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Automatización de Sistemas de Manufactura © Miguel Ramírez/ITESM

La Automatización del Diseño :Manufactura asistida por

computadora (CAM)

Profesor : M.C. Miguel de J. Ramírez C.Materia : Automatización de Sistemas de ManufacturaSemestre : Agosto-Diciembre 2002


Definición de CAM• Sistema que provee de información e instrucciones para la

automatización de máquinas en la creación de partes, ensambles, ycircuitos; utilizando como punto de partida la información de lageometría creada por el CAD. (anterior concepto de CAM)

• De una manera más global es el uso efectivo de las tecnologías decómputo en la planeación, administración y control de la producciónen una empresa.

• Sin embargo, ya en el terreno industrial CAD/CAM se refiere a lageneración automática de código CNC.


Resumen histórico

• 50´s. A principíos de esta década eran usadas simples calculadoraseléctricas de escritorio operadas manualmente para análisis decualquier tipo.

• 1957. Douglas T. Rosse del MIT inició el sistema APT (AutomaticProgrammed Tooloing) , el cual provee la metodología para laprogramación de la geometria de la parte y parámetros de maquinado.


• 60´s Se crea el CAD en MIT por Ivan Sutherland.• General motors inicia un programa en su centro técnico para explorar el

potencial del CAD.• A finales de esta decada comienza la integración CAD/CAM.• 70´s El CAD/CAM es utilizado en programas espaciales por la NASA y la

U.S. Force.


• A finales de lo 70´se da la primera conferencia en el MIT en gráficospor computadoras y sistemas de CAD/CAM.

• En los 80´s y principios de los 90´s. Se dieron grandes avances en eldesarrollo de la creación de computadoras, comunicación ytransferencia de información, todo esto facilitó la interación dediversos sistemas.


Fundamentos de CAD/CAM• Para el maquinado de piezas se han desarrollado varias técnicas en los

últimos años:

• Avances en las máquinas y herramientas• Control Numérico• Control Numérico Computarizado• Sistemas CAD/CAM

• Cada uno de ellos ha permitido grandes avances en la fabricación depiezas, siempre buscando la máxima eficiencia en el proceso.

• La optimización de trayectorias de corte, facilidad de programación,simulación del proceso, manejo de información y otros beneficios.


Fundamentos de CAD/CAM• Estos avances se han desarrollado ya que la situación actual del

mercado obliga a los fabricantes a ofrecer productos de alta calidad yajustados a las necesidades del cliente, realizar la manufactura de losproductos en menor tiempo y sin incrementar los costos.

• Hoy en día existen una gran variedad de sistemas que por computadoraayudan a conseguir los objetivos antes mencionados. Uno de ellos sonlos Sistemas CAD/CAM.

• Los sistemas de CAD/CAM han permitido grandes logros en lamanufactura de piezas maquinadas y en particular en la aplicación decomponentes de geometrías complejas y en la disminución dramáticadel tiempo de generación de los programas de CNC.


Sistemas CAD/CAM

CAD(Drawing)

CAM (Manufacturing)

DiseñarModificarDibujarAcotarRotular

Generación de Programas de CNCTransferir Programas de CN (DNC)Simulación de Trayectorias de CorteSelección de HerramientasDeterminar Sujeción


Formato Nativo

Archivos DXF

Archivos APT

Archivos IGES

Archivos PDES

Archivos CADS

Traductor DXF

Traductor APT

Traductor IGES

Traductor PDES

Traductor CADS

Archivode CAM

Archivo deherramientas

Archivoplan detrabajo

Archivo degráficas

Archivo degeometría

Pantalla Graficador

Post-procesador

Programa CNC

Piso deproduc.

CAM

CAD

ESQUEMA DE UN SISTEMA CAD/CAM


Técnicas de ProgramaciónProgramación Manual

• Es frecuentemente el método más sencillo y el más económico, sinembargo, es también quizá el método más tedioso. Hoy en día es muyutilizado por muchas compañías en donde no existe una gran variedadni un alto grado de complejidad en cuanto a la geometría de las piezasque producen. Los ejemplos de las aplicaciones en las que estemétodo es muy adecuado son las operaciones de taladrado en donde serequieren solo movimientos simples punto-a-punto

• La programación manual usa datos numéricos básicos y códigosalfanuméricos especiales para definir los diferentes pasos en unproceso.


Técnicas de Programación• Las principales desventajas del método de programación manual son:• 1.- Solo puede usarse cuando se trata de piezas son geometría simple• 2.- El proceso de programación consume gran cantidad de tiempo y es

laborioso• 3.- Existen altas posibilidades de cometer errores• 4.- El proceso de modificación y verificación de los programas

consume gran tiempo• Sin embargo, a pesar de estas desventajas, es importante señalar que la

programación manual siempre debe ser considerada como un pilarbásico en la formación de cualquier programador de CNC, ya que sucorrecta ejecución requiere de un entendimiento completo dediferentes áreas tales como la geometría y trigonometría. Ademáscualquier programador siempre necesitará tener los conceptos básicosde la programación manual para ser capaz de hacer modificaciones alos programas que genera independientemente de la técnica que utilice.


Programación Manual deControl Numérico

Datos deMateriales

Datos deMaquinadoInformaciónde MáquinasHerramientas

Información de Herramientas

Dibujos

Programa

Máquina de CNC


Técnicas de ProgramaciónProgramación Conversacional

• Es método de programación se ha convertido en una de las técnicasmás populares en los últimos años. En este tipo de programación elprograma es creado directamente en la máquina (taller de trabajo) y laprincipal ventaja es el contenido de un alto nivel de descripciónestándar de la geometría de una pieza lo cual simplifica el proceso dedefinición de los movimientos de herramienta.

• En este tipo de sistemas, por lo general, el sistema solo pregunta por lageometría que se usará para calcular las trayectorias de herramienta.En la mayoría de los controles que utilizan este tipo de programaciónexiste la posibilidad de verificar los movimientos del cortador antes deejecutar el programa.


Lenguaje Conversacional1.- Seleccionar el Tipo de maquinado de Cara (FACE MACHINING)

Oprimiendo la tecla del panel WINDOWse muestra la pantalla de ayuda

2.- Seleccionar el fresado de cara (FACE MILL) para generar su Unidad

DEPTH Distancia del cero de la pieza a la superficie que se va a maquinar (Dirección Z)SRV-Z Distancia de material por remover (valor aproximado)BTM Acabado SuperficialFIN-Z Espesor de acabado (se establece automaticamente)


Técnicas de ProgramaciónProgramación usando sistemas de CAD/CAM

• Los sistemas de CAD/CAM son vistos hoy en día, por muchascompañías, como una pieza clave para alcanzar altos niveles de calidady productividad ya que esta tecnología representa la herramienta másavanzada para lograr precisión, repetibilidad y rapidez durante elproceso de maquinado de piezas mecánicas complejas.

• La característica principal de este método de programación es el uso unsistema gráfico basado en la computadora que interactúa con elprogramador en el momento en el que la el programa de la pieza estasiendo preparado.


Programación en CAD/CAM• De manera general, se puede decir que los sistemas de CAD/CAM

ayudan a un programador en tres áreas principales:1.- Evita el hacer cálculos matemáticos manualmente2.- Permite programar automáticamente diferentes tipos de máquinas

usando el mismo lenguaje básico3.- Ayuda con ciertas funciones básicas de maquinado.

• La interacción entre el sistema de programación y el programador esun beneficio significativo del método de programación asistido por unsistema de CAD/CAM. Existen otros beneficios importantes al usareste método como: el diseño puede estar dentro del mismo sistema yno es necesario hacer transferencia de datos, es posible tener una basede datos que incluye los datos geométricos y de manufactura de unagran cantidad de piezas, los movimientos de las herramientaspueden ser verificados y simulados paso a paso antes de serenviados a la máquina de CN.


Programación en CAD/CAM• Los sistemas CAM o CAD/CAM pueden variar drásticamente de uno a

otro en cuanto a su operación, sin embargo existen prácticas muysimilares que deben de cumplirse independientemente del software quese este utilizando. Estos pasos son:

• El programador debe dar información general al sistema.

• Se debe definir la geometría de la pieza de trabajo.

• Se deben definir las operaciones de maquinado.


Programación Manual vs. CAD/CAM


Utilizando Sistemas CAD/CAM• Existe la tecnología CAD que ayuda parcialmente al diseño de piezas.

• Existe la tecnología CAM para crear

programas de CN automáticamente.

• Existe la tecnologíaCNC, a la cual utiliza

programas de CN.

• Existen modernasMáquinas-Herramientaque usan la tecnología

CNC para la fabricaciónde piezas.

O N G R 7 8 9X Z 4 5 6I K E F 1 2 3

M S T L - 0 .

P Q D A /EOB CAN

U W

POS PRG RM OFFSET COMMD

SET PARAM ALA RM DG NOS ALT ER INSRT DEL ET

CU RSOR

PAGE

REA D PUN CH

INPUT

STA RT

ORI GIN RESET

ON

OFF

FANUC

CAD

CAM

Pieza terminada

O001;N05 G50 X14 Z15 M41 S100;N10 T0505;N10 G96 S300 M03;N15 G00 X24.5 Z0.35;N20 M08;N25 G71 P30 Q40 D2600F0.018;N30 G00 X23.5;N35 G01 Z0.0;N40 G03 X24 Z-.5 I-.25 K0;N45 G70 P30 Q40 F.01;N50 M09;N55 M05;N60 M30;%


Integración del CAD y el CAM

Manufactura Asistida por Computadora (CAM)

WireframeDibujos en 2DModelo de Superficies Modelos Sólidos

CNC

Diseño Asistido por Computadora (CAD)

INTEGRACION

Archivos en FormatosNeutros

- IGES- SET- VDAIS- VDAFS

PDES/STEP

Sistemas CAP (Planeación Asistidapor Computadora)

- Tecnología de Grupos- Tecnología de Features

Sistemas Integrados

- Tecnología de Features- Modelos Paramétricos- Modelos de Producto

Programación NC DNC y FMS


Los enfoques de aplicacióndel CAM en la empresa

Control Numérico Directo (DNC)Sistemas Flexibles de Manufactura

(FMS)

Control Numérico por Computadora(CNC)

Aplicación IndirectaAplicación Directa

NIVEL

PLANTA

OPERACION

Programación de Control Numérico(CAM)

Planeación de la ProducciónPlaneación de los Requerimientosde Materiales y Recursos

APT, EXAPT


Clasificación de CAM CAM

• Tornos• Fresas• Erosionadoras• Punzonadoras• Corte láser

• Desbastes• Maquinado

especiales• Engranajes

MáquinasHerramienta

Tipos deProcesosDimensiones

• 2D• 2.5D• 3D• 4D• 5D


SISTEMA BIDIMENSIONAL(2D)


DOS DIMENSIONES Y MEDIA(2.5D)


TRIDIMENSIONAL (3D)


4D

5D


Diferentes Sistemas CAD/CAM• En el Mercado existen una Gran cantidad de Sistemas (Softwares) de

CAD/CAM, y dependiendo de la necesidad y presupuesto de cadaTaller de Maquinados es el tipo de Software de CAD/CAM requerido.

• El Costo de un software de CAD/CAM puede variar de 2,000 hastamás de 100,000 USD.

• Algunos de los paquetes comerciales de CAD/CAM más utilizadosson:

EdgecamWorkNcVericutSolidworksCamlinkXCam

FastSOLIDPro ManufactureTeksoftAnvil 5000Anvil Express

UnigraphicsMastercamGMSHypermillCamworksMazaCam

Página de interés:http://www.cam.org/~flamy/cadcam.html


PostprocesadoresLos programas de CAD/CAM realizan cálculos trigonométricos, elaboranlas instrucciones de desplazamiento de todos los ejes, calculan velocidadesde corte y del husillo, y genera todas las ordenes de accionamiento para elcambio de herramienta, cambio de piezas, refrigerante y muchas más.

Pero estos datos no sirven por si solos para su introducción a una máquinade CNC, sino que se deben de ser preparados con la sintaxis de unamáquina en particular a través de un programa denominadoPOSPROCESADOR.

Programa de CNC

G00 ---G01 ---G02 ---

PC

Interface H-M

Mazak

Bridgesport

Fanuc

CAD/CAM


El postprocesador nos sirve para que un programa pueda ser corridoen una máquina-herramienta determinada de CNC. Puede existir unpostprocesador para cada marca y modelo de control CNC, asi elprograma puede ser manejado por cualquier control CNC.

Postprocesadores

Formatos de la MH<seq> S4.0 MAX=9999 MIN=0<gcode> S2.0M MAX=99 MIN=0<feed> S3.1M MAX=720.0 MIN=0.1<mcode>S2.0M MAX=99 MIN=0

Datos Generados por el CAD/CAM

00GOTO $$ Mov. LinealN<seq>G<gcode>X<x>Y<y>F<feed>00COOLNT $$ RefrigeranteN<seq>M<mcode>

Instrucciones de MH

00GOTO $$ Mov. LinealN<seq>G<gcode>X<x>Y<y>F<feed>00COOLNT $$ RefrigeranteN<seq>M<mcode>

PARTNO/ 6502SPINDL/ 1750,CLWCOOLNT/ONRAPID GOTO/ -0.75,0.95,4.00

POSTPROCESADOR

Programa de CNC

N15M3S1750N20M8N25G00Z-0.5Y0.95Z4.0

POST Listing

SPINDL/ 1750,CLWN15M3S1750 COOLNT/ONN20M8

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