Maquinado de un molde de copa

7-5-2015

Objetivo:

El objetivo principal de este texto es la obtención del código para la manufactura de moldes, haciendo uso del software Mastercam. Como objetivo secundario, se busca observar la optimización al proceso de producción de la pieza, ahorrando tiempo y material.

Introducción:

La pieza de la que se desea hacer su simulación de manufactura se presenta en la figura I1, las acotaciones observadas son en milímetros. El material del que debe estar hecha la pieza es acero 4041. La pieza base o material de inicio se presenta en la figura I2. Para pasar de la materia prima a la materia, se necesita pasar por una serie de procesos de maquinado, entre ellos el corte de desbaste de superficies y el corte de acabado de superficies.

Figura I1: Pieza a manufacturar.

Figura I2: Pieza inicial.

Desarrollo:

Se deben dibujar solamente las líneas mostradas en la Figura 1, a diferencia de como se hace en softwares de diseño asistido por computadora, porque éste será un molde, se usan líneas horizontales, verticales, por puntos de inicio y fin y polares, así como fillets de radio.

Figura 1: Contorno de la copa y eje de rotación.

Para realizar líneas horizontales se sigue el procedimiento descrito a continuación:

o Main Menu.o Create.o Line.o Horizontal.o Escribir coordenadas de inicio.o Escribir coordenada de x final.o Enter.

Para realizar líneas verticales se sigue el procedimiento descrito a continuación:

o Main Menu.o Create.o Line.o Vertical.o Escribir coordenadas de inicio.o Escribir coordenada de y final.o Enter.

Para realizar líneas diagonales se sigue el procedimiento descrito a continuación:

o Main Menu.o Create.

o Line.o Endpoints.o Escribir coordenadas de inicio.o Escribir coordenadas finales.o Enter.

Para realizar líneas en coordenadas polares se sigue el procedimiento descrito a continuación:

o Main Menu.o Create.o Line.o Polar.o Escribir coordenadas de inicio.o Escribir el ángulo de la línea.o Escribir la longitudo Enter.

Para realizar fillets de radio se sigue el procedimiento descrito a continuación:

o Main Menu.o Create.o Fillets.o Radius.o Escribir el radio.o Seleccionar las dos líneas que se quieren recortar.

Después de tener las líneas como se requiere en la figura 1, se debe crear la superficie como se observa en la Figura 2 y como se explica a continuación.

Main Menu. Create. Surface. Revolve. Se selecciona el inicio y el final de la línea. Done. Se selecciona el eje de rotación de la revolución. Se seleccionan los angulos de inicio y fin según la Tabla 1. Do it.

Figura 2: Revolución realizada con los ángulos de la Tabla 1.

Tabla 1: Ángulos de revolución necesarios para formar la mitad inferior del molde:

Flecha hacia Abajo ArribaStart angle 180° 0°End angle 0° 180°

Se procede a crear la pieza original de trabajo, darle dimensiones, centrarla en el molde y darle material. El procedimiento se expresa a continuación:

Main Menu. Toolpaths. Job setup. Dar dimensiones al bloque original, x=150 mm, y=150 mm, z=80 mm. Centrar el bloque a la copa, necesita que y=52.5 mm de desplazamiento. Seleccionar Display stock y Fit screen to stock. Seleccionar material.

El procedimiento anterior se expresa en la Figuras 3, 4 y 5.

Figura 3: Selección de dimensiones y centrado de la pieza.

Figura 4: Menú de selección de material y opción a seleccionar subrayada por el cursor.

Figura 5: Selección de material a usar.

En la Figura 6 se observa el material base y lo que será la copa.

Figura 6: Copa y material base.

Para declarar las trayectorias de corte de desbaste se procede de la siguiente manera:

Main Menu. Toolpaths. Surface. Rough.

Parallel. Cavity. All. Surfaces. Done. En la ventana emergente se da click derecho y se selecciona la herramienta. Herramienta de desbaste: Endmill flat de 5 mm de diámetro. Cambiar el paso máximo al diámetro del cortador. Para optimizar el corte de deben seleccionar los siguientes valores de velocidades:

Feed rate = 460 mm/min, Plunge rate = 80 mm/min, rpm=3100.

En la Figura 7 se observa la ventana de desbaste para seleccionar el tipo de fresa necesaria para el corte.

Figura 7: Ventana de la operación de desbaste.

En la figura 8 se observa el menú de selección de herramienta y la herramienta necesaria para la operación.

Para declarar las trayectorias de corte de acabado se procede de la siguiente manera:

Main Menu. Toolpaths. Surface. Finish. Parallel. Cavity.

All. Surfaces. Done. En la ventana emergente se da click derecho y se selecciona la herramienta. Herramienta de desbaste: Endmill sphere de 3 mm de diámetro. Cambiar el paso máximo al diámetro del cortador. Para optimizar el corte de deben seleccionar los siguientes valores de velocidades:

Feed rate = 620 mm/min, Plunge rate = 365 mm/min, rpm=1860.

En la figura 9 se observan los caminos de la herramienta, según el paso que se le haya dado, en la figura 10 se observa la simulación de la operación de desbaste, en la figura 11 la simulación de la operación de acabado.

Figura 9: Caminos de corte de la herramienta.

El procedimiento para simular es el siguiente:

Main Menu. Toolpaths. Operations. Regen path. Select all. Verify. Play.

Figura 10: Simulación de la operación de desbaste.

Figura 11: Simulación de la operación de acabado.

Para la obtención del código se sigue esta serie de pasos:

Main Menu. Toolpaths. Operations. Post. Active post y seleccionar MPA2100E para esta máquina. Save NC file.

Para la verificación del tiempo de corte se siguen estos pasos:

Main Menu. Toolpaths. Operations. Backplot. Run.

El tiempo de corte de la operación es de 0 horas, 50 minutos, 15 segundos si se usa la optimización de material, si no se usa, el tiempo es 389 horas, 7 minutos, 50 segundos.

Conclusión:

Durante esta operación se desarrolló el procedimiento necesario para crear moldes usando superficies, se ha desarrollado el procedimiento de corte de desbaste y de acabado, y sobre todo se ha aprendido a optimizar los procesos de manufactura para reducir los tiempos de maquinado.