56

CAPITULO III

PRINCIPIOS BASICOS

3.1 PUNTOS DE REFERENCIA

El control numérico moverá la herramienta de la máquina según unos valores de

coordenadas definidas en el programa pieza.

Es imprescindible garantizar que el sistema de medición de desplazamientos de la

herramienta la posesione en los puntos programados.

Para ello se definen unos puntos de referencia para el programa y para la maquina y se

establece la relación existente entre estos puntos.

Fig. 3.1. Puntos referenciales de una fresadora

57

3.1.1 PUNTO CERO DE MÁQUINA “M”

3.1.2 PUNTO CERO DE LA PIEZA” W”

Decalaje de Origen”

Para poder mecanizar, es necesario tener un punto fijo en algún lugar, desde donde

poder referenciar los datos. Este punto se llama "origen máquina o cero máquina" este

punto de referencia es invariable y lo fija el fabricante de la misma. Y es él quien decide

su mejor ubicación dependiendo del tipo y tamaño de la máquina. Figura 3.1

El origen máquina se identifica con la letra "M" y es a partir de este punto donde se

mide la totalidad de la máquina y al mismo tiempo “M” es el origen del sistema de

coordenadas.

Para la fresadora el punto “M” se sitúa sobre la mesa, en el borde izquierdo delante o

del sistema de coordenadas de máquina.

Al iniciar la programación de una pieza, el programador debe conocer desde donde

referenciar todas las medidas de dicha pieza. Ese punt de referencia se llama "cero

pieza" y es el programador quien puede programarlo libremente y decide cual será su

ubicación, por lo tanto lo primero que se debe hacer al iniciar un proceso de

programación y mecanización, es determinar el punto "c eza" W. Figura 3.1

En las fresadoras EMCO, el cero de la máquina "M" está en el borde delantero

izquierdo de la mesa de la máquina. Esta posición es inadecuada como punto de partida

para el dimensionado. Con el denominado “ , el sistema de

58

coordenadas puede desplazarse a un punto adecuado del ea de trabajo de la pieza

como se puede ver en la figura 3.2.

Fig. 3.2 Decalaje de origen.

Naturalmente, cuando se coloca una pieza en la maquina, el no conoce la

posición relativa entre ambos puntos, por lo que se tiene que realizar el decalaje de

origen desde el punto cero de la maquina M hasta el punto cero de la pieza de trabajo W

para indicar donde está situado la pieza con respecto al cero maquina.

Los planos que acompañen a la pieza en su proceso de m canización deben tener

perfectamente indicado donde está el origen pieza o "cero pieza" con referencia al cero

maquina.

El criterio de situación del cero se debe basar en la lógica, dependiendo del tipo de pieza

y de la distribución de cotas que tenga el plano de trabajo.

59

1

En la figura 3.3 se puede ver dos casos claros de elección del punto cero.

Fig. 3.3. Elección del cero pieza según su formato

La pieza A por su formato, recomienda claramente la si ón del cero pieza W en el

centro de la pieza, en cambio, en la pieza B, es clara ente más favorable la situación

del cero pieza en la esquina inferior izquierda.

No obstante, el criterio queda en definitiva a elección del programador.

El punto de referencia R se encuentra en el área de trabajo de la máquina exactamente

definida por limitadores, sirve para calibrar el sistema de medición.

La posición donde la máquina encuentra el cero del sistema d medida, esta definido

por finales de carrera.1

Es necesario mandar los ejes a esta posición cada vez que la maquina es encendida,

después de desbloquear la tecla de emergencia, para informar a la unidad de control de

la distancia exacta entre los puntos M y N (T).

Como Programar un Control Numérico, RAFAEL FERRE Pág. 57-78

3.1.3 PUNTO DE REFERENCIA “R”

60

3.1.4 PUNTO DE REFERENCIA DE ALOJAMIENTO DE

HERRAMIENTA N (T)

3.2 SISTEMAS DE COORDENADAS

El punto de referencia de alojamiento de herramienta N (T) está situado exactamente en

el eje de rotación del husillo de la fresa , a 30 mm en dirección vertical (Z). A partir del

cual se determinan las longitudes de las herramientas.

Una vez montada la herramienta en la maquina, en gener los puntos N(T) y “R”

coinciden. Así, conocida la distancia de la punta de la herramienta punto de

referencia, el control podrá calcular la trayectoria d “R” para que la punta de la

herramienta configure el contorno deseado de la pieza.

Este punto es fijado por el fabricante sobre un punto especificado del portaherramientas

en dirección vertical (Z) desde el reborde de apoyo del rodamiento de bolas del porta-

herramientas.

Los sistemas de coordenadas se usan en infinidad de actividades, tales como la

navegación marina, aérea, sistemas cartográficos, etc. su finalidad es la de situar un

punto de manera concreta y precisa a lo largo de un escenario concreto y perfectamente

definido.

En CN encontramos el mismo problema, tenemos que indicarle a la herramienta unas

posiciones a alcanzar dentro de un plano perfectamente definido. Las herramientas,

61

según el tipo de máquina, ya sea torno o fresa se move en 2D o 3D, es decir en dos

dimensiones en un plano o en 3 dimensiones en el espacio.

En todos los sistemas de coordenadas es imprescindible marcar un origen como punto

de partida para tener unas referencias claras, y en CN no es menos, por lo que unos de

los datos imprescindibles, será definir ese punto.

En CN se utilizan dos tipos fundamentales de coordenadas:

- Coordenadas cartesianas o rectangulares.

- Coordenadas polares.

Dentro de los sistemas de coordenadas rectangulares de CN distinguiremos 2 tipos:

- Coordenadas 2D (en un plano)

- Coordenadas 3D (en el espacio)

Las coordenadas de dos ejes, y tal como se puede observar en el

dibujo tienen un punto de referencia o punto de partid que se llama Origen, en el se

cruzan los dos ejes indicando con el signo la dirección de la misma.

Es importante destacar que los signos matemáticos + y - no tienen un sentido positivo o

negativo sino sentido de dirección.

Los ejes están graduados para poder determinar un punt concreto.

3.2.1 SISTEMAS DE EJES DE COORDENADAS

3.2.1.1 Coordenadas cartesianas, o rectangulares.

Coordenada 2D.-

62

Un punto, necesariamente tiene que venir indicado por a dimensión de los dos ejes,

precedidos del signo correspondiente. Fig. 3.4

Ejemplo: X-7 Y+5, no obstante, se acepta que de ser + no sea nece ario indicarlo, por

ejemplo: X-7 Y5, indicaría la coordenada X-7 Y+5.

Fig.3.4 Sistemas de coordinas cartesianas en 2D.

Las coordenadas 2D se utilizan fundamentalmente en el torno, pues dispone sólo de un

plano de trabajo en el que se pueda mover la herramienta (Fig. 3.5).

Fig. 3.5. Plano de trabajo en el torno

63

Coordenada 3D.- Las coordenadas de tres ejes, disponen también del punto de Origen,

desde el que se cruzan los tres ejes indicando igualmente con el signo la dirección de la

misma.

Igualmente se trabaja con ejes graduados para poder determinar el punto a concretar. Un

punto, puede venir indicado por la dimensión de los dos ejes, tal y como en 2D, con lo

que indicaremos un punto en un plano o indicado por tres ejes con lo que se determina

un punto en el espacio y no sólo en un plano. Fig. 3.6

Ejemplo: X-4 Y-6 Z3.

Fig. 3.6. Sistemas de coordinas cartesianas en 3D

Un punto en el espacio se proyecta sobre los tres planos, indicando en cada uno, las dos

coordenadas de los ejes que lo forman.

Las coordenadas 3D quedan exclusivamente para máquinas con más de dos ejes de

trabajo simultáneos, como es el caso de la fresadora y siempre que el movimiento se

realice en los tres ejes (Fig. 3.7 y 3.8).

64

Fig. 3.7. Planos de trabajo en Fresa

Fig. 3.8. Sistemas de Ejes y planos en 3D

Las coordenadas polares definen el punto utilizando la apertura de un ángulo con centro

en el origen (llamado origen polar o polo) y la longitud de un radio que parte del mismo

punto, es decir el cruce entre la línea de ángulo (arc y la línea del radio, determina el

punto.

La forma de identificarlo es utilizando la letra "R" para indicar el radio y la letra "A"

para indicar el ángulo. En la Fig. 3.9 se puede observar como el punto del dibujo se

define como: R40,31 A30

3.2.1.2 Coordenadas polares

65

Fig. 3.9 Coordenadas polares

Las coordenadas polares no definen puntos diferentes a las rectangulares, sino que lo

que hacen, es definir el mismo punto utilizando otros atos. En el ejemplo de la figura

se puede observar como el punto está indicado en coord das rectangulares y en

coordenadas polares, es decir R40,31 A30 = X7 Y4.

Las coordenadas rectangulares y las polares se usan para facilitar l programación y no

para complicarla, es decir el programador escogerá la ue mas le facilite la tarea de

programación. En la pieza de la Fig. 3.10 es preferible hacerlo utilizando las polares,

pues de otro modo se tienen que calcular los diferentes puntos para conocer las

coordenadas X, Y.

Fig. 3.10. Pieza en polares con ángulo incremental

66

3.2.2 SISTEMA DE CONTROL DE EJES

A B,

movimiento no interpolado.

movimiento interpolado.

Todo movimiento puede descomponerse en tres vectores instantáneos. Este sería, X, Y

y Z. Para efectos de ejemplo, usaremos solo dos ejes, Ahora, si intentamos llevar

la punta de la herramienta de un punto a un punto requerimos que los motores

realicen un movimiento acorde con la distancia a recor r en cada eje, más o menos del

siguiente modo:

Fig. 3.11. Movimiento no interpolado

Puede notarse en la figura 3.11, siendo que las distancias a recorrer de los ejes son

desiguales, tendremos un movimiento a 45° hasta que un de los motores agote la

distancia a recorrer.

A partir de ahí, el movimiento será tan sólo en el eje que aún no ha llegado a su destino;

Esto es lo que se conoce como un

Es decir, cada motor va por su propia cuenta. Pero, si nuestro control puede calcular el

tiempo estimado de arribo en base a la velocidad normal de uno de los motores, y con

ello calcular una velocidad conveniente para que el se ndo motor llegue a su punto

final al mismo tiempo, entonces tendremos un (Fig. 3.12).

67

Fig. 3.12. Movimiento interpolado

Este movimiento en particular es mucho más útil que el erior, pues nos permite trazar

líneas rectas entre puntos, en lugar de depender de ve ocidades fijas de los motores. Más

aún, si podemos variar controladamente las velocidades en los motores, por decir algo,

de modo senoidal, mientras que el otro lo variamos de modo cosenoidal, podemos trazar

arcos regulares con la trayectoria de la herramienta.

Si podemos variar esta velocidad para que no sea fija, o variable de modo regular,

podemos realizar curvas no regulares (Fig. 3.13).

Fig. 3.13: Movimiento curvilíneo

68

Esta habilidad para controlar las velocidades de motores y ejes a través de ecuaciones

matemáticas es lo que da a este tipo de maquinas su nombre de

En los ejemplos anteriores se tiene que, de un punto A se parte para

llegar a un punto B, en programación CNC existen dos métodos para hacer este

movimiento: por medio del sistema absoluto y por sistema incremental.

En el sistema de coordenadas absolutas, los valores se refieren al origen, ya sea de la

máquina (M) o después de un decalaje de cero maquina, al cero de la pieza (W). Todos

los puntos destino son descritos desde el origen del sistema de coordenadas, mediante la

indicación de las distancias X, Y y Z para el caso de la fresa, Z y X para el torno.

Ejemplo: En la figura 3.14 se observan dos puntos (S y E) los cuales deberán ser

maquinados de acuerdo a las cotas indicadas.

Fig. 3.14. Coordenadas absolutas – incrementales

Control Numérico

Computarizado.

3.2.2.1 Sistema de coordenadas absolutas

69

2

Para la figura 3.14 , usando el sistema absoluto, se tiene lo siguiente:

Punto S: X20, Y46

Punto E: X40, Y20.1

El sistema de coordenadas incrementales se refiere a la posición actual de la

herramienta, (punto de referencia de la herramienta "N esto es, se toma de referencia

la última posición de la herramienta, por lo tanto se ndrán que introducir los valores

de diferencia entre la posición actual y el punto final, tomando en cuenta la dirección.2

Ejemplo: Indicar las coordenadas incrementales del los puntos S y E de la figura

anterior (Fig. 3.14), usando para el primer punto (S) el origen de coordenadas como

referencia; por lo que se tiene:

Punto S: X20, Y46

Para el segundo punto (E), se toma el punto (S) como referencia.

Punto E: X20, Y-25.9

En la fig. 3.15. Las coordenadas absolutas se refieren a una posición fija, y las

coordenadas incrementales se refieren a la posición de la herramienta.

3.2.2.2 Sistema de coordenadas incrementales

Descripción del software Emco WinNC GE Series Fanuc 21 MB, EMCO MAIER. Pág. D1-D10

70

Fig. 3.15. Las coordenadas absolutas e incrementales

La finalidad de la medición de datos de herramienta es que el software utilice para el

posicionamiento la punta de herramienta o el punto medio de la herramienta en la

superficie frontal y no el punto de referencia del asiento de herramienta.

Hay que medir cada herramienta que se utiliza para el mecanizado. Para ello se mide la

distancia desde el punto de referencia de asiento de h ramienta "N" a la punta de la

herramienta correspondiente. Fig. 3.16

Fig.3.16. Corrección de longitud

3.3 MEDICIÓN DE DATOS DE HERRAMIENTA

71

Cada una de estas distancias se guarda como parámetro en el registro de decalajes

(COMP.) Por ejemplo: la herramienta 1 se guarda como parámetro en el registro de

decalajes H1).

Puede seleccionarse cualquier número de corrección (má 32), pero dicho número ha

de tenerse en cuenta en la compensación de longitud de herramienta en el programa de

piezas.

Las correcciones de longitud pueden calcularse semi automáticamente, el radio de corte

ha de insertarse manualmente como parámetro H.

Hay que tener cuidado para no confundir los parámetros H de longitudes y radios.

Sólo es necesario insertar el radio de herramienta si la herramienta en cuestión se

selecciona una compensación del radio herramienta.

En el programa se llama la compensación de longitud de herramienta con los comandos

G43 (positivo) o G44 (negativo).Para G17 (plano XY act ):

La medición de los datos de herramienta (COMP.) se rea iza para:

Z absoluto desde el punto "N"

R radio de herramienta (Fig. 3.17)

Para todos los demás planos activos se calcula siempre el eje vertical al plano.

72

Fig. 3.17. Radio de Herramienta R

Para el caso de la fresadora el cero de la herramienta se encuentra e la parte inferior y

centro del husillo. (Fig. 3.18)

Fig.3.18. Origen de coordenadas N

Como puede suponerse, la única cota para ajustar el cero de herramienta a la punta de

herramienta, es tan solo la longitud (eje Z), y, para fectos de maquinado, importa

también el diámetro del cortador. (Fig. 3.19)

73

Fig. 3.19. Medición longitud y diámetro de herramienta

Los Offsets se encargan de sumar o restar los valores e la herramienta, así, no hay

necesidad de alterar el programa, solo variar los valores registrados en los Offsets. Así

pues, cada herramienta tiene su juego de offsets; ya sea XZ para un torno, o ZD para

centro de maquinado.

Este dato está grabado en el control de la máquina de control numérico y es llamado en

el momento en que se carga la herramienta. Así, cada herramienta tiene un punto

distinto que se valida al momento de cortar.