Fabricacion Asistida por Ordenador Curso: 2014-2015

Tema 0: Introduccion a la fabricacion asistida por ordenadorProfesor: Rene Hoto Grado en Ingeniera Mecanica 4o

0.1. Aspectos generales

El CN (control numerico) es una tecnica que utiliza datos formados por codigos alfanumericospara representar las instrucciones geometricas o tecnologicas necesarias al funcionamiento deuna maquina o de un proceso.Es tambien un metodo de automatizacion de funciones de las maquinas, que tiene como principalcaracterstica una gran facilidad de adaptacion a diferentes tipos de trabajos. Como tal, el control numericoes el mejor ejemplo de penetracion de las tecnicas de tratamiento de la informacion en las actividadesproductivas.

0.2. Justificacion

0.2.1. Grado de automaticidad

El primer beneficio de un CN es ofrecer maquinas que estan equipadas con un alto nivel de automaticidad.En tales maquinas, la accion del operador necesaria para garantizar la produccion de piezas se puede reduciren gran medida o incluso ser eliminada.Muchas maquinas-herramientas (M-H) pueden, de hecho, funcionar sin asistencia durante todo su ciclo detrabajo, dejando as al operario la posibilidad de realizar otras tareas. Esta caracterstica presenta algunasventajas menos tangibles pero muy importantes como la disminucion de la fatiga del operario, disminucionde los errores humanos y un tiempo de mecanizado constante y previsible.Debido al hecho que se controlan a partir de un programa, basta con que se cambie de programa para pasara fabricar otra pieza diferente. Una vez verificado y ejecutado para una serie dada, un programa se puederecuperar facilmente cuando se presenta la misma serie. Las MH-CNC se caracterizan por unos tiemposde reglajes muy cortos que se ajustan perfectamente a las exigencias de la produccion ajustada. La granflexibilidad de las M-H CNC conlleva una gran cantidad de otras ventajas:

- la realizacion de cambios de programas se hace de manera muy sencilla

- reduccion de WIP (work in progress)

- reduccion de utiles y plantillas

- reduccion del numero de utiles especiales y de utiles de forma

- reduccion de los tiempos de preparacion y reglajes de la estacion de trabajo

- integracion rapida de las modificaciones (es mas facil modificar una linea de cogido que cambiar unutil especial o una plantilla)

- definicion mas rapida y mas fiable de las condiciones optimas de mecanizado

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0-2 Clase 0: Introduccion a la fabricacion asistida por ordenador

- reduccion del tiempo de espera entre diferentes maquina del mismo taller

- posibilidad de producir piezas complejas gestionando de forma de forma simultanea los movimientosde varios ejes.

- control automatico por la CN de los utiles y de las dimensiones de las piezas teniendo en cuenta lascorrecciones a efectuar.

0.2.2. Seguridad

El CN ha hecho muchas aportaciones al aspecto seguridad de las maquinas-herramientas:

- se conoce con precision el espacio de trabajo en el cual los utiles se van a mover (posibilidad de guardaren memoria la carrera maxima de las piezas en movimiento)

- existe la posibilidad de realizar una simulacion previa del proceso de mecanizacion para verificar ydetectar posibles colisiones.

- a traves de una monitorizacion en continuo, las propias maquinas pueden decidir interrumpir el procesoen curso y alertar al operario en caso de incidente.

Cabe destacar que el alto nivel de rendimiento requerido por la industria, lleva a los fabricantes de MH-CNCa incorporar sofisticados sistemas de proteccion (sistemas anti-proyeccion de virutas, sistemas de refrigera-cion)que muchas veces no son necesarios sobre maquinas convencionales.

0.2.3. Campo de uso y costes

El sistema de fabricacion mas rentable es el que es capaz de generar los costes de fabricacion los mas bajossin que se vea afectada la calidad. El coste de fabricacion se puede aproximar con la siguiente expresion:

C = Cm +ClL

+CpZL

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teniendo en cuenta:

C: coste total de fabricacion de una pieza.

Cm: coste total mecanizado de una pieza (materia prima, mano de obra directa, coste uso de la maqui-na).

Cl: coste lanzamiento de serie y reglajes utiles y maquina.

L: numero de piezas de la serie.

Cp: coste preparacion

Z: numero de series

ZL: numero total de piezas fabricadas

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Figura 0.1: Campo utilizacion MH-CNC

0.2.4. Constitucion de las MH-CNC

Una maquina-herramienta de control numerico consta de:

de una maquina-herramienta cuya geometra es extremadamente precisa. Los distintos movimientosson efectuados por motores que sustituyen las tradicionales manivelas.Los diversos movimientos de lamaquina son controlados y monitorizados por transductores.

de una unidad de control formadas por componentes electronicos que interpretan y explotan de lainformacion proporcionada, por una parte mediante el programa y por otra parte la que generan lostransductores: Control Numerico por Calculadora.

Una maquina-herramienta a control numerico integra por lo tanto dos partes fundamentales:la parte decontrol y la parte operativa.

Figura 0.2: Constitucion MH-CNC

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Parte Control:Esta basada en el calculador numerico,que a su vez permite elaborar ordenes basadas en instrucciones

teniendo en cuenta el feedback recibido de la maquina. Tiene como funcion la de transformar la informacioncodificada del programa en ordenes a los servomecanismos (parte operativa) para conseguir el desplazamientode las piezas moviles.El control se puede realizar de dos maneras:

- Logica cableada

- Logica programada electronicamente (CNC)

Parte Operativa:Es la parte que actua directamente sobre el producto a realizar, incluye:

La mesa: mecanismo de sujecion de piezas, movil segun varios ejes (2 para el torno y de entre 3 y 6para las fresadoras), equipada de un sistema de tornillos y tuercas de bolas.

Los motores: encargados del movimiento de la mesa a lo largo de los diferentes ejes. La informacionrecibida de los transductores monitoriza en cualquier momento la posicion de los elementos moviles encada eje.

El tacometro: garantiza la monitorizacion de la velocidad de rotacion.

Figura 0.3: Sistema simplicado CNC

Referencias

[CW87] D. Coppersmith and S. Winograd, Matrix multiplication via arithmetic progressions,Proceedings of the 19th ACM Symposium on Theory of Computing, 1987, pp. 16.