manual de operacion de torno y fresadora cnc en el laboratorio...

Instituto Politécnico Nacional

ESIME

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA

Y ELECTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

“MANUAL DE OPERACIÓN Y PRÁCTICAS DIDACTICAS DE TORNO Y FRESADORA CNC

EN EL LABORATORIO LPAIC DE ESIME AZCAPOTZALCO ”

PRESENTA: JOSÉ GUADALUPE FLORES PÉREZ.


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AGRADECIMIENTOS

Son tantas personas a las cuales debo el lograr alcanzar mi culminación

académica, la cual es el anhelo de todos los que así lo deseamos.

Definitivamente, Dios, mi Señor, mi Guía, mi Proveedor, sabes lo esencial que

has sido en mi posición firme de alcanzar esta meta, esta alegría, que si

pudiera hacerla material, la hiciera para entregártela, pero a través de esta

meta, podré siempre de tu mano alcanzar otras que espero sean para tu Gloria.

Mis hermanos, por darme la estabilidad emocional, para poder llegar hasta

este logro, que definitivamente no hubiese podido ser realidad sin ustedes.

A mi madre que con su amor, apoyo, comprensión y cariño siempre me

mantuvo con la cabeza en alto en los momentos más difíciles de mi vida.

En Especial a mi Padre que es mi inspiración para alcanzar mis metas, por

enseñarme que todo lo que se aprende en esta vida es a través de esfuerzo y

que todo esfuerzo al final es recompensado. Tu esfuerzo, se convirtió en tu

triunfo y el mío.

A todos mis compañeros y profesores, con los cuales he pasado grandes

lapsos de mi vida y que me han ayudado a madurar, de todo corazón

GRACIAS.


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1. INTODUCCIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL LPAIC Página

1.1 Introducción 1 1.2 Descripción del LPAIC. 2

2. CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO

2.1 Ventajas y desventajas de CNC 7 2.2 Características de CNC 8 2.3 Principios de funcionamiento 9 2.4 Movimiento de los ejes en un CNC 11 2.5 Motores en un CNC 14 2.6 Sistemas de control de ejes 14 2.7 Sistema de Coordenadas 16 2.8 Ejes de herramienta y planos de trabajo 18 2.9 Puntos de referencia en máquinas CNC 19

2.10 Ajustes de máquina (offsets) 20 2.11 Conceptos básicos de maquinado 23

2.12 Programación 28 2.13 Programación Básica 30

2.14 Comandos G y M para la PC Turn 155 35 3. TORNO EMCO CONCEPT TURN 155 Y PRÁCTICAS 3.1 Plato de tres garras 38 3.2 Torreta portaherramientas de 8 posiciones

estación de herramientas 39 3.3 Área de trabajo 42 3.4 Elementos de la máquina 43 3.5 Funciones de las teclas 44 3.6 Puesta a punto 51 3.7 Prácticas Torno. 60 4. FRESADORA EMCO CONCEPT MILL 155 Y PRÄCTICAS

4.1 Elementos principales 85 4.2 Área de trabajo 86 4.3 Sistema de herramientas 87 4.4 Descripción de las teclas 92 4.5 Comandos G y M para la fresadora 96 4.6 Puesta a punto 98 4.7 Prácticas Fresadora 103

CONCLUSIONES 121


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OBJETIVO El objetivo de este trabajo de tesis es proporcionar apoyo a los estudiantes que cursan las carreras de ingeniería mecánica, robótica industrial y sistemas automotrices para su capacitación en la correcta operación de una máquina herramienta automatizada, como lo es el CNC, aplicando y desarrollando conocimientos teórico – prácticos, a través de la realización de diferentes ejercicios, con lo cual puedan satisfacer uno de los requerimientos esenciales para su ejercicio profesional. 1. INTRODUCCIÓN Y DESCRIPCION DEL LPAIC

1.1 Introducción1.1 Introducción1.1 Introducción1.1 Introducción En México como en muchos países en vías de desarrollo existe un ambiente de grandes expectativas e incertidumbre esto se debe por los cambios rápidos de la tecnología actual, pues estos no permiten asimilarla en forma oportuna por falta de infraestructura por que es muy difícil sacar su mejor provecho. También surgen cambios rápidos en el orden social, económico y político los cuales en sociedades como la nuestra inhiben el surgimiento de soluciones autóctonas o propias para nuestros problemas más fundamentales. Entre todos estos cambios uno de los de mayor influencia es sin duda el desarrollo de las nuevas políticas mundiales de mercados abiertos. Todo esto habla de una libre competencia y surge la necesidad de adecuar nuestras industrias a fin de que puedan satisfacer el reto de la competitividad que se presenta actualmente. Una alternativa frente a esto es la reconversión de las industrias introduciendo los conceptos de la automatización en la forma adecuada de modo que se pueda implementar gradualmente acorde a la capacidad y tiempo adecuado; todo esto sin olvidar los factores de rendimiento de la inversión y capacidad de producción. Debido a la implementación de la automatización, las industrias tienen ciertas dificultades entre las que podemos mencionar:

• Cumplir cada vez con una mayor exigencia en la precisión. • Desarrollar diseños cada vez más complejos. • La fabricación de una gran diversidad de productos que hace necesario

la tendencia de estructuras de producción más flexibles. • Cumplir con una mejor calidad y costos competitivos • El tiempo de entrega de los productos tiende a ser cada vez más

reducido. • La formación de recursos humanos especializados son cada vez más

demandados, así como con suficiente experiencia.


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De acuerdo al marco de referencia anterior este manual de prácticas de CNC, tiene como finalidad ser una herramienta confiable para el alumno, ya que uno de los conceptos importantes dentro de la tecnología de la automatización es la Máquina Herramienta de Control Numérico Computarizado.

Para la elaboración de este manual se aplicaran dos tipos de maquinado que se pueden realizar en la máquinas de CNC, tales como el torneado y fresado ya que con esta combinación de operaciones es posible maquinar la mayoría las piezas de la industria.

Cabe mencionar que las prácticas son aplicadas en el Laboratorio de Procesos Automatizados e Integrados por Computadora (LPAIC), Este laboratorio (LPAIC) tiene la característica de conjuntar varios tipos de tecnologías de las empresas mas importantes en la actualidad, como lo son las de la marca PARKER, SIEMENS, DASSAULT SYSTEMES, EMCO, por mencionar algunas. LPAIC cuenta además con un par de máquinas CNC que nos ayudan a simplificar el proceso de maquinado de muchas piezas de geometrías diferentes que es el objetivo de este trabajo.

1.2 Descripción del LPAIC.1.2 Descripción del LPAIC.1.2 Descripción del LPAIC.1.2 Descripción del LPAIC.

El Laboratorio de Procesos Automatizados e Integrados por Computadora (LPAIC) es un laboratorio automatizado que tiene la característica de conjuntar diferentes tipos de tecnologías de varias empresas, quienes han desarrollado distintas formas de automatización para los diferentes procesos de producción. Este laboratorio incluye en su ruta de proceso un sistema FMS (sistema flexible de manufactura) con máquinas CNC, y posteriormente una celda de pintura robotizada, conjuntamente una banda conveyor que transporta pallets con las piezas a procesar a las distintas estaciones de trabajo estableciendo con precisión la correspondiente ruta del proceso, un almacén matricial automático que provee de materia prima a la banda trasportadora o almacena esta ya que halla sido procesada, cuenta también con un sistema de visión artificial que verifica si las piezas procesadas son aceptadas o rechazadas. Este laboratorio tiene la posibilidad de trabajar en modo stand alone, significa que se puede dividir cada operación del sistema en elementos independientes, lo que da la posibilidad de que varios grupos de estudiantes pueden realizar prácticas simultáneas en diversos temas, o bien, realizar prácticas con uno o más elementos integrados.


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En cuanto a programas que se manejan para la operación de este laboratorio que constituyen el software operativo de LPAIC encontramos: Robcomm 3 Utilizado en el sistema Gantry y F3 (celda de pintura) basado en Windows y diseñado para trabajar en el lenguaje RALP-3 este software nos sirve para crear o editar la estructura de un programa y posteriormente hacer una aplicación, para enviarlo al controlador del robot para que este ejecute el programa, se puede decir que este software es el interfase para la comunicación entre la computadora y el controlador. STEP7 Micro Win 32 Sirve para la programación de los autómatas S7-300 y S-200 de Siemens, utilizados en el LPAIC para configurar y programar los sistemas de automatización para banda conveyor, y almacén matricial. Este programa nos permite configurar una ruta de proceso mediante los lenguajes de programación KOP, AWL y FUP: • KOP (esquema de contactos) es un lenguaje de programación gráfico. La sintaxis de las instrucciones es similar a la de un esquema de circuitos. KOP permite observar la circulación de la corriente a través de contactos, elementos complejos y bobinas. • AWL (lista de instrucciones) es un lenguaje de programación textual orientado a la máquina. En un programa creado en AWL, las instrucciones equivalen en gran medida a los pasos con los que la CPU ejecuta el programa.


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• FUP (diagrama de funciones) es un lenguaje de programación gráfico que utiliza los cuadros del álgebra boleana para representar la lógica. Asimismo, permite representar funciones complejas (p. ej. Funciones matemáticas) mediante cuadros lógicos. El empleo del STEP7 nos simplifica mucho del trabajo ya que al estructurar el programa de automatización tenemos las siguientes ventajas:

• los programas se pueden dividir en bloques • se pueden estandarizar secciones individuales del programa • se simplifica la organización del programa • las modificaciones del programa pueden realizarse más fácilmente • se simplifica el test del programa, ya que puede ejecutarse por partes • se simplifica la puesta en servicio

Motion Planner Este software lo utiliza el almacén matricial AS/RS que sirve para crear el programa que al igual que el robcomm3 es el interfaz para la comunicación entre la computadora y el controlador (6K2) del AS/RS, este software tiene una estructura y comandos de programación muy parecidos al del lenguaje C. EMCO WinNC Sinumerik El software EMCO WinNC GE SERIES FANUC se utiliza en las maquinas de CNC, este software es parte del concepto de enseñanza EMCO basada en Windows para la PC. El objetivo de este concepto es aprender a operar y programar el control original en la PC, lo que anteriormente solo se hacia en el teclado de la maquina. Con este software la maquinas se pueden controlar directamente desde la PC haciéndolo mucho más fácil y, por la similitud con el control original, didácticamente más efectivo.

WINCC (Windows Control Center)

Este software se utiliza en HMI (Human Machine Interface), es un sistema de supervisión sobre PC ejecutable bajo Windows. Wincc esta creado para la visualización y manejo de procesos, líneas de fabricación, maquinas e instalaciones, entre las funciones que tiene este software incluye la emisión de avisos de eventos en una forma adecuada para la aplicación industrial, el archivo de valores de medida, recetas y el listado de los mismos. Como se ha dicho con WinCC se visualiza el proceso y se programa la interfaz gráfica de usuario para el operador, entre las ventajas de usar este software tenemos:


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• WinCC permite que el operador tenga visualización del proceso,

para lo cual el proceso es observado gráficamente en la pantalla. En cuanto cambia un estado en el proceso se actualiza la visualización.

• Permite que el operador maneje el proceso; esto es, que el

operador desde la interfaz grafica puede manipular el proceso decidiendo la operación que sigue, accionar un actuador, abrir o cerrar una válvula, etc.

• Cuando se presenta algo fuera de lo normal en el proceso se activa

una alarma y aparece un aviso en la pantalla mencionando el posible problema.

• Los avisos y los valores de proceso se pueden archivar en formato

electrónico permitiendo al usuario documentar la evolución del proceso haciendo un historial el cual puede acceder posteriormente y recabar los datos producción realizados con anterioridad.

• WinCC opera con autómatas programables de la serie de

productos SIMATIC con un buen grado de coordinación.

2. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO

Uno de los elementos que ha jugado un papel fundamental en el desarrollo tecnológico en el mundo ha sido la máquina herramienta y podemos decir sin exagerar que ha afectado directamente en el desarrollo industrial. Gracias a la utilización de la máquina herramienta se ha podido realizar de forma práctica, maquinaria de todo tipo que, aunque concebida y realizada, no podía ser comercializada por no existir medios adecuados para su construcción industrial por ejemplo, si para la mecanización total de un número de piezas fuera necesario realizar las operaciones de fresado, mandrilado y perforado, es lógico que se alcanzaría la mayor eficacia si este grupo de máquinas herramientas estuvieran agrupadas, pero se lograría una mayor eficacia aún si todas estas operaciones se realizaran en una misma máquina. Esta necesidad, sumada a numerosos y nuevos requerimientos que día a día aparecieron forzó a la utilización de nuevas técnicas que reemplazaran al operador humano. De esta forma se introdujo el control numérico en los procesos de fabricación, impuesto por varias razones:

• Necesidad de fabricar productos que no se podían conseguir en cantidad y calidad suficientes sin recurrir a la automatización del proceso de fabricación.


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• Necesidad de obtener productos hasta entonces muy difíciles de

fabricar, por ser excesivamente complejos para ser controlados por un operador humano.

• Necesidad de bajar costos de producción para ser competitivos y así

proporcionar productos a precios bajos. El factor primordial que condicionó todo automatismo fue el aumento de productividad. Posteriormente, debido a las nuevas necesidades de la industria aparecieron otros factores como la precisión, la rapidez y la flexibilidad. En 1801 Jacquard Loom ideó una máquina textil que podía realizar distintos tipos de tejidos sin más que variar los programas de fabricación, que se introducían en la unidad de control de la máquina a través de unas tarjetas perforadas. En 1942 surgió lo que se podría llamar el primer control numérico (CN) verdadero, derivado a una necesidad impuesta por la industria aeronáutica para la realización de hélices de helicópteros de diferentes configuraciones, no fue hasta la década de los 70’s que se conoce como CNC por la aplicación de computadoras

Un CN significa mando mediante números, con este sistema se consigue que las máquinas realicen su trabajo de forma automática, mediante la introducción en la memoria del CN de un programa en el que se encuentran definidas en clave todas las operaciones del proceso. Originalmente la denominación CN se aplicaba a todas las máquinas programables que no iban equipadas con computador.

Con la miniaturización y abaratamiento de lo microprocesadores, se ha podido generalizar su instalación en todas las máquinas de CN. A estás máquinas se les denomina CNC (Control Numérico Computarizado). Actualmente la fabricación de máquinas de CNC ha ido creciendo debido a la reducción de los costos y a la simplificación de la programación. Ahora, las máquinas se programan directamente, en lugar de hacerlo a través de una cinta perforada como habitualmente se hacía antes de los noventa.


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2.1 Ventajas y desventajas del CNC 2.1 Ventajas y desventajas del CNC 2.1 Ventajas y desventajas del CNC 2.1 Ventajas y desventajas del CNC Ventajas del CNC

• Reduce a intervención del operador en la producción de piezas dejando al operador tiempo libre para hacer otras tareas, trayendo de esta forma beneficios como: reducción de fatiga para el operador, disminución de errores humanos, tiempo de maquinado consistente y predecible para cada pieza, se genera una gran productividad debido a que todas las operaciones se realizan en condiciones óptimas, reduciendo tiempos muerto.

• Exactitud y repetibilidad de especificaciones: significa que una vez

elaborado y verificado el programa, puede reproducirse una, cien, mil… piezas con gran exactitud.

• Flexibilidad, lo que significa que elaborar piezas diferentes es muy fácil,

como estas máquinas se operan desde programas, al operar una pieza de trabajo diferente es tan fácil como cargar un programa diferente, por ejemplo una vez elaborado un programa se verifica y ejecuta para la primera producción, será fácil llamarlo nuevamente la siguiente vez que la pieza de trabajo se requiera hacer, únicamente cargando el programa.

• Permite la fabricación de piezas con superficies tridimensionales, como

moldes para la inyección de plástico y en construcciones aeronáuticas. Desventajas del CNC

• Alto costo de la maquinaria. • Falta alternativas en caso de fallas. • La planificación del trabajo debe ser más detallada y rigurosa: Es

necesario programar en forma correcta la selección de las herramientas de corte y la secuencia de operación para un eficiente funcionamiento.

• Los costos de mantenimiento aumenta, ya que el sistema de control es más complicado y surge la necesidad de entrenar al personal de servicio y operación.

El CNC tiene como finalidad ofrecer una alternativa más rápida y eficiente para diferentes procesos de manufactura, y en muchas ocasiones interactúa con otros procesos, por ejemplo: el barrenado de una pieza. Esta operación se podría hacer de la siguiente manera utilizando herramientas convencionales:

1. El operador coloca una broca en el taladro (manual o de banco) 2. Se asegura de la correcta sujeción,


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3. Selecciona la velocidad de rotación (en los taladros de banco, mediante palancas o poleas).

4. Coloca la pieza a maquinar y se asegura de que el maquinado se haga en el lugar correcto.

5. El operador realiza la operación de barrenado. 6. Se retira la herramienta 7. Retira la pieza

Como se puede ver, el hacer un barreno sobre una pieza, involucra una serie de pasos en los que interviene un operador, esta intervención puede ser aceptable para algunas compañías donde se tenga que hacer un número relativamente pequeño de barrenos, sin embargo ¿que pasa cuando el número de maquinados se eleva?, el operador tiende a fatigarse por el número de operaciones repetitivas la calidad de las piezas disminuye por el cansancio del operador. Hay que tomar en cuenta que en este ejemplo se ha mencionado una pieza con un barreno, sin embargo la mayoría de las piezas que se fabrican tienen mas que un barreno, hay piezas que requieren un número mayor de maquinados, para lo que se necesita de personal especializado y que el error sea mínimo, así mismo que el grado de error en los maquinados sea menor, en estos casos nos referimos a que el CNC puede remplazar al maquinado convencional. Expresado lo anterior, tenemos que, todos y cada uno de los pasos que realizó el operador para hacer un barreno pueden ser programados para que una maquina de CNC los pueda realizar una vez que halla sido puesta a punto.

2.2. Características del CNC2.2. Características del CNC2.2. Características del CNC2.2. Características del CNC

Las máquinas de CNC cuentan con más que ejes de movimiento. Estos ejes de movimiento se motorizan para los desplazamientos de los carros según sus ejes principales. El tipo de movimiento puede ser angular, lineal o circular, la cantidad de movimientos y la rapidez de movimiento (rapidez de alimentación) son programables en todas las máquinas herramientas CNC. La mayoría de las máquinas tienen otras funciones que se pueden programar, combinando estas funciones adecuadamente para los maquinados necesarios podemos obtener excelentes resultados de los trabajos requeridos, a continuación veremos algunos ejemplos de estos accesorios en un centro de maquinado. Cambio automático de herramienta: Muchos centros de maquinado pueden “guardar” herramientas en un almacén (tool magazine), de esta forma cuando se requiera el cambio de alguna herramienta, este se hará de forma automática.


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Velocidad de giro: la velocidad de giro puede ser variada en cualquier momento e incluso se puede cambiar el sentido de giro. Refrigerante: Muchos procesos de maquinado requieren de refrigerante para enfriar y lubricar; en las máquinas de CNC esta función puede ser prendida o apagada durante cualquier momento del ciclo de maquinado.

Fig. 1 Almacén de herramientas CNC

2.3. Principio de Funcionamiento 2.3. Principio de Funcionamiento 2.3. Principio de Funcionamiento 2.3. Principio de Funcionamiento

Todas las máquinas de CNC tienen dos o mas grados de movimiento llamados ejes, cada eje o grado de movimiento puede ser lineal o rotacional, este concepto esta ligado a la complejidad de la máquina, esto es, entre mas ejes tiene una máquina mas compleja es o tiene mayor capacidad de maquinar pieza complejas. Los ejes de las máquinas están encargados de los movimientos que tiene que hacer la herramienta para el proceso de manufactura que se requiere. En el ejemplo del barrenado (visto anteriormente), se necesitan tres ejes, dos para el posicionamiento de la pieza (o la herramienta según se vea) y el tercero para el barrenado. Los ejes son llamados con letras, comúnmente los ejes lineales son X, Y y Z, y los ejes rotacionales son A, B y C. Movimiento de ejes. Si a un tornillo le colocamos una tuerca, y giramos el tornillo evitando que la tuerca gire, la tuerca se desplazará proporcionalmente al giro del tornillo. El planteamiento anterior es el principio de movimiento en las máquinas de CNC, sin embargo el tornillo del que hablamos no es un tornillo común, entrando en detalle, si hablamos de un tornillo común, de cuerda triangular, tendremos el problema de que existe cierto juego entre el tornillo y la tuerca, y si elimináramos éste juego, la fuerza necesaria para mover la tuerca sería muy alta, a la par que el desgaste entre tornillo y tuerca nos pondría en el caso del juego en poco tiempo. Si usáramos una cuerda cuadrada, el caso sería


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exactamente el mismo, salvo que el tornillo resistiría mecánicamente más que con la cuerda triangular. Para una máquina de control numérico se requiere de un sistema tuerca-tornillo con un juego mínimo, de poco desgaste y que requiera de poca potencia para moverse; la solución es el tornillo embalado. El tornillo embalado tiene un perfil semicircular como se muestra l la figura 2.

Fig. 2

Y en contraparte, la tuerca lleva la otra mitad de la Circunferencia (Fig. 3). Esa circunferencia es con la finalidad de guiar una línea de balines que corre a todo lo largo de la cuerda del tornillo. Fig. 3 Dentro de la misma tuerca existe un canal que permite a los balines correr libremente y regresar desde el último hasta el primer filete. Por otro lado, la tuerca se mantendrá sujeta al tornillo con un juego prácticamente inexistente, y por otro, siendo que rueda sobre balines, la potencia necesaria para mover la tuerca es mínima (incluso el peso de la tuerca es suficiente para moverse si el tornillo es puesto en posición vertical). Debe notarse que la tuerca no reposa sobre el tornillo, sino sobre los balines.


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Fig.4 Acoplamiento de Tuerca y tornillo

A esto se le conoce como un tornillo embalado, o Ball Screw. Y es la base mecánica de las máquinas de control numérico. El interior de la tuerca está sellado para evitar que la viruta entre hacia los conductos de balines.

Fig. 5 Ball Screw

2.4 Movimiento de los Ejes en un CNC2.4 Movimiento de los Ejes en un CNC2.4 Movimiento de los Ejes en un CNC2.4 Movimiento de los Ejes en un CNC Ball screw es el medio mecánico para desplazar la tuerca, es cuestión de aplicar sus ventajas. Si podemos controlar la velocidad, posición y aceleración del motor, y al motor conectamos el tornillo, entonces podemos controlar la velocidad, posición y aceleración de la tuerca.

Fig. 6


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Si a este sistema tuerca-tornillo le conectamos otro sistema perpendicularmente, entonces tendremos que la segunda tuerca será controlada, no solo a lo largo del tornillo, sino en un plano.

Fig. 7

Podemos citar a este ejemplo el caso de un torno; los dos ejes que conforman el movimiento de una torreta, mas el eje C del chuck (Fig. 8). En el caso de un centro de maquinado se adjunta un tercer eje.

Fig. 8

Como puede verse aquí, el primer eje corresponde a eje longitudinal (Z) mientras que el segundo corresponde al eje transversal (X). Puede apreciarse del mismo modo que en el caso de los dos tornillos, que la tercera tuerca es controlada, no solo en el plano, sino en el espacio.


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Fig. 9 En algunas ocasiones, el tercer eje no se fija a los otros dos, en su lugar, se fija a un cabezal que sostendrá el husillo que hará girar a la herramienta de corte, mientras que la prensa que sujeta a la pieza a cortar se sujeta a los otros dos ejes (fig.10). Esto, para efectos de la pieza a cortar no importa, pues, en lo que a la pieza concierne, la punta de la herramienta se mueve en el espacio.

Fig.10


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Aquí, como puede apreciarse, se cuenta con los tres ejes; X y Y para el movimiento en el plano de la prensa, y Z en el cabezal, para desplazar la punta de la herramienta en el tercer eje. En las figuras anteriores se muestran imágenes en las que los tornillos van conectados directamente a los motores. Estos, claro, son sólo unos diagramas ilustrativos. Normalmente para mejor control y rendimiento de potencia, el motor está conectado a una caja de transmisión. Sin embargo, de poco sirve contar con un sistema mecánico de precisión y bajo requerimiento de potencia si no podemos controlar esos motores para realizar los movimientos que la pieza a trabajar requiere.

2.5 Motores en un CNC2.5 Motores en un CNC2.5 Motores en un CNC2.5 Motores en un CNC Existen varios tipos de motores eléctricos, cada uno con propiedades distintas. Los más comunes, son los motores de CC (corriente continua). En este tipo particular, podemos controlar la velocidad variando el voltaje en un cierto rango; con una curva apropiada de voltaje podemos parcialmente controlar su aceleración, pero no podemos controlar su posición y menos aún su torque. Otro tipo de motor muy difundido es el motor CA (corriente alterna) que puede variar su torque en base al voltaje suministrado dentro de un pequeño rango, y puede variar su velocidad en base al cambio de la frecuencia de CA que se le suministra. Sin embargo no se puede controlar su posición. Los motores a pasos son motores alimentados por CC, lleva un arreglo de varias bobinas que permite variar, a través de la velocidad de cambio de pulso entre bobinas, la velocidad, aceleración y posición. Sin embargo, dada la naturaleza de este motor, el torque puede controlarse muy poco, y al igual que el motor CC se corre el riesgo, en caso de una sobrecarga, de quemar el motor. Si el sistema tuerca-tornillo a controlar es de baja potencia, el motor a pasos es una solución viable y económica, siempre y cuando se agregue una etapa de servocontrol posterior al motor. Los servomotores son motores especiales que cuentan con una etapa de retroalimentación; esta le indica al motor cuánto se ha movido y si requiere moverse más, o incluso, indica al motor aplicar fuerza para mantener la posición actual. Este es el tipo de motores ideales para una máquina CNC, sin embargo su costo reduce su difusión.

2.6 Sistema d2.6 Sistema d2.6 Sistema d2.6 Sistema de Control de Ejese Control de Ejese Control de Ejese Control de Ejes Todo movimiento puede descomponerse en tres vectores instantáneos. Este sería, X, Y y Z. Para efectos de ejemplo, usaremos solo dos ejes, X y Y. Ahora, si intentamos llevar la punta de la herramienta de un punto A a un punto B, requerimos que los motores realicen un movimiento acorde con la distancia a recorrer en cada eje, más o menos del siguiente modo:


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Fig. 11 Puede notarse en la figura 11 siendo que las distancias a recorrer de los ejes son desiguales, tendremos un movimiento a 45° hasta que uno 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 movimiento no interpolado . 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 segundo motor llegue a su punto final al mismo tiempo, entonces tendremos un movimiento interpolado (Fig. 12).

Fig. 12 Movimiento interpolado

Este movimiento en particular es mucho más útil que el anterior, pues nos permite trazar líneas rectas entre puntos, en lugar de depender de velocidades 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. 13).

Y

X A

B

Y

X

A

B


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Fig. 13 Movimiento Curvilíneo

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 Control Numérico Computarizado . 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 relativo.

2.72.72.72.7 S S S Sistema de coordenadasistema de coordenadasistema de coordenadasistema de coordenadas Sistema de coordenadas absolutas 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, 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, en este caso las dimensiones en X se programan como valores de diámetros. Ejemplo En la figura siguiente se observan dos puntos (S y E) los cuales deberán ser maquinados de acuerdo a las cotas indicadas.

Fig. 14

Y

X A

B


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Para la figura anterior, usando el sistema absoluto, se tiene lo siguiente: Punto S: X20, Y46 Punto E: X40, Y20.1 Sistema de coordenadas incrementales 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 tendrán que introducir los valores de diferencia entre la posición actual y el punto final, tomando en cuenta la dirección. En el caso del torno X se programa como una dirección de radio. Ejemplo: Indicar las coordenadas relativas del los puntos S y E de la figura anterior (Fig. 14) Usando para el primer punto (S) el origen como referencia se tiene: Punto S: X20, Y46 Para el segundo punto (E), se toma el punto (S) como referencia. Punto E: X20, Y-25.9

Fig. 15


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2.82.82.82.8 Ejes de Herramienta y Planos de Tra Ejes de Herramienta y Planos de Tra Ejes de Herramienta y Planos de Tra Ejes de Herramienta y Planos de Trabajo.bajo.bajo.bajo. En esta sección se explican algunos conceptos generales referentes a los ejes de las máquinas CNC para la programación con torno y fresa. Ejes de herramienta y planos de trabajo para fresa. En fresadoras universales, las herramientas se suelen instalar paralelamente a los ejes principales. Estos ejes situados en ángulos rectos están alineados respectivamente con las guías principales de las máquinas. De la posición de montaje de la herramienta resulta el correspondiente plano de trabajo. Al frezar, Z suele ser el eje de la herramienta (véase fig. 15).

Fig. 15

Ejes de herramienta y planos de trabajo para torno. En tornos universales la herramienta se suele instalar paralelamente a los ejes principales. Estos ejes situados en ángulo recto están alineados, respectivamente, con las guías principales de la máquina. Al tornear, Z es el eje de la pieza.

Fig. 16


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2.92.92.92.9 Puntos de Referencia en M Puntos de Referencia en M Puntos de Referencia en M Puntos de Referencia en Mááááquinas CNC.quinas CNC.quinas CNC.quinas CNC.

Para que el control CNC se pueda orientar a través del sistema de medida en el campo de trabajo disponible, existen algunos puntos de referencia importantes. M: Punto de referencia, a partir de este punto se mide la totalidad de la máquina y al mismo tiempo es el origen de las coordenadas, este punto es establecido por el fabricante y no se puede modificar. Para la fresadora el punto M se sitúa sobre la mesa, en el borde izquierdo delantero del sistema de coordenadas de máquina, como se muestra en la figura 17. Para el torno, se ubica en el eje del torneado en la cara de la brida del cabezal como se puede observar en la figura 18. W: Origen de pieza, cero pieza u origen del programa, y es el origen de coordenadas de la pieza, este punto se puede elegir libremente por el programador y ser cambiado dentro del programa de la pieza. En el fresado, se debe colocar en le plano donde parten la mayoría de las cotas; par el caso del torno, el origen de la pieza se sitúa en el eje giratorio, y en la mayoría de los casos en la superficie de refrentado. R: Punto de referencia, es la posición donde la máquina encuentra el cero del sistema de medida, esta definido por finales de carrera y es necesario que mandar los ejes a esta posición cada vez que la maquina es encendida. N: Punto de referencia de a herramienta, es el punto inicial para la medida de las herramientas, este punto es fijado por el fabricante sobre un punto especificado del portaherramientas. Fig17.Puntos de referencia para fresa. Fig18 .Puntos de referencia para el torno.


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2.102.102.102.10 Ajustes de Máquina (offsets) Ajustes de Máquina (offsets) Ajustes de Máquina (offsets) Ajustes de Máquina (offsets) Dato de la herramienta. Una vez conocido los puntos de referencia de cada máquina, es necesario ajustar nuestras herramientas que a estos puntos, como cada herramienta que se utilizara para el maquinado tiene una forma, y por tanto medida distinta; Para poder tener acabados precisos, es necesario tomar en consideración las medidas de cada herramienta. Para el caso del torno. Para efectos de programación, el cero de la herramienta está en el punto de referencia de montaje de la herramienta N. N Fig19 Así, para que se mueva el punto de control, de ese punto cero a la punta de la herramienta, es necesario sumar una cota en X y una cota en Z. Esta, por supuesto, cambiará si la herramienta es para maquinados interiores o exteriores.

Fig20 Casos de offset con diferentes herramientas según sea el caso para maquinados exteriores o interiores


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Este punto de control, por supuesto, no es fijo, depende de la geometría de la herramienta, su tamaño, su uso, etc. Sin embargo, se espera que una vez montada, esa distancia no cambie. Aún cuando la herramienta puede tener formas heterogéneas, finalmente la punta de la herramienta se encontrará a una distancia X y una distancia Z del cero de herramienta, tenga la forma que tenga. En el es caso de las máquinas EMCO los datos X y Z se muestran como L1 y L2, se menciona esto para fines prácticos ya que las prácticas fueron realizadas en máquinas de esta marca.

Fig. 21 Offset en una maquina Emco

Posición del cortador. Otro punto que debe ser ajustado en el control de las máquinas es, la posición del cortador o inserto de la herramienta, esta posición se debe de dar de alta según la operación de maquinado que se valla a hacer, este dato lo proporciona el fabricante de la máquina para ello se examina la posición que tiene el inserto en la herramienta y se compara con la tabla que nos proporciona el fabricante, la siguiente tabla es para nuestro caso, ya que usamos un torno de la marca Emco para la serie 50/55 se deberán usar los números entre paréntesis.

Fig. 22 Posición del corte de la herramienta.


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Para el caso de la fresadora. Para el caso la fresadora el cero de la herramienta se encuentra en la parte inferior del husillo y en el centro del pot. N

Fig. 23 Origen de coordenadas para la herramienta 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 efectos de maquinado, importa también el diámetro del cortador.

Fig. 24 Los Offsets se encargan de sumar o restar los valores de 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.


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Ahora, si podemos controlar la velocidad y trayectoria de una herramienta con respecto a la pieza a trabajar, y podemos controlar la posición real de la punta de la herramienta, entonces lo que queda es verificar que esas velocidades de trabajo sean las correctas, o por lo menos, las más convenientes.

2.11 Conceptos Básicos de Maquinado.2.11 Conceptos Básicos de Maquinado.2.11 Conceptos Básicos de Maquinado.2.11 Conceptos Básicos de Maquinado. El proceso de maquinado por arranque de viruta ha sido usado por años en diversos materiales, sin embargo cada uno de la gran variedad de materiales que pueden ser maquinados, tienen propiedades físicas diferentes, en este apartado nos ocuparemos de los factores que intervienen en el maquinado que pueden afectar el acabado y la calidad de una pieza como lo son la velocidad de giro (rpm), velocidad de avance o de corte (m/min.), y la selección de la herramienta de acuerdo a las características de la pieza por su forma y material. Velocidad de Corte. La Velocidad de corte (Vc) implica que tan rápido puede el cortador avanzar cortando el material, entonces se puede decir que es la distancia que una herramienta corta en un minuto, o la longitud de corte en un minuto. Esta Vc se da en m/min, es decir, cuantos metros puede recorrer la herramienta sobre la superficie del material en un minuto. Por poner un ejemplo, el aluminio se corta al desbastar a 60 m/min., y si se requiere de un acabado a 93 m/min., mientras que un acero grado maquinaria (9840, por ejemplo) se corta a 30 m/min. Para determinar la velocidad de corte se requiere la ayuda de catalogo de fabricante o tablas de maquinado. (Véase Tabla 1) La velocidad de corte tiene como finalidad proporcionar una larga vida de duración al filo de la herramienta al tener grandes volúmenes de producción, estos valores lo determinan los productores de materiales y herramientas. La ecuación para calcular la velocidad de corte es: Vc = π * D* n Donde: Vc = Velocidad de corte D = Diámetro del material o diámetro de la herramienta si se desea hacer un taladrado n = revoluciones


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Desbastado

Acabado

Roscado

Material

Pies/min. M/min. Pie/min. M/min. Pies/min. M/min.

Acero maquinaria

90

27

100

30

35

11

Acero Herramienta

70

21

90

27

30

9

Hierro Fundido

60

18

80

24

25

8

Bronce 90

27

100

30

25

8

Aluminio 200

61

300

93

60

18

Tabla 1

Velocidad giro (rpm) La velocidad de giro, óptima de la herramienta depende, en cada caso, del material de la herramienta y del material de la pieza, así como el diámetro de la pieza o la herramienta (según sea el caso). En la práctica esta velocidad se introduce directamente y sin cálculos en base a la experiencia. Sin embargo es mejor calcular la velocidad de giro a través de la velocidad de corte tomada de tablas. El calculo de las revoluciones “n” se hace a partir de la velocidad de corte y el diámetro de la pieza para torno, y diámetro de la herramienta para fresa, aplicando la siguiente formula obtendremos la velocidad de giro o la revoluciones por minuto. n = Vc * 1000/d*π Donde: n = velocidad de giro Vc = velocidad de corte d = diámetro de la herramienta o de la pieza según sea el caso. Velocidad de Avance. La velocidad de avance se define como el desplazamiento de la herramienta por cada revolución o carrera de la máquina. La Velocidad de Avance (f) implica la cantidad de material que el cortador puede arrancar a la vez. Esta velocidad se da normalmente en mm/rev, es decir, cuantos milímetros puede el cortador avanzar por revolución del husillo. Obviamente, entre mayor sea el


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avance, mayor cantidad de material es cortado y mayor será la cantidad de potencia requerida para ello. La velocidad de avance se determina mediante la siguiente formula. Vf = fz * z * n Donde: Vf (mm/min.)= Velocidad de avance. fz (mm/rev)= Avance por revolución z = número de dientes de la herramienta n = velocidad rpm Para el caso del torno la herramienta tiene un solo diente por lo que la formula queda: Vf = fz * n Donde: Vf (mm/min)= Velocidad de avance. fz (mm/rev)= Avance por revolución n = velocidad de giro (rpm) Existen tablas que nos ayudan a determinar la velocidad de avance en mm/rev de acuerdo o con base al material que se requiere maquinar y el material de la herramienta (véase tabla 2). Avances para diversos materiales con uso de herramientas de alta velocidad

Desbaste

Acabado

Material

Pulgadas Milímetros Pulgadas Milímetros

Acero de maquinaria

0.010-0.020

0.25-0.5

0.003-0.010

0.07-0.25

Acero herramienta

0.010-0.020

0.25-0.5

0.003-0.010

0.07-0.25

Hierro Fundido

0.015-0.025

0.40-0.65

0.005-0.012

0.13-0.30

Bronce

0.015-0.025

0.40-0.65

0.003-0.010

0.07-0.25

Aluminio

0.015-0.030

0.4-0.65

0.005-0.010

0.13-0.25

Tabla 2

El dato de la velocidad de avance en mm/min. es un dato que nos sirve para calcular el tiempo que nos llevaría fabricar una pieza, es un herramienta muy


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útil para cuando se requiere estimar el tiempo en los grandes volúmenes de producción, este tiempo se determina con la siguiente formula: T= L / Vf Donde: T= Tiempo L= Longitud del corte Vf= Velocidad de corte Herramientas de corte Las máquinas de CNC tiene la capacidad de maquinar piezas que, con máquinas convencionales seria prácticamente imposible maquinar, para realizar los trabajos de arranque de viruta, las máquinas se equipan con herramientas de corte que pueden ser tan especializadas como una máquina de control numérico. En general, a una herramienta de corte se le ajusta un cortador; sea para torno o para centro de maquinado. Generalmente en caso de torno, el inserto es intercambiable. En el caso de un centro de maquinado es el cortador completo el que se ajusta en el cono que entra al husillo; La idea general es poder cambiar de herramientas durante el maquinado, o bien, cambiar una herramienta por otra en caso de fractura o falla en el menor tiempo posible.

Fig. 16 Se muestra un inserto fracturado En el caso de un centro de maquinado, lo mas común es tener varios conos (portaherramientas) listos para cambiar en caso de que alguna herramienta se fracture o pierda filo. Ahora bien, cada herramienta tiene un uso en particular. A continuación podemos ver algunas de las herramientas más comunes para torno


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: A B C D E F G

Fig.17

A y C: Barra de interiores Se utiliza para diámetros interiores B y E: Herramienta para diámetros exteriores y refrentado corte a la derecha e izquierda D y F: Herramienta para cuerdas exteriores F: Herramienta para tronzado Algunos insertos tienen restricciones debido a su material en relación con el material a cortar. Por ejemplo, los insertos de cerámica: usualmente son de un solo filo; no deben usarse para cortar material usando soluble (refrigerante-lubricante rociado al material al momento de cortar) pues ocurre una descompensación térmica similar que termina por quebrar el inserto como una taza; como puede verse en la figura 16 puede advertirse uno de estos casos. Los insertos con recubrimientos tienen recubierto tan solo el filo; pueden cortarse materiales extremadamente duros, como el acero al alto carbón o inoxidable, pero no deben usarse para cortar materiales blandos como el aluminio, pues debido a la maleabilidad del aluminio, una pasta de material se adhiere al recubrimiento como si fuese chicle, terminando por llevarse el recubrimiento con ella Los insertos de diamante pueden cortar casi cualquier material, excepto materiales ferrosos. Esto debido a que, siendo un diamante (natural o artificial) carbono cristalizado, al cortar hierro, se encuentra en condiciones de presión y temperatura


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extremas, formando con ello acero en el diamante, perdiendo dureza y dañándose irremediablemente.

Figura. 19 Por supuesto, las características de los insertos cambian también con referencia a su geometría; sin embargo, el tema de geometría y materiales para corte por arranque de viruta es un tema demasiado extenso como para abarcarlo en este manual. Para la selección de la herramienta de corte es recomendable acercarse a catálogos de proveedor donde podamos verificar las características y usos más comunes de dichas herramientas.

Fig. 20 En esta figura se muestran algunas herramientas para fresar

2.12 Programación 2.12 Programación 2.12 Programación 2.12 Programación Códigos Para fines de programación, el código es la unidad básica de programación; el código, seguido del dato, forma un bloque; varios bloques juntos forman una línea, y varias líneas forman un programa.


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Códigos G Los códigos G están vinculados al control; casi siempre encierra instrucciones de cálculo matemático y control de motores; compensaciones, cambios de velocidad. Códigos M Los códigos M están vinculados a las funciones de la máquina; es decir, mas concernientes al PLC que al control. Como se mencionó antes, la función de los códigos M son referentes a encender / apagar funciones auxiliares e iniciar rutinas de mayor complejidad que después pasan a ser del dominio de los códigos G (para girar el husillo se arranca con un código M3, pero el control de la velocidad durante su uso, es por medio de un código G). Continuidad de Datos Entre Bloques. Antes de comenzar a programar, deben tenerse en cuenta algunas consideraciones básicas. Cuando el control lee un código, busca todos los parámetros necesarios para ejecutarlo, así, por ejemplo para un arco, busca los cuatro parámetros de dicha instrucción, para un movimiento interpolado buscará los tres parámetros del movimiento interpolado, pero, cada uno de estos parámetros se guarda en un buffer que no cambiará hasta que se escriba un nuevo dato, lo que significa que si no escribimos alguno de los parámetros de la instrucción, tomará el valor anterior, sin embargo es muy recomendable escribir las instrucciones completas. Compatibilidad entre Comandos en un mismo Bloque. Los comandos se dividen, por tipo de función, en dos tipos, el G, dedicado a cálculo y control de motores y posición, y el M, para funciones auxiliares de la máquina. Debido a su función, hay algunos códigos que no pueden combinarse en un mismo bloque de instrucciones: En cuanto a los códigos G, cada código pertenece a un subgrupo de códigos, establecidos en base a su función. Está claro que no podemos ordenar al control realizar un movimiento interpolado y un movimiento no interpolado en la misma instrucción, pero si podemos ordenarle realizar un movimiento interpolado con compensación a la derecha en sistema inglés (G1 G42 G20 X__Z__F__;). En cuanto a los códigos M, bajo ninguna circunstancia se pueden colocar dos códigos M en una misma instrucción.


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2.13 Programaci2.13 Programaci2.13 Programaci2.13 Programación Bón Bón Bón Básicaásicaásicaásica Códigos básicos G.

Movimientos de la torreta Como se vio anteriormente existen dos tipos de movimiento: el interpolado y el no interpolado. El movimiento no interpolado consiste en enviar cada uno de los ejes a su nuevo punto de modo independiente, es decir, el movimiento horizontal no se sincroniza con el vertical, ni el vertical se sincroniza con el horizontal. El movimiento interpolado resulta mas complejo pues la finalidad es que ambos motores lleguen al punto final al mismo tiempo; dicho de otro modo, el punto se moverá en un ángulo apropiado para trazar una línea recta a su siguiente punto; bajo este modo se pueden trazar circunferencias coordinando el movimiento de los motores en base a leyes trigonométricas simples. G00 Posicionamiento rápido sin corte. Este código debe ir seguido de al menos una X, Y o Z, indicando la cota final a la que se quiere llegar, por ejemplo en el caso del torno, G00 X10. Z-12; y la herramienta se posicionará en la coordenada especificada (en este caso en X=10 mm y Z= -12 mm). El movimiento que este comando produce es interpolado, es decir, cada eje se desplazará simultáneamente con el otro trazando un ángulo para llegar al punto especificado. Si se requiere hacer un movimiento no interpolado se debe de escribir de la siguiente forma: G00 X10 Z-12 En este caso no es necesario volver a escribir el comando G00 para la línea Z, ya que el control lo sobrentiende. Para el caso de la fresadora se deben los tres puntos finales ejemplo: G00 Z5 X20 Y30; programación de un movimiento interpolado, es decir que los que los motores de lo ejes se moverán simultáneamente f hasta llegar a la coordenada programada. G00 Z5 Programación de un movimiento no interpolado, el motor de cada X20 eje comenzara a moverse, hasta que el motor anterior llegue al Y30. punto especificado.


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G01 interpolación lineal (recorrido de mecanización) Al igual que el código anterior, este código debe ir seguido de al menos una X, Y o una Z, pero además, debe ir seguido de una F que indicará el avance de la herramienta en milímetros por revolución, como su nombre es un movimiento interpolado lo que implica que la línea al siguiente punto siempre será recta, por ejemplo: 15 mm G01 X12. F0.25; Z-15 12 mm La herramienta se desplazará hasta X=12mm, y después se desplazará a Z=15mm a una velocidad de 0.25 mm por revolución del husillo. G01 X12 Z-15 F0.25 12 mm 15 mm En este ejemplo la trayectoria seria una diagonal, debido a que se escribe en la misma línea los dos puntos de destino. Es importante no confundir cuando hablamos de una interpolación lineal (trayectoria que se dibuja sobre la superficie mecanizada) con simplemente una interpolación o una no interpolación (desplazamiento de los ejes). Para la fresadora G01 Z-5 F500 X40 Y20.1


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G02 Interpolación Circular Horaria. Este código sirve para trazar arcos en sentido horario. Aquí si debe incluirse en la misma línea X, Z, y CR indicando el valor del radio, en el caso del torno y X, Y, Z, R para indicar el valor del radio, estas coordenadas tiene que ser el punto final del arco, se entiende que la coordenada anterior es el primer punto del arco. Es decir, estando en el punto X12 Z-15. Y usando la instrucción G02 X14 Z-17 CR=3; la herramienta trazará un arco del punto X12, Z-15 a X14.Z-17. Con un radio de 3 milímetros. R 3mm 12mm 14mm 15mm 17mm Fresadora G02 X40 Y20.1 R36

S…… Punto inicial E…… Punto final

S

E

40

20

25.9

20

R 36

+X -X

-Y

Y


ESIME 33

G03 Interpolación Circular Antihorario. Este código sirve para trazar arcos en sentido antihorario. Nuevamente deben incluirse los mismos caracteres que en el caso anterior por ejemplo: Usando X12. Z-15 como punto inicial. Y usando la instrucción G03 X14. Z-17. R3 F1.5; la herramienta trazará un arco antihorario del punto X12., Z-15. al X14., Z-17. Con un radio de 3 milímetros a una velocidad de 1.5 milímetros por revolución del husillo. En el caso del torno se indica el valor del radio del círculo se indica con CR=+-, el signo indica si el arco del círculo es mayor o menor de 180° esto es:} CR=+ ángulo menor o igual a 180° CR= - ángulo mayor a 180° R 3mm 1 12 mm 14mm 15mm 17 mm Para el caso de la fresa el arco del círculo se indica únicamente con “R” G03 X40 Y20 R36 S…… Punto inicial E…… Punto final

+X

S

E

40

20

25.9

20

R 36

-X

-Y


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G04 Espera. La función de este código es la de realizar pausas por tiempo controlado, y su unidad son los segundos expresados por medio de la variable X. De este modo, al escribir G04 X2.5; pedimos al control que realice una pausa de 2.5 segundos. Parámetros de Trabajo G20 Trabajo en Sistema Inglés (FRESA) G70 Trabajo en Sistema Inglés (TORNO) Para fines de programa, algunas veces debemos programar pensando en pulgadas, y otras en milímetros, pero para decirle al control cómo debe pensar, se usa esta instrucción. No requiere ninguna variable, basta con escribir G20 o G70; y de inmediato los indicadores tendrán 4 espacios antes del punto decimal en lugar de tres. G21 Trabajo en Sistema Métrico (FRESA) G71 Trabajo en Sistema Métrico (TORNO) La misma situación se presenta para el sistema métrico; basta con escribir G21 (fresa); y ahora sólo se verán tres espacios antes del punto. Códigos Básicos M Fin y pausas de programa

M00, Pausa de Programa: Al leer este comando, el control detiene el programa hasta que el botón de inicio de ciclo es presionado nuevamente. M02, Fin de programa: Al leer este comando, la máquina termina el programa requiriendo ser reseteada para poder volver a correr el programa. Debido a esta inconveniencia es más común usar M30. M30, Terminar y Rebobinar Programa: Con esta instrucción el control da por terminado el programa, pero, a diferencia del M2, el control regresa al inicio del programa dejándolo listo para correrlo nuevamente con solo presionar el botón Cycle Start.


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Giro del husillo M03, Giro Normal del Husillo (Sentido Horario). Al usar este comando se arranca el husillo girando en sentido horario viendo la pieza desde el husillo. M04, Giro en Reversa del Husillo. (sentido antihorario). Este comando sirve para hacer girar el husillo en sentido antihorario viendo la pieza desde el husillo. M05, Parar Husillo. Al leer este comando, el husillo se detiene. M06, Código para el cambio de herramienta

2.14 COMANDOS G Y M PARA EL PC TURN2.14 COMANDOS G Y M PARA EL PC TURN2.14 COMANDOS G Y M PARA EL PC TURN2.14 COMANDOS G Y M PARA EL PC TURN 155 155 155 155 Comandos G COMANDO

SIGNIFICADO

G0 Carrera rápida G1 Recorrido de mecanización G2 Interpolación circular a derechas G3 Interpolación circular a izquierdas CIP Interpolación circular a través de un punto intermedio G4 Tiempo de espera G9 Parada exacta valida por secuencia G17 Plano de trabajo XY G18 Plano de trabajo XZ G19 Plano de trabajo YZ G25

Mínima limitación programable del área de trabajo/limitación programable de velocidad del cabezal

G26

Máxima limitación programable del área de trabajo/limitación programable de la velocidad del cabezal

G33 Constante paso de rosca G331 Roscado rígido G332 Desplazamiento de retroceso G40 Desactivar corrección del radio de la herramienta G41 Activar la corrección del radio de la herramienta G42 Activar la corrección del radio de la herramienta G53 Deselección del decalaje de cero ajustable G54-G57 Llamada de las cuatro primeros decalajes de origen ajustables G500 Desactivación hasta la siguiente llamada G505-G599 Decalajes ajustables de origen G60 Reducción de avance, Posicionamiento exacto G601 Posicionamiento exacto fino G602 Posicionamiento exacto grueso G603 Posicionamiento exacto sin parada G63 Roscado con plato compensador G64 Modo contorneado


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COMANDO

SIGNIFICADO

G641 Modo contorneado con redondeado programable G70 Entrada al sistema en pulgadas G71 Entrada al sistema métrico G90 Programación absoluta G91 Programación incremental G94 Avance en mm/min, pulg/min G95 Velocidad de avance en rotación en mm/vuelta, pulg./vuelta G96 Velocidad de corte constante ON G97 Velocidad de corte constante OFF G110 Definición del polo referido a la ultima posición alcanzada G111 Definición del polo referido al sistema de coordenadas de pieza G112 Definición del polo referido al ultimo polo previamente definido G140 Arranque y partida suave G141 Arranque desde la izquierda y partida desde la izquierda G142 Arranque desde la izquierda y partida desde la derecha G143

La dirección de arranque y partida depende de la posición relativa del punto de arranque y final hacia la dirección de la tangente

G147 Arranque con una línea recta G148 Partida con una línea recta G247 Arranque con un cuarto de circulo G248 Partida con un cuarto de circulo G340 Arranque y partida en el espacio (valor de posición base) G341 Arranque y partida en el plano G347 Arranque con un semicírculo G348 Partida con un semicírculo G450 Rodeo de esquina circular G451 Rodeo de esquina recto Comandos M COMANDO

SIGNIFICADO

M0 Parada programada M1 Parada programada condicional (el programa solo se para con

OPT,STOP) M2 Fin de programa M2=3 Conectar herramienta acción en sentido horario M2=4 Conectar herramienta acción en sentido antihorario M2=5 Desconectar herramienta en acción M3 Cabezal ON a derechas M4 Cabezal ON a izquierdas M5 Cabezal OFF M6 Código M para cambio de herramienta M8 Refrigerante ON M9 Refrigerante OFF M10 Freno del husillo CON.

M11 Freno de husillo DESCON. M17 Fin de subprograma M20 Contrapunto retroceso COMANDO

SIGNIFICADO

M21 Contrapunto avance


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M23 Bandeja recogedora de pieza hacia atrás M24 Bandeja recogedora de pieza hacia delante M25 Abrir dispositivo de sujeción M26 Cerrar dispositivo de sujeción M30 Fin del programa M32 Fin del programa para operación de carga M57 Husillo oscilar CON M58 Husillo oscilar DESCON M67 Avance de barra/ almacén alimentador avance CON M68 Avance de barra/ almacén alimentador avance DESCON M69 Cambio de barra M71 Soplado ON M72 Soplado OFF Ciclos

CICLOS DE FORATURA

Cycle 81 Taladrado, Centrado Cycle 82 Taladrado, Avellanado Cycle 83 Taladrado de agujeros profundos Cycle 83E Taladrado de agujeros profundos Cycle 84 Roscado rígido Cycle 84E Roscado rígido Cycle 840 Roscado con plato de compensación Cycle 85 Mandrilado 1 Cycle 86 Mandrilado 2 Cycle 87 Mandrilado 3 Cycle 88 Mandrilado 4 Cycle 89 Mandrilado 5

CICLOS DE TORNEADO

Cycle 93

Ciclo de rasurado

Cycle 94

Ciclo de rebaje

Cycle 95

Ciclo de eliminación de material

Cycle 96

Ciclo de rebaje de roscas

Cycle 97

Ciclo de tallado de roscas

Cycle 98

Encadenado de roscas


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3. TORNO EMC0 CONCEPT TURN 155 Y PRÁCTICAS Descripción del la máquina La máquina está prevista para el torneado de metales (aluminio, bronce, algunos aceros) y plásticos, con desprendimiento de viruta. El trabajo sobre otros materiales no es admisible, y solamente podría realizarse en casos especiales. Para su programación utiliza un lenguaje Sinumerik, a continuación se describirán las partes mas representativas de esta máquina.

3.1 Plato de Tres Garras3.1 Plato de Tres Garras3.1 Plato de Tres Garras3.1 Plato de Tres Garras Este plato esta diseñado para sujetar el material que se va a procesar, las garras o las muelas abren y cierran simultáneamente gracias al sistema neumático, estas muelas abren cierran a una velocidad de máxima 4500 min1, tiene una fuerza de accionamiento máximo de 7KN y una fuerza de amarre sobre el material máximo de 12 KN, el plato se debe montar en el husillo principal, este husillo es accionado por un motor de corriente trifásica mediante una correa trapezoidal. Está alojado en cojinetes de bolas lubricados de por vida, por lo tanto sin mantenimiento. El cabezal está diseñado termosimétricamente, es decir, si se calienta el husillo no se producen fallos de alineación. El plato se sujeta sobre la brida de centrado del husillo, como se puede ver la siguiente figura.

1. Brida del husillo principal

2. Barra tensadora 3. Plato de tres garras 4. Tornillos de sujeción

FIG 23


ESIME 39

Las características del plato son:

Montaje del cabezal (conexión nariz)

Normal de fabrica

Diámetro Ext. del cabezal en soporte Frontal

Ø 45mm

Tamaño máximo del palto

Ø 100mm

3.2. Torreta P3.2. Torreta P3.2. Torreta P3.2. Torreta Portortortortaherramientas deaherramientas deaherramientas deaherramientas de 8 posiciones, Estación de 8 posiciones, Estación de 8 posiciones, Estación de 8 posiciones, Estación de

HHHHerramientaserramientaserramientaserramientas La torreta revólver sirve para sujetar todas las herramientas de mecanización exterior e interior. No tiene lógica de dirección, es decir, el disco del portaherramientas gira siempre en el mismo sentido (antihorario). Número de fijaciones de herramienta.............................8 (Herramientas de mecanización exterior o interior) Altura de mango de herram. Exteriores.... ……………..12 mm Ancho de mango de herram. Exteriores... ……………..12 mm Trayectoria circular de herram. Exteriores...………….154 mm Herramientas invertidas.......................... ……………..155 mm Taladro para herramientas interiores................ ……..ø16 H6 } FIG, 24


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Fijación de Herramientas Es importante conocer como se fija los diferentes tipos de herramientas, en la torreta, a continuación se menciona la forma correcta de sujetarlas.

FIG. 25

Herramientas de mecanizar para exteriores Meter la herramienta (3) con el elemento de fijación (2) hasta el tope en la tuerca de recepción del disco del portaherramientas (1). Ajustar la herramienta poniendo hojas de apoyo en lo alto de la punta. Apretar la herramienta con los dos tornillos de sujeción (4).Herramientas de mecanizado interior Las herramientas de mecanizado interior se fijan en el portaherramientas previsto para ello. Meter el portaherramientas (3) hasta el tope de la tuerca de recepción del disco de la torreta revólver (1). Fijar el portaherramientas (3) con los dos tornillos para llave allen SW5 (2).


ESIME 41

Meter las herramientas con ø 16 mm (4) directamente en el taladro de recepción del portaherramientas (3) y apretar con los dos espárragos roscados M6 y SW3 (5). Las herramientas con diámetro de mango inferior (6) se fijan con los correspondientes casquillos de reducción (7). Hacer que los espárragos roscados (5) entren por los taladros en el casquillo de reducción (7), con lo que la herramienta (6) se sujeta directa-mente. Si las herramientas para interiores no se pueden sujetar con los caquillos reductores, se cuenta con un accesorio para sujetar estos, como se muestra en la siguiente figura, para la fijación se debe desenroscar la tuerca de fijación de entre caras (2). Colocar la pinza de sujeción (3) oblicuamente en la tuerca de fijación (2) para que el anillo excéntrico (1) engrane en la ranura de la pinza de sujeción. Enroscar la tuerca de fijación de entrecaras (2) con la pinza de sujeción (3) en el porta pinzas de sujeción (4) - no apretarla aún. Colocar la herramienta y apretar la tuerca de fijación (2).


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3.3 Área de Trabajo3.3 Área de Trabajo3.3 Área de Trabajo3.3 Área de Trabajo Una de las características primordiales que se debe conocer para la operación de esta o cualquier máquina es su capacidad de operación o su área de trabajo. El Emco Concept Turn 155 tiene la siguiente área de trabajo:

Distancia en altura

125 mm

Distancia en anchura (extremo del plato - centro del contrapunto

405 mm

Diámetro de torneado sobre la bancada

ø250 mm

Diámetro de torneado sobre el carro transversal

ø85 mm

Recorrido del carro X

100 mm

Recorrido del carro Z

300 mm

Tamaño máx. de piezas de trabajo p.

piezas en plato sin contrapunto

ø85×245 mm


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saber esto nos permite tener una idea del tamaño de las piezas que se pueden mecanizar en este equipo.

[

FIG 26 Distribución del área de trabajo

3.4 Elementos de la M3.4 Elementos de la M3.4 Elementos de la M3.4 Elementos de la Máquinaáquinaáquinaáquina

1. Pupitre del teclado del PC (plegable, con bandeja para ratón integrada)

Fig18 .Puntos de referencia para el torno.


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1. Pupitre del teclado del PC 2. Caja del PC 3. Interruptor principal 4. Unidad de engrase centralizado 5. Armario eléctrico 6. Interruptor principal 7. Torreta portaherramientas 8. Lámpara de la máquina 9. Contrapunto manual o automático 10. Teclado específico de la maniobra (intercambiable) 11. Bandeja de virutas (extraíble) 12. Bandeja de refrigerante 13. Base de la máquina con zona de virutas 14. Puerta protectora contra virutas 15. Bomba de refrigerante (giratoria)

3.5 3.5 3.5 3.5 Funciones de las TFunciones de las TFunciones de las TFunciones de las Teclaseclaseclaseclas


ESIME 45

Skip (bloque de eliminación) En la operación Skip se salta bloques de programa caracterizados antes del número del bloque con una trazo oblicuo "/" durante la marcha del programa (por ej.: /N100). Dryrun (Avance marcha de prueba) En la operación Dryrun los movimientos de traslación se efectúan con el valor de avance seleccionado en la fecha setting "avance marcha de prueba". El avance de prueba actúa en lugar de los mandos programados de movimiento. Operación pieza individual Con esta tecla se puede seleccionar la operación individual u operación permanente en conexión con los dispositivos automáticos de carga. Parada opcional Con función activa (tecla presionada) se para la elaboración del programa en los bloques en los cuales está programada la función adicional M01. En la pantalla se visualiza "Parada: M00/M01 activo". Se arranca de nuevo la elaboración con la tecla NC-Start. Si la función no está activada, no se tiene en cuenta la función adicional M01 (del programa de piezas). Paro del CN Después de pulsar la tecla Paro del CN, y que la maniobra se haya hecho cargo del funcionamiento, se detendrá el programa de pieza en ejecución. Se puede seguir trabajando pulsando Arranque del CN Tecla Reset Causas para accionar Reset: • Cese del mecanizado del programa de pieza actual. • Se borran las alarmas y mensajes, con la excepción de las alarmas de Encendido o Recuperación. • El canal se repondrá al estado reset, lo que significa que: - La maniobra del CN permanece síncrona con la máquina. - Se borra toda la memoria intermedia y de programa (el contenido de la memoria de programa de pieza permanece residente). - La maniobra está en la configuración básica y preparada para ejecutar el programa.


ESIME 46

Arranque del CN Después de pulsar la tecla Arranque del CN, se iniciará el programa de la pieza seleccionada con el bloque actual. Bloque individual Esta función le ofrece la posibilidad de elaborar un programa de piezas bloque por bloque. La función bloque individual se puede activar con el modo operacional automático. Con la elaboración de bloque individual activo se: • visualiza sobre la pantalla (en la línea de visualización estructura canal) SBL1 o SBL2. • emite en la línea un aviso de operación en el canal del texto ej.:"Parada: operación bloque individual"(en estado de interrupción). • elabora el bloque actual del programa de piezas sólo cuando se presiona la tecla NC-Start. • interrumpe la elaboración después de la ejecución de un bloque. • ejecuta el siguiente bloque actuando de nuevo la tecla NC-Start. Se puede deseleccionar la función presionando de nuevo la tecla bloque individual. Punto de referencia Presionando esta tecla la máquina se mueve hacia los puntos de referencia en todos los ejes. Teclas de dirección Con estas teclas se pueden trasladar los ejes CN al modo JOG. Marcha rápida Si se presiona esta tecla adicionalmente a una de las teclas de dirección, el eje elegido se mueve en marcha rápida.


ESIME 47

Avance Parada Con esta tecla se interrumpe en el modo de operación "AUTOMATICO" un movimiento del carro (no engranaje). Avance Arranque Con esta tecla se continua de nuevo un movimiento del carro programado interrumpido. Si ha sido interrumpido también la marcha de husillo principal hay que conectarla antes. Paro del cabezal Esta tecla para el funcionamiento del cabezal principal y las herramientas accionadas. Antes de parar el cabezal se deben parar los carros. Arranque del cabezal Esta tecla continúa la ejecución programada del cabezal principal y del contrapunto, y de las herramientas accionadas. Corrección de la velocidad del husillo El valor de la velocidad del husillo seleccionado ‘’S’’ se visualiza en valor absoluto y en porcentaje en la pantalla. Necesario para husillo principal, contra husillo y herramientas motorizadas. Cambio manual de la herramienta Modo JOG La torreta portaherramientas gira una posición Puerta de la máquina (opcional) Con estas teclas se abrirá/cerrará la puerta de la máquina. Barrón del contrapunto adelante/ atrás Con estas teclas. el contrapunto se mueve hacia adelante o hacia atrás. Esta tecla funciona solo con las máquinas que su contrapunta cuenta con un sistema neumático.


ESIME 48

Dispositivo de amarre Esta tecla acciona el dispositivo de amarre. A través del programa CN M25........ Abrir dispositivo de amarre M26........ Cerrar dispositivo de amarre Auxiliary OFF Con esta tecla se desconectan los grupos auxiliares de la máquina. Sólo tiene efecto con accionamiento principal desconectado o bien si el programa está parado. Auxiliary ON Con esta tecla, los grupos auxiliares de la máquina serán puestos a punto y en estado de funcionamiento (hidráulica, lubricación, transportador de virutas, refrigerante, bandeja recogedora). La tecla debe ser pulsada aprox. durante 1 segundo. Una corta pulsación de la tecla AUX ON es una función de confirmación y causará un impulso de engrase de la lubricación central. Sin función Interruptores de selección modo operacional Ref Alcanzar el punto de referencia (Ref) en el modo operacional JOG. Automatic Control de la máquina a través de la ejecución automática de programas. Edit (Sin uso)


ESIME 49

MDA –Manual Data Automatic Control de la máquina a través de la ejecución de un bloque o de una serie de bloques. La introducción de los bloques se efectúa a través del panel control. Jog – Jogging Traslación convencional de la máquina a través del movimiento continúo de los ejes usando las teclas de dirección. Ninguna función Inc 1 - Incremental Feed Trasladar paso a paso con extensión de paso preseleccionado de 1incremento. Inc 10 - Incremental Feed Trasladar paso a paso con extensión de paso preseleccionado de 10 incrementos. Inc 100 - Incremental Feed Trasladar paso a paso con extensión de paso preseleccionado de 100 incrementos. Inc 1000 - Incremental Feed Trasladar paso a paso con extensión de paso preseleccionado de 1000 incrementos. Inc 10000 - Incremental Feed Trasladar paso a paso con extensión de paso preseleccionado de 10000 incrementos. Ninguna función


ESIME 50

Control de avance El interruptor giratorio con 20 posiciones de engatillamiento facilita la reducción o el aumento del valor de avance programado F (corresponde a 100%). El valor de avance seleccionado F en % está indicado en la pantalla. Pulsador Desconexión de Emergencia Desbloqueo: girar pulsador Continuar trabajando: presionar RESET-AUX ON - puerta ABIERTA y CERRADA Interruptor de llave Operación especial El girar la llave y al oprimir la tecla de consenso nos permite manipular la maquina con la puerta abierta. Tecla adicional NC-Start Tecla adicional Elemento de sujeción izquierdo Tecla de consenso


ESIME 51

Los movimientos del eje a través de teclas de dirección y movimientos de la torreta herramienta con la puerta abierta son admitidos presionando la tecla de consenso (requisito interruptor de llave en posición especial en AJUSTAR). Interruptor principal

Función: 0 - DESCON 1 - CON El interruptor principal no tiene una función de DESCONEXION DE EMERGENCIA, es decir los accionamientos se paran (sin frenar). El interruptor principal se puede cerrar (puesta en marcha indebida de la máquina). Sin uso

3.6 Puesta a Punto3.6 Puesta a Punto3.6 Puesta a Punto3.6 Puesta a Punt

manual de operacion de torno y fresadora cnc en el laboratorio...

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