecuados.

• Elección del tipo de fresado: frontal, tangencial en concordancia o tangencial en oposición.

• Elección de los parámetros de corte: velocidad de corte, velocidad de giro de la herramienta, velocidad de avance, profundidad de pasada, anchura de corte, potencia de corte, etc.

• Espesor, sección y volumen de viruta.

• Tiempo de mecanizado.

Maquinado de Piezas.



Diseño asistido por computadora

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