MANUFACTURA AVANZADA

UNIDAD I. PROGRAMACIÓN DE MAQUINAS CNC

INTRODUCCION• La evolución del control numérico

ha producido la introducción del mismo en grandes medianas y pequeñas empresas, lo que ha generado la necesidad de trabajadores especializados con grandes conocimientos en las técnicas del CNC. El termino CNC corresponde a las iniciales de Control Numérico Computarizado, el cual se le atribuye a programar un proceso de manufactura para su continua repetitibilidad.

ANALISIS DE LOS DIFERENTES SISTEMAS

• FACTORES QUE FAVOREN LA IMPLANTACION DEL CNC.

Los problemas y exigencias de la industria actual comportan una problemática que favorece la utilización de los sistemas CNC. Entre los mas importante podemos citar los siguientes:

1. Mayor exigencia en la precisión de los mecanizados o maquinados

2. Los diseños son cada vez mas evolucionados y complejos

3. Diversidad de productos, lo que ocasiona la necesidad de estructuras de producción mas flexibles y dinámicas

4. Necesidad de reducir errores en la producción para no encarecer el producto

5. Plazos de entrega cada vez mas exigentes, lo que exige mantener los niveles de producción lo mas altos posibles

6. El abaratamiento de los sistemas CNC, lo que favorece la adquisición de los mismos

• VENTAJAS DE LA UTILIZACION DE SISTEMAS CNC

Los sistemas CNC poseen entre otras las siguientes ventajas:

1. Mejora de precisión, así como un aumento en la calidad de los productos

2. Una mejor uniformidad en la producción3. Posibilidad de utilización de varias maquinas

simultáneamente por un solo operario4. Mecanización de productos de geometría complicada5. Fácil intercambio de la producción en intervalos cortos6. Posibilidad de servir pedidos urgentes7. Reducción de la fatiga del operario8. Aumento de los niveles de seguridad en el puesto de

trabajo9. Disminución de tiempos por máquina parada10. Posibilidad de simulación de los procesos de corte antes de

la mecanización definitiva lo que ahorra en piezas defectuosas

• DESVENTAJAS DE LA UTILIZACION DE SISTEMAS CNC

Entre otras se pueden citar las siguientes desventajas:

1. Elevado costo de los accesorios y maquinaria2. Necesidad de cálculos, programación y preparación

de forma correcta para un eficiente funcionamiento3. Costos de mantenimiento mas elevados, ya que el

sistema de control y mantenimiento de los mismos es mas complicado, lo que genera la necesidad de personal de servicio y mantenimiento con altos niveles de preparación

4. Necesidad de mantener grandes volúmenes de pedidos para una mejor amortización del sistema

• CONOCIMIENTOS Y HABILIDADES NECESARIOS PARA OPERAR LOS SISTEMAS CNC

Los operarios de sistemas CNC necesitan disponer de los siguientes conocimientos y habilidades:

1. Conocimientos en geometría, álgebra y trigonometría2. Conocimientos de elección y diseño de las diferentes herramienta

de corte3. Conocimientos de los diferentes sistemas de sujeción de las

herramientas de corte4. Uso de aparatos de medida y conocimientos de metrología5. Interpretación de planos6. Conocimientos de la estructura de la máquina CNC7. Conocimientos de los diferentes procesos de mecanización8. Conocimientos de la programación CNC9. Conocimientos del mantenimiento y operación CNC10. Conocimientos generales de ordenadores11. Conocimientos de parámetros y condiciones de corte

• COMPARACION DE UTILIZACION ENTRE MAQUINAS CONVENCIONALES Y SISTEMAS CNC

MAQUINA HERRAMIENTA CONVENCIONAL

MAQUINA HERRAMIENTA CNC

Un operario, solo puede manejar una sola maquina

Un operario puede operar varias maquinas

Es necesario consultar constantemente el plano

No es necesario consultar apenas el plano

Se necesita una amplia experiencia

No es necesario una amplia experiencia

El operador tiene el control de profundidad, avance, etc.

El programa tiene todo el control de los parámetros de corte

Mecanizados imposibles de realizar

Posibilidad de realizar prácticamente cualquier mecanizado

TORNO CONVENCIONAL VS. TORNO CNC

COMPONENTES Y ESTRUCTURA DE LOS CNC

Los sistemas y dispositivos de los CNC son:1. Ejes de movimiento2. Sistemas de transmisión3. Sistemas de control de posición y

desplazamiento4. Cabezal5. Sistemas de sujeción de las diferentes piezas6. Cambiadores automáticos de herramienta7. Ejes complementarios

1. EJES PRINCIPALES

• En las máquinas CNC se aplica el concepto de “EJE” a las direcciones de los diferentes desplazamientos de las partes móviles de la maquina, como la mesa porta piezas, carro transversal, carro longitudinal, etc.

• TORNOEJE Z: El eje “Z” es el que realiza el movimiento longitudinal en sentido del eje principal de la máquina.EJE X: El eje “X” es el que realiza el movimiento transversal perpendicular al eje principal de la máquina.

• FRESADORAEJE Z: El eje “Z” es el que realiza el movimiento perpendicular de la herramienta hacia el suelo.EJE Y: El eje “Y” es el que realiza el movimiento transversal de la herramienta.EJE X: El eje “X” es el que realiza el movimiento longitudinal de la herramienta.

• EJES DE TRABAJOLas máquinas CNC poseen diferentes ejes, para poder programar el movimiento de dichos elementos se les asigna una letra, los signos “+ y -” no tienen un sentido matemático sino de dirección.Los tornos poseen un mínimo de 2 ejes mientras que las fresadoras poseen un mínimo de 3 ejes.

2. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN

• Los recorridos de la herramienta se originan por la acción única o combinada de los desplazamientos de c/u de los ejes. La herramienta para realizar el maquinado de piezas tiene que desplazarse simultáneamente o interpolarse en los ejes X, Y y Z.

• ELEMENTOS PRINCIPALES DE LOS SISTEMAS DE TRANSMISIONHusillo de bolas,Motores de transmisión (motores paso a paso, servomotores, motores lineales)

3. CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS

• Los movimientos de los diferentes ejes se realiza por medio de ordenes que envía el control numérico a los diferentes motores, pero no garantiza que la posición real que tienen los carros sean exactamente la posición deseada, esto es debido a diferentes circunstancias como: falta de engrase, obstáculos durante el recorrido, juegos debido a desgaste, inercias no controladas, etc. Los Sistemas de Control de Posición corrigen estos errores.

• Dicho control se puede realizar por 2 sistemas:a) DIRECTOb) INDIRECTO

• El sistema directo utiliza una regla de medida situada en cada una de las guías de la máquina. Un receptor óptico controla constantemente la posición por conteo directo en la regla graduada.

• En el sistema indirecto la posición de la mesa se calcula por la rotación en el tornillo sinfín. Un receptor registra el movimiento de un disco graduado solidario con el tornillo sinfín.

4. CABEZAL

• Esta herramienta de sujeción permite sujetar la pieza de trabajo sobre el eje principal del torno CNC y suelen emplearse sistemas rápidos de agarre de pieza y que tengan sistemas de autocentraje de buen nivel de precisión. Los cuales mencionamos a continuación:

1. Platos universales de 2, 3 o 4 garras autocentrables

2. Platos frontales para la colocación de sargentos para agarre de formas irregulares

3. Mandriles autocentrables4. Pinzas para la sujeción de

piezas cilíndricas pequeñas5. Puntos y contrapuntos con

arrastre para piezas esbeltas

6. Lunetas escamoteables para apoyo intermedio

7. Sistemas de conos

5. SISTEMAS DE SUJECIÓN DE LAS DIFERENTES PIEZAS

• En las Fresadoras CNC se suelen emplear los mismos sistemas de sujeción que en las convencionales, pero con tendencia a poder realizar movimientos rápidos y precisos.

• En fresadora CNC se emplean de forma mas asidua los siguientes sistemas de sujeción:

1. Mordazas2. Mordazas autocentrables,

mecánicas e hidráulicas3. Sistemas de bridas4. Placas angulares de apoyo5. Platos o mesas

magnéticas6. Mesas y dispositivos

modulares de uso universal

7. Utillajes de diseño especifico o especial

6. CAMBIADORES AUTOMÁTICOS DE HERRAMIENTA

• El cambio de herramientas puede ejecutarse manualmente por el operario o de forma automática por medio de programación, no obstante, esto solo se realiza en la práctica con fresadoras y taladros, los tornos se equipan con sistemas automáticos.

• Los cambiadores de herramienta reciben los nombres de:

1. Tambor de herramientas (Tornos)

2. Carrusel de herramientas (fresadoras / centros de mecanizado)

• TORNO:Cambio automático: el cambio de herramienta se controla por programación, caracterizándose por un giro de tambor hasta que coloca en la posición de trabajo, aquella herramienta que se solicita.

• Tipos de tambores:Se pueden distinguir entre los mas usuales los siguientes:

1. Tambores de agarre clásico

2. Tambores de sistemas VDI

3. Sistemas propios de fabricantes

1. Tambores de agarre clásico: Son tambores en los que el sistema de anclaje de la herramienta no difiere de los sistemas clásicos, recurriendo al apriete de las herramientas por el sistema de tornillos. El tambor dispone de posiciones fijas y numeradas para que el sistema CNC controle su situación en cada momento.

2. Tambores sistemas VDI:El sistema se basa en colocar siempre en la misma posición y con la máxima precisión posible de las herramientas. La otra parte del sistema son las portaherramientas o soportes, que se dividen en 2 partes, el mango cilíndrico y el cuerpo, destinado a la sujeción de la herramienta.

3. Sistemas propios de fabricantes:Los fabricantes han desarrollado sistemas propios de anclaje, en la mayoría de los casos los sistemas funcionan perfectamente pero tiene el inconveniente de tener que recurrir a comprar la herramienta al mismo fabricante.

• Portaherramientas para plaquitas:Tras lo anterior es clara la necesidad de trabajar con herramientas modulares y de buena precisión, por ello los fabricantes de herramientas facilitan una gran variedad de las mismas, viéndose en la figura algunos tipos de ellos.

• Tipos de Plaquitas:En el mercado existen un gran número de plaquitas, contemplando todos los procesos de manufactura por arranque de viruta, desde reducir el material a una forma geometría requerida hasta el acabado a obtener.

7. EJES COMPLEMENTARIOS

• Algunas maquinas CNC disponen de mesas giratorias y/o cabezales orientables. En ellas la pieza puede ser mecanizada por diferentes planos y ángulos de aproximación. Los ejes sobre los que giran estas mesas y cabezales se controlan de forma independiente y se conocen como “Ejes Complementarios” de rotación.

• Tales Ejes Complementarios se designan en la programación CNC como A, B, C.