Top Banner

of 28

Control Numerico CNC

Jul 15, 2015

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript

Caractersticas de una maquina CNCEl diseo adecuado de las estructuras de las maquinas y herramientas requieren el anlisis de factores como la forma, materiales de las estructuras, esfuerzos, peso, consideraciones de fabricacin y rendimiento. El mejor enfoque para obtener lo ltimo en exactitud de las maquinas y herramientas es el empleo de las mejoras en la rigidez estructural y la compensacin de las deflexiones con el uso de controles especiales. La estructura del bastidor en c s ah utilizado desde hace mucho tiempo porque permite fcil acceso a la zona de trabajo de la mquina. Con la aparicin del control numrico, s ah vuelto practico el bastidor del tipo caja, que tiene una rigidez esttica mucho mejor, porque se reduce mucho la necesidad de tener acceso manual de la zona de trabajo. El empleo de una estructura del tipo caja con paredes delgadas puede proporcionar bajo peso para una rigidez dada. El principio del diseo con peso ligero ofrece alta rigidez dinmica por que suministra una alta frecuencia natural de la estructura mediante la combinacin de una elevada resistencia esttica con un peso reducido, en vez de emplear una masa grande, esto es para las herramientas y el centro de control numrico. Pero para la fabricacin de los equipos es necesario que sean robustos y que estn fijos para evitar vibraciones para que la pesa fabricar salga lo ms perfecta posible, ya que la vibracin provoca movimiento y esto es algo que no queremos que pase. Las caractersticas de precisin exigidas en estas mquinas en condiciones duras de utilizacin, Han modificado las caractersticas de diseo de las mismas. En el aspecto estructural se busca una mayor rigidez y ausencia de vibraciones, lo que lleva a la utilizacin de bastidores de chapa soldada y de hormign en vez de la clsica fundicin. En el diseo de la cadena cinemtica se busca disminuir los juegos, rozamientos, vibraciones e Inercia de las masas mviles para mejorar la precisin y repetibilidad del posicionamiento de la Herramienta, aumentando la rigidez de las guas y utilizando materiales de bajo coeficiente de friccin o sistemas hidrostticos o de rodadura, husillos a bolas para la transmisin de movimiento sin holguras, etc. Otros puntos en los que se ha mejorado son la estabilidad y uniformidad trmica con potentes Sistemas de refrigeracin de herramienta, pieza e incluso mquina, y la evacuacin de virutas. Sobre las funciones desarrolladas por las mquinas convencionales las mquinas a control numrico incorporan bsicamente:

Sistemas de posicionado de la herramienta. Sistemas de medicin de desplazamiento.

Sistemas Sistemas Sistemas Sistemas

de de de de

medicin de piezas y herramientas. control de condiciones de mecanizado. cambio de herramientas. cambio de pieza.

Ventajas La automatizacin es el empleo de equipo especial para controlar y llevar a cabo los procesos de fabricacin con poco o ningn esfuerzo humano. Se aplica en la fabricacin de todos los tipos de artculos y procesos desde la materia prima hasta el producto terminado. las ventajas del control numrico computarizado es la facilidad de operacin, programacin ms sencilla, mayor exactitud, adaptabilidad y menos costos de mantenimiento, la combinacin del diseo con computadora, mayor productividad. Desventajas La desventaja es que las condiciones que influyen en las decisiones con la automatizacin son los crecientes costos de produccin, lato porcentaje de piezas rechazadas, demoras en la produccin, escasez de mano de obra, condiciones peligrosas de trabajo. Los factores que se deben estudiar con cuidado son l ato costo inicial del equipo, los problemas de mantenimiento y el tipo de producto. Aplicaciones El CNC se utiliza para controlar los movimientos de los movimientos de los componentes de una maquina por medio de nmeros. Las maquinas y herramientas con control numrico se clasifican de acuerdo al tipo de operacin de corte. Un nuevo enfoque para optimizar las operaciones de maquinado es el control adaptativo. Mientras el material se est maquinando, el sistema detecta las condiciones de operaciones como la fuerza, temperatura de la punta de la herramienta, rapidez de desgaste de la herramienta y acabado superficial. Convierte estos datos en control de avance y velocidad que permita a la maquina a cortar en condiciones optimas para obtener mxima productividad. Se espera que los controles adaptativos, combinados con los

controles numricos y las computadoras, produzcan una mayor eficiencia en las operaciones de trabajos con los metales.

Historia de los sistemas de control numrico En principio, contrariamente a lo que se pudiera pensar, el Control Numrico de Mquinas Herramientas no fue concebido para mejorar los procesos de fabricacin, sino para dar solucin a problemas tcnicos surgidos a consecuencia de] diseo de piezas cada vez ms difciles de mecanizar. En 1942, la "Bendix Corporation" tiene problemas con la fabricacin de una leva tridimensional para el regulador de una bomba de inyeccin para motores de avin. El perfil tan especial de dicha leva es prcticamente imposible de realizar con mquinas comandadas manualmente. La dificultad provena de combinar los movimientos del til simultneamente segn varios ejes de coordenadas, hallando el perfil deseado. Se acord entonces confiar los clculos a una mquina automtica que definiera gran nmero de puntos de la trayectoria, siendo el til conducido sucesivamente de uno a otro. En 1947, Jhon Parsons, constructor de hlices de helicpteros, americano, concibe un mando Automatico. La idea de utilizar cartas perforadas (comportando las coordenadas de los ejes de los agujeros) en un lector que permitiera traducir las seales de mando a los dos ejes, permite a Parsons desarrollar su sistema Digitn. En esta poca, la U.S. Air Force estaba preocupada con la fabricacin de estructuras difciles de trabajar por copiado susceptibles de ser modificadas rpidamente. Gracias a su sistema, Parsons obtiene un contrato y el apoyo del Massachusetts Institute of Technologie" El Gobierno americano apoya la iniciativa para el desarrollo de una fresadora de tres ejes en contorneado mandado por control digital.

En 1953, despus de cinco aos de puesta a punto, el M.I.T. utiliza por primera vez la apelacin de "Numerical Control" En 1956, la U.S.A.F. hace un pedido de 170 mquinas de Control Numrico a tres grandes constructores americanos: Cincinnati Milling Machine Company, Giddin & Levis, Kearney & Trecker. Paralelamente a esta evolucin, ciertos constructores se interesan por el desarrollo de mquinas ms simples para trabajos, tales como taladrado, mandrinado y punteado, que no requieren ningn movimiento continuo, pero s un posicionamiento preciso. De esta forma se ha visto que la necesidad industrial de la aeronutica fue la que cre la demanda de sistemas continuos complejos. El paso de complejos a simples revolucion los procesos de fabricacin. En 1960, tambin en el M.I.T. se realizaron las primeras demostraciones de Control Adaptable un perfeccionamiento del Control Numrico que permite, adems, la autorregulacin de las condiciones de trabajo de las mquinas). A finales de 1968 tuvieron lugar los primeros ensayos de Control Numrico Directo (DNC).

A continuacin se mostrara una tabla donde nos muestra el desarrollo del control numrico.

(1725) Mquinas de tejer construidas en Inglaterra, controladas por tarjetas perforadas. (1863) M. Forneaux- primer piano que toc automticamente. (1870-1890) Eli Whitney- desarrollo de plantillas y dispositivos. "Sistema norteamericano de manufactura de partes intercambiables. (1880) Introduccin de una variedad de herramientas para el maquinado de metales. Comienzo del nfasis en la produccin a gran escala. (1940) Introduccin de los controles hidrulicos, neumticos y electrnicos. Aumento del nfasis en el maquinado automtico. (1945) Comienzo de la investigacin y desarrollo del control numrico.

Comienzo de los experimentos de produccin a gran escala con control numrico. (1955) Las herramientas automatizadas comenzaron a aparecer en las plantas de produccin para la Fuerza Area de produccin de los Estados Unidos: (1956) Hay concentracin en la investigacin y el desarrollo del control numrico. (1960) Hasta la actualidado o

Se crean varios nuevos sistemas de control numrico. Se perfeccionaron las aplicaciones a la produccin de una gama ms grande de procedimientos de maquinado de metales. Se idearon aplicaciones a otras actividades diferentes del maquinado de metales. Se utilizaron insumos computarizados de control numrico. Se utilizan documentos computarizados de planeacin grficos por control numrico. Se han desarrollado procedimientos computarizados de trazo de curvas de nivel por control numrico, a bajo costo.

o

o o

o

Categoras bsicas en el control de movimiento. Control punto a punto: no es posible realizar trayectorias. Control lineal: slo es posible controlar simultneamente el

movimiento de un eje. Control de contorno: es posible controlar el movimiento de dos o

ms ejes de forma simultnea.

Componentes funcionales en maquinas CNC Programa CNC Dispositivo entrada programa (IHM) Controlador mquina Sistemas de actuacin Sistemas de realimentacin Herramientas de la mquina

Componentes funcionales en maquinas CNC

Sistemas de control numrico distribuido (DNC)

DNC significa control numrico distribuido, se trata de un sistema de comunicacin de datos conectado a un grupo de maquinas con control numrico (CNC), consta de una computadora central que tiene en su memoria los programas utilizados por las distintas mquinas, descargando bajo demanda, los programas en el control numrico de stas. El computador central (host) permite las siguientes prestaciones: Memorizacin y gestin de los programas de los diferentes CNC conectados a l. Simulacin grfica del mecanizado Eliminacin de tiempos muertos Gestin de datos de herramientas Centralizacin de datos de la fbrica.

Sistemas CAD / CAM Cronolgicamente, los sistemas CAD fueron los primeros en aparecer, luego aparecieron los CAM y finalmente se lleg al concepto CIM; esto ocurri as debido a que cada nuevo sistema se bas en el anterior o al menos lo us como base. Muchos de los sistemas CAD / CAM en uso hoy en da estn diseados y pensados para automatizar funciones manuales, independientemente de si la funcin particular que cumplirn ser anlisis ingenieril, diseo conceptual, dibujo, documentacin o la programacin de la maquinaria de manufactura e inspeccin. La implementacin de sistemas CAD / CAM es una decisin fundamental que depende de cunto de la tecnologa se necesitar en una empresa / trabajo en particular. Si el trabajo que se realizar es una sola pieza, que a largo plazo sufrir solo pequeas modificaciones, se necesitar un CAD simple; en cambio, si se habla de productos con mltiples piezas y con necesidad de intercambiabilidad, estamos hablando de un computador sofisticado y un programa ms complicado. Esto significa adems que al planificar una inversin en hardware y software debe planificarse framente, de tal manera de conocer el ciclo de vida de los equipos y de los programas. Las empresas que implementan este sistema no deben pensar que tendrn solo un costo inicial y despus andar todo sobre ruedas, pues en la prctica, el uso de estos sistemas implica costos y necesidades constantes, fundamentalmente por los apresurados cambios tecnolgicos que se producen hoy en da. Las redes computacionales han contribuido enormemente con el desarrollo de los sistemas CAD / CAM, teniendo la desventaja eso s de que se pierde un poco la privacidad de la informacin, ya sea porque el sistema de red es muy complejo o porque hay un mayor nmero de usuarios con acceso directo a l. Se han desarrollado numerosos protocolos con el fin de salvaguardar las comunicaciones entre computadores, algunos de ello son: ETHERNET, TCP / IP, MAP / TOP, ASCII, FTP, NFS, y mucho otros. Es as como hoy existen monitores de 4000 por 4000 pixeles y millones de colores. Tambin en el rea de los scanners, plotters e impresoras se ha logrado gran xito, existiendo digitalizadores de imgenes en tres dimensiones, impresoras a color y otros. El trmino plataforma de software se aplica en este caso a la arquitectura de software bsica, incluyendo base de datos, metodologa, capacidades grficas y herramientas geomtricas. En base a esta definicin, existen tres clasificaciones bsicas de plataformas CAD / CAM: 2D, 2-D y 3D.

Dos dimensiones (2D): Con pocas excepciones, la mayor parte de los sistemas CAD / CAM comenzaron implementando herramientas geomtricas de dos dimensiones. Hoy en da se siguen usando, a pesar de no dar la mejor productividad, ni siquiera en dibujos de solo dos dimensiones. Un buen sistema de dos dimensiones debe poder dibujar a travs de proyecciones, aceptar los formatos internacionales de dibujo, tener alta velocidad, tener libreras, aceptar los formatos internacionales de medidas, tener un buen set de estilos y portes de letras y ser escalable. El sistema puede basarse en vectores o en puntos en el espacio, siendo el primero el ms indicado, pues debera ser capaz de detallar despieces de modelos tridimensionales y tener una posibilidad para ampliarse a un sistema 3D. Dos y media dimensiones (2-D): Uno se podra preguntar: Qu es media dimensin? En los sistemas CAD / CAM eso implica que el sistema maneja los datos de profundidad del modelo y ofrece normalmente la posibilidad de mostrar la apariencia tridimensional de l, usando tcnicas bidimensionales con representaciones ortogrficas. Muchas veces, Los sistemas 2-D estn equipados para diseo y manufactura de productos simples o planchas, y son muy utilizados por compaas cuyos productos consisten ms de partes compradas que de partes manufacturadas, en las cuales interfaces, interacciones e interferencias entre partes estn dadas ms que por calcular. Sin embargo los sistemas 2-D proveen limitadas mejoras en calidad y productividad por un costo nfimamente superior a los sistemas 2D. Tres dimensiones (3D): La modelacin en tres dimensiones es la puerta de entrada a un ambiente CAD / CAM completo. A pesar de que los sistemas 3D no son necesariamente ocupados para todos los ambientes de diseo, ingeniera y manufactura, muchos de los sistemas tridimensionales de CAD / CAM pueden replicar las funciones de sistemas 2D y 2-D si as se requiere. - Wireframe (malla): En el sistema wireframe, el modelo 3D es creado y guardado solo como una representacin geomtrica de aristas y puntos dentro del modelo. Los modelos 3D wireframe son transparentes en la realidad y por esta razn requieren un usuario de experiencia y gran conocimiento del modelo antes de entender claramente la representacin. Una ventaja de los sistemas 3D es la generacin automtica de vistas y dibujos de una parte de los modelos. Esto ayuda en calidad, productividad, preparacin y manufactura del producto. Sin embargo, el sistema wireframe requiere de un gran esfuerzo para desplegar imgenes limpias del modelo 3D completo. - Superficies: La adicin de informacin de las superficies al modelo 3D resulta en imgenes grficas mejoradas cuando se traspasa a aplicaciones manufactureras como CNC. La modelacin de superficie permite grados variables de precisin en el modelo CAD / CAM desde muy preciso, en el caso

de superficies planeadas o regladas o superficies de revolucin, a menores niveles de precisin en superficies esculpidas. - Slidos: La modelacin por slidos es el ltimo mtodo de modelacin geomtrica para el ambiente CAD / CAM. Un factor determinante para automatizar el diseo a travs del proceso de manufactura, esta herramienta permite almacenar informacin precisa sobre piezas dadas.

Un sistema 3D debera elegirse en la prctica por las siguientes razones: 1. Mejoras en calidad del producto y en tolerancias y alineamiento entre partes 2. Reduccin del tiempo de diseo y de potenciales problemas de manufactura 3. Soporte de automatizacin mejorada para diseo, anlisis, manufactura e inspeccin 4. Soporte de 2D cuando se requiera sin restringir futuros mtodos o expansiones Uno de las ms importantes compensaciones que se obtiene de los sistemas CAD / CAM es en el rea de chequeo, verificacin de diseo y manufactura del producto. Hay distintas maneras de generar modelos de ensamblado en estos sistemas, los cuales son: modelos en modelos, componentes o figuras y ensamblados inteligentes. Todo va en el software y hardware del que se disponga. La base de cualquier sistema CAD / CAM es la plataforma de software usada en generar y documentar el modelo de una parte o documento, y es el llamado corazn del sistema. Lo que vendra a ser el alma del sistema son las aplicaciones que se le pueden agregar. Es a travs de aplicaciones que las verdaderas eficiencias del CAD / CAM en trminos de ahorro en produccin y costos relacionados con el proceso se pueden ver realizadas. La creacin y documentacin bsica de los modelos CAD / CAM es parte de la plataforma de software, mientras que las aplicaciones son las herramientas usadas para automatizar completamente el proceso de diseo. Como en el caso de las aplicaciones para diseo, el nmero de aplicaciones para manufactura est creciendo rpidamente. Al dirigir aplicaciones de manufactura, el proceso se puede dividir en dos categoras: generacin y uso. Lo ms importante es la generacin de datos, y su transmisin est en manos de la correcta implementacin del CAM. El CAM en el sistema CAD / CAM implica que el diseo y la manufactura estn estrechamente ligados. La idea es que el CAM utilice los datos generados por el CAD adecuadamente. El rango y la profundidad de las aplicaciones CAM vara hoy grandemente. Ellas abarcan desde herramientas altamente automatizadas, que son

predominantemente manejadas a travs de grficos, hasta herramientas basadas en lenguajes como APT, y otros lenguajes para manejar la mquina. Los productos ms avanzados permiten el uso e integracin de ambos mtodos (grfico y lenguaje) en aplicaciones concurrentes para maximizar la productividad del usuario. Una lista parcial de aplicaciones actuales de manufactura con CAD / CAM se presenta a continuacin: Oxicorte, taladrado, perforado, compresin, maquinado, soldado, colocacin y ensamble de piezas, diseo de herramientas, diseo de moldes, doblado de caeras y tubos, extrusin, estampado y embutido, programacin de robots, impresin de tableros de circuitos y recubrimiento de cables. El mtodo y la calidad de la implementacin del CAD / CAM en varios ambientes de la industria es un factor crtico en el uso exitoso de la tecnologa. Asimismo, CAD / CAM y las tecnologas de automatizacin son crticas para el xito de las corporaciones en la hoy en da tan competitiva.

Tipos de maquinas cncFresadora CNC Las fresadoras con control numrico por computadora (CNC) permiten la automatizacin programable de la produccin. Se disearon para adaptar las variaciones en la configuracin de productos. Su principal aplicacin se centra en volmenes de produccin medios de piezas sencillas y en volmenes de produccin medios y bajos de piezas complejas, permitiendo realizar mecanizados de precisin con la facilidad que representa cambiar de un modelo de pieza a otra mediante la insercin del programa correspondiente y de las nuevas herramientas que se tengan que utilizar as como el sistema de sujecin de las piezas. El equipo de control numrico se controla mediante un programa que utiliza nmeros, letras y otros smbolos, por ejemplo, los llamados cdigos G (movimientos y ciclos fijos) y M (funciones auxiliares). Estos nmeros, letras y smbolos, los cuales llegan a incluir &, %, $ y " (comillas), estn codificados en un formato apropiado para definir un programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta. Cuando la tarea en cuestin vara se cambia el programa de instrucciones. En las grandes producciones en serie, el control numrico resulta til para la robotizacin de la alimentacin y retirada de las piezas mecanizadas. Las fresadoras universales modernas cuentan con visualizadores electrnicos donde se muestran las posiciones de las herramientas, segn un sistema de coordenadas, y as se facilita mejor la lectura de cotas en sus desplazamientos. Asimismo, a muchas fresadoras se les incorpora un sistema de control numrico por computadora (CNC) que permite automatizar su trabajo. Adems, las fresadoras copiadoras incorporan un mecanismo de copiado para diferentes perfiles de mecanizado.

Torno CNC Torno de control numrico o torno CNC se refiere a una mquina herramienta del tipo torno que se utiliza para mecanizar piezas de revolucin mediante un software de computadora que utiliza datos alfa-numricos,1 siguiendo los ejes cartesianos X,Y,Z. Se utiliza para producir en cantidades y con precisin porque la computadora que lleva incorporado controla la ejecucin de la pieza. Un torno CNC puede hacer todos los trabajos que normalmente se realizan mediante diferentes tipos de torno como paralelos, copiadores, revlver, automticos e incluso los verticales. Su rentabilidad depende del tipo de pieza que se mecanice y de la cantidad de piezas que se tengan que mecanizar en una serie. Ventajas:

Permiten obtener mayor precisin en el mecanizado Permiten mecanizar piezas ms complejas Se puede cambiar fcilmente de mecanizar una pieza a otra Se reducen los errores de los operarios Cada vez son ms baratos los tornos CNC

Como desventajas se pueden indicar las siguientes:

Necesidad de realizar un programa previo al mecanizado de la primera pieza. Coste elevado de herramientas y accesorios Conveniencia de tener una gran ocupacin para la mquina debido a su alto coste.

Centros de maquinados Nuevos adelantos en las maquinas y herramientas son los centros de maquinado, esto son una maquina que puede tener unas 100 herramientas o ms con un cambiador automatico de ellas. Est diseada para efectuar diversas operaciones sobre diferentes superficies de la pieza de trabajo. Los centros de maquinado pueden producir piezas complejas con gran exactitud y rapidez. La instalacin masiva de centros de mecanizado CNC en las industrias metalrgicas ha supuesto un gran revulsivo en todos los aspectos del mecanizado tradicional. Un centro de mecanizado ha unido en una sola mquina y en un solo proceso tareas que antes se hacan en varias mquinas, taladradoras, fresadoras, mandrinadoras, etc, y adems efecta los diferentes mecanizados en unos tiempos mnimos antes impensables debido principalmente a la robustez de estas mquinas a la velocidad de giro tan elevada que funciona el husillo y a la calidad extraordinaria de las diferentes herramientas que se utilizan.

As que un centro de mecanizado incorpora un almacn de herramientas de diferentes operaciones que se pueden efectuar en las diferentes caras de las piezas cbicas, con lo que con una sola fijacin y manipulacin de la pieza se consigue el mecanizado integral de las caras de las piezas, con lo que el tiempo total de mecanizado y precisin que se consigue resulta muy valioso desde el punto de vista de los costes de mecanizado, al conseguir ms rapidez y menos piezas defectuosas.

Parmetros de corte de torneado Los parmetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de torneado son los siguientes:

Eleccin del tipo de herramienta ms adecuado Sistema de fijacin de la pieza Velocidad de corte (Vc) expresada en metros/minuto Dimetro exterior del torneado Revoluciones por minuto (rpm) del cabezal del torno Avance en mm/rev, de la herramienta Avance en mm/mi de la herramienta Profundidad de pasada Esfuerzos de corte Tipo de torno y accesorios adecuados

Velocidad de corte

Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la pieza que est en contacto con la herramienta. La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto (m/min), tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores, especialmente de la calidad y tipo de herramienta que se utilice, de la profundidad de pasada, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la mquina son su gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijacin de la pieza y de la herramienta. A partir de la determinacin de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendr el cabezal del torno, segn la siguiente frmula:

La velocidad de corte es el factor principal que determina la duracin de la herramienta. Una alta velocidad de corte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Los fabricantes de herramientas y prontuarios de mecanizado, ofrecen datos orientativos sobre la velocidad de corte adecuada de las herramientas para una duracin determinada de la herramienta, por ejemplo, 15 minutos. En ocasiones, es deseable ajustar la velocidad de corte para una duracin diferente de la herramienta, para lo cual, los valores de la velocidad de corte se multiplican por un factor de correccin. La relacin entre este factor de correccin y la duracin de la herramienta en operacin de corte no es lineal.

Velocidad de rotacin de la pieza La velocidad de rotacin del cabezal del torno se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En los tornos convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal y del nmero de velocidades de la caja de cambios de la mquina. En los tornos de control numrico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentacin que habitualmente utiliza un variador de frecuencia y puede seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta una velocidad mxima. La velocidad de rotacin de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte e inversamente proporcional al dimetro de la pieza.

Velocidad de avance El avance o velocidad de avance en el torneado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en el proceso de torneado. Cada herramienta puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolucin de la pieza, denominado avance por revolucin (fz). Este rango depende fundamentalmente del dimetro de la pieza, de la profundidad de pasada , y de la calidad de la herramienta . Este rango de velocidades se determina experimentalmente y se encuentra en los catlogos de los fabricantes de herramientas. Adems esta velocidad est limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la mquina. El grosor mximo de viruta en mm es el indicador de limitacin ms importante para una herramienta. El filo de corte de las herramientas se prueba para que tenga un valor determinado entre un mnimo y un mximo de grosor de la viruta. La velocidad de avance es el producto del avance por revolucin por la velocidad de rotacin de la pieza.

Tiempo de torneado Es el tiempo que tarda la herramienta en efectuar una pasada.

Fuerza especfica de corte La fuerza de corte es un parmetro necesario para poder calcular la potencia necesaria para efectuar un determinado mecanizado. Este parmetro est en funcin del avance de la herramienta, de la profundidad de pasada, de la velocidad de corte, de la maquinabilidad del material, de la dureza del material, de las caractersticas de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente denominado Kx. La fuerza especfica de corte se expresa en N/mm2.

Potencia de corte La potencia de corte Pc necesaria para efectuar un determinado mecanizado se calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta, la fuerza especfica de corte y del rendimiento que tenga la mquina. Se expresa en kilovatios (kW). Esta fuerza especfica de corte Fc, es una constante que se determina por el tipo de material que se est mecanizando, geometra de la herramienta, espesor de viruta, etc. Para poder obtener el valor de potencia correcto, el valor obtenido tiene que dividirse por un determinado valor () que tiene en cuenta la eficiencia de la mquina. Este valor es el porcentaje de la potencia del motor que est disponible en la herramienta puesta en el husillo.

donde

Pc es la potencia de corte (kW) Ac es el dimetro de la pieza (mm) f es la velocidad de avance (mm/min) Fc es la fuerza especfica de corte (N/mm2) es el rendimiento o la eficiencia la mquina

Parmetros de corte del fresado Los parmetros tecnolgicos fundamentales que hay que considerar en el proceso de fresado son los siguientes:

Eleccin del tipo de mquina, accesorios y sistemas de fijacin de pieza y herramienta ms adecuados. Eleccin del tipo de fresado: frontal, tangencial en concordancia o tangencial en oposicin. Eleccin de los parmetros de corte: velocidad de corte (Vc), velocidad de giro de la herramienta (n), velocidad de avance (Va), profundidad de pasada (p), anchura de corte (Ac), etc.)

No hay unanimidad dentro del sector del mecanizado en las denominaciones de los procedimientos de fresado. El fresado tangencial tambin es denominado fresado perifrico, fresado cilndrico o fresado helicoidal. Los dos tipos de fresados tangenciales tambin son conocidos con varias denominaciones:

Fresado en concordancia: fresado hacia abajo, o fresado equicorriente. Fresado en oposicin: fresado hacia arriba, o fresado normal.

En el fresado en concordancia, la herramienta gira en el mismo sentido en el que avanza la pieza. Este tipo de fresado es tambin conocido como fresado hacia abajo debido a que, cuando el eje de giro de la fresa es horizontal, la componente vertical de la fuerza de corte est dirigida hacia la abajo. En el fresado en oposicin, tambin conocido como fresado hacia arriba, ocurre lo contrario, es decir, la herramienta gira en sentido contrario al avance de la pieza y la componente vertical de la fuerza de corte se dirige hacia arriba. Para obtener una buena calidad en la superficie mecanizada, el fresado en concordancia es el mtodo de fresado ms recomendable siempre que la mquina, la herramienta y los utillajes lo permitan. En el fresado en oposicin, el espesor de la viruta y la presin de corte aumentan segn avanza la herramienta, por lo que se requiere menos potencia para la mquina. Sin embargo, este mtodo presenta varios inconvenientes. Produce vibraciones en la mquina y una peor calidad superficial del mecanizado. Hay que tener cuidado con la sujecin de la pieza porque el empuje de la herramienta tender a expulsarla del amarre.

Velocidad de corte Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la fresa u otra herramienta que se utilice en el fresado. La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto (m/min), tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores,

especialmente de la calidad y tipo de fresa que se utilice, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la mquina son su gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijacin de la pieza y de la herramienta. Como cada filo de corte de la fresa trabaja intermitentemente sobre la pieza, cortando nicamente durante una fraccin de cada revolucin de la herramienta, los filos de corte alcanzan temperaturas inferiores a las que se alcanzan en un torno y, en consecuencia, se utilizan velocidades de corte mayores. No obstante, el trabajo de la fresa en conjunto puede no considerarse intermitente, pues siempre hay un filo de corte en fase de trabajo. A partir de la determinacin de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendr el husillo portaherramientas segn la siguiente frmula:

Donde Vc es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotacin de la herramienta y Dc es el dimetro de la herramienta. La velocidad de corte es el factor principal que determina la duracin de la herramienta. Una alta velocidad de corte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Una velocidad de corte excesiva puede dar lugar a un desgaste muy rpido del filo de corte de la herramienta, a la deformacin plstica del filo de corte con prdida de tolerancia del mecanizado y, en general, a una calidad del mecanizado deficiente. Por otra parte, una velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a la formacin de filo de aportacin en la herramienta, a dificultades en la evacuacin de viruta y al aumento del tiempo de mecanizado, lo cual se traduce en una baja productividad y un coste elevado del mecanizado. Velocidad de rotacin de la herramienta La velocidad de rotacin del husillo portaherramientas se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En las fresadoras convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal y del nmero de velocidades de la caja de cambios de la mquina. En las fresadoras de control numrico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentacin en el que puede seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta una velocidad mxima.

La velocidad de rotacin de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte e inversamente proporcional al dimetro de la herramienta.

Velocidad de avance Diagrama de fresado frontal. p: profundidad de pasada la: longitud de corte efectiva l: longitud de arista de corte r: ngulo de posicin. El avance o velocidad de avance en el fresado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance y el radio de la punta de la herramienta de corte son los dos factores ms importantes de los cuales depende la rugosidad de la superficie obtenida en el fresado. Cada fresa puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolucin de la herramienta, denominado avance por revolucin (fn). Este rango depende fundamentalmente de nmero de dientes de la fresa, del tamao de cada diente y de la profundidad de corte, adems del tipo de material de la pieza y de la calidad y el tipo de plaquita de corte. Este rango de velocidades se determina experimentalmente y se encuentra en los catlogos de los fabricantes de plaquitas. Adems esta velocidad est limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la mquina. Profundidad de corte o de pasada La profundidad de corte o profundidad de pasada (p) es la profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la herramienta. Habitualmente se expresa en milmetros (mm). La anchura de corte (s), expresado en mm, es la anchura de la parte de la pieza implicada en el corte. Estos parmetros hay que tenerlos en cuenta por la influencia que tiene en el clculo de la seccin de viruta y consecuentemente en la fuerza de corte necesaria para poder realizar el mecanizado. La longitud de corte efectiva (la), cuyo valor mximo est directamente relacionado con la longitud de la arista del filo de corte, depende de la profundidad de pasada (p) y del ngulo de posicin (r)

Espesor y seccin de viruta La relacin que existe entre el avance por diente de la fresa (fz) y la profundidad de pasada (p) constituye la seccin de la viruta. La seccin de viruta guarda tambin relacin con el tipo de fresado que se realice, la seccin de viruta es igual a

El espesor de la viruta corresponde al avance por diente de la fresa. El control de la seccin y del espesor de la viruta son factores importantes a la hora de determinar el proceso de mecanizado. Cuanto menor sea el espesor de la viruta en el momento del arranque, la carga del filo ser menor y esto permitir aplicar mayores velocidades de avance por diente sin daar al mismo, teniendo que reducir la profundidad de corte debido a los menores ngulos de posicionamiento de los filos. El poder controlar la seccin de viruta depende principalmente de varios factores como la potencia de la mquina, la fijacin o el sistema de amarre de la pieza, la seccin del mango de la herramienta as como de la sujecin de las plaquitas y la geometra de las mismas. El aumento de la seccin y espesor de viruta, entre otras variables, implica un aumento de la potencia necesaria para que se realice el arranque de material. Volumen de viruta arrancado En el fresado tangencial, el volumen de viruta arrancado por minuto se expresa centmetros cbicos por minuto y se obtiene de la siguiente frmula:

Donde Q es el volumen de viruta arrancado por minuto, Ac es el ancho del corte, p es la profundidad de pasada, y f es la velocidad de avance. Este dato es importante para determinar la potencia necesaria de la mquina y la vida til de las herramientas.

Tiempo de mecanizado Para poder calcular el tiempo de mecanizado en una fresadora hay que tener en cuenta la longitud de aproximacin y salida de la fresa de la pieza que se mecaniza. Esta longitud depende del tipo de fresado. Por ejemplo, en el planeado la longitud de aproximacin coincide con la mitad del dimetro de la herramienta; en el fresado de ranuras es diferente y depende la profundidad de la ranura y del dimetro de la fresa; y en el fresado por contorneado interior o exterior las longitudes de mecanizado dependen del dimetro de la fresa y de la geometra de la superficie contorneada. El tiempo de mecanizado puede calcularse a partir de la siguiente ecuacin.

Fuerza especfica de corte La fuerza de corte es un parmetro a tener en cuenta para evitar roturas y deformaciones en la herramienta y en la pieza y para poder calcular la potencia necesaria para efectuar un determinado mecanizado. Este parmetro est en funcin del avance de fresado, de la velocidad de corte, de la maquinabilidad del material, de la dureza del material, de las caractersticas de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente denominado fuerza especfica de corte (kc), que se expresa en N/mm. Potencia de corte La potencia de corte (Pc) necesaria para efectuar un determinado mecanizado habitualmente se expresa en kilovatios (kW) y se calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta, la fuerza especfica de corte y del rendimiento que tenga la fresadora. Esta fuerza especfica de corte (kc) es una constante que se determina en funcin del tipo de material que se est mecanizando, la geometra de la herramienta, el espesor de viruta, etc. Para poder obtener el valor de potencia correcto, el valor obtenido tiene que dividirse por un determinado valor adimensional que tiene en cuenta el rendimiento de la mquina (). Este valor es la relacin entre la potencia de

corte efectiva, es decir, la potencia necesaria en la herramienta; respecto a la potencia consumida el motor de accionamiento principal de la mquina.

Programacin CNC Un programa es una lista secuencial de instrucciones de maquinado que sern ejecutadas por la mquina de CNC. A las instrucciones se les conoce como CODIGO de CNC, las cuales deben contener toda la informacin requerida para lograr el maquinado de la pieza.

Existen cuatro formas de programar un CN: - Manual - Pseudo-asistida por ordenador - Asistida por ordenador - Conversacional El objetivo de las cuatro es el mismo: Obtener el programa de mecanizado de la pieza partiendo de sus datos geomtricos y de las condiciones de corte. A continuacin, se presentan las caractersticas de cada uno de estos procedimientos: Programacin manual La programacin manual es aquella en la que, a partir del plano, se calculan de forma manual las trayectorias de las herramientas y, a continuacin, se codifican dichas trayectorias utilizando el lenguaje de programacin contenido en el manual de la MHCN. Programacin pseudo-asistida por ordenador Este tipo de programacin se realiza cuando se dispone de un programa de Diseo Asistido por Ordenador (CAD), pero no de el mdulo de Fabricacin Asistida (CAM) correspondiente.

La ventaja con respecto a la anterior es que no es necesario realizar el clculo de trayectorias (a veces muy complejo) pues las coordenadas de los puntos necesarios se consultan en el ordenador, ya que se dispone de la geometra de la pieza en formato CAD.

Programacin asistida por ordenador La programacin asistida por ordenador intenta que la realizacin de los programas de control numrico sea ms cmoda, utilizando para ello un ordenador como herramienta de trabajo. El ordenador proporciona un conjunto de utilidades muy verstiles gracias a su potencia de clculo y capacidad de procesamiento de informacin. Los primeros prototipos de sistemas de programacin asistida por ordenador datan de 1957, cuando hace su aparicin el APT (Automated Programing Tools), y la ms reciente ha sido el desarrollo de los modernos sistemas CADCAM que dotan a la programacin de control numrico de capacidad para recoger informacin grfica de la propia geometra de la pieza. Gracias a estos sistemas se pueden desarrollar programas CN para geometras complejas, con superficies y curvas de formas muy complicadas. El proceso de programacin comienza con la definicin de geometras utilizando el programa de CAD. Normalmente esta geometra ya ha sido definida en la etapa de diseo, por lo que se ahorra este pas. Una vez definida la pieza que va a ser mecanizada se utilizan las libreras de herramientas (creadas previamente) que representan las existencias del taller. El siguiente paso es generar el camino o trayectoria de la herramienta sobre la pieza mediante las opciones que se ofrecen en el men del programa. El modo interactivo permite al programador generar la trayectoria paso a paso, a medida que sta se visualiza en pantalla, pudiendo borrar comandos errneos e insertar otros nuevos si son necesarios. Programacin conversacional Por este nombre se entiende una forma de programar en la que el operario es conducido a travs de preguntas con el fin de introducir los programas. Su apariencia y metodologa dependen del fabricante. Bien puede consistir en un conjunto de preguntas que aparecen por el monitor del CNC, que deber ser respondidas por el operario pulsando ciertas teclas o introduciendo nmeros. Otra forma muy empleada es el uso de mens en la zona inferior del monitor, formando una lnea de opciones paralela a una lnea de botones en el panel del control. En ambos casos es el control el que da las siguientes

opciones o formula las preguntas necesarias de acuerdo a las elecciones anteriores. Proceso de programacin manual. Para conseguir que la MHCNC ejecute las acciones necesarias para llevar a cabo una tarea determinada, debe ser introducida la informacin pertinente. Esta informacin es del siguiente tipo: - Informacin geomtrica. - Informacin tecnolgica. - Informacin de programacin. Se engloba dentro de la informacin geomtrica los datos y condiciones del mecanizado relacionados con la geometra de la pieza y de las herramientas utilizadas, siendo fundamental para la obtencin de dicha informacin el conocimiento de las tcnicas de clculo de contornos y trayectorias compensadas. La elaboracin de esta informacin, as como la traduccin a un lenguaje que pueda ser entendido por la mquina es lo que se denomina PROGRAMACION. La programacin manual parte del plano de la pieza que recoge la informacin geomtrica relativa a la pieza, y del estudio del proceso que recoge la informacin tecnolgica. A partir de esta informacin, el programador debe determinar las trayectorias de las herramientas definidas de acuerdo con el sistema de referencia de la mquina, las condiciones de trabajo y traducir estos datos a lenguaje mquina. La eficacia de ese modo de trabajo exige del programador un perfecto conocimiento de las herramientas, tcnicas de mecanizado de la mquinaherramienta y de su equipo de CN, as como una especial atencin a su trabajo. Fases de la programacin Para la realizacin de un programa de forma manual, es necesario conocer o establecer los siguientes puntos: - La capacidad y caractersticas de la MH, pues de ellas dependern los parmetros de corte elegidos, herramientas, tamaos de las piezas, operaciones a realizar, etc. - Las caractersticas del equipo de CN, pues de ellas dependern las operaciones de mecanizado as como el propio programa. - El plano de la pieza, pues en l constarn las dimensiones de la misma antes y despus del mecanizado, material, acabado superficial y tolerancias, que influyen en la eleccin de la herramienta as como en los parmetros de corte. - La importancia de la serie, as como su repeticin eventual y complejidad, ya que de ellos depende el tipo de mquina a utilizar. - El utillaje, que comprende los dispositivos de fijacin, plantillas y las herramientas con sus condiciones de aplicacin y dimensiones.

A partir de esta informacin, para programacin manual, se hace necesario seguir los siguientes pasos: - Fijacin del proceso de trabajo, detallando el orden y el nmero de operaciones, as como su situacin en la pieza por medio de croquis. - Toma de informaciones geomtricas del dibujo, realizando los clculos pertinentes (Desplazamientos a los puntos programados, puntos de tangencia, compensaciones, etc.) y su traslado a las hojas de programa. - Toma de informaciones tecnolgicas de un catlogo de herramientas, as como el clculo de las condiciones del mecanizado (tiempos, potencias, etc.). - Ordenacin de las informaciones en las hojas de programa en la forma necesaria para la ejecucin del mismo, as como la sucesin de secuencias determinadas por el transcurso del programa. - Codificacin de las informaciones y su traslado a un soporte de informaciones, por ejemplo disco magntico, memoria del CNC, etc.

Cdigos de programacin Si bien existe un estndar para este lenguaje, que en realidad apunta a las mquinas industriales, yo voy a tratar de describir algunos, No todos los cdigos utilizados. La gran mayora de estos programas trabajan con los sistemas CAD (Diseo Asistido por Computadora) el favorito de todos es AutoCAD, u otro muy similar, y es aqu donde entran los formatos de los archivos utilizados, como los NC-Drill, lo G-Codes, los PLT y otros..: NC-Drill Estos archivos por lo general los puedes obtener de los programas de diseo de PCB, nada impide que puedas crear tu propio programa para generar este tipo de cdigos. % reiniciar y detener X#Y# Mover y Perforar T# Seleccin de Herramienta M30 Fin de programa M00 Fin de programa M25 Inicio de Modelo M31 Inicio de Modelo M01 Fin de Modelo M02 X#Y# Repetir Modelo R#M02X#Y# Repeticin Mltiple del Modelo M02 X#Y# M70 Cambio de Eje M02 X#Y# M80 Reflejar Imagen en el Eje X

M02 X#Y# M90 M08 N# / R#X#Y# G05, G81 G04 X# G90 G91 G92 X#Y# G93 X#Y# M48 M47 M71 M72 Snn Fnn

Reflejar Imagen en el Eje Y Fin de paso y Repetir Bloquear Secuencia de Nmeros Eliminar Bloque Repetir orificio Seleccionar modo de Perforacin Variable Local (ignorar) Modo Absoluto Modo Incremental Poner a cero Poner a cero Encabezado de Programa antes de "%" Operador de Mensajes CRT en Pantalla Modo Mtrico Modo Ingls-Imperial Velocidad de husillo (RPM) Mantener velocidad en Eje z (IPM)