MANEJO DEL TORNO POR CNC

ANDRÉS LOZANO ARCASLABORATORIO MANUFATURA

ÍNDICE

1.- DISEÑO DE LA PIEZA A MAQUINAR

2.- DISEÑO STOCK (tocho)

3.- DISEÑO MAQUINADO

4.- CNC

5.- SIMULACIÓN

6.- MAQUINADO

1.- DISEÑO DE LA PIEZA A MAQUINAR* Abrimos el programa CATIA.

* Creamos un nuevo documento PART, para comenzar nuestro diseño.

Lo llamaremos MICRÓMETRO.

* Trabajaremos en el plano ZX será donde proyectemos nuestro esquema. Seleccionamos SKETCH para entrar en modo de trabajo sobre dicho plano

* Para entender los pasos que vamos a dar, esta es la pieza terminada con este proceso.

* Utilizaremos varias herramientas, las cuales si no se encuentran a la vista, podemos desplegarlas fácilmente desde aquí

Comenzamos a dibujar desde la referencia del origen para mayor comodidad de ubicación en adelante.

* Para el diseño utilizaremos la herramienta PROFILE , con la que podemos hacer todo tipo de líneas diferentes

* Al ser una pieza de revolución, dibujaremos el contorno y lo haremos girar sobre su eje central (línea naranja de la sig. figura)

* Estableceremos las dimensiones con CONSTRAINT ,para que sean fijas y no varíen el diseño posteriormente.

*Con CONSTRAINT DEFINITION estableceremos propiedades de una o varias lineas o entre ellas mismas.

* Tenemos nuestro contorno inicial totalmente definido

En este caso, hay que dejar un pequeño espacio con el origen para dar lugar al maquinado de la curva en la punta de la pieza. En caso de ser líneas rectas, no sería necesario dejar esta separación.

* Salimos de nuestro SKETCH 1 para trabajar en un modo 3D

* Aquí tenemos nuestra silueta hecha en 2D y vamos a hacerla revolucionar sobre su eje 360º con la herramienta SHAFT

Definiremos como Profile/Surface el SKETCH1, la silueta que tenemos y como AXIS el eje central de nuestra pieza, sobre el que revolucionará.

Obtenemos una previsualización y al presionar OK, el resultado.

Detalle de la punta de la pieza.

Tenemos completa nuestra pieza a maquinar.

Guardamos como MICRÓMETRO

2.- DISEÑO DEL STOCK

El siguiente paso es diseñar el material del que partimos para llegar a esta pieza final llamada MICRÓMETRO. Para este material en bruto hemos de crear un archivo PART nuevo.

Hemos de tener en cuenta que las dimensiones de nuestro material cuando llega al laboratorio no son las que luego utilizaremos para trabajar, ya que probablemente haya que carear las caras debido a rugosidades y demás imperfecciones de la pieza.

Esto supondrá 1-2 mm menos por cada cara que lo necesite. Esto ha de ser previsto para ahora dar las dimensiones correctas al diseño del MATERIAL NUEVO.

Dibujamos en el SKETCH la mitad del contorno de nuestra pieza para hacer de esta, una pieza de revolución.

La hacemos revolucionar con la herramienta SHAFT.

Guardamos el archivo como MATERIAL NUEVO.

3.- DISEÑO DEl MAQUINADOLo primero será unir ambas piezas a trabajar, vamos a realizar el ensamble de ellas.

Para ello vamos a crear un nuevo archivo, ASSEMBLY, sobre el que trabajar el producto.

En este PRODUCT, añadiremos los dos archivos creados anteriormente.

Observamos como en este llamado PRODUCT, MATERIAL NUEVO contiene (lógicamente) a MICRÓMETRO por completo.

Guardamos como PRODUCT1

Ahora vamos a diseñar el maquinado de nuestro producto, resultado de unir el material nuevo con el diseño que esperamos de él.

En este caso la operación a utilizar, dentro de MACHINING, será LATHE MACHINING:

Antes de nada, comprobemos que el emulador de código está activado, para que cuando realicemos las operaciones de maquinado, CATIA nos proporcione un código aproximado a que utilizaremos en el TORNO

En TOOLS, OPTIONS. En el árbol de opciones vamos a MACHINING y en la parte de arriba donde pone POST PROCESSOR AND CONTROLLER EMULATOR FOLDER, IMS ha de estar activada.

Habiendo comprobado este apartado, vamos a definir la operación: condiciones, herramienta, máquina y demás características que indiquen exactamente en qué manera vamos a trabajar.

* MÁQUINA A UTILIZAR: torno horizontal

* CERO PIEZA: Es el origen de referencia para nuestra pieza. Punto de gran importancia para situar la máquina con respecto a la pieza cuando trabajemos.

Éste será el lugar para situar el CERO PIEZA, en caso que no nos lo permita, elegiremos el contorno de la circunferencia superior (la que contiene este punto elegido)

Nótese cómo se colorean las partes que definimos correctamente.

* PIEZA MAQUINADA:

Es la pieza que queremos obtener.

La podemos elegir con un doble click sobre la misma pieza, o eligiendo en el árbol el PARTBODY del archivo MICRÓMETRO.

* De la misma manera elegimos STOCK, pieza original o tocho:

Una vez tenemos todo lo que necesitamos definido, ubiquemos las herramientas que vamos a utilizar, MACHINING OPERATIONS.

En esta ocasión utilizaremos la operación :

Con un click derecho sobre cualquier parte del MATERIAL NUEVO, se desplegará un menú donde tendremos la opción HIDE/SHOW para mostrar u ocultar la sección que queramos.

En este caso vamos a ocultar la volumen del material nuevo (SHAFT) Y dejaremos su SKETCH (silueta) visible.

Seleccionamos la operación ROUGH TURNING OPERATION Y pinchamos sobre MANUFACTURING PROGRAM 1

Lo primero que vamos a definir de esta operación será el STOCK, el MATERIAL NUEVO.

Lo haremos definiendo una guía o recorrido a través del contorno del mismo, pinchando, en este caso, en las 3 rectas que definen el STOCK, en su SKETCH, partiendo del CERO PIEZA.

Quedando en verde la zona definida.

Ahora definiremos nuestro diseño a maquinar de la misma manera, siguiendo el recorrido, línea a línea de la pieza llamada MICRÓMETRO, sin seleccionar las líneas comunes con el STOCK.

En nuestro caso, que vamos a trabajar con una pieza de aluminio, vamos a definir la profundidad, que por definición viene dada en 3 mm, y nosotros la vamos a cada pasada en 1 mm.

Ahora el tipo de herramienta de corte a utilizar, un cortador con un ángulo de 60º

Estos son los últimos parámetros que vamos a definir.

En concreto estos mismos son definidos por el tipo de torno que tenemos a nuestra disposición.

Pulsamos para ver una simulación del proceso:

Una simulación más completa se puede visualizar con

Para este tipo de perfiles podemos optar por un acabado más preciso, para ello existe una herramienta para ello:

Con esta herramienta haremos nuevas pasadas, apurando más, si cabe la definición del contorno de la pieza.

Pulsamos en PROFILE FINISH TURNING OPERATION

Y re-seleccionamos el contorno de nuevo, solamente el contorno de la pieza no común con el STOCK

Comprobamos que todas las opciones estén correctas, en caso contrario, volvemos a definir. En este caso vemos que la herramienta sigue siendo la adecuada.

No nos queda más que simular esta última operación.

Nótese la diferencia de acabado que nos proporciona esta última operación.

4.- CNCAhora nos disponemos a generar el código CNC para que el torno efectúe estas operaciones de manera automática:

Seleccionando el tipo de código más afín a nuestro torno, fanuc21i y el tipo de código que queremos, NC Code:

Ejecutamos esta simulación del código con para corroborar que no habrá ningún error de computación, por definición lo repite 1000 veces, presionamos OK.

Nos indica que todo es correcto.

Y el archivo que nos proporciona CATIA está en la dirección que nos indica, no tenemos más que copiarla y pegarla en cualquier carpeta en la barra de direcciones para que nos lleve a dicho archivo.

Presionar ENTER para que nos lleve a dicha dirección, abrimos el archivo con el bloc de notas para poder leer el código.

El código que CATIA proporciona tiene que ser depurado y corregido para que sea completamente legible por nuestra máquina.

En el apéndice dejamos para su visionado el código completo generado por CATIA y el código depurado para maquinar, así como los comandos más usados en CNC para reconocer las órdenes que se dan en cada línea:

* Borramos : los 2 % del princio y final 01000 N1, N2 y N4 completos * Cambiamos: En N3 cambiamos m4 por m3 Todos los f6 y posibles f1000, por f300 En N90 definir cambiar por R8

* Añadir al final del programa: G28 U0 W0 M05

Dicho código resultante, depurado y comprobado que es legible, lo guardamos el código como “CODIGO TORNO.

5.- SIMULACIÓNEl último paso antes del maquinado es la simulación de los códigos en el simulador.

Existen varios simuladores de CNC, en este caso hemos utilizado uno llamado CNC SIMULATOR que se puede descargar desde la página oficial http://cncsimulator.info/download donde además del programa existen varios tutoriales.

CNC FREE SIMULATOR es otro potente programa que nos ofrece la posibilidad de simular el código que CATIA nos proporciona, con el fin de ver si cumple con el lenguaje adecuado según el código FANUC21i que utiliza nuestro torno.

6.- MAQUINADO

Nos vamos al TORNO, es hora de poner en práctica todo lo anterior.

1.- Preparado del equipo:

ENCENDIDO

* Fuente de alimentación

* Computador

Entramos en la sesión de Alumno, preparada para este trabajo.

HERRAMIENTAS

* Revolver

Este torno cuenta con un “revolver” de cortadores, fijemos la herramienta que vamos a utilizar en la posición indicada con la llave ALLEN correspondiente.

* Husillo

Fijemos nuestra pieza en el husillo utilizando la llave que aparece en la imagen.

De manera que quede bien anclado apretando progresivamente los 3 fijadores que tiene el husillo.

2.- Interfaz VR Turning

Abrimos el programa

3.- Pegamos nuestro “CÓDIGO TORNO” en la página en blanco del programa y añadimos el encabezado (HEADER)

4.- Hacemos el enlace con la máquina.

5.- Vamos a conocer algunos puntos básicos de esta interfaz

* MDI: en esta página en blanco podemos escribir comandos y ejecutarlos para que la máquina los lleve a cabo.

* JOG: Aquí tenemos la posibilidad de movernos manualmente en el eje X (con los cursores derecho e izquierdo) y Z (con Av Pag y Re Pag).

* HOME: Esta es el primer paso que debemos de dar, llevar la herramienta al CERO MÁQUINA, es decir, a su posición de origen por definición, pulsando en BOTH XZ.

Observaremos como la columna de los offset MACHINE se pone a 0 y los botones de Z Axis y X Axis se iluminan verdes.

* AUTO: Aquí es donde el programa toma el código que le hemos indicado y lo ejecuta automáticamente

6.- Después de haber mandado la herramienta a CERO MÁQUINA como acabamos de decir, nos encontraremos ante esta pantalla.

Vamos a situar la herramienta en el CERO PIEZA que establecimos en nuestro diseño, en nuestro caso :

Recordemos que podemos controlar la velocidad con la que se mueve la máquina

ó bien directamente desde el propio torno con los controles situados en la parte inferior del mismo.

Los CONTROLES en máquina (mandos) son muy sensibles, los cambios se reflejan en la pantalla, bajo los mandos virtuales con la misma función.

Cuanto más cerca estemos de nuestra pieza es conveniente bajar la velocidad al mínimo para dejar la herramienta lo más cerca posible sin llegar a presionarla. Es importante ser precisos en este punto, pues a partir de aquí la máquina tomará en cuenta todos sus movimientos y distancias:

En el caso de que careemos la pieza, el cero pieza será más exacto principalmente en el eje Z.

Observamos que el desplazamiento al que hemos sometido la herramienta viene reflejado en el display del JOG:

6.- Establezcamos los offset

Los offset tienen un significado de compensación de distancias entre la máquina y la pieza.

Situémonos, tenemos la herramienta situada en lo que llamamos CERO PIEZA, establecido ya en el diseño. Ahora hay que definirle al programa que esta posición es el CERO PIEZA y desde ella ha de empezar a ejecutar el código que hemos introducido.

Para ello vamos a OFFSETS donde nos mostrará la siguiente ventana

Y definiremos la posición para el eje X (Distance to origin es el radio 15.9 y Radius, en este caso es 0, puesto que en estamos en el centro situados) y para el eje Z.

Podemos ver como los offset de PROGRAM están a 0.

COMPROBAMOS DISTANCIAS.

En MDI podemos movernos a los límites de la pieza indicados en el código para comprobar que todo es correcto.

7.- UNIDADES

Podemos modificar las unidades entre pulgadas y milímetros

8.- Vamos a la pestaña de AUTO y ya estamos listos para que el torno trabaje automáticamente.

Siempre que ejecutemos código, ya sea en MDI o AUTO:

STOP-REWIND-PLAY

Debido a la experiencia del usuario podrá modificar la velocidad del husillo y de la herramienta.

En el momento que el programa se pone en modo automático, el operador ha de supervisar en todo momento la operación, siempre con una mano pendiente del botón de emergencia para evitar comportamientos indeseados.

El resultado final es

Aquí vemos la viruta resultante del maquinado.

Se tiene tendencia a conseguir virutas enroscadas cilíndricas, en espiral... también son muy ventajosas las virutas quebradizas muy cortas. La forma de la viruta depende de la composición del material, condiciones de corte y en parte, de la forma de la herramienta.