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Instituto Politcnico Nacional.Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniera Campus ZacatecasDiseo Avanzado y Manufactura Asistida por ComputadoraReporte de Prcticas Torno y Fresadora
Profesor:M. en C. Carlos Daniel Rico MandujanoAlumnos:Jos Manuel Lira AvalosAry Alberto Prez PrezIngeniera Mecatrnica4MM2
Zacatecas, Zacatecas, a 9 de septiembre de 2014
Objetivos.Realizar la manufactura de piezas mediante la maquinaria CNC Torno y CNC Fresadora disponibles en la unidad.IntroduccinEn este documento aparece el procedimiento que se realiz para poder maquinar distintas piezas utilizando la maquinaria disponible en el laboratorio CNC de la unidad. Tanto como El torno y la fresadora son una herramienta de maquinado en la cual se introduce un cdigo el cual indique los pasos necesarios para conseguir desbastes requeridos para la finalizacin de una pieza.Marco Terico.Historia de la mquina CNCLa mquina herramienta ha jugado un papel importante en el desarrollo tecnolgico, gracias a la utilizacin de sta se ha podido realizar maquinaria de todo tipo, algunas de stas pueden realizar operaciones de fresado, mandrinado y perforado. Da a da han ido apareciendo tcnicas que remplazan al operador humano. De esta manera se introdujo el Control Numrico en los procesos de fabricacin por varias razones: Obtencin de productos hasta entonces imposibles o difciles de fabricar, por ser complejos para ser controlados por un operador humano. Fabricacin de productos que no se conseguan en cantidad y calidad sin automatizar un proceso de fabricacin. Fabricacin de productos a precios suficientemente bajos. En un comienzo, el Control Numrico de Mquinas Herramientas no fue creado para optimizar procesos de fabricacin, sino para dar solucin a dificultades tcnicas surgidas por el resultado del diseo de piezas cada vez ms difciles de mecanizar.Introduccin al CAD/CAM El CAD/CAM es un proceso utilizado para mejorar la manufactura, desarrollo y diseo de los productos, permite su rpida fabricacin, precisin y la reduccin de costos. Los sistemas de Diseo Asistido por computador (CAD) son usados para generar un modelo con las caractersticas del producto como lo son el tamao, contorno y forma. Los sistemas CAD tambin permiten simular el funcionamiento de un producto, por ejemplo se puede comprobar si un circuito electrnico propuesto funcionar tal y como est previsto o si un puente puede soportar las cargas. Cuando los sistemas CAD se conectan a equipos de fabricacin tambin controlados por computador conforman un sistema integrado CAD/CAM. La Fabricacin Asistida por computador ofrece ventajas respecto a los mtodos para controlar equipos de fabricacin con computadores en vez de hacerlo con operadores humanos. Los equipos CAM se basan en una serie de cdigos numricos, almacenados en archivos informticos que controlan la programacin de las tareas, conllevan la eliminacin de los errores del operador y la reduccin de los costos de mano de obra. Las caractersticas de los sistemas CAD/CAM son aprovechadas por los diseadores, ingenieros y fabricantes para adaptarlas a las necesidades especficas de sus situaciones. La futura evolucin incluir la integracin an mayor de sistemas de realidad virtual, que permitir a los diseadores interactuar con los prototipos virtuales de los productos mediante el computador, en lugar de tener que construir costosos modelos o simuladores para comprobar su viabilidad.Control Numrico El control numrico es un dispositivo de automatizacin de una mquina que por medio de un programa (cdigos), controla su funcionamiento, simplifica procedimientos de programacin y de operacin de las mquinas. Los elementos bsicos del control numrico son: El programa, que contiene toda la informacin de las acciones a ejecutar. El control numrico, que interpreta estas instrucciones, las convierte en las seales correspondientes para los rganos de accionamiento de la mquina y realiza la comprobacin de resultados. La mquina, que ejecuta las operaciones previstas. Las mquinas herramienta evolucionaron hacia la incorporacin en una sola mquina de varias operaciones elementales de mecanizado que se efectuaban en mquinas diferentes, apareciendo los centros de mecanizado que permiten obtener una pieza acabada, o casi acabada, en una sola estacin de trabajo.Pasos a seguir para la ejecucin de una pieza en una mquina de Control Numrico A continuacin se presenta unos pasos a realizar cuando se va a utilizar una mquina CNC: INFORMACIN PREVIA DISPONIBLE: Con el plano se obtiene la informacin geomtrica y tecnolgica: Formas, contornos, tolerancias, acabado superficial, material, nmero de piezas a mecanizar, cambio manual o automtico de pieza y/o herramienta, herramientas a utilizar, etc. SELECCIN DEL PLAN DE TRABAJO: Secuencia de operaciones, utillajes, seleccin de herramientas, seleccin de avances y velocidades de corte. PROGRAMACIN: El estudio geomtrico nos permite determinar las coordenadas de puntos particulares de la pieza necesarios para la programacin PREPARACIN DE MAQUINA: Se introduce el programa en la memoria de la mquina CNC y se realizan las simulaciones dentro del panel as como en vaco. EJECUCIN: Se realiza el maquinado de la pieza.Fresadora CNCFresar es arrancar viruta con una herramienta multifilos rotativa, junto con movimientos contra la pieza de trabajo casi en cualquier direccin.El fresado es un mtodo eficaz de mecanizado en el cual los filos de corte de la herramienta quitan una cierta cantidad de material a la pieza. Muy frecuentemente, el fresado se realiza para generar superficies planas, pero los contorno-fresados en mquinas CN (Control Numrico) estn creciendo rpidamente.Los centros de mecanizado son grandes usuarios de herramientas para fresar, pero hay muchas mquinas para fresar de diferentes tipos y tamaos. Las operaciones de fresado se pueden hacer en una enorme variedad de componentes y ms a menudo en un mismo amarre de la pieza combinar torneado y fresado con el empleo creciente de los centros de mecanizado.El fresado se ha incrementado y ha encontrado ms y ms aplicaciones a travs del desarrollo de las mquinas, controles y herramientas de corte.
Los mtodos convencionales de produccin deberan ser siempre revisados. Actualmente hay formas de mecanizar piezas que son mucho ms eficaces y dan resultados mucho mejores que antes.En acabado, el rectificado est siendo progresivamente reemplazado por fresado, mecanizados por Electroerosin y piezas templadas tambin estn empezando a ser fresadas.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, 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.HAAS CNCHaas Automation, el mayor fabricante de mquinas herramienta del mundo occidental, produce una gama completa de centros de mecanizado vertical, centros de mecanizado horizontal, tornos CNC y mesas rotativas. La empresa tambin fabrica diversas mquinas especiales, como centros de mecanizado de 5 ejes, mquinas moldeadoras, mquinas Toolroom y fresadoras de prtico. Las mquinas herramienta y las mesas rotativas Haas se fabrican siguiendo las especificaciones exactas de Gene Haas para ofrecer ms precisin, repetibilidad y vida til que cualquier otro producto del mercado.Gene Haas fund Haas Automation, Inc. en 1983 con el objetivo de fabricar mquinas herramienta econmicas y fiables. La empresa se present en el sector de las mquinas herramienta con el primer divisor de pinza programable y completamente automtico, un dispositivo que permite posicionar con gran precisin las piezas que deben mecanizarse. El divisor de pinza 5C de Haas tuvo un xito tremendo y, durante los cuatro aos siguientes, la empresa ampli su gama de productos con una gran seleccin de mesas rotativas y divisores indexados completamente programables, as como accesorios para mquinas herramienta.En la actualidad, Haas tiene cuatro lneas de productos principales: centros de mecanizado vertical (CMV), centros de mecanizado horizontal (CMH), tornos CNC y mesas divisoras. La empresa produce tambin distintas mquinas grandes de cinco ejes y equipos especiales. Todos los productos de Haas se fabrican en las enormes instalaciones que la empresa posee en Oxnard (California), la planta de produccin de mquinas herramienta ms grande y moderna de Estados Unidos.
Desarrollo.El procedimiento para realizar las diferentes piezas en la maquinaria CNC disponible fue prcticamente el mismo, primero se obtena el plano, se analizaba y se obtenan los puntos de geometra, se prosegua a la programacin apoyndose con el software SIMCO para observar los movimientos del torno o fresa dependiendo el caso. Una vez con el programa terminado se simulaba en los paneles para corregir los errores no detectados por el software, cuando el programa no tena errores se calibraba la maquina empleada a la pieza a maquinar, se haca primero un arranque en vaci para detectar movimientos extraos que pudiera realizar el programa. Ya que no se tienen movimientos extraos se prosegua con la maquinacin de la pieza.Pieza 1.Se propone la pieza de la figura 1.1
Figura 1.1- Croquis de pieza para maquinar.
La estrategia para realizar esta pieza fue por puntos, es decir, en cada se nmero cada vrtice del croquis y se calcularon las coordenadas para llegar a dicho punto, ver figura 1.2
Figura 1.2- Numeracin de puntos para realizar el cdigo G de la pieza.
El nmero 1 del croquis de la figura 1.2 indica una pocin cercana a la pieza, desde ah se iniciara el trayecto pasando por cada uno de los puntos hasta llegar al punto 7.A continuacin se muestra el cdigo G para realizar la pieza, el cdigo G71 es para realizar el ciclo enlatado y ahorrar lneas de cdigo.%O00001;N10 (Drawing Number 1);N20 G20 G40 G90 G80;N30 G28 U0.; (home)N40 G28 W0.;N50 T202; (80 GRADOS DESVASTE)N60 G96 S800 M03; (RMP)N70 G50 S1000;N80 G00 G54 Z0. M08N90 X1.700;N100 G01 X-0.0325 F0.010;N110 G00 Z0.100;N120 X1.700;N130 G71 P140 Q220 U0.030 W0.020 D0.030 F0.015;N140 G01 X0.400; (P1)N150 Z0.100N160 X0.500 Z0.; (P2)N170 X1.050 Z-0.750; (P3)N180 Z-1.250; (P4)N190 X1.400 Z-1.900; (P5)N200 Z-2.250; (P6)N210 x1.500; (P7)N220 X1.700; N230 M05; (APAGAR MOTOR)N240 M09; (COOLANT OFF)N250 G28 U0;N260 G28 W0;N270 T101; (FINISH)N280 G00 G54 Z0. M03; N290 M08;N300 G97 S1000;N310 G00 X1.700;N320 G70 P140 Q220 F0.003;N330 G01 X1.700;N340 M09;N350 M05;N360 G28 U0.;N370 G28 W0.;N380 T303; (CUT OFF)N390 G97 S300 M03; (RMP) N400 G00 G54 Z-2.500;N410 G01 X0.080 F0.003;N420 G00 X1.700;N430 M05;N440 M09;N450 G28 U0.;N460 G28 W0.;N470 M30;
En la figura 1.3 se muestra la simulacin del cdigo.
Figura 1.3- Simulacin del ciclo enlatado.
Para finalizar con la pieza 1 en las siguientes imgenes se ve el resultado final.
Pieza 2.Se propone la pieza de la figura 2.1
Figura 2.1- Croquis de pieza para maquinar.
La estrategia para realizar esta pieza fue por puntos, es decir, en cada se nmero cada vrtice del croquis y se calcularon las coordenadas para llegar a dicho punto, ver figura 2.2
Figura 2.2- Numeracin de puntos para realizar el cdigo G de la pieza.
El nmero 1 del croquis de la figura 2.2 indica una pocin cercana a la pieza, desde ah se iniciara el trayecto pasando por cada uno de los puntos hasta llegar al punto 10, el nmero 11 es un punto de salida para la herramienta.A continuacin se muestra el cdigo G para realizar la pieza, el cdigo G71 es para realizar el ciclo enlatado y ahorrar lneas de cdigo.%O00001;N10 ;N20 G20 G40 G90 G80; N30 G28 U0.; N40 G28 W0.; N50 T0202;N60 G97 S800 M03;N70 G50 S1000;N80 G00 G54 Z0. M08;N90 X 1.6;N100 G01 X-0.0325 F0.010;N110 G00 Z0.100;N120 X1.700;N130 G71 P150 Q265 U0.030 W0.020 D0.030 F0.015;N150 G01 X.310; N160 G01 Z-.500;N170 G01 X0.408;N180 G01 X0.450 Z-.522;N190 G01 Z-1.188;N200 G02 X0.824 Z-1.375 R0.187;N210 G01 X0.876;N220 G03 X1.00 Z-1.437 R0.062;N230 G01 Z-2.062;N240 G02 X1.374 Z-2.249 R0.187;N250 G01 X1.490;N260 G01 Z-2.500;N265 G01 X1.700 ;N270 G28 U0.;N280 G28 W0.;N290 M00;N300 T0101;N310 G97 S1200 M03;N320 G00 G54 M08;N330 Z.100;N340 X1.700;N350 G70 P150 Q265 F0.003; (FINISH)N360 G01 X1.700;N370 M09;N380 M05;N390 G28 U0.;N400 G28 W0.;N410 T0303; N420 G97 S400 M03;N430 G00 G54 M08;N440 G00 Z.100;N450 X1.700;N460 Z-2.50;N470 G01 X.100 F0.003; (CUT OFF)N480 G00 X1.700 M09;N490 G28 U0.;N500 G28 W0.;N510 M30;%
En la figura 2.3 se muestra la simulacin del cdigo.
Figura 2.3- Simulacin del ciclo enlatado.
Para finalizar con la pieza 1 en las siguientes imgenes se ve el resultado final.
Pieza 3. Se propone la pieza de la figura 3.1 Figura 3.1- Croquis de pieza para maquinarEl procedimiento para poder fabricar esta pieza primero es realizar el planeado de la pieza, rebajndole .1 con el cortador de 2, se prosigue con el contorno dndole 4 pasadas utilizando el cortador de con un desbaste mximo de 0.05 hasta llegar a la profundidad de 0.2. Para terminar se realiza la ranura de en medio se utiliza el cortador de 3/8 con tres pasadas de desbaste mximo de 0.03.A continuacin se muestra el cdigo G para realizar la pieza.%O00001;N10 G20 G17 G40 G80;N20 G91 G28 Z0.;N30 T01 M06; (FACE MILLING 2.0)N40 G00 G90 G54 X-1.4 Y0.9;N50 G43 H01 Z2.0;N60 M03 S1000;N70 Z0.1 M08;N80 G01 Z-0.015 F10.;N90 X5.4;N100 G00 Z.1;N110 X-1.4 Y2.6;N120 Z0.1;N130 G01 Z-0.015 F10.;N140 X5.4;N150 G00 Z0.1;N160 X-1.4 Y4.0;N170 G01 Z-0.015 F10.;N180 X5.4;N190 Z2.0 M09;N200 M05;N210 G91 G28 Z0.;N220 T08 M06; (END MILLING 3/4)N230 G90 G00 G54 X0. Y-1.0;N240 G43 H08 Z2.0;N250 M03 S1300;N260 Z0.1 M08;N270 G01 Z-0.050 F10.;N280 Y4.0;N290 X4.0;N300 Y0.;N310 X-1.0;N320 G00 Y-1.0;N330 Z-0.1;N340 G01 X0. F10.;N350 Y4.0;N360 X4.0;N370 X0.;N380 X-1.0;N390 G00 Y-1.;N400 Z-0.150;N410 G01 X0. F10.;N420 Y4.0;N430 X4.0;N440 Y0.;N450 X-1.;N460 G00 Y-1.0;N470 Z-0.215; (TOTAL DEPTH)N480 G01 X0. F10.;N490 Y4.0;N500 X4.0;N510 Y0.;N520 X-1.0;N530 G00 Y-1.0;N540 Z2.0; (UPPING TOOL)N550 M08;N560 M05;N570 G91 G28 Z0.;N580 T07 M06; (3/8 END MILL)N590 G90 G00 G54 X-1.0 Y2.0;N600 G43 H07 Z2.0;N610 M03 S1300;N620 Z0.2 M08;N630 G01 Z-0.040 F10.;N640 X4.5;N650 G00 Z0.2;N660 X-1.0 Y2.0;N670 G01 Z-0.070 F10.;N680 X4.5;N690 G00 Z0.2;N700 X-1.0 Y2.0;N710 G01 Z-0.115 F10.;N720 X4.5;N730 G00 Z2.0; (UPPING TOOL)N740 M08;N750 M05;N760 G28 Y0.;N770 G28 X0.;N780 G28 Z0.;M30%
En la figura 3.2 se muestra la simulacin del cdigo, al realizar la simulacin CIMCO detecta que hay herramientas diferentes y pide que se definan (Figura 4.3), as mismo para ver los cortes en el material se tiene que dar los parmetros del mismo en la opcin de solid set up, ver figura 4.4
Figura 3.2- Simulacin.
Figura 3.3- Solid Setup para indicar los parmetros del material.Figura 3.4- Asignacin de las herramientas.
A continuacin se muestra en las siguientes imgenes se ve el resultado final.
Pieza 4.Se propone la pieza de la figura 4.1
Figura 4.1- Croquis de pieza para maquinar.
Para realizar esta pieza primero se realiz el contorno con una fresa de para dar solo dos pasadas y no daar la herramienta, luego se maquino el poket con una fresa de para poder generar las ampliaciones superiores del poket y por ltimo se realizaron los barrenos.
A continuacin se muestra el cdigo G para realizar la pieza.%O00011; N10 G20 G17 G40 G80;N20 G91 G28 Z0.;N30 T01 M06; (FACE MILLING 2.0)N40 G00 G90 G54 X-1.4 Y0.9;N50 G43 H01 Z2.0;N60 M03 S1000;N70 Z0.1 M08;N80 G01 Z-0.015 F10.;N90 X5.4;N100 G00 Z.1;N110 X-1.4 Y2.6;N120 Z0.1;N130 G01 Z-0.015 F10.;N140 X5.4;N150 G00 Z0.1;N160 X-1.4 Y4.0;N170 G01 Z-0.015 F10.;N180 X5.4;N190 Z2.0 M09;N200 M05;N210 G91 G28 Z0.;N220 T08 M06; ( Contorno 1/4)N230 G90 G00 G54 X0. Y-1.0;N240 G43 H08 Z2.0;N250 M03 S1300;N260 Z0.1 M08;N270 G01 Z-0.05 F10.;N280 X-.075 (1 eliminar esquinas)N290 Y3.45;N300 G02 X.55 Y4.075 R.63;N310 G01 X3.45;N320 G02 X4.075 Y3.45 R.63;N330 G01 Y.55;N340 G02 X3.45 Y-0.075 R.63;N350 G01 X.55;N360 G02 X-.075 Y.55 R.63;N370 G01 X-1.;N380 Y-1.;N390 X-.075;N400 G01 Z-0.1 F10.; (2 E L I M I N A R E S Q U I N A S)N410 Y3.45;N420 G02 X.55 Y4.075 R.63;N430 G01 X3.45;N440 G02 X4.075 Y3.45 R.63;N450 G01 Y.55;N460 G02 X3.45 Y-0.075 R.63;N470 G01 X.55;N480 G02 X-.075 Y.55 R.63;N490 G01 X-1.;N500 Y-1.;N510 Z2.0 M09; ( Condiciones de caja)N520 M05;N530 G91 G28 Z0.;N540 T02 M06; ( caja)N550 G90 G00 G54 X1. Y3.0;N560 G43 H02 Z.1;N570 M03 S900;N580 Z0.1 M08;N590 (N560 G150 X1. Y3.0 P1002 Z-0.2 Q0.1 R0.01 J0.3 K0.01 G41 D06 F10.;)N600 G01 Z-.05 F10.0; ( C O R T E 1)N610 X1. Y3.; N620 Y.875;N630 X3.125;N640 Y3.;N650 Y2.625;N660 X1.;N670 X1.4;N680 Y1.;N690 X2.8;N700 Y2.3;N710 X1.8;N720 Y1.3;N730 X2.7;N740 Y1.8;N750 X2.;N760 Z.5;N770 X1. Y3.;N780 G01 Z-.1; ( C O R T E 2) N790 Y.875;N800 X3.125;N810 Y3.;N820 Y2.625;N830 X1.;N840 X1.4;N850 Y1.;N860 X2.8;N870 Y2.3;N880 X1.8;N890 Y1.3;N900 X2.7;N910 Y1.8;N920 X2.;N930 Z.5;N940 X1. Y3.;N950 G01 Z-.15; ( C O R T E 3)N960 Y.875;N970 X3.125;N980 Y3.;N990 Y2.625;N1000 X1.;N1010 X1.4;N1020 Y1.;N1030 X2.8;N1040 Y2.3;N1050 X1.8;N1060 Y1.3;N1070 X2.7;N1080 Y1.8;N1090 X2.;N1100 Z.5;N1110 X1. Y3.;N1120 G01 Z-.2; ( C O R T E 4) N1130 Y.875;N1140 X3.125;N1150 Y3.;N1160 Y2.625;N1170 X1.;N1180 X1.4;N1190 Y1.;N1200 X2.8;N1210 Y2.3;N1220 X1.8;N1230 Y1.3;N1240 X2.7;N1250 Y1.8;N1260 X2.;N1270 (N650 G40 G01 X1.5 Y1.5;)N1280 G00 Z1.5 M09;N1290 G53 G49 Z0.;N1300 T03 M06; ( B A R R E N O)N1310 G90 G00 G54 X.55 Y.55;N1320 G43 H03 Z.1;N1330 M03 S800; N1340 M08;N1350 G01 Z-.35 F5.0;N1360 G01 Z.5;N1370 G00 X.55 Y3.45;N1380 G01 Z-.35 F5.0;N1390 G01 Z.5;N1400 G00 X3.45;N1410 G01 Z-.35 F5.0;N1420 G01 Z.5;N1430 G00 Y.55;N1440 G01 Z-.35 F5.0;N1450 G01 Z.5;N1460 M05;N1470 M09;N1480 G91 G28 Z0.;N1490 G28 Y0.;N1500 G28 X0.;N1510 M30 ;%
En la figura 4.2 se muestra la simulacin del cdigo, al realizar la simulacin CIMCO detecta que hay herramientas diferentes y pide que se definan, as mismo para ver los cortes en el material se tiene que dar los parmetros del mismo en la opcin de solid set up, ver figura 4.3
Figura 4.2- Simulacin.
Figura 4.3- Solid Setup para indicar los parmetros del material.Figura 4.4- Asignacin de las herramientas.
Para finalizar con la pieza 4 en las siguientes imgenes se ve el resultado final.
Conclusiones.En ocasiones aunque en el simulador la pieza se vea bien, en la maquina CNC no poda realizarse pieza debido a errores de geometra, por lo que es muy importante verificar en el simulador de la mquina. Existen errores que tanto como el CIMCO y el simulador del CNC no detecta, as que al maquinar hay que estar muy pendiente de cmo se comporta la mquina. Un ejemplo de este tipo de errores es el giro del usillo en el caso del torno, un giro equivocado del torno puede ocasionar que la herramienta se rompa. En el caso de la fresa en la simulacin no detecta que la herramienta y la compensacin sean los correctos, a la hora que se est maquinando arroja la alarma.Al igual que en las maquinas convencionales, la primera tarea a realizar debe ser el careado de la pieza.Para ahorrar refrigerante es importante apagarlo si la herramienta se encuentra lejos del material. En la mquina fresadora, por el tipo de cortadores no es recomendable entrar al material en el eje Z, por ejemplo al realizar el poket se debi bajar en rampa para forzar menos el cortador.La simulacin de la fresa detecta cuando hay cambio de herramienta y pide automticamente que indiques que tipo de herramienta se usara.
