sistema integrado de manufactura
ndiceContenidoINTRODUCCIN2HISTORIA SITUACIN ACTUAL Y TENDENCIAS
DE CNC3PARTES PRINCIPALES DE UNA MQUINA DE CNC.6CALCULO DE LOS
PARMETROS DE CORTE10MAQUINAS COMPONENTES Y CNC11PARAMETRO PARA CERO
EN NAQUINAS DE TORNO Y FRESADORA15PROCEDIMIENTOS Y CRITERIOS PARA
DETERMINAR CER0 EN TORNO Y FRESADORA17PROCEDIMIENTO PARA HACER LA
COMPENSACIN DE HERRAMIENTAS EN TORNO Y FRESADORA.18PRINCIPIOS Y
CONCEPTOS BASICOS DE SEGURIDAD EN MAQUINA
CNC25CONCLUCION31BIBLIOGRAFIA31
INTRODUCCINUno de los elementos importantes dentro de este
resurgir de la automatizacin son la Mquinas de Herramientas de
Control Numrico Computarizado, las cuales brindan algunas ventajas
adicionales. Desde los orgenes del control numrico todos los
esfuerzos se han encaminado a incrementar la productividad,
precisin, rapidez y flexibilidad de las mquinas-herramienta. Su uso
ha permitido la mecanizacin de piezas muy complejas, especialmente
en la industria aeronutica, que difcilmente se hubieran podido
fabricar de forma manual. Las maquinas herramienta de control
numrico configuran una tecnologa de fabricacin que de la mano de la
microelectrnica, la automtica y la informtica industrial ha
experimentado en los ltimos aos un desarrollo acelerado y una plena
incorporacin a los procesos productivos, desplazando
progresivamente a las maquinas convencionales, su capacidad de
trabajo automtico y de integracin de los distintos equipos entre si
y con los sistemas de control, planificacin y gestin de formacin,
hacen del control numrico (CN) la base de apoyo a unas tecnologas
de fabricacin: el COM.- fabricacin flexible y el CIM fabricacin
integrado por computadora.
HISTORIA SITUACIN ACTUAL Y TENDENCIAS DE CNCEn primer lugar se
realizar un breve resumen de la historia del control numrico desde
sus orgenes. A continuacin se analizarn las tendencias actuales,
contemplando tanto aspectos hardware como software. En tercer lugar
se presentarn las diferentes iniciativas (europeas, americanas y
japonesas) en el campo de los controles numricos abiertos.
Finalmente se presentarn diferentes tipos de controles abiertos y,
en particular, la futura familia de controles numricos abiertos en
la que Fagor Automation est trabajando actualmente.A continuacin se
mostrara una tabla donde nos muestra el desarrollo del control
numrico.1. (1725)Mquinas de tejer construidas en Inglaterra,
controladas por tarjetas perforadas.1. (1863)M. Forneaux- primer
piano que toc automticamente.1. (1870-1890)Eli Whitney- desarrollo
de plantillas y dispositivos.1. "Sistema norteamericano de
manufactura de partes intercambiables.1. (1880)Introduccin de una
variedad de herramientas para el maquinado de metales.1. Comienzo
del nfasis en la produccin a gran escala.1. (1940)Introduccin de
los controles hidrulicos, neumticos y electrnicos.1. Aumento del
nfasis en el maquinado automtico.1. (1945)Comienzo de la
investigacin y desarrollo del control numrico.1. Comienzo de los
experimentos de produccin a gran escala con control numrico.1.
(1955)Las herramientas automatizadas comenzaron a aparecer en las
plantas de produccin para la Fuerza Area de produccin de los
Estados Unidos:1. (1956)Hay concentracin en la investigacin y el
desarrollo del control numrico.1. (1960)Hasta la actualidad0. Se
crean varios nuevos sistemas de control numrico.0. Se
perfeccionaron las aplicaciones a la produccin de una gama ms
grande de procedimientos de maquinado de metales.0. Se idearon
aplicaciones a otras actividades diferentes del maquinado de
metales.0. Se utilizaron insumos computarizados de control
numrico.0. Se utilizan documentos computarizados de planeacin
grficos por control numrico.0. Se han desarrollado procedimientos
computarizados de trazo de curvas de nivel por control numrico, a
bajo costo.0. Se han establecido centros de maquinado para
utilizacin general.Dificultades actuales en el trabajoEntre los
problemas industriales de estos pases desarrollados podemos
mencionar:1. Existe cada vez una mayor exigencia en la precisin.1.
Los diseos son cada vez ms complejos.1. La diversidad de productos
hace necesario la tendencia a estructuras de produccin ms
flexibles.1. Se tiende a incrementar los tiempos de inspeccin.1.
Los costos de fabricacin de moldes es mayor y se hace necesario
minimizar errores.1. El tiempo de entrega de los productos tiende a
ser cada vez ms reducido.La formacin de instructores es cada vez ms
difcil, pues se hace necesario personal cada vez ms
experimentado.El Ambiente de Trabajo.El entorno del ambiente
industrial se encuentra frecuentemente con situaciones tales
como:1. Escasez de mano de obra calificada.1. Produccin masiva de
mltiples modelos de un mismo producto.1. Ambiente de produccin y
taller poco atractivo.Estos aspectos son ms fcil de encontrar en
sociedades industriales, que en pases subdesarrollados.Una solucin
para los problemas que aquejan hoy en da a la industria es utilizar
una de las 5 formas automatizar los procesos.Los tipos de
automatizacin son:1. Control Automtico de Procesos1. El
Procesamiento Electrnico de Datos1. La Automatizacin Fija1. El
Control Numrico Computarizado1. La Automatizacin Flexible.El
Control Automtico de Procesos, se refiere usualmente al manejo de
procesos caracterizados de diversos tipos de cambios (generalmente
qumicos y fsicos); un ejemplo de esto lo podra ser el proceso de
refinacin de petrleo.El Proceso Electrnico de Datos frecuentemente
es relacionado con los sistemas de informacin, centros de cmputo,
etc. Sin embargo en la actualidad tambin se considera dentro de
esto la obtencin, anlisis y registros de datos a travs de
interfaces y computadores.La Automatizacin Fija, es aquella
asociada al empleo de sistemas lgicos tales como: los sistemas de
relevadores y compuertas lgicas; sin embargo estos sistemas se han
ido flexibilizando al introducir algunos elementos de programacin
como en el caso de los (PLC'S) O Controladores Lgicos
Programables.Un mayor nivel de flexibilidad lo poseen las mquinas
de control numrico computarizado. Este tipo de control se ha
aplicado con xito a Mquinas de Herramientas de Control Numrico
(MHCN). Entre las MHCN podemos mencionar:1. Frezadoras CNC.1.
Tornos CNC.1. Mquinas de Electroerosionado1. Mquinas de Corte por
Hilo, etc.El mayor grado de flexibilidad en cuanto a automatizacin
se refiere es el de los Robots industriales que en forma ms genrica
se les denomina como "Celdas de Manufactura Flexible".
PARTES PRINCIPALES DE UNA MQUINA DE CNC.
Ejes principalesEn la descripcin de las MHCN se utiliza siempre
el concepto de "eje", es decir, direcciones de los desplazamientos
principales de las partes mviles de la mquina como la mesa
portapiezas, cabezal, torreta.
Fig 02. Desplazamientos-eje de una fresadoraLas MHCN estn
provistas de un nmero de ejes principales caracterstico que hace
factibles los trabajos de mecanizado sobre la pieza. Estos ejes se
designan convencionalmente como X, Y y Z.Generalmente las maquinas
convencionales tienen de dos a tres ejes de desplazamiento, como
los tornos y las fresadoras respectivamente, pero, en trabajos de
mecanizado de formas complejas se requieren MHCN dotadas de ms ejes
de desplazamiento.La designacin y descripcin de los ejes de cada
tipo de MHCN se encuentra normalizada.La disposicin de los carros
mviles en las MHCN puede ser muy sofisticada, dando origen a una
gran variedad de diseos / modelos tanto en fresadoras como
tornos.Los fabricantes de MHCN determinan dichas disposiciones en
funcin de los requerimientos en cuanto a capacidad de carga y
precisin de posicionado. Esta disposicin viene condicionada por:1.
La forma de la trayectoria a recorrer.1. Las propiedades de las
superficies de contacto.1. Las exigencias de apriete o
sellado.Sistemas de transmisinLos recorridos de la herramienta en
el seno de la pieza se originan por la accin combinada de los
desplazamientos en cada uno de sus ejes principales.
Fig.05: Generacin de una trayectoria de herramientaLos sistemas
de transmisin producen traslaciones rectilneas en los ejes
principales a partir del giro bsico generado por el grupo del
motor-reductor.El corazn del movimiento de las MHCN es la
transmisin por recirculacin de bolas. Consiste en un sinfn
acanalado y un acoplamiento al que se fija el conjunto mecnico a
desplazar. Cuando el grupo del motor gira, su rotacin se transmite
al sinfn y el cuerpo del acoplamiento se traslada longitudinalmente
a travs de este arrastrando consigo a la mesa de trabajo en el
sentido oportuno.
Fig.06: Sistema de transmisin de la mesa de trabajoEl
accionamiento contiene un conjunto de bolas en recirculacin que
garantizan la transmisin de esfuerzos del sinfn a la mesa con unas
prdidas por friccin mnimas. Las dos partes de su cuerpo estn
ajustadas con una precarga para reducir al mnimo el juego
transversal entre ellas con lo que se mejora la exactitud y
repetitibilidad de los desplazamientos.Para disminuir los daos del
mecanismo de transmisin frente a colisiones transversales o
sobrecargas, el grupo motriz incorpora un embrague en su conexin
con el sinfn. Este dispositivo desacopla la transmisin cuando el
conjunto de la mesa choca contra algn obstculo.
Fig.07: Acoplamiento por accionamiento de bolas
recirculantesPara generar los movimientos de cada eje se usan
habitualmente motores elctricos de corriente continua controlados
mediante seales electrnicas de salida y entrada. Estos actuadores
pueden girar y acelerarse en ambos sentidos.
Los desplazamientos longitudinales de los ejes no deben ser
afectados, en la medida de lo posible, por los esfuerzos y acciones
exteriores (por ejemplo las fuerzas de corte). Por esta razn es
esencial que los sistemas de transmisin y gua garanticen la rigidez
mecnica.
Adicionalmente la transmisin debe producir movimientos suaves y
estables y ser capaz de reaccionar rpidamente en las aceleraciones
y deceleraciones.
La sobrecarga de los motores puede presentarse por:1.
herramienta inadecuada1. restricciones anmalas en el movimiento1.
fuerzas de inercia excesivas durante el frenado o aceleracin.En las
MHCN ms simples con prestaciones basadas en la precisin del
mecanizado se utilizan los motores paso a paso como actuadores
primarios. Con motores de este tipo, el giro se subdivide en
incrementos fijos que son controlados mediante un nmero de pulsos
dado. Sin embargo cuando se desean trabajos pesados de mecanizado
con pares resistentes elevados durante el frenado o aceleracin, su
fiabilidad y prestaciones disminuye. El uso de motores de este tipo
est restringido a pares resistentes bajos.
CALCULO DE LOS PARMETROS DE CORTELas posiciones de los elementos
mviles de las MHCN se pueden medir mediante dos sistemas:El sistema
directo utiliza una escala de medida ubicada en la gua de la mesa
de la mquina. Las imprecisiones en el giro del sinfn o en su
acoplamiento no afectan a este mtodo de medida. Un resolver ptico
determina la posicin por conteo directo en la rejilla o regleta
graduada y transforma esta informacin a seales elctricas para su
proceso por la UC.
Fig.08: Sistema directo para la medicin de una posicinEn el
sistema indirecto la posicin de la mesa se calcula por la rotacin
en el sinfn. Un revolver registra el movimiento de un disco
graduado solidario con el sinfn. La UC calcula la posicin del
mediante el nmero de pasos o pulsos generados durante el
desplazamiento.
Fig.09: Sistema indirecto para la medicin de una posicinPara
conocer las posicin exacta de cualquier elemento mvil de una MHCN a
lo largo de un eje de desplazamiento se emplean un conjunto de
dispositivos electrnicos y unos mtodos de clculo. Estos elementos
constan ,bsicamente, de una escala graduada (similar a un
escalmetro) y el resolver capaz de "leer" dicha escala. Atendiendo
a al mtodo de lectura y forma de la escala se distingue entre:1.
medicin de posiciones absolutas.para la medicin de los
desplazamientos supone que las posiciones estimadas son
independientes del estado puntual de la mquina o de su control al
estar referidas a un punto invariante conocido como "origen
absoluto" o "cero mquina".1. medida de posiciones por incrementos(
incremento = desplazamiento pequeo de longitud fija) se emplea para
designar los movimientos relativos a algn punto significativo
distinto del origen absoluto y que, adems, puede variar. Durante el
movimiento la UC lleva a cabo un conteo del nmero de incrementos
(divisiones) en las que la nueva posicin difiere de la anterior.La
medicin de posiciones absolutas emplea un sistema de escalas
codificadas y ordenadas por mltiplos similares a un escalmetro.
Para conocer la posicin actual del desplazamiento se hace siempre
referencia al cero mquina (origen absoluto) que es un punto fsico,
conocido e invariante de la MHCN.
Es imprescindible que la lectura pueda llevarse a cabo en todo
el rango de desplazamiento del eje en cuestin. A cada posicin
definida dentro de ese rango la UC le asigna un valor numrico.
La escala se codifica generalmente en sistema binario.La medicin
de posiciones por incrementos emplea una escala con un sistema de
divisin simple. La rejilla esta dividida en sectores blanco / negro
sobre los que pasa el resolver durante el movimiento. Este cuenta
el nmero de sectores blanco / negro obteniendo el valor del
desplazamiento por diferencia respecto a su posicin previa. Para
garantizar que la medida se realiza correctamente, inmediatamente
despus de inicializarse la UC se debe de medir la posicin inicial
respecto al cero mquina. A esta posicin de inicio se le conoce como
"punto de referencia". Tan pronto como la mquina a asignado el
punto de referencia el resolver comienza a suministrar posiciones
relativas al ltimo punto mediante lectura / conteo de la
escala.MAQUINAS COMPONENTES Y CNCEl husillo principalEl husillo
principal ejecuta:1. El movimiento rotativo de la pieza en los
tornos.1. La rotacin de herramienta en las fresadoras y
taladradoras.El husillo puede accionarse por:1. motores de
corriente alterna de tres fases.1. motores corriente continua.En el
primer caso la regulacin de la velocidad de giro se lleva a cabo
mediante un reductor de engranajes. Dependiendo del diseo y
complejidad de este reductor se consigue un rango ms o menos
variado de velocidades de giro.En la mayor parte de las MHCN el
elemento que acciona el cabezal es un motor de corriente continua .
Esto proporciona una variedad casi infinita de velocidades de giro,
las cuales se procesan mediante un tacmetro. Todo ello permite al
programador establecer la velocidad de giro de forma casi
arbitraria, dentro del rango y capacidad del motor.Sistemas de
sujecinExisten diferentes mecanismos para amarrar la pieza en los
tornos CN:1. Platos universales de dos, tres o cuatro garras
autocentrables.1. Platos frontales para la colocacin de sargentos
para agarre de formas irregulares.1. Mandriles autocentrables.1.
Pinzas para la sujecin de piezas cilndricas pequeas.1. Puntos y
contrapuntos con arrastre para piezas esbeltas.1. Lunetas
escamoteables para apoyo intermedio.1. Conos.En fresado se emplean
las siguientes formas de sujecin:1. Sargentos y apoyos con formas
escalonadas, ajustables en altura o bloques con varias facetas de
contacto, con pernos y resortes de apriete de montaje-desmontaje
rpido.1. Placas angulares de apoyo.1. Palancas de apriete. Mordazas
mecnicas autocentrables1. Platos o mesas magnticas.1. Mesas y
dispositivos modulares de uso universal.1. Apoyos de diseo
especfico o especial.Los dispositivos de sujecin permiten asegurar
la pieza a la mesa de trabajo (fresado) o al cabezal (torneado)
El nmero de funciones controlables que estn relacionadas con
estos sistemas depende de la forma de alimentacin de piezas (manual
o automtica) y de la complejidad del sistema de amarre.
En los tornos el plato de garras se puede abrir y cerrar
mediante instrucciones programadas de CN.Tambin se puede establecer
por programa la presin de cierre de las garras. La eleccin de la
fuerza de apriete depende generalmente de la velocidad de giro del
cabezal; velocidades elevadas demandan las presiones mayores al
aumentar la accin de la fuerza centrifuga. Como es habitual que las
MHCN trabajen a velocidades de giro (corte) elevadas y esto podra
suponer presiones que daasen la pieza, estas incorporan mecanismos
de compensacin de las fuerzas centrifugas. El diseo de las mismas
se basa de mantener una presin estable del accionamiento de cierre
hidrulico a velocidades de giro elevadas.
Fig.16: Amarre de una pieza en un plato de garrasEn fresado las
presiones de apriete no resultan tan crticas. El aspecto ms crtico
en la sujecin en estas mquinas es la rapidez de montaje /
desmontaje y la precisin en el posicionado de la pieza en la mesa
de trabajo.
El sistema de amarre debe permitir una fcil carga / descarga de
la pieza de trabajo y garantizar la repetitibilidad en la colocacin
estable y precisa de la misma en el seno de la MHCN. Compatibilizar
todo ello puede resultar costoso en tiempo y dinero.
Los sistemas de sujecin especficos mediante componentes
normalizados y modulares se utilizan frecuentemente. Estos
dispositivos deben permitir el mecanizado completo sin operaciones
de montaje / desmontaje.
Fig.17: Mesa de fresadora con tornillos de aprieteEl mecanizado
de piezas esbeltas con torno puede demandar el uso de un elemento
de apoyo en el extremo libre de la pieza conocido como
contrapunto.Este elemento incorpora dos funciones adicionales en la
programacin CN:1. Posicionar contrapunto1. Aproximar o retirar
contrapuntoEn unin al contrapunto, la estabilizacin de la pieza de
trabajo puede requerir la presencia de la luneta de apoyo lateral.
Este mecanismo incorpora las siguientes funciones:1. Abrir luneta
.1. Cerrar luneta .1. Posicionado transversal .1. Aproximacin /
retirada.
Fig.18: Elementos de apoyo auxiliar en torneadoEn numerosas
ocasiones es conveniente equipar las fresadoras con un sistema dual
de mesas de trabajo que permite realizar operaciones de transporte
y amarre de piezas fuera de mquina.
La colocacin de la mesa en la posicin de trabajo puede
realizarse con funciones CN especficas, as como las paradas y
comienzo de los bloques de mecanizado propiamente dichos.
Fig.19: Mesas transportables de una fresadoraPARAMETRO PARA CERO
EN NAQUINAS DE TORNO Y FRESADORADimensiones bsicasPara garantizar
la precisin dimensional en el mecanizado de una pieza con una MHCN
su UC debe tener nocin exacta de las dimensiones de cada
herramienta empleada.
Las dimensiones bsicas de una fresa son la longitud (L) y el
radio de corte (R). En herramientas de torno dichos parmetros son
la longitud (L) y el decalaje transversal (Q).
Las dimensiones bsicas de la herramienta quedan referidas
respecto del punto de montaje del acoplamiento con el hueco
correspondiente del cabezal (o torreta) de la MHCN.El
establecimiento de las dimensiones bsicas (reglaje) de las
herramientas en las MHCN se realiza de dos formas:1. Mediante una
prueba de mecanizado: En este caso se almacenan unas dimensiones
aproximadas de la herramienta en la UC. Despus se lleva a cabo una
operacin de mecanizado sencilla que es verificada dimensionalmente.
Las desviaciones en las dimensiones de la operacin real sobre las
tericas se pueden calcular e incorporar seguidamente, como datos
para el reglaje correcto de til.1. Mediante un equipo de prereglaje
(externo o incorporado a la MHCN): Estos dispositivos verifican
dimensionalmente las herramientas calculando directamente sus
dimensiones bsicas respecto del punto de montaje.
Los sistemas externos de prereglaje de herramientas utilizan un
sistema de montaje y fijacin idntico al existente en la MHCN. Las
dimensiones se calculan por procedimientos pticos o mecnicos. Los
datos se incorporan dentro de un sistema informtico al que puede
conectarse la UC a travs de una pastilla electrnica de datos o
mediante comunicacin por cable.
Cuando el prereglaje ptico se verifica en la MHCN la herramienta
se ubica en su estacin de trabajo. Se debe posicionar el cabezal (o
torreta) en un punto tal que permita la visin correcta del til por
el sistema de medida pasando la informacin dimensional directamente
a la UC que gobierna toda la instalacin.
Para determinar las dimensiones bsicas de una herramienta,
garantizar que las asuma la UC e inicializar convenientemente la
MHCN, se requiere un conjunto de apoyos externos como puntos de
contacto o patrones de referencia, paradas de los indicadores de
recorrido, mandriles de centrado, sensores de medida,
etc.PROCEDIMIENTOS Y CRITERIOS PARA DETERMINAR CER0 EN TORNO Y
FRESADORA
La asignacin del "cero de herramienta" se lleva a cabo de la
siguiente forma:
En primer lugar, se hace contacto en una superficie de la pieza
a mecanizar con una herramienta de referencia o palpador
almacenando la UC la medida obtenida como la altura "cero" o de
referencia.
A continuacin se debern introducir en la UC las diferencias
entre las alturas de las herramientas de trabajo y la de
referencia.Durante el mecanizado la UC corrige de forma automtica
las trayectorias de cada herramienta con esas diferencias,
describiendo un recorrido nico sobre la pieza ajustado a la altura
de referencia o "cero".
Control de funciones mquinaEn adicin a las funciones geomtricas
para el control de los desplazamientos los sistemas CNC disponen de
otras para el gobierno de la mquina: funciones mquina. El nmero de
estas y la forma en que se ejecutan dependen, tanto de la propia
MHCN, cmo de las posibilidades de la UC.Las funciones mquina que se
enumeran a continuacin son un ejemplo de las actividades
complementarias que pueden ser programadas y que en algunos casos
afectan a tareas auxiliares de la MHCN:1. Comienzo del giro y
control de la velocidad del cabezal.1. Posicionado angular del
cabezal.1. Activacin del refrigerante a una presin de salida
dada.1. Mantenimiento del avance constante.1. Mantenimiento de la
velocidad de corte constante.1. Cambio de herramienta activa.1.
Comienzo de acciones de los dispositivos auxiliares:1. Sistemas de
alimentacin o cambiadores de piezas.1. Contrapunto1. Luneta1.
Manipuladores1. Transportadores (convoyes)
La mayora de las capacidades de las MHCN se pueden configurar
como funciones mquina con el objeto de automatizar al mximo los
procesos de fabricacin.
PROCEDIMIENTO PARA HACER LA COMPENSACIN DE HERRAMIENTAS EN TORNO
Y FRESADORA.
Cambiadores de herramientaMecanizar productos en MHCN requiere
diferentes operaciones sucesivas sin soltar la pieza de su sistema
de amarre (fase) lo que supone incorporar un dispositivo que
permita cambiar de forma automtica las herramientas durante el
proceso. Es poco habitual llevar a cabo un trabajo de mecanizado
sin cambiar de herramienta.
El cambio de herramientas puede ejecutarse manualmente por el
operario, sin embargo, esto solo se realiza en la prctica con
fresadoras y taladradoras dotadas de cabezales con adaptadores
portaherramientas de acceso rpido y sencillo.
Los tornos CN y centros de mecanizado de gran produccin utilizan
cambiadores automticos de herramientas que pueden albergar un nmero
variable de tiles dependiendo de su diseo.Los cambiadores de
herramientas reciben los nombres de:1. Torreta de herramientas
(tornos)1. Carrusel de herramientas (fresadoras / centros de
mecanizado)El cambio de herramienta se controla por programacin CN
caracterizndose por un giro de la torreta hasta que coloca en la
posicin de trabajo aquella que se le solicita
Fig.20: Torreta de herramientas de un tornoEn el caso de los
carruseles (almacenes) de herramientas, para cambiar la herramienta
se emplea un manipulador o garra adicional. La UC de la mquina
interrumpe el mecanizado para que el manipulador extraiga del
carrusel, que ha girado hasta colocar al til deseado en la posicin
de cambio, la nueva herramienta. Simultneamente la garra opuesta
del manipulador extrae la herramienta en uso del cabezal. Un volteo
del manipulador coloca la nueva en el cabezal y a la usada en el
hueco (estacin) dejado por la primera en el almacn. La operacin
solo dura segundos.
Fig.21: Carrusel de herramientas de una fresadoraLos cambiadores
de herramientas incorporan frecuentemente el "posicionado lgico",
que se basa en realizar giro de la torreta o el carrusel en el
sentido que permite ubicar el til deseado de forma ms rpida desde
la posicin actual.
Fig.22: Torreta de sentido de giro fijo
Fig.23: Torreta con giro lgico
Ejes complementariosAlgunas MHCN disponen de mesas giratorias
y/o cabezales para cabezales orientables. En ellas la pieza puede
ser mecanizada por diferentes planos y ngulos de aproximacin. Los
ejes sobre los que giran estas mesas y cabezales se controlan de
forma independiente y se conocen con el nombre de ejes
complementarios de rotacin. Su velocidad se regula tambin de forma
autnoma.Los ejes complementarios de rotacin se designan en la
programacin CN como A, B, C.Debido a las exigencias impuestas por
la complejidad de ciertas piezas otras MHCN estn dotadas de ms de
tres ejes de desplazamiento principal.Los centros de mecanizado
presentan usualmente en adicin a los tres principales, un cuarto
eje para la orientacin del cabezal, un quinto para el giro de la
mesa y hasta un sexto (W) de aproximacin de la herramienta.La
trayectoria de la herramienta se define mediante la composicin de
los desplazamientos en X, Y y Z.En muchos casos el eje W slo opera
cuando el resto de los ejes permanecen fijos y se usa para trabajos
menores de taladrado en cualquier direccin.Los ejes complementarios
de desplazamiento se designan en la programacin CN como U, V,
W.
Fig.24: Mesa giratoria y cabezal basculante
Fig.25: Centro de mecanizado de 6 ejesHerramientas en MHCN
Una herramienta completa de MHCN presenta generalmente las
siguientes partes:1. acoplamiento1. portaherramientas (cuerpo,
mango o porta plaquita)1. punta herramienta (plaquita)El
acoplamiento es el elemento que inserta la herramienta en el seno
del cabezal de la MHCN (fresadoras) o en la torreta (tornos).
Fig.28: Herramienta completa de fresado
Fig.29: Herramienta completa para tornoLa morfologa de los
mangos y de las plaquitas es la responsable de las posibilidades de
mecanizado y de los acabados a obtener en las piezas de
trabajo.
El sistema de montaje entre el portaplaquitas y plaquita puede
variar:1. Los portaplaquitas generalmente se fijan al acoplamiento
mediante sujeciones de montaje rpido: roscas, bridas de apriete,
pasadores, sistemas de insercin tipo "snap". En algunas ocasiones
el portaplaquita y el acoplamiento pueden constituir una nica
pieza.1. Las puntas de las herramientas pueden estar unidas al
mango permanentemente (soldadas). Sin embargo es ms habitual el uso
de sistemas de plaquitas intercambiables que se fijan mediante
tornillos, palancas, bridas, etc. Las plaquitas al disponer de
varios filos pueden alternar, invertir o cambiar definitivamente
cuando sufren cualquier deterioro.
Fig.30: Sistema de plaquitas intercambiablesAcoplamientosDebido
a la gran variedad que existe de herramientas de mecanizado para
MHCN los acoplamientos para herramientas, ya sea para su conexin a
cabezales o a torretas, siguen ciertos estndares de diseo.
Las dimensiones del acoplamiento deben coincidir de forma exacta
con las del hueco (en el extremo del cabezal o en la torreta)
garantizando rigidez, precisin de posicionado y fcil extraccin.
En herramientas para fresadoras, y en general para todas las
rotativas, se utilizan acoplamientos cnicos estndar (ISO). Este
mtodo garantiza la rapidez en el cambio y el autocentrado entre el
eje del husillo principal y la herramienta.
En torneado los acoplamientos estn conformados por bloques
roscados estndar con conexin por "snap" u otro sistema al
portaherramientas. Este diseo proporciona a la herramienta un plano
de apoyo respecto de la torreta muy estable.Las elevadas
velocidades de corte que se recomiendan en el aprovechamiento ptimo
de las MHCN hacen necesaria la intervencin de refrigerantes que,
adems, mejoran la lubricacin y remocin de la viruta.Para la
refrigeracin precisa de pieza y herramienta en la zona de contacto
se emplean convencionalmente tuberas flexibles o manguitos que
orientan la aspersin hacia la zona deseada.Muchas MHCN permiten la
refrigeracin directa del mecanizado a travs de canales que
incorpora el cuerpo de la herramienta. Este sistema permite una
refrigeracin ptima de las zonas de corte.Debido a la proyeccin de
las virutas y a las salpicaduras que conlleva el uso de
refrigerantes es muy comn que las MHCN dispongan de paneles de
proteccin o carenados que aslen la zona de trabajo.PRINCIPIOS Y
CONCEPTOS BASICOS DE SEGURIDAD EN MAQUINA CNC
Un sistema CNC est constituido por numerosos componentes.
Fig.48: Componentes de un sistema CNC El corazn de un sistema
CNC es un ordenador que se encarga de realizar todos los clculos
necesarios y de las conexiones lgicas.tendiendo a que el sistema
CNC es el puente de unin entre el operador y la mquina-herramienta
se necesitan dos interfaces (traductores):1. El interfaz del
operador formado por el panel de control y varios a l conectados
relacionados generalmente con dispositivos de perifricos
almacenamiento (lectoras de cinta perforada, casete, disqueteras,
etc) o impresin de la informacin.1. El interfaz de control de la
mquina-herramienta que esta subdividido en mltiples conexiones de
control y que afectan los actuadores de ejes, del husillo
principal, etc. hasta llegar al sistema auxiliar de alimentacin de
energa.Los apartados que restan hasta finalizar este tema explican
con mayor detalle las funciones y operativa del ordenador y de los
dos interfaces.El panel de controlEl aspecto externo del panel de
control de las MHCN puede variar considerablemente en funcin del
fabricante, no obstante, los componentes que en l aparecen se
pueden agrupar de forma genrica en:1. Monitor: que incluye una
pantalla CRT o un panel de texto (en desuso) as como un conjunto de
diales analgicos o digitales, chivatos e indicadores.1. Mandos para
el control mquina: Estos permiten el gobierno manual o directo de
la MHCN en actividades anlogas a las ejecutadas con una
convencional mediante manivelas, interruptores, etc. Estos
controles pueden ser empleados de forma alternativa durante las
operaciones programadas para modificar puntualmente el proceso.1.
Controles para la programacin: Generalmente se presentan como
teclados para la edicin textual de programas y datos almacenados.
Presentan caracteres alfabticos, nmeros e iconos o smbolos de las
funciones que ejecutan.
Fig.49: Panel bsico de un sistema CNCPara garantizar el
funcionamiento correcto de la MHCN y la aceptacin de las
instrucciones por el ordenador, el panel de control presenta un
conmutador del modo de operacin. Los modos de operacin posibles
son:1. programacin (edicin y gestin)1. modificacin datos
herramienta1. gobierno manual1. funcionamiento automticoLa seleccin
de los modos se lleva a cabo mediante un dial rotativo o con una
botonera siendo sencillo el cambio de uno a otro. Cuando un modo
esta activado generalmente se constata por una seal luminosa en el
panel o por el un mensaje de aviso en la pantalla.La pantalla de
datos y los indicadores de un sistema CNC pueden desempear las
siguientes funciones:1. Programacin: Muestran el texto de los
programas CN (actuando como un editor sencillo) y el listado de
nombres de aquellos que estn almacenados en la memoria del
ordenador.1. Herramientas: Presentan la configuracin (dimensiones y
correctores) de un conjunto de herramientas almacenadas en memoria.
En algunos casos puede aparecer tambin el tiempo de uso remanente
(vida esperada).1. Datos mquina: Muestran algunos parmetros
esenciales como, la velocidad mxima del cabezal y de los avances.1.
Mecanizado: Es habitual presentar de forma continua las coordenadas
de la posicin actual de la herramienta activa y los datos
cinemticas en uso (velocidad de giro y avances) as como otras
variables de status.1. Funciones auxiliares: Como por ejemplo la
representacin grfica de la pieza y de las operaciones de mecanizado
y herramientas.Funciones operativas de una maquinaLos mandos de
control mquina inician o detienen actividades bsicas de la MHCN.En
muchas ocasiones se trata de interruptores ON / OFF asociados a
funciones individuales (todo / nada) como por ejemplo: "activar /
cortar refrigerante" o "arrancar / parar cabezal".Es habitual que
estas funciones aparezcan representadas mediante un icono inscrito
en el botn correspondiente.
Fig.50: Interruptores ON/OFExisten diversos mandos para
desplazar y controlar el avance de los ejes bsicos de la MHCN de
forma directa: Botoneras," joystick" y ruletas / diales.Se suele
incorporar un botn para cada sentido de avance, indicando la
designacin normalizada del eje (con su signo).El joystick desempea
la misma labor que los botones siendo, quizs, ms ergonmico.La
ruletas (o diales analgicos) se emplean en el caso que el
desplazamiento (+ o -) del eje pueda ser referido a un movimiento
rotativo. La ruleta suele estar graduada de forma simtrica y su
sentido de giro (horario o antihorario) produce efecto anlogo en la
rotacin del eje correspondiente.
Fig.51: Botones, joystick y ruleta de avancePara poder modificar
los valores programados de avances y giros muchos paneles
incorporan un dial de variacin porcentual de dichos parmetros.Con
este sistema se puede modificar el avance o la velocidad de giro
del cabezal durante el mecanizado en curso, indicando el porcentaje
deseado respecto al valor programado (el 100% mantiene el valor
programado, mientras que un 50% lo reducira a la mitad).Los
operadores utilizan este mando para reducir los parmetros
cinemticos de la MHCN durante la fabricacin de la primera pieza del
lote y verificar la correcta marcha de las operaciones de
mecanizado.
Fig.52: Mando para control porcentual del giro Las funciones
mquina comandadas desde el panel generalmente se identifican por
smbolos o iconos. Estos iconos suelen ser estndar.
Fig.53: Ejemplos de los smbolos descriptivos para mandos de
funciones mquinaEl teclado de programacinEn la botonera que
controla las funciones de programacin se puede distinguir entre las
teclas empleadas para la transcripcin de los datos de entrada
(caracteres) y aquellas que inician cualquier comando del ordenador
(como la tecla o )Para la escritura de datos, los paneles de
control incorporan un juego de caracteres reducido compuesto por
las letras (maysculas) con significado en la programacin CN (G, M,
F,...), nmeros y operadores matemticos elementales (+,-,/ ,.). Con
este juego tipogrfico se puede redactar el texto del programa CN
carcter a carcter.
Fig.54: Teclado de letras y nmerosAlgunos paneles incorporan
teclas con las funciones de programacin ms importantes o usuales de
forma explcita, lo que reduce o abrevia la escritura del programa.
Dichas funciones aparecen designadas de forma directa con su texto
sobre la tecla o con icono que la describe (tal es el caso de los
desplazamientos).CONCLUCION Actualmente existe un ambiente de
grandes expectativas e incertidumbre. Mucho de esto se da por los
rpidos cambios de la tecnologa actual, pues estos no permiten
asimilarla en forma adecuada de modo que es muy difcil sacar su
mejor provecho. Tambin surgen cambios rpidos en el orden econmico y
poltico los cuales en sociedades como la nuestra (pases en
desarrollo) inhiben el surgimiento de soluciones autctonas o
propias para nuestros problemas ms fundamentales.
BIBLIOGRAFIA
Manuales del CIM y de las mquinas CNCMorpin P. J. Sistemas
CAD/CAM/CAE, Diseo y Fabricacin por Computador.MarcomboJames J.
Numerical Control Part Programming Industrial Press.
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