maquinas herramientas cnc torno

144

Click here to load reader

Upload: exodia2014

Post on 20-Jan-2016

137 views

Category:

Documents


23 download

TRANSCRIPT

Page 1: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de Control Numérico.

Manual para el Alumno. Sexto Semestre

E-MAQIF-01

Programa de Estudios de la Carrera de Profesional Técnico-Bachiller en

Máquinas Herramienta

Page 2: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. II

COORDINADORES Director General José Efrén Castillo Sarabia Secretario Académico Marco Antonio Norzagaray Gámez Director de Diseño Curricular de la Formación Ocupacional Gustavo Flores Fernández

Autores: Revisor técnico: Revisor pedagógico:

Maquinado de Piezas en Fresadora de Control Numérico. Modulo Autocontenido Específico

D.R. a 2006 CONALEP. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida

la portada, por cualquier medio sin autorización por escrito del CONALEP. Lo contrario representa un acto de piratería

intelectual perseguido por la ley Penal.

E-CBNC Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C.P. 52140 Metepec, Estado de México.

Page 3: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. III

ÍNDICE

Participantes I. Mensaje al alumno. 6 II. Como utilizar este manual. 7 III. Propósito del Modulo. 10 IV. Especificaciones de evaluación. 11 V. Mapa curricular del curso módulo integrador. 12 Capítulo 1 Diseñar el proceso para fabricar partes metálicas en fresadora asistida por control

numérico computarizado. 13

Mapa curricular de la unidad de aprendizaje. 14 1.1.1. Análisis de la información contenida en el diseño de la parte. 15

Materiales. 16 Dimensiones. 17 Tolerancias. 17 Acabados. 18 Tratamientos térmicos. 18 Consideraciones del maquinado para procesos posteriores. 19

1.1.2. Materiales 20 Calidades. 20 Preparación de los materiales para la alimentación de la máquina. 20 Cálculo de piezas esperadas por unidad de materia prima. 20 Cálculo del desperdicio. 21

1.1.3. Características de la máquina. 22 Capacidades de mecanizado. 22 Característica de CN. 22 Principales capacidades de programación. 23

1.1.4. Operaciones fundamentales de números. 23 Trigonometría. 23 Geometría euclidiana (plana). 28

1.2.1. Herramental. 32 De sujeción, soporte y posicionamiento. 32 De corte estándar. 33 De corte especial. 33 De medición para alta producción. 34 Lay-Out del herramental. 34

1.2.2. Condiciones para el maquinado de una pieza especifica. 35 Velocidad de avance de la herramienta. 35 Profundidad de corte. 36 Revoluciones del husillo. 36

1.2.3. Elaboración de la hoja de procesos. 37 Diseño. 37 Inclusión de los elementos. 38 Información de la hoja de procesos para la programación CNC y CAM. 39 ISO 9000 y QS 9000 en la certificación del proceso de maquinado. 40 Aspectos de higiene y seguridad que debe contener la hoja de procesos. 42

Prácticas y Listas de Cotejo. 44 Resumen. 51 Autoevaluación de conocimientos del capítulo 1. 52

Page 4: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. IV

Capítulo 2 Programar la fabricación de partes metálicas en fresadora asistida por control

numérico computarizado. 53

Mapa curricular de la unidad de aprendizaje. 54 2.1.1. Características de un sistema CNC. 55

Ventajas y desventajas del uso del CNC. 59 Productividad del CNC. 59 Características de las máquinas operables con CNC. 60 Planeación para el uso del sistema CNC. 62

2.1.2. Principio del funcionamiento de un CNC. 65 Características del operador de una fresadora CNC. 65 Características de un programador de CNC. 65 Elementos de un programa de CNC. 66 Dispositivos de registro y acumuladores de memoria 67 Display de lectura de los valores de las coordenadas. 68 Sistemas de retroalimentación. 70 Sistemas de control numérico. 71

2.1.3. Características del equipo de un CNC. 74 Unidad de entrada salida de datos. 75 Unidad interna de entrada y salida de datos. 76 Unidad de cálculos y de enlace con los elementos mecánicos 77 Control numérico para Máquinas herramienta. 78 Programación manual. 78

2.2.1. Coordenadas. 79 Sistema de coordenadas cartesianas. 80 Tipos de control en dos ejes. 80 Control del eje “Z”. 82 Control de cuatro y cinco posiciones 83 Sistemas de incremento. 84 Sistema absoluto. 86 Sistema de fijación a cero. 87

2.2.2. Programación CNC. 88 Computadoras para CNC. 88 Lenguajes de programación para CNC. 88 Programación automática del Herramental APT. 89 Adaptación del APT. 91 Programación automática del maquinado (Auto-Map). 92 Programación Compact II. 93 Programación general de un proceso APT. 100

2.3.1. Programado de una fresadora CNC. 101 Manejo de los ejes de una fresadora CNC. 101 Operaciones con diámetro interior y diámetro exterior. 102 Proporciones en el avance. 103 Velocidad del Husillo. 103 Formato de la información. 104 Interpolación lineal. 106 Interpolación circular. 107 Roscado. 107

2.3.2. Herramental para fresadora de CNC. 107 Consideraciones del empleo del herramental. 107 Herramientas de corte usadas en la fresadora CNC 108

Page 5: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. V

Herramientas de ranurado y barrenado. 111

2.3.3. Herramental de tecnología avanzada. 112 Herramental de corte especial. 112 Herramental de sujeción 113 Aditamentos de avance automático. 116 Verificación de primeras partes 117 Dimensional. 117 Acabado superficial. 119

Prácticas y Listas de Cotejo. 120 Resumen. 131 Autoevaluación de conocimientos del capítulo 2. 133 Glosario. 144 Referencias Documentales.

Page 6: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. VI

MENSAJE AL ALUMNO ¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO DE MAQUINADO DE PIEZAS EN FRESADORA C. N. C. Este módulo ha sido diseñado bajo la Modalidad Educativa Basada en Normas de Competencia, con el fin de ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo de habilidades que contribuyan a elevar tu potencial productivo, a la vez que satisfagan las demandas actuales del sector laboral.

Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y

prácticas con simuladores, vivencias y casos reales para propiciar un aprendizaje a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de la competencia laboral requerida. El conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el mejoramiento de tu desempeño de trabajo, lo cual te permitirá llegar tan lejos como quieras en el ámbito profesional y laboral.

Page 7: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. VII

I. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL

Las instrucciones generales que a

continuación se te pide que realices, tienen la intención de conducirte a que vincules las competencias requeridas por el mundo de trabajo con tu formación de profesional técnico bachiller.

Redacta cuales serían tus objetivos

personales al estudiar este módulo integrador.

Analiza el Propósito del módulo

integrador que se indica al principio del manual y contesta la pregunta ¿Me queda claro hacia dónde me dirijo y qué es lo que voy a aprender a hacer al estudiar el contenido del manual? si no lo tienes claro pídele al docente que te lo explique.

Revisa el apartado especificaciones de

evaluación, son parte de los requisitos que debes cumplir para aprobar el curso - módulo. En él se indican las evidencias que debes mostrar durante el estudio del módulo integrador para considerar que has alcanzado los resultados de aprendizaje de cada unidad.

Es fundamental que antes de empezar a

abordar los contenidos del manual tengas muy claros los conceptos que a continuación se mencionan: competencia laboral, unidad de competencia (básica, genérica específica), elementos de competencia, criterio de desempeño, campo de aplicación, evidencias de desempeño,

evidencias de conocimiento, evidencias por producto, norma técnica de institución educativa, formación ocupacional, módulo ocupacional, unidad de aprendizaje, y resultado de aprendizaje. Si desconoces el significado de los componentes de la norma, te recomendamos que consultes el apartado glosario de términos, que encontrarás al final del manual.

Analiza el apartado «Normas Técnicas

de competencia laboral Norma técnica de institución educativa».

Revisa el Mapa curricular del módulo

integrador. Esta diseñado para mostrarte esquemáticamente las unidades y los resultados de aprendizaje que te permitirán llegar a desarrollar paulatinamente las competencias laborales que requiere la ocupación para la cual te estás formando.

Realiza la lectura del contenido de cada

capítulo y las actividades de aprendizaje que se te recomiendan. Recuerda que en la educación basada en normas de competencia laborales la responsabilidad del aprendizaje es tuya, ya que eres el que desarrolla y orienta sus conocimientos y habilidades hacia el logro de algunas competencias en particular.

En el desarrollo del contenido de cada

capítulo, encontrarás ayudas visuales como las siguientes, haz lo que ellas te sugieren efectuar. Si no haces no aprendes, no desarrollas habilidades, y

Page 8: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. VIII

te será difícil realizar los ejercicios de evidencias de conocimientos y los de desempeño.

Page 9: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. IX

Imágenes de Referencia

Estudio individual

Investigación documental

Consulta con el docente

Redacción de trabajo

Comparación de resultados con otros compañeros

Repetición del ejercicio

Trabajo en equipo

Sugerencias o notas

Realización del ejercicio

Resumen

Observación

Consideraciones sobre seguridad e higiene

Investigación de campo

Portafolios de evidencias

Page 10: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. X

II. PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO

Al finalizar el módulo el alumno fabricará piezas metálicas en fresadora programada por CNC, de acuerdo con los requerimientos de la industria, para satisfacer las diferentes necesidades en las áreas de producción.

Page 11: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. XI

III. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN

Durante el desarrollo de las prácticas de ejercicio también se estará evaluando el desempeño. El docente mediante la observación directa y con auxilio de una lista de cotejo confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de desempeño. Las autoevaluaciones de conocimientos correspondientes a cada capítulo además de ser un medio para reafirmar los conocimientos sobre los contenidos tratados, son también una forma de evaluar y recopilar evidencias de conocimiento.

Al término del módulo Autocontenido Específico deberás presentar un Portafolios de Evidencias1, el cual estará integrado por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas de ejercicio, las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del módulo Autocontenido Específico, con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido la competencia laboral.

Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de evaluación, nombre y firma del evaluador y plan de evaluación.

1El portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las destrezas con que cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra los registros y productos de sus competencias previas y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica (CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación de la educación y capacitación basada en competencias, Pág. 180).

Page 12: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. XII

IV. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO

1. Diseñar el proceso para fabricar partes metálicas en fresadora asistida por control numérico computarizado.

34 Hrs.

1.1 Determinar las necesidades de maquinado de una pieza a partir de los requerimientos del diseño para su fabricación en una fresadora C. N. C.

17 Hrs.

MAQUINADO DE PIEZAS EN FRESADORA DE CONTROL

NUMERICO. 144 HRS.

2. Programar la fabricación de partes metálicas en fresadora asistida por control numérico computarizado

110 Hrs.

1.2. Elaborar una hoja de procesos del maquinado de una pieza a partir de las capacidades de la fresadora elegida para su fabricación en alta producción.

17 Hrs.

2.1 Controlar los movimientos de la fresadora C. N. C. mediante sus dispositivos de control y las unidades de adquisición de datos de entrada y salida para programar el proceso de manufactura de una pieza.

30 Hrs.

2.2. Programar una fresadora de C. N. C. por medio de sistemas de coordenadas, unidades de adquisición, y lenguaje de programación para la fabricación de una pieza.

30 Hrs.

2.3. Elaboración de partes en fresadora C. N. C. programando la secuencia del proceso y usando el herramental apropiado para lograr la calidad en dimensiones y acabado que el diseño indique.

50 Hrs.

Page 13: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 13

DISEÑAR EL PROCESO PARA FABRICAR PARTES METÁLICAS EN FRESADORA ASISTIDA POR CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO.

Al finalizar la unidad, el alumno diseñará hojas de procesos para piezas que serán maquinadas mediante fresadora de CNC para altas producciones.

Page 14: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 14

MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Móduloo

Unidad de Aprendizaje

Resultados de

Aprendizaje

MAQUINADO DE PIEZAS EN FRESADORA DE CONTROL

NUMERICO. 144 HRS.

1. Diseñar el proceso para fabricar partes metálicas en fresadora asistida por control numérico computarizado.

34 Hrs.

1.1 Determinar las necesidades de maquinado de una pieza a partir de los requerimientos del diseño para su fabricación en una fresadora C. N. C.

17 Hrs.

2. Programar la fabricación de partes metálicas en fresadora asistido por control numérico computarizado

110 Hrs.

1.2. Elaborar una hoja de procesos del maquinado de una pieza a partir de las capacidades de la fresadora elegida para su fabricación en alta producción.

17 Hrs.

Page 15: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 15

MAQUINADO DE PIEZAS EN FRESADORA C. N. C. SUMARIO

Materiales. Dimensiones. Tolerancias. Acabados. Tratamientos térmicos. Consideraciones del maquinado para

procesos posteriores. Calidades. Preparación de los materiales para la

alimentación de la máquina. Cálculo de piezas esperadas por unidad

de materia prima. Cálculo del desperdicio. Capacidades de mecanizado. Característica de CN. Principales capacidades de

programación. Trigonometría. Geometría euclidiana (plana). De sujeción, soporte y

posicionamiento. De corte estándar. De corte especial. De medición para alta producción. Lay-Out del herramental. Velocidad de avance de la herramienta. Profundidad de corte. Revoluciones del husillo. Diseño. Inclusión de los elementos. Información de la hoja de procesos

para la programación CNC y CAM. ISO 9000 y QS 9000 en la certificación

del proceso de maquinado. Aspectos de higiene y seguridad que

debe contener la hoja de procesos.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 1.1. Determinar las necesidades de

maquinado de una pieza a partir de los requerimientos del diseño para su fabricación en una Fresadora C. N. C.

1.1.1 Análisis de la información contenida en el diseño de la parte. El primer intento serio para obtener un verdadero control numérico lo motivó la necesidad de fabricar hélices de helicóptero de diferentes configuraciones y fue realizado por la compañía Parsons que ya fabricaba diversos equipos para la Defensa. El Control Numérico (CN) apareció por la necesidad de automatizar las operaciones de mecanización necesarias para la fabricación de una pieza. Su aparición estuvo obligada por diversas razones: (a) La necesidad de fabricar productos que no podían conseguir en cantidad y calidad suficiente sin recurrir a la automatización del proceso de fabricación. (b) La necesidad de obtener productos hasta entonces imposibles o de muy difícil fabricación, por ser excesivamente complejos para ser controlados por un operador humano. (c) La necesidad de fabricar productos a precios suficientemente bajos. Para solucionar todos estos problemas, el hombre ha ideado, de acuerdo con cada problema particular, numerosos dispositivos automáticos de tipo

Page 16: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 16

mecánico, electromecánico, neumático, hidráulico, electrónico, etc. Inicialmente el factor predominante que condicionó todo automatismo fue el aumento de productividad. Posteriormente y debido sobre todo a nuevas necesidades de la industria, han hecho su aparición otros factores que, tomados en forma conjunta o individualmente, han llegado a tener enorme importancia. Entre estos nuevos factores merecen citarse por su interés: La precisión, la rapidez y la flexibilidad. A partir de entonces todos los dispositivos automáticos ideados por el hombre tienden a optimizar la función de cuatro variables: productividad, precisión, rapidez y flexibilidad. No citamos la viabilidad dada su pequeña trascendencia desde el punto de vista cuantitativo, pero gracias a estos dispositivos automáticos se han podido fabricar piezas con perfiles complejos que de otra forma jamás podrían haber sido fabricadas. Los primeros automatismos no optimizan esta función dado que eran fundamentalmente dispositivos de propósito particular y, por tanto, de una rigidez prácticamente absoluta. Hacia 1942 Apareció lo que podríamos llamar primer control numérico verdadero y respondió a una necesidad impuesta por la industria aeronáutica. La aparición del control numérico permitió por primera vez optimizar la función antes mencionada ya que la flexibilidad era precisamente la mejor virtud de este nuevo automatismo.

Dado el interés que suscitó esta técnica, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos concedió un contrato al Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) para su desarrollo. El Laboratorio de Sistemas Electrónicos del MIT diseñó y construyó en 1952 un primer prototipo de fresadora con control numérico que gobernaba tres ejes. Posteriormente se han desarrollado numerosos tipos de control numérico cada vez más perfeccionados pero con el grave problema de su realización complicada y costosa y su difícil programación, en especial en los sistemas de contorneo. La reciente irrupción de la microelectrónica (técnicas de integración a gran escala), el desarrollo de la automática y de nuevos tipos de computadores, en especial los microcomputadores y minicomputadores, han permitido abrir una brecha tecnológica por donde están empezando a emerger nuevas generaciones de sistemas de control que han elevado considerablemente la rentabilidad del control numérico y su ámbito de aplicación. En necesidad de producir una parte (pieza) se debe analizar toda la información contenida sobre el plano de la pieza puesto que de esto depende todo el desarrollo del proceso para su manufactura y conseguir el objetivo que se pretende. • Materiales. Una de las partes más importantes al comenzar el análisis de la información contenida en el diseño de una parte a mecanizar es, sin duda alguna, el análisis

Page 17: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 17

de los materiales involucrados en ella, el tipo de material a mecanizar puede provocar un vuelco de magnitudes sin proporción en cuanto a la selección de la máquina, las herramientas de corte, los instrumentales de calibración de la herramienta y de los dispositivos de la máquina, los instrumentos de medición de las piezas maquinadas e incluso en la selección del personal que operará la maquinaria o que tendrá a su cargo la calibración de las herramientas o el mantenimiento de la maquinaria, dispositivos y equipo. Existen actualmente en el mercado una infinidad de materiales que se ofrecen como materia prima para el mecanizado de partes, normalmente la difícil tarea de seleccionar el material idóneo corresponde al ingeniero de diseño o al ingeniero del producto, así que dependiendo normalmente del uso que se le vaya a dar a la parte mecanizada el ingeniero de diseño o del producto puede elegir un material dúctil o uno extremadamente rígido, un material que soporte altas temperaturas o uno que se comporte como un fusible en condiciones de calor extremo, un material pesado o ligero, blando o duro, etc. Normalmente, al personal encargado de seleccionar la maquinaria, herramientas, calibradores, etc. para transformar o mecanizar algún material, pocas veces le interesa llegar tan a fondo en lo que a la selección del material se refiere, sin embargo cuando se analiza el tipo de material a mecanizar no debe pasarse por alto ni el más mínimo detalle, ya que de lo contrario el proceso de selección puede resultar un completo fracaso, además de

los consabidos altos costos y retraso de tiempo para el arranque de la producción. Normalmente la más moderna maquinaria CNC tiene la particularidad de ser muy fácilmente adaptable a casi cualquier tipo de material a maquinar, ya que su flexibilidad y las altísimas velocidades que se manejan hoy día pueden, con la adecuada selección de la herramienta para el mecanizado llegar fácilmente al éxito del proceso. • Dimensiones. Otro de los principales puntos a estudiar detenidamente es el dimensionamiento o las dimensiones que pide el diseño para la mecanización de la parte, de ellas depende en gran parte la elección de la maquinaria y del herramental que se requerirá para el trabajo, así pues, es muy diferente el requerimiento de máquina y herramientas para las operaciones de desbaste con tolerancias amplias que para las operaciones de acabado con tolerancias muy cerradas, realmente el mecanizado de una parte es precisamente el trabajo de darle a la pieza original o materia prima la forma y las dimensiones especificadas en el diseño. • Tolerancias. Tolerancia hablando del diseño de partes a mecanizar debe entenderse básicamente como el rango de medición en que un maquinado puede moverse sin que la pieza este fuera de especificación, de tal manera que si pensamos hacer un agujero cuyo diámetro según el diseño de la parte deba ser de 2.58” ±0.010”, podemos maquinar el barreno con diámetros que pueden ir desde 2.57” hasta 2.59” y el

Page 18: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 18

agujero estará correctamente maquinado, dentro de especificación y deberá cumplir al 100% la función para la cual fue diseñado. Las tolerancias como lo mencionamos anteriormente, son fundamentales en el diseño del proceso, de tal forma que para maquinar un agujero cuya especificación en el diseño maneja una tolerancia en su diámetro de ±0.001”, seguramente el proceso será diseñado de tal manera que el agujero se haga en por lo menos dos pasos, el primero será un proceso de barrenado con tolerancias que podrían ir del rango de ±0.010” y probablemente no sería necesario más que un simple taladro radial convencional y el segundo paso se haría con una rima en una máquina de control numérico con tolerancias de run-out en el husillo del orden de 0.0005”. Como se puede ver en el ejemplo anterior las tolerancias juegan un papel muy importante en el futuro del proceso a diseñar, ya que influyen directamente en la decisión de elección de maquinaria, equipo y herramentales, es también claro que dependiendo de las tolerancias que se manejen en el diseño de la parte a mecanizar se verá afectado el costo de fabricación de la misma y por ende su precio al consumidor. • Acabados. Los acabados de la pieza a maquinar van de la mano con las tolerancias que acabamos de revisar en el punto anterior, normalmente cuando se habla de operaciones de acabado, las tolerancias de manufactura son más cerradas, por otro lado y dependiendo del uso que se le vaya

a dar a la pieza maquinada, es posible dar acabados por deposiciones químicas, como pueden ser cromados, pintados, niquelados, etc., los acabados que se manejan dados solamente por alguna herramienta diseñada para este fin, pueden ser; pulido, rimado, honeado, etc. • Tratamientos térmicos. Son los procesos térmicos que se realizan a los materiales para modificar sus propiedades físicas, estructura molecular, dureza, etc. algunos son:

Estabilizados. Normalizados. (Ver figura # 1) Temple. (Ver figura # 2) Revenido. Cementación. (Ver figura # 3) Nitruración. Etc.

FIGURA # 1. NORMALIZADO

Page 19: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 19

FIGURA # 2. TEMPLE

FIGURA # 3. REVENIDO • Consideraciones del maquinado

para procesos posteriores. En este se analizan los factores y condiciones principales que afectan al corte de metales en MHCN y que deben ser tenidos en consideración a la hora de elaborar los programas de CN. Se revisan los siguientes factores:

factor máquina,

herramienta, refrigerante, pieza (geometría básica), material.

Estos factores se deben conocer para la correcta determinación de los parámetros de corte necesarios:

velocidad de giro del cabezal. velocidad de corte. Avance. profundidad de corte.

Todo ello en función de los límites técnicos, requerimientos de acabado (calidad superficial y precisión dimensional).

Elaborará individualmente un esquema del maquinado de una pieza resaltando los materiales, dimensiones, tolerancias, acabados y tratamientos.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia de Información.

Desarrollar el hábito de la búsqueda de información para su preparación personal.

El alumno: • De acuerdo al diseño de la pieza a

fabricar investigará en internet cuales son los tipos de materiales, tolerancias, acabados y tratamientos térmicos que comúnmente se utilizan en el maquinado de piezas en C. N. C.

Page 20: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 20

1.1.2 Materiales. • Calidades. Con referencia al material de la pieza las características esenciales que deben ser tenidas en cuenta son la resistencia y la maquinabilidad. La resistencia a la compresión es importante a la hora de seleccionar el sistema de amarre y las presiones de apriete (cuando se trata de un sistema hidráulico). La maquinabilidad afecta a la elección de herramientas y a las fuerzas de corte a aplicar. Un síntoma característico de un mecanizado correcto es la formación de viruta favorable a velocidad de corte elevada, combinado con un bajo desgaste de herramienta y un buen acabado superficial. En el mercado existe una gama muy amplia de calidades de materiales de acero, los más comunes son:

Acero para máquina (acero al carbón). Acero recosido (según norma). Acero tratado (según norma). Acero para herramienta (según

norma). Acero inoxidable (según norma). Aluminio. Bronce. Cobre. Latón. Materiales sintéticos.

• Preparación de los materiales para la alimentación de la máquina.

La preparación de los materiales para la alimentación de la máquina estará a cargo del operador de la misma y este, de acuerdo con los modernos sistemas de calidad total y calidad a la primera vez, deberá estar lo suficientemente capacitado para determinar si el material que va a entrar a producción cumple con todos los requisitos que la operación que va a realizar demanda, por otro lado es muy importante que el operador conozca la máquina y el proceso que va a realizar con tanto detalle de tal manera que sepa cual es la colocación correcta de la pieza en la unidad de carga de la máquina, así como cuales son los pasos de maquinado que esta va a realizar y aún más el tiempo que deberá tardar en realizarse el maquinado, actualmente la mayoría de los dispositivos de las modernas máquinas CNC cuentan con pokayokes que no permiten cargas incorrectas de piezas que puedan dañar los sistemas internos de la máquina. • Cálculo de piezas esperadas por

unidad de materia prima. Cuando se maquinan piezas normalmente pequeñas que salen de barras o tiras de material, es importante hacer el cálculo de piezas esperadas, esto con la finalidad de darle el mejor aprovechamiento a la materia prima y evitar al máximo el desperdicio, por ejemplo, si vamos a fabricar brocas de 8.5” de longitud total y sabemos que las barras estándar vienen de 6 pies de largo, podremos decir que las piezas esperadas son 8, sin embargo

Page 21: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 21

tendremos un pedazo de barra que se convertirá en desperdicio. Las piezas esperadas por unidad de materia prima dependen fundamentalmente de los siguientes factores: 1. La longitud de la barra –Lb. 2. Longitud de la pieza – Lp. 3. Espesor del corte – Ec. Para calcular las piezas por unidad de materia prima empleamos la siguiente fórmula:

Ejemplo: si tenemos barras de 3 mts. Y la pieza tiene una longitud de100 mm y el espesor del corte es 3mm. 3 mts. = 3000 mm.

• Cálculo del desperdicio. De igual manera que calculamos las piezas esperadas deberemos calcular la cantidad de material que se desperdiciará al terminar el maquinado de la pieza, y esto es lógicamente debido a la afectación que se tendrá en el costo de la pieza terminada, volviendo al ejemplo de fabricación de brocas, la cantidad de material generado de desperdicio será de 4”, esto en números redondos nos indica que si fabricáramos brocas de 9” de largo total en lugar de 8.5” obtendríamos un mejor rendimiento del material, ya que el

desperdicio generado sería nulo, dicho en otras palabras, la broca de 8.5” y la broca de 9.0” le costarían al consumidor lo mismo, si consideráramos que el único factor para costear la herramienta es la materia prima utilizada en la fabricación. Para saber el desperdicio de material en el proceso se debe tomar en cuenta.

Espesor del corte (con cuchilla o sierra) por barra multiplicado por el número de cortes por barra, además estimar en un pequeño (2%) las piezas de prueba y posibles piezas fuera de especificación por desajuste de la herramienta. (Esto en alta producción).

Ejemplo: En una barra de 6 mts. De longitud se procesarán piezas que tienen de longitud 70mm. Calcular – el número de piezas por unidad en materia prima. El desperdicio por corte en la misma unidad de materia prima; espesor de corte 2mm.

Page 22: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 22

Realizará cálculos de piezas esperadas y de desperdicio.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia lógica.

Resolver problemas que involucren el razonamiento lógico y matemático.

El alumno: • Realizará ejemplos en donde determine

la cantidad de piezas esperadas por unidad de materia prima calculada.

Competencia de calidad.

Aplicar las técnicas de calidad en la

inspección de piezas como producto terminado.

El alumno: • Investigará cuales son las técnicas

utilizadas actualmente para la inspección de piezas como producto terminado así como la interpretación de las mismas en un diseño.

1.1.3 Características de la máquina. • Capacidades de mecanizado. El diseño de las máquinas-herramienta se basa en tres consideraciones:

Rigidez mecánica, Estabilidad dinámica, Rigidez térmica.

La rigidez mecánica es la capacidad de la máquina para soportar los esfuerzos o solicitaciones externas. Esta consideración esta presente de forma esencial en el diseño de la cimentación, bancada y estructura de la máquina. La estabilidad dinámica se relaciona con la capacidad para mantener la precisión de trabajo cuando aparecen esfuerzos en el seno de la máquina. Este factor depende de las propiedades de los materiales empleados en la construcción de las guías, apoyos y transmisiones de la MHCN, así como de los ajustes y dimensiones relativas entre dichos elementos. La rigidez térmica se asocia a la forma en que varía la precisión de trabajo de la MHCN cuando se producen variaciones de temperatura, ya sean debidas a al calor generado durante el mecanizado, al calentamiento local de motores o a cambios de la temperatura ambiente (en condiciones muy exigentes de precisión puede suponer la ubicación de la máquina en una sala climatizada). El volumen de viruta extraído por unidad de tiempo o de avance (ratio de viruta removida) es un parámetro productivo que depende de la potencia que la máquina-herramienta puede proporcionar para el giro de su husillo principal. • Característica de CN. La máquina herramienta seleccionada debe ser capaz de llevar a cabo el trabajo

Page 23: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 23

de mecanizado bajo requerimientos de precisión y economía preestablecidos. El programador debe conocer las especificaciones de la máquina y condicionantes que hay que tener en cuenta a la hora de elaborar los programas CN. • Principales capacidades de

programación. Para la programación es esencial conocer las prestaciones y posibilidades de la transmisión del par de giro básico. Dependiendo de la configuración del motor y de la caja reductora se pueden seleccionar un conjunto limitado (valores fijos) o ilimitado (dentro de un rango) de velocidades de giro. Dependiendo de la dotación auxiliar de la MHCN y del nivel de automatización de la producción, el programador debe tener en consideración la forma en que operan y las dimensiones de:

sistema de sujeción de la pieza (amarres especiales,...),

sistema de manipulación de pieza (robots, paletizadoras,...),

sistema de cambio de herramientas (almacén, manipulador,...).

Con el fin de mejorar el nivel de prestaciones y seguridad en las MHCN la zona de trabajo se delimita con paneles protectores o carenados que pueden suponer la presencia de mecanismos de control específicos.

Realizará caculos de las diferentes operaciones que se utilizan en el maquinado de piezas por C. N. C.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia de información.

Desarrollar el hábito de la búsqueda de información para su preparación personal.

El alumno: • Realizará una investigación en internet

o directamente en la industria de la manera en que se calcula las capacidades de mecanizado de las fresadoras de C. N. C.

1.1.4 Operaciones fundamentales de números. • Trigonometría. El origen de la palabra trigonometría proviene del griego. Es la composición de las palabras griegas trigonon: triángulo y metron: medida; trigonometría: medida de los triángulos. Se considera a Hiparco (180-125 a.C.) como el padre de la trigonometría debido principalmente por su hallazgo de algunas de las relaciones entre los lados y los ángulos de un triángulo. También contribuyeron a la consolidación de la trigonometría Claudio Ptolomeo y

Page 24: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 24

Aristarco de Samos quienes la aplicaron en sus estudios astronómicos. En el año 1600, el profesor de matemáticas de Heidelberg (la universidad más antigua de Alemania) Bartolomé Pitiscus (1561-1613), publicó un texto con el título de Trigonometría, en el que desarrolla métodos para la resolución de triángulos. El matemático francés François Viète (1540-1603) hizo importantes aportes hallando fórmulas trigonométricas de ángulos múltiples. Los cálculos trigonométricos recibieron un gran impulso gracias al matemático escocés John Neper (1550-1617), quien inventó los logaritmos a principios del siglo XVII. En el siglo XVIII, el matemático suizo Leonard Euler (1707-1783) hizo de la trigonometría una ciencia aparte de la astronomía, para convertirla en una nueva rama de las matemáticas. Originalmente, la trigonometría es la ciencia cuyo objeto es la resolución numérica (algebraica) de los triángulos. Los seis elementos principales en todo triángulo son sus tres lados y sus tres ángulos. Cuando se conocen tres de estos elementos, con tal que al menos uno de ellos sea un lado, la trigonometría enseña a solucionar el triángulo, esto es, a encontrar los otros tres elementos. En este estado de la trigonometría se definen las funciones trigonométricas (seno, coseno, tangente, etc.), de un ángulo agudo en un triángulo rectángulo, como las razones entre dos de los lados del triángulo; el dominio de definición de estas funciones es el conjunto de los valores que puede tomar el ángulo [0, 180]. Sinembargo, el estudio de la trigonometría no limita sus aplicaciones a los triángulos: geometría, navegación,

agrimensura, astronomía; sino también, para el tratamiento matemático en el estudio del movimiento ondulatorio, las vibraciones, el sonido, la corriente alterna, termodinámica, investigación atómica, etc. Para lograr esto, se debe ampliar el concepto de función trigonométrica a una función de una variable real, en vez de limitarse a una función de ángulos. Debido a que un triángulo tiene tres lados, se pueden establecer seis razones, dos entre cada pareja de estos lados. Las razones trigonométricas de un ángulo agudo en un triángulo rectángulo son las siguientes:

Seno: razón entre el cateto opuesto al ángulo y la hipotenusa. Coseno: razón entre el cateto adyacente al ángulo y la hipotenusa. Tangente: razón entre el cateto opuesto al ángulo y el cateto adyacente. Cotangente: razón entre el cateto adyacente al ángulo y el cateto opuesto. Secante: razón entre la hipotenusa y el cateto adyacente al ángulo.

Page 25: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 25

Cosecante: razón entre la hipotenusa y el cateto opuesto al ángulo.

Teorema de Pitágoras: "En todo triángulo rectángulo, el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos". Y, "En todo triángulo rectángulo, el cuadrado de uno de los catetos es igual a la diferencia entre el cuadrado de la hipotenusa y el cuadrado del otro cateto".

Un sistema de ejes coordenados se forma cuando dos líneas rectas se intersectan. Si las rectas son perpendiculares entre sí, se tiene un sistema de ejes coordenados rectangulares o, denominado también, sistema de coordenadas cartesianas (en honor a su creador, el matemático y filósofo francés René Descartes (1596-1650)). Coordenadas de un punto: establecido en un plano un sistema de ejes coordenados, a cada punto del plano le corresponde un par ordenado de números reales, una abscisa y una ordenada, que se llaman coordenadas del punto. A la derecha de la letra correspondiente del punto se escriben, entre paréntesis y separados por una coma, las coordenadas de éste, primero el valor de la abscisa y luego el de la ordenada. Por ejemplo, si A es un punto en el plano cartesiano, cuya abscisa es 3 y cuya ordenada es 5: se tiene A(3, 5). Existen dos casos: Caso1: dado un punto sobre el plano, hallar sus coordenadas. Para determinar dichas coordenadas, se trazan por el punto paralelas a los ejes y se determinan los valores donde estas paralelas cortan a los ejes. Caso2: dadas las coordenadas de un punto, ubicar el punto en el plano. Se traza una recta perpendicular por la abscisa y otra por la ordenada del punto, la intersección entre estas rectas sitúa al punto en el plano.

Page 26: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 26

Nota: el origen, coordenado, del plano está representado por O (0, 0). Los puntos donde la abscisa es 0, quedan ubicados sobre el eje y; y, los puntos con ordenadas iguales a 0, se encuentran en el eje x. Ángulo trigonométrico: Supongamos el rayo 0A fijo y el rayo 0B móvil. Comenzamos con los dos rayos coincidiendo. Ahora, hagamos girar 0B alrededor de 0. En cada posición de giro, 0B determina un ángulo con 0A: el ángulo A0B. Se ha convenido considerar los ángulos generados en sentido contrario a las manecillas del reloj como positivos, y a los generados en el mismo sentido de las manecillas del reloj como negativos: de acuerdo con la ilustración de la derecha (Fig.), el ángulo A0B es positivo y el ángulo A0B' es negativo.

Antes de iniciar el giro, los rayos 0A y 0B coinciden, formando un ángulo de 0° (en el sistema sexagesimal). Al girar 0B, en sentido contrario a las manecillas del reloj, irá generando un ángulo cada vez mayor y cuando vuelva a coincidir 0B con 0A se habrá efectuado un giro completo, generándose un ángulo giro cuya medida es de 360°. 0B puede continuar girando y engendrar un ángulo de cualquier medida;

de lo anterior se deduce que 0A y 0B son los lados inicial y terminal, respectivamente, de una infinidad de ángulos. En el sistema sexagesimal se considera a la circunferencia dividida en 360 partes iguales; y un ángulo de 1° sexagesimal es la medida de aquel que se genera cuando el giro, en el mismo sentido de las manecillas del reloj, del lado terminal es de 1/360 parte de una vuelta completa. Cada grado se considera dividido en 60 partes iguales llamadas minutos y cada minuto en 60 partes iguales llamadas segundos. Los símbolos para estas unidades son: Grado ° Minuto ' Segundo '' Radián: un radián se define como la medida de un ángulo central que subtiende un arco con la misma longitud del radio de la circunferncia. En la (Fig.2), la longitud del radio r es igual a la del arco AB; el ángulo A0B mide 1p radianes.

En el sistema circular se utiliza como unidad de medida el "radián".

Page 27: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 27

En el sistema centesimal se considera a la circunferencia dividida en 400 partes iguales, llamadas "grados centesimales". Cada grado tiene 100 "minutos centesimales" y cada minuto tiene 100 "segundos centesimales". Equivalencia de un ángulo en el sistema sexagesimal al circular y viceversa. Para medir los ángulos, los sistemas más utilizados son el sexagesimal y el circular. Es conveniente saber convertir un ángulo dado de un sistema a otro.

Ángulo en posición normal: Se dice que un ángulo está en posición normal cuando su lado inicial coincide con el semieje positivo de las abscisas en un sistema rectangular de ejes coordenados (Plano Cartesiano). Y cuyo vértice está en el origen de coordenadas (punto donde se intersectan los ejes). En la figura se ilustra un ángulo en posición normal, el ángulo A0B.

Círculo trigonométrico: Se llama círculo trigonométrico, o goniométrico, a aquel círculo cuyo centro coincide con el origen de coordenadas del plano cartesiano y cuyo radio mide la unidad. A la derecha se puede observar un círculo trigonométrico.

Líneas trigonométricas Las razones trigonométricas deducidas en un círculo goniométrico se corresponden con los valores de ciertos segmentos de recta que se denominan líneas trigonométricas. A continuación vamos a colegir las líneas trigonométricas en el primer cuadrante. La forma de obtener las líneas trigonométricas en los otros tres cuadrantes es similar. Reducción al primer cuadrante Es conveniente reducir una función trigonométrica de un ángulo cualquiera a su equivalente de un ángulo del primer cuadrante. Para tal efecto, vamos a deducir las fórmulas para calcular las funciones trigonométricas de (180° - a), (180° + a) y (360° - a). También, vamos a constatar que "las funciones trigonométricas de un ángulo, en el primer cuadrante, son iguales a las cofunciones del ángulo complementario". Además, vamos a calcular las funciones trigonométricas del negativo de un ángulo. Una ecuación trigonométrica es aquella ecuación en la que aparecen una o más funciones trigonométricas. En las ecuaciones trigonométricas la incógnita es

Page 28: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 28

el ángulo común de las funciones trigonométricas. No puede especificarse un método general que permita resolver cualquier ecuación trigonométrica; sin embargo, un procedimiento efectivo para solucionar un gran número de éstas consiste en transformar, usando principalmente las identidades trigonométricas, todas las funciones que aparecen allí en una sola función (es recomendable pasarlas todas a senos o cosenos). Una vez expresada la ecuación en términos de una sola función trigonométrica, se aplican los pasos usuales en la solución de ecuaciones algebraicas para despejar la función; por último, se resuelve la parte trigonométrica, es decir, conociendo el valor de la función trigonométrica de un ángulo hay que pasar a determinar cuál es ese ángulo. Nota: en las soluciones pueden aparecer valores extraños (debido a la manipulación de las ecuaciones al tratar de reducirlas), por ejemplo: nos puede resultar un cosx = 2, el que debemos descartar, obviamente, pues el codominio del coseno se limita a [-1, 1]. También, debemos verificar todas las respuestas obtenidas y aceptar sólo aquellas que satisfacen la ecuación original. Como las funciones trigonométricas repiten su valor y signo en dos de los cuadrantes, hay que tener presente que siempre habrá por lo menos dos ángulos distintos en la solución de una ecuación trigonométrica de la forma trix = a (donde tri: es una de las seis funciones trigonométricas y a: número cualquiera en el codominio de la función). Además, debido a que cuando el lado terminal de un ángulo realiza un giro completo se genera otro ángulo equivalente, es

necesario añadir a las soluciones obtenidas un múltiplo de 360°, esto es, k360°, y k es un entero. • Geometría euclidiana (plana). La enseñanza de la geometría en el nivel medio trata con geometría plana Euclidiana. ¿Por qué es así? La geometría puede ser referida como una rama bien modelada de la física, así que todo el trabajo es realizado en el modelo, descrito por axiomas, mediante el razonamiento puramente deductivo. A este respecto, la geometría bidimensional es sólo un estudio preliminar que tiene que ser dominado antes de enfrentar las dificultades de la geometría tridimensional. Pero es claro que ésta no es la fuente principal de interés para la geometría plana. Fundamentalmente, a través de los tiempos desde los griegos, la geometría plana Euclidiana ha sido estudiada y enseñada para su propio beneficio, como un lugar privilegiado para el aprendizaje y la ejercitación del razonamiento deductivo. La posibilidad de hacer figuras ayuda a la intuición, y con frecuencia a la comunicación. Pero el juego es el dar definiciones, notaciones y hacer pruebas de acuerdo a reglas estrictas que pueden ser entendidas sin la ayuda de las figuras. La interacción entre el lenguaje matemático y el lenguaje de las imágenes, entre la aproximación sintética (donde cada paso tiene un significado en términos de la figura) y la aproximación analítica (usando coordenadas para transferir las preguntas a contextos de trabajo numéricos o algebraicos, los que permiten cálculos ciegos), entre los espacios bi y tridimensional, hacen a la

Page 29: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 29

materia rica en extremo. Por ejemplo, una cónica puede ser definida como la intersección de un cono por un plano, o como una curva definida por una ecuación de grado 2, o mediante alguna de las varias definiciones en geometría plana pura. Una parte esencial del entendimiento completo de las cónicas es el entender la equivalencia entre todas éstas definiciones, tenerlas disponibles a todas a cada momento, ser capaz de elegir una u otra a conveniencia y transferir propiedades de un contexto de trabajo a otro. Descartes permite ilustrar una gran variedad de teoremas de la geometría plana. Para ello hay que usar principalmente las herramientas: PUNTOS, SEGMENTOS, CONTROLES y ARCOS. Dicen que para muestra basta un botón. A ver si es cierto. Teorema. Un arco abarca el mismo ángulo visto desde cualquier punto de la circunferencia. PUNTOS El uso de esta herramienta se ilustra en el ejemplo de los puntos. La ventana de configuración de PUNTOS puede tener tantas líneas como el usuario desee. Cada una de ellas define un punto y tienen este aspecto: [u,0]'u='+u:tamaño=3:color=magenta La definición de un punto está formada por una serie de expresiones separadas

por: que definen diferentes aspectos de esta herramienta gráfica. La línea que define un punto comienza con las coordenadas iniciales del punto entre corchetes, por ejemplo [-3.2,2.5] (las coordenadas de los puntos pueden ser expresiones). A continuación pueden aparecer alternadamente cadenas de letras (entre comillas sencillas) y números separados por un signo + (ver la documentación de los TEXTOS). El texto comienza a escribirse a partir del punto. Después, otra vez separado por : , puede venir la expresión tamaño=3 que define el radio en pixeles que va a tener el punto de control (en este caso 3). Finalmente, también separada por : , puede venir la expresión color=magenta, que define el color del punto (en este caso magenta). SEGMENTOS -------------------------------------------------------------------------------- El uso de esta herramienta se ilustra en los ejemplos de los vectores, la recta y las funciones trigonométricas. La ventana de configuración de SEGMENTOS puede tener tantas líneas como el usuario desee. Cada una de ellas define un segmento y tiene este aspecto: [u,v][a,b]'S':color=rojo La definición de un segmento está formada por de expresiones separadas por : que definen diferentes aspectos de esta herramienta gráfica.

Page 30: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 30

La línea que define un segmento comienza con las coordenadas de dos puntos entre corchetes, por ejemplo [0,0][-3,2.5] (las coordenadas de los puntos de un segmento pueden ser expresiones). A continuación pueden aparecer alternadamente cadenas de letras (entre comillas sencillas) y números separados por un signo + (ver la documentación de los TEXTOS). El texto se escribirá siempre a partir de un punto intermedio (1/3) del segmento. Después, separada por : , puede venir la expresión color=rojo, que define el color del segmento (en este caso rojo). El uso de esta herramienta se ilustra en los ejemplos de vectores y geometría euclidiana. La ventana de configuración de CONTROLES puede tener tantas líneas como el usuario desee. Cada una de ellas define un control y tiene este aspecto: [4,3]'C':control=C:tamaño=4:color=negro Los controles son puntos que el usuario puede mover arrastrándolos con el ratón. La definición de un control está formada por una serie de expresiones separadas por: que definen diferentes aspectos de esta herramienta. La línea que define un control comienza con las coordenadas de un punto entre corchetes, por ejemplo [-3.2,2.5] (estas coordenadas son los valores iniciales del control y deben ser constantes). A continuación pueden aparecer alternadamente cadenas de letras (entre comillas sencillas) y números separados

por un signo + (ver la documentación de los TEXTOS). Luego, separado por: debe venir el enunciado control=C, donde C puede ser cualquier cadena de letras. Esta cadena C será el nombre interno del control y tiene mucha importancia para que las coordenadas del control tengan alguna función dentro del applet. Las coordenadas del control C son C.x y C.y y pueden utilizarse en las gráficas, en las ecuaciones e incluso como parámetros como muestra el ejemplo de los vectores. Después, otra vez separado por, puede venir la expresión tamaño=3 que define el radio en pixeles del punto de control (en este caso 3). Finalmente, también separada por: puede venir la expresión color=negro, que define el color de la orilla del punto de control (en este caso negro). Cabe aclarar que todos los puntos de control tienen interior rojo. El uso de esta herramienta se ilustra en los ejemplos de la geometría euclidiana y las familias de gráficas. La ventana de configuración de ARCOS puede tener tantas líneas como el usuario desee. Cada una de ellas define un arco y tiene este aspecto: [u,v]R[a0,a]'S':color=rojo La definición de un arco está formada por expresiones separadas por : que definen diferentes aspectos de esta herramienta gráfica. La línea que define un arco comienza con las coordenadas de un punto entre corchetes que es el centro del arco, luego sigue un número que es el radio del arco y luego vienen los ángulos inicial y el que el

Page 31: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 31

arco abarca, entre corchetes. Por ejemplo [0,0]R[10,30] indica un arco con centro en el origen, de rdio R y que va de los 10 a los 10+30=40 grados. A continuación pueden aparecer alternadamente cadenas de letras (entre comillas sencillas) y números separados por un signo + (ver la documentación de los TEXTOS). El texto comienza a escribirse a partir del punto. El texto aparecerá siempre junto al centro del arco. Las coordenadas del centro, el radio, los valores iniciales y final del ángulo y el número que aparece junto al centro pueden estar definidos en términos de los parámetros, los auxiliares y las funciones matemáticas más comunes. Después, separada por: puede venir la expresión color=rojo, que define el color del arco (en este caso rojo). Teniendo en cuenta los axiomas precedentes podemos demostrar una vasta cantidad de teoremas.

• Podemos afirmar por ejemplo que entre dos puntos de una recta existen infinitos puntos (fijesé que eso no lo habíamos dicho), y para demostrarlo, alcanza con aplicar el axioma que nos indica que hay un punto entre ambos repetidas veces (primero entre los dos puntos dados y luego entre uno de los puntos dados y el punto indicado en el axioma, etc.)

• También podemos afirmar que una recta cualquiera y un punto fuera de ella, determinan un plano (que contiene a la recta y al punto simultaneamente). La demostración se basa en observar que la recta está determinada por dos puntos (cualesquiera) de ésta, los tres

puntos (el que teníamos y los de la recta) determinan un plano, que contiene al punto y a la recta (ya que la recta tiene dos puntos en el plano).

• Como un ejemplo más complejo, podemos afirmar que dada una recta en un plano, existen infinitos puntos del plano que no pertenecen a la recta. Esto parece obvio, pero demostrarlo es complicado, primero, vemos que existe un punto dentro del plano y fuera de la recta (por el axioma que nos dice que la recta es un conjunto parcial de puntos), para demostrar que los puntos son infinitos, vemos que entre ese punto fuera de la recta y un punto cualquiera de la recta, hay infinitos puntos (recurriendo al primer teorema que enunciamos) y estos deben estar fuera de la recta (ya que si tubieran otro punto común las dos rectas coincidirían y eso es una contradicción, ya que aclaramos que el punto fuera de la recta estaba fuera de la recta)).

Realizará caculos de las diferentes operaciones que se utilizan en el maquinado de piezas por C. N. C.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia lógica.

Resolver problemas que involucren el

Page 32: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 32

razonamiento lógico y matemático. El alumno: • Realizará cálculos de aplicación de

geometría plana euclidiana y trigonometría aplicados a los procesos de C. N. C.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 1.2. Elaboración de una hoja de

procesos del maquinado de una pieza a partir de las capacidades de la fresadora elegida para su fabricación en alta producción.

1.2.1 Herramental. • De sujeción, soporte y

posicionamiento. La selección de las herramientas para operaciones de mecanizado con MHCN depende del sistema de fijación del adaptador existente en la torreta, cabezal o cambiador de herramientas. Fundamentalmente, del tipo de operación, geometría o contorno que se va a mecanizar. Las torretas y cabezales deben garantizar:

Fuerzas de amarre herramientas elevadas,

Rapidez en el cambio de herramientas.

o Rigidez mecánica, o Un diseño favorable para

soportar vibraciones.

(Ver figuras # 1, 2 y 3)

FIGURA # 1. TORRETA CON GIRO LÓGICO

FIGURA # 2. TORRETA DE HERRAMIENTAS DE UNA FRESADORA

Page 33: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 33

FIGURA # 3. TORRETA DE SENTIDO DE GIRO FIJO • De corte estándar. Las herramientas de corte estándar se deterioran después de un cierto tiempo de uso lo que conlleva su reafilado o cambio. Este tiempo recibe el nombre de vida de la herramienta. Los parámetros que afectan la vida de la herramienta son:

La velocidad de corte empleada. El material de la herramienta. El material pieza. La sección de viruta removida (área de

la sección de viruta una vez que ha sido cortada)

Alternancia en el corte. Los fabricantes de herramientas suelen suministrar en la mayoría de los casos este dato según diversas condiciones de corte. Las herramientas de vida larga son generalmente más costosas, pero reducen las pérdidas por tiempos de cambio. (Ver figuras # 4 y 5).

FIGURA # 4. HERRAMIENTA COMPLETA DE FRESADO.

FIGURA # 5. HERRAMIENTA COMPLETA PARA FRESADORA. • De corte especial. La selección de las herramientas especiales para operaciones de mecanizado con MHCN depende en gran medida del estado del filo de la herramienta. En la actualidad predomina el empleo de plaquitas intercambiables por razones tipo económico. La geometría del filo de corte afecta al proceso de remoción del material. Los parámetros más significativos son:

ángulo de desprendimiento, g ángulo de filo, b ángulo de incidencia, a

El rompevirutas es un elemento adicional quesuele aparecer en el flanco de desprendimiento que evita la formación de virutas largas de difícil extracción.

Page 34: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 34

La herramienta sufre, por causas diversas, un desgaste paulatino en los flancos de contacto con la pieza. Un esfuerzo mecánico excesivo puede originar la rotura de la herramienta. El filo de la herramienta está sometido a:

compresión, fricción, solicitación térmica, ataque químico.

La resistencia a estos esfuerzos se consigue con el empleo de una amplía variedad de materiales y geometría de herramientas. (Ver figura # 6)

FIGURA # 6. HERRAMIENTAS EN MHCN • De medición para alta producción. El herramental de medición para alta producción es un punto que de ninguna manera deberá pasarse por alto en una adecuada planeación del maquinado de alguna pieza, actualmente se cuenta con equipo de altísima tecnología para la verificación de piezas y, sobre todo para las de lata producción, sin embargo, este equipo dista mucho de ser barato y con

tiempos de entrega cortos, por el contrario, normalmente es equipo caro, con tiempos de entrega largos y algunas veces no muy fácil de operar, por lo que se requerirá personal capacitado para su uso, normalmente todas las máquinas CNC cuentan en la actualidad con dispositivos automáticos de regulación y medición que facilitan las tareas del operador y protegen la vida de las herramientas así como de las piezas a maquinar, así pues las máquinas tienen incorporado en su arquitectura, sensores de proximidad, verificadores de presencia de herramienta, calibradores in-process y un sinfín de aditamentos para garantizar el buen funcionamiento de la maquina y piezas dentro de especificación.

• Lay-Out del herramental. El Lay-Out del herramental es normalmente proporcionado por el fabricante de la herramienta o de la máquina y en el se muestra cual es la parte a maquinar, la herramienta con que se va a hacer el maquinado, las velocidades de corte y avances de herramienta recomendados, las longitudes de calibración de la herramienta y en general todos los datos relacionados con la puesta a punto de la herramienta y de la pieza a maquinar.

Recopilará individualmente información del herramental que se utiliza en la fresadora de control numérico computarizado.

Page 35: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 35

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia Analítica.

Comprenderá la función de cada uno de los dispositivos para la sujeción de herramientas.

El alumno: • comparará y determinará como

influyen las posiciones de cada uno de los dispositivos para la sujeción de herramientas.

Competencia lógica.

Analizar procedimientos y reglamentos que se aplican dentro del ámbito industrial.

El PSP: • Explicará el procedimiento que se lleva

acabo para el montaje y desmontaje de las herramientas de corte.

El alumno: • Propondrá un procedimiento para el

montaje y desmontaje de las herramientas de corte para la fresadora de control numérico.

1.2.2 Condiciones para el maquinado de una pieza especifica. • Velocidad de avance de la

herramienta.

El avance es el movimiento de la cuchilla en la dirección de trabajo. La velocidad de avance es generalmente especificada introduciendo un desplazamiento por minuto. En cualquier caso, también puede introducirse como un desplazamiento por revolución de fresa o por diente de corte. En el programa CN, el avance está caracterizado por la letra de código F. Ejemplos: F=100 mm/min, significa una velocidad de avance de 100 milímetros por minuto. F=0,1 mm/rev, significa una velocidad de avance de 0,1 milímetros por revolución de corte F=0,02mm/T, significa una velocidad de avance de 0,02 milímetros por diente. La cuchilla usada no debería ser mayor que la requerida para la operación concreta. Cuanto mayor es la herramienta se produce un mayor número de desviaciones dimensionales, debidas, en su mayoría, a la deflexión por la inclinación del flanco de corte de la fresa.

Dicho en otras palabras la velocidad de avance es la proporción a la cual la herramienta avanza a lo largo de la pieza por cada revolución de esta misma. En la tabla 1 se muestran las velocidades de avance recomendadas para el trabajo con diversos materiales.

Page 36: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 36

Tabla 1.

• Profundidad de corte. La profundidad o anchura de corte describe cuanto se introduce en la fresa en la pieza en la dirección de avance. La profundidad de corte en un fresado con giro vertical. Anchura de corte en fresado con giro horizontal. Los esfuerzos de corte de la fresa es la anchura de la fijación de la herramienta con la pieza medida en el plano de trabajo en ángulo recto a la dirección de avance. Tanto la profundidad o anchura de corte como la fijación de la fresa provienen de: con la velocidad de mecanizado posible, con la fresa usada y el material ha ser fresado con el acabado de superficie requerido.

el desplazamiento programado de la fresa,

tamaño y forma de la fresa. Cuando se programa el recorrido de la fresa en la pieza, es necesario coordinar profundidad y anchura de corte, así como la fijación de la fresa: con la velocidad de

mecanizado posible, con la fresa usada y el material ha ser fresado con el acabado de superficie requerido. • Revoluciones del husillo. La velocidad de fresado se introduce: bien directamente en revoluciones por minuto, por códigos numéricos que se asignan a las varias velocidades disponibles en la máquina. En el programa de control numérico, la velocidad de giro tiene la letra código S. Ejemplo: S= 630 rpm, significa 630 revoluciones por minuto. SII denota una introducción de velocidad de giro codificada (Por ejemplo, SII=500 rpm). La elección de velocidad de giro determina la velocidad de corte. La velocidad de corte es equivalente a la velocidad en superficie de la fresa. Esto no sólo depende de la velocidad de giro, sino también del diámetro de la fresa. (Cuanto mayor velocidad de giro y mayor diámetro de fresa, mayor velocidad de corte). Cuando se introduce una velocidad de giro es esencial asegurar que se ha designado el sentido de rotación correcto.

Elaborará en forma grupal un cuadro sinóptico sobre los

Page 37: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 37

aspectos que se deben reunir en las condiciones del maquinado.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia científico-teórica.

Aplicar los principios de velocidad aplicados en el maquinado de piezas por C.N.C.

El alumno: • Observará un maquinado de una pieza

y dibujará a mano alzada la forma en que interviene la velocidad de avance de la herramienta con respecto a las revoluciones del usillo explicando de que manera afecta la velocidad en las herramientas de corte.

1.2.3 Elaboración de la hoja de procesos. Los procesos de manufactura en CNC son esencialmente idénticos en principios a los métodos de manufactura convencional. Convencionalmente los planos son elaborados por ingenieros de diseño los cuales son entregados a los mecánicos, en donde los mecánicos leen los planos y calculan los pasos de la herramienta, las velocidades de corte, los avances y el tiempo de maquinado. La programación CNC es en parecido al maquinado convencional. El mecánico tiene la responsabilidad de las operaciones de maquinado sin emplear los controles por vía manual si no que deberá programar eficientemente el uso de esos controles.

Esto no quiere decir que los mecánicos tengan que ser programadores computacionales. En un principio las máquinas CNC requerían especialistas en programación para introducir la información en la máquina de la misma manera que el mecánico ejecutaba la operación de puesta a punto. Con los códigos G y M hoy los lenguajes de programación para CNC no requieren especialistas en computación. Programación del proceso de CNC auxiliado por computadora. 1. Desarrollo del modelo geométrico en tres dimensiones usando el CAD. 2. Elección de las operaciones de maquinado que se requieren para producir la parte (algunas de estas asistidas por computadora). 3. Elección del herramental que deberá ser usado. 4. Correr el programa CAM para generar el programa CNC incluyendo las hojas de operaciones y los listados de herramientas. 5. Verificar y corregir el programa usando un simulador virtual como el CNCez. 6. Bajar de la red los programas de la parte para instalarlos en la máquina o máquinas que lo requieran (en algunas ocasiones pueden ser varias las máquinas que van a ser usadas para fabricar la parte). 7. Verificar los programas que han sido instalados en las máquinas y efectuar las correcciones que pudieran ser necesarias. 8. Correr el programa y producir la parte. • Diseño. La ruta, en la industria del transporte, significa establecer el itinerario que un

Page 38: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 38

embarque debe de seguir. Según se aplica a la planeación de la producción, la ruta significa establecer la trayectoria de la materia prima y de las piezas durante el proceso hasta la obtención del producto terminado, esto incluye la especificación de las operaciones de trabajo necesarias y su secuencia, el diseño de la hoja de ruta es tan variado como empresas hay trabajando ordenadamente, sin embargo la información contenida en este documento puede resumirse como que es la repuesta a las preguntas básicas de quién, dónde y cómo una operación de maquinado o de manufactura de algo deberá realizarse. Por ejemplo siguiendo las siguientes líneas de código nosotros podemos dar instrucciones a una fresadora CNC para que ejecute una línea o block número 100, la herramienta cortará a partir del origen relativo y a un avance de 20 in./ min. a lo largo del eje X 1.25 in. Y en eje de las Y 1.75 in. N95 G90 G20 N100 G01 X1.25 Y1.75 F20 Método Conversacional (no estandarizado). Un método alternativo de programación es usar el controlador conversacional de CNC. Estos controladores generalmente no siguen cualquier estándar son más particulares y se supone que son más fáciles de usar incluso se pretende que no es necesario saber como programar y solamente es necesario conocer como responder a los controladores en la pantalla.

Generalmente cuando las máquinas producen partes simples puede ser usado este sistema, sin embargo para piezas más complejas puede que no funcione. Por lo tanto algunas máquinas CNC pueden ser programadas por ISO/EIA y por el conversacional. Un aspecto que debe ser tomado en cuenta es que además de que los controladores CNC del conversacional no están estandarizados, otro punto importante a tomar en cuenta es que su comunicación con el CAD/CAM llega a ser más difícil. En general podemos decir que una máquina que no requiere soporte del CAD/CAM es una máquina que va producir partes simples y entonces puede ser apropiada para el controlador conversacional. • Inclusión de los elementos. Las especificaciones del producto constituyen la base para fijar la ruta, estas especificaciones pueden ser proporcionadas de varias maneras, que incluyen descripciones por escrito, dibujos técnicos, remisiones de material, fórmulas, especificaciones de las propiedades químicas y físicas y requisitos de funcionamiento, por lo general, estas especificaciones son obtenidas ya sea del cliente o del staff responsable de ingeniería del producto, pero los encargados de la ruta, los métodos, la inspección, las instalaciones de la planta o las compras, pueden colaborar en la determinación de las especificaciones del producto, como es natural, tales especificaciones deben concordar con las

Page 39: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 39

posibilidades prácticas de la producción de la fábrica. El detalle con el que aparecerán tales especificaciones varía mucho con el producto y con los procesos implicados, un perno de metal de tipo comercial puede ser descrito suficientemente bien mediante un sencillo enunciado del tipo, material y dimensiones del cuerpo, por otra parte, el motor de un automóvil requiere cientos de dibujos técnicos, remisiones de material y especificaciones por separado de materiales y funcionamiento, las remisiones de material (que son listas de piezas, materiales y cantidades) son una importante ayuda para la ruta y la preparación de las ordenes, aún cuando el ingeniero a cargo de la ruta puede no estar directamente relacionado con el desarrollo de ninguna de las especificaciones del producto, puede pedírsele que reúna esta información para su uso en la producción. Dicho en otras palabras lo podemos realizar de la siguiente manera. 1. Desarrollo del diseño de la pieza. 2. Elección de la máquina que va a producir la parte. 3. Elección del herramental requerido. 4. Decisión de la secuencia de maquinado. 5. Elaboración de los cálculos para la programación de las coordenadas. 6. Cálculo de las velocidades de corte y avances requeridos para el herramentado y el material que se va a trabajar. 7. Elaboración del programa del CNC. 8. Elaboración de las hojas de procesos y los listados de herramientas.

9. Verificar la programación empleando cualquiera de los dos; un simulador virtual de CNCez o empleando la máquina actual. 10.Verificar el programa en la máquina actual y efectuar las correcciones que pudieran ser necesarias. 11.Correr el programa y producir una parte en material de prueba. • Información de la hoja de

procesos para la programación CNC y CAM.

La programación de máquinas de control numérico es básicamente la manera como dicha maquinaría deberá operar para la fabricación de alguna pieza en especifico, en la hoja de ruta se encontrará en primer lugar el nombre, el número y probablemente la ubicación de la máquina que se usará para el proceso en cuestión, enseguida deberá encontrarse la información concerniente a la pieza a maquinar, el modelo, el material y todas las características que el ingeniero de procesos crea convenientes como una ayuda para el operador, también en la ruta de procesos deberá estar la información detallada de la o las herramientas necesarias para el maquinado de la parte, las condiciones a las que deberá trabajarse la herramienta, así como las longitudes de calibración y si es posible los ciclos de vida útil de la herramienta, es importante también que la ruta de procesos contemple la información concerniente a los instrumentos de medición que deberán usarse para verificar que los maquinados que se han realizado a la pieza estén dentro de las especificaciones que marca el diseño de la parte, deberá tener también la información de la frecuencia

Page 40: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 40

con que estas verificaciones deberán realizarse, el o los documentos en los que las mediciones se reportan y algo que últimamente se esta utilizando en la industria como información parte de la hoja de ruta son los planes de reacción, que no son otra cosa más que las instrucciones que debe de seguir el operador o el personal que hace las verificaciones cuando alguna pieza o maquinado es encontrado fuera de especificación, algunas empresas incluyen en sus hojas de ruta dibujos o sketches de las partes a maquinar con sus principales dimensiones y tolerancias, no se debe olvidar que la hoja de ruta especifique claramente el último nivel de revisión del diseño de la parte a fabricar así como la fecha en que se generó la hoja, el nombre del ingeniero responsable y si es posible el tiempo de efectividad del documento. Por ejemplo: Manejo de las herramientas en una máquina CNC.

Asegúrese de la localización y buen funcionamiento del botón de PARO DE EMERGENCIA de la máquina antes de prender y operar la máquina.

Haga una prueba de paro de emergencia en la máquina antes de iniciar el trabajo.

Limpie la grasa y el aceite de los tableros y mantenga la máquina siempre limpia.

Remueva las virutas con un cepillo de alambre y con una herramienta “T” para las ranuras. Nunca use aire a presión para limpiar virutas.

Mantenga la máquina libre de herramientas y materiales; para esto emplee una mesa lateral auxiliar.

Tenga cuidado de no golpear los controles del CNC.

Asegúrese de que las guardas de seguridad sean corridas antes de iniciar el trabajo.

No toque ninguna parte en movimiento.

Una vez en operación no desatienda a la máquina CNC.

Sujete y asegure las piezas adecuadamente usando los aditamentos correctos.

• ISO 9000 y QS 9000 en la

certificación del proceso de maquinado.

Los elementos de ISO-9000 y QS-9000 son herramientas que el personal involucrado en la implantación de un sistema de calidad basado en esta norma deberá de conocer perfectamente antes de llevar a cabo ninguna acción, estos elementos consisten de una serie de normas que deberán cumplirse al pie de la letra para lograr una certificación en este tipo de sistemas de calidad. Etimológicamente ISO proviene de sus siglas en inglés que significan Internacional Standarization Organization, (Organización internacional para la estandarización), y su creación ocurrió en el año de 1987 con la publicación del conjunto de normas y guías cuyo objetivo era mejorar los sistemas de calidad de las empresas. Como ya se mencionó el objetivo de la norma ISO es el de mejorar los sistemas previamente establecidos en las industrias por medio de guías y estándares, estos acuerdos fueron tomados por las tres

Page 41: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 41

grandes empresas automotrices, General Motors, Chrysler y Ford, en Ginebra Suiza. Los beneficios de la implantación de este sistema de calidad han sido reconocidos por innumerables empresas que han logrado su certificación con éxito, y básicamente lo que estas empresas han perseguido al implantar este sistema es ser organizaciones que logren calidad y costo de clase mundial. ISO-9000. Directrices para selección y uso. La norma ISO-9000 provee los lineamientos para elegir con criterio una de las normas ISO-9001, ISO-9002, ISO-9003 ó ISO-9004. ISO-9001. Diseño, desarrollo, producción, instalación y servicio. La norma ISO-9001, se emplea en el caso de una empresa que desea asegurar la calidad de los productos o servicios que provee a un cliente mediante un contrato. Abarca la calidad en el diseño, la producción, la instalación y el servicio post-venta. ISO-9002. Producción, instalación y servicio. La norma ISO-9002, se emplea en el caso de una empresa que desea asegurar la calidad de los productos o servicios que provee un cliente mediante un contrato. Más restringida, abarca sólo la calidad en la producción y la instalación. ISO-9003. Inspección y pruebas finales. La norma ISO-9003, se emplea en el caso de una empresa que desea asegurar la

calidad de los productos o servicios que provee q un cliente mediante un contrato. Todavía más restringida, abarca sólo la inspección y ensayos. ISO-9004. Directrices de aplicación. Las máximas autoridades pueden desear la seguridad de que su empresa produce bienes y servicios de calidad. Esta norma establece los requisitos de un sistema de la calidad para obtener esa garantía. Por ejemplo cuando se hace una auditoria de certificación se tiene que describir los procesos en donde solamente se describe lo que se hace, a continuación se describe la certificación del proceso de maquinado. Prácticas de maquinado.

En caso de emergencia cuando la máquina se encuentre en operación oprima el botón de PARO DE EMERGENCIA.

Antes de la operación de la máquina asegúrese de que no existen obstáculos en el recorrido de trabajo de la máquina.

Verifique la posición mas alta y los movimientos transversales de las herramientas para evitar choques con objetos periféricos:

Cuando la herramienta esta bajando en un maquinado de superficie.

Cuando la herramienta esta ejecutando una operación de corte.

Cuando la herramienta se está moviendo hacia un cambio de posición.

Use las tablas de velocidades de corte y avances que el fabricante recomienda.

Ajuste esos parámetros basándose en las especificaciones de precisión,

Page 42: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 42

calidad, acabado, desgaste de herramienta, control de virutas y capacidad de la máquina para la parte que se va a fabricar.

Efectúe un ciclo en vacío par verificar la operación.

Cheque la pieza terminada para verificar que este libre de rebabas.

Mantenga un flujo continuo de refrigerante sobre las herramientas de corte, cuando trabaje con fundición gris o de acero.

Use menor cantidad de revoluciones para el torneado de roscas que las que normalmente se emplean par cualquier otra operación de torneado.

Finalice el maquinado de un cono interno en dirección del diámetro mayor.

NOTA: Siempre consulte con el instructor cuando no este familiarizado con alguna operación. • Aspectos de higiene y seguridad

que debe contener la hoja de procesos.

Es también importante considerar algunos aspectos de higiene y seguridad dentro de la hoja de procesos, por ejemplo sería de gran ayuda para el operador saber que existe algún aditamento especial para levantar alguna pieza pesada, ó saber que es importante utilizar lentes, casco, ó guantes especiales para el manejo de alguna sustancia especifica, es poco común encontrar este tipo de información en la mayoría de las hojas de ruta de procesos de muchas industrias, sin embargo con las regulaciones que nos impone la ISO-14000 es muy probable que

cada día más y más plantas industriales adopten esta práctica. Para le protección de la persona siempre será recomendable que el operador de la máquina siga las siguientes recomendaciones:

Siempre usar gogles y peto de seguridad.

Evitar el uso de ropa y accesorios innecesarios (corbatas, cadenas, guantes, relojes, anillos, etc.).

Cubrir el cabello cuando este sea largo con alguna gorra apropiada.

Emplear las piernas y no la espalda para cargar objetos pesados.

Evitar el contacto de refrigerantes y fluidos de corte con la piel.

Cuando algún accidente se presente, se debe notificar de inmediato al supervisor y aplicar los primeros auxilios en caso de ser posible. Ambiente de trabajo.

Se debe mantener el piso limpio de aceite y grasa.

Barrer las virutas del piso; estas pueden producir resbalones.

Mantener los materiales y las herramientas en su lugar.

Selección y manejo de las herramientas.

Asegúrese de que las herramientas estén afiladas y en buena condición.

Asegúrese de que las herramientas están limpias de aceite, grasa y mugre.

Transporte siempre las herramientas con el filo hacia abajo.

Cuando sean afiladas las herramientas de carburo o las cerámicas, hacerlo en

Page 43: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 43

un área ventilada y nunca cerca de una máquina CNC.

Para maquinados con insertos de carburo o de cerámica, siempre elija los más sólidos.

Elija los portainsertos más sólidos y cortos posible.

Asegúrese siempre de que las herramientas estén correctamente colocadas y que estén firmemente sujetas.

Investigará en forma grupal las características que deben reunir las hojas de procesos realizadas en la industria comparando los aspectos que contienen contra la teoría dando sus conclusiones.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia para la vida.

Aplicar los conocimientos adquiridos en la elaboración de hojas de procesos en su vida cotidiana.

El alumno: • Elegir una pieza determinada del

automóvil de casa y vera cuales son los maquinados que lleva y si se pueden realizar en una fresadora de C. N. C. así mismo realizará la hoja de procesos de dicha pieza.

Competencia emprendedora. Recopilar información de las normas

ISO y QS 9000. El alumno: • Recopilar información de ISO y QS9000

analizando los apartados de cada norma y aplicarlos en el taller de C.N.C simulando auditoria para certificación.

Page 44: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 44

PRÁCTICAS Y LISTAS DE COTEJO

Unidad de aprendizaje:

1

Práctica número: 1 Nombre de la práctica:

Visita el área de Ingeniería de Procesos de una Empresa Industrial.

Propósito de la práctica:

Al finalizar la práctica, el alumno identificará las características y requerimientos para la elaboración de un proceso eficiente para el maquinado de una pieza en una fresadora CNC.

Escenario: 1) Aula, 2) Empresa

Industrial.

Duración: 12 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Tabla de campo. • Hojas de papel bond. • Lápiz. • Goma. • Copia de diversos

formatos de hojas de proceso empleados para la fabricación de una pieza.

• Hojas de datos técnicos.

• De seguridad marcado

por la empresa.

Page 45: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 45

Procedimiento

Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizar la ropa y equipo de trabajo.

Para el desarrollo de esta práctica se recomienda formar grupos de 6 a 8 alumnos: Escenario 1 1. Elegir una empresa manufacturera que opere con fresadora CNC. Escenario 2 2. Acudir con el responsable del departamento de ingeniería de proceso. 3. Hacer un listado de los diferentes tipos de productos terminados. 4. Comentar con el responsable de las principales características y requerimientos para la

elaboración de un proceso eficiente para el maquinado de una pieza. 5. Tomar nota de los criterios empleados para la selección del material. 6. Tomar nota de los sistemas empleados para la preparación de la alimentación de una

fresadora CNC. 7. Tomar nota de los criterios empleados para la selección de la fresadora a utilizar. 8. Tomar nota de las características de los herramentales de sujeción. 9. Tomar nota de las características de los herramentales de corte. 10. Tomar nota de las características de acabados. 11. Tomar nota de las características empleadas para la programación del CNC. 12. Realizar un reporte de la práctica que incluya lo siguiente:

• Comentarios sobre los procesos de fabricación en torno CNC. • Observaciones. • Conclusiones. Dar tratamiento a los residuos recuperables.

Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.

Page 46: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 46

Lista de cotejo de la práctica número 1:

Visita al área de Ingeniería de Procesos de una Empresa Industrial.

Nombre del alumno: Instrucciones: A continuación se presentan los criterios que van a ser

verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. De la siguiente lista marque con una aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño

Desarrollo Sí No No Aplica

Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.

Utilizó la ropa y equipo de trabajo.

1. Tomó nota de los criterios empleados para la selección del material.

2. Tomó nota de los sistemas empleados para la preparación de la alimentación de la fresadora CNC.

3. Tomó nota de los criterios empleados para la selección del torno a utilizar.

4. Tomó nota de las características de los herramentales de sujeción.

5. Tomó nota de las características de los herramentales de corte.

6. Tomó nota de las características de acabados.

7. Tomó nota de las características.

8. Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos solicitados.

Separar los residuos recuperables

Dispuso de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados

Observaciones:

PSP:

Page 47: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 47

Hora de inicio:

Hora de término:

Evaluación:

Page 48: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 48

Unidad de aprendizaje:

1

Práctica número: 2 Nombre de la práctica:

Elaboración de una hoja de procesos para el mecanizado de partes.

Propósito de la práctica:

Al finalizar la práctica el alumno elaborará hojas de procesos de acuerdo a la aplicación del lenguaje y especificaciones para el maquinado de partes en CNC.

Escenario: Aula. Duración: 14 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Hoja de papel bond. • Lápiz. • Goma. • Diseño de una pieza para

maquinar en fresadora.

• Vernier. • Piezas mecánicas.

Page 49: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 49

Procedimiento

Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.

Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizar la ropa y equipo de trabajo.

Esta práctica deberá realizarse de forma individual. 1. Identificar los pasos del proceso. 2. Definir el tipo de material y su preparación. 3. Definir el tipo de acabado de la pieza. 4. Evaluar las tolerancias de la pieza contra la precisión de la fresadora. 5. Determinar las condiciones de maquinado 6. Elaborar el Lay-Out del herramental. 7. Establecer el tiempo del ciclo de mecanizado. 8. Establecer las condiciones de seguridad e higiene. 9. Elaborar la hoja de procesos para la pieza dada. 10. Repetir esta práctica para piezas diferentes si el tiempo lo permite. 11. Elaborar un reporte de la práctica que incluya lo siguiente:

• Sugerencias. • Observaciones. • Conclusiones.

Dar tratamiento a los residuos recuperables. Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los

contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.

Page 50: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 50

Lista de cotejo de la práctica número 2:

Elaboración de una hoja de procesos para el mecanizado de partes.

Nombre del alumno: Instrucciones: A continuación se presentan los criterios que van a ser

verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. De la siguiente lista marque con una aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño

Desarrollo Si No No Aplica

Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.

Utilizó la ropa y equipo de trabajo.

1. Realizó esta práctica en forma individual.

2. Identificó los pasos del proceso.

3. Definió el tipo de material y su preparación.

4. Definió el tipo de acabado de la pieza.

5. Evaluó las tolerancias de la pieza contra la precisión la fresadora.

6. Determinó las condiciones de maquinado.

7. Elaboró el Lay-Out del herramental.

8. Estableció el tiempo del ciclo de mecanizado.

9. Estableció las condiciones de seguridad e higiene.

10. Elaboró la hoja de procesos para la pieza dada.

11. Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos solicitados.

Separar los residuos recuperables.

Dispuso de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados.

Observaciones:

PSP: Hora de

inicio: Hora de

término: Evaluación:

Page 51: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 51

RESUMEN

En este capítulo se establecieron los fundamentos para determinar las necesidades de maquinado de una pieza a partir de los requerimientos del diseño para su fabricación en fresadora CNC. Se tuvo que realizar el análisis de la información contenida en el diseño de la parte, tales como los materiales, las dimensiones, las tolerancias, los acabados, los tratamientos térmicos y las consideraciones del maquinado para procesos posteriores. Entre las necesidades del maquinado se estudiaron los materiales, su calidad, su preparación, el cálculo de piezas por unidad de materia prima, así como el cálculo del desperdicio. También se vieron aspectos primordiales de la trigonometría y la geometría euclidiana aplicada para el proceso de fresado en C. N. C. De igual manera se estudiaron las características de la máquina, tales como su capacidad, sus características de Control Numérico y sus capacidades de programación.

En el segundo tema de este capítulo se determinó la forma de elaborar una hoja de procesos del maquinado de una pieza, tomando como base la capacidad de la fresadora elegido para la fabricación en alta producción. Antes de elaborar la hoja de procesos se estudiaron, por un lado el herramental de sujeción, de soporte y posicionamiento, el de corte estándar, de corte especial, de medición para alta producción y el Lay-Out de éste. Entre las condiciones del maquinado de una pieza específica, se consideraron, la velocidad de avance de la herramienta, la profundidad de corte y las revoluciones del husillo. Por último, se diseñó la hoja de procesos con todos los elementos, con la información relativa a los procesos para la programación CNC y CAM, las normas ISO-9000 y QS-9000 para la certificación del proceso de maquinado y los aspectos de seguridad e higiene correspondientes.

Page 52: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 52

AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS

1. Diga porqué es tan importante considerar los materiales de la pieza a maquinar para determinar las necesidades de maquinado.

2. Mencione los principales puntos a revisar de la información contenida en el

diseño al determinar las necesidades de maquinado de una pieza. 3. Diga que contiene el Lay-Out del herramental. 4. Cuales son los principales puntos a considerar para la elaboración de la hoja de

procesos.

5. ¿Cuáles son las condiciones que se deben tomar en cuenta para el maquinado de una pieza en una fresadora con CNC?

6. ¿Qué tipos de herramental se emplean en una fresadora con CNC?

7. ¿Cuáles son los elementos que se emplean en una fresadora con CNC?

Page 53: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 53

PROGRAMAR LA FABRICACIÓN DE PARTES METÁLICAS EN FRESADORA ASISTIDO POR CONTROL NUMÉRICO

COMPUTARIZADO.

Al finalizar el capitulo, el alumno programará la unidad de CNC de una fresadora de alta producción de acuerdo con la aplicación del lenguaje de la programación y especificaciones de la pieza para la fabricación de piezas

Page 54: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 54

MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Módulo

Unidad de Aprendizaje

Resultados de

Aprendizaje

1. Diseñar el proceso para fabricar partes metálicas en fresadora asistida por control numérico .

34 Hrs.

MAQUINADO DE PIEZAS EN FRESADORA DE CONTROL

NUMERICO. 144 HRS.

2.1 Controlar los movimientos de la fresadora C. N. C. mediante dispositivos de control y las unidades de adquisición de datos de entrada y salida para programar el proceso de manufactura de una pieza.

30 Hrs.

2.2. Programar una fresadora C. N. C. por medio de sistemas de coordenadas, unidades de adquisición, y lenguaje de programación para la fabricación de una pieza metal mecánica.

30 Hrs.

2.3. Elaboración de partes en fresadora C. N. C. programando la secuencia del proceso y usando el herramental apropiado para lograr la calidad en dimensiones y acabado que el diseño indique.

50 Hrs.

2. Programar la fabricación de partes metálicas en fresadora asistida por control numérico computarizado

110 Hrs.

Page 55: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 55

SUMARIO

Ventajas y desventajas del uso del CNC. Productividad del CNC. Características de las máquinas

operables con CNC. Planeación para el uso del sistema

CNC. Características del operador de una

fresadora CNC. Características de un programador de

CNC. Elementos de un programa de CNC. Dispositivos de registro y

acumuladores de memoria. Display de lectura de los valores de las

coordenadas. Sistemas de retroalimentación. Sistemas de control numérico. Unidad de entrada salida de datos. Unidad interna de entrada y salida de

datos. Unidad de cálculos y de enlace con los

elementos mecánicos Control numérico para Máquinas

herramienta. Programación manual. Sistema de coordenadas cartesianas. Tipos de control en dos ejes. Control del eje “Z”. Control de cuatro y cinco posiciones. Sistemas de incremento. Sistema absoluto. Sistema de fijación a cero. Computadoras para CNC. Lenguajes de programación para CNC. Programación automática del

Herramental APT. Adaptación del APT. Programación automática del

maquinado (Auto-Map). Programación Compact II.

Programación general de un proceso APT.

Manejo de los ejes de una fresadora CNC.

Operaciones con diámetro interior y diámetro exterior.

Proporciones en el avance. Velocidad del Husillo. Formato de la información. Interpolación lineal. Interpolación circular. Roscado. Consideraciones del empleo del

herramental. Herramientas de corte usadas en

fresadora CNC Herramientas de ranurado y

barrenado. Herramental de corte especial. Herramental de sujeción Aditamentos de avance automático. Verificación de primeras partes Dimensional. Acabado superficial.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 2.1. Controlar los movimientos de la

fresadora CNC mediante sus dispositivos de control y las unidades de adquisición de datos de entrada y salida para programar el proceso de manufactura de una pieza.

2.1.1 Características de un

Sistema C. N. C.

Page 56: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 56

FIGURA # 7. PUERTA COMPARATIVA

El control numérico ha sido empleado en la industria por alrededor de 40 años. Un simple control numérico es un método de operación automática para una máquina basado en un código de letras, números y caracteres especiales. Un sistema de instrucciones codificadas para ejecutar una operación es llamado un programa.

FIGURA # 8. PUERTA TIPO AND

El programa es transmitido por medio de las correspondientes señales eléctricas para activar los motores que mueven a la máquina. Las máquinas de control numérico pueden ser programadas manualmente, si se usa una computadora para crear un programa, el proceso es conocido como programación asistida por computadora. El acceso empleado en este texto será en forma de programación manual. Tradicionalmente los sistemas de control numérico están compuestos de los siguientes componentes: - Perforadora: convierte las instrucciones escritas a un correspondiente patrón perforado. El patrón de perforaciones es perforado a lo largo de la cinta la cual pasa a través de este dispositivo, muchas unidades antiguas usan un dispositivo de tecleado conocido como Flexowriter, los nuevos dispositivos incluyen una microcomputadora que se acopla a la unidad de perforado de cinta. - Lectora: la lectora lee el patrón de perforaciones de la cinta y lo convierte a un código de señales eléctricas. - Controlador: recibe el código de señales eléctricas de la lectora de cinta y subsecuentemente hace que la máquina de control numérico responda. - Máquina CN: responde a las señales programadas por el controlador y de acuerdo a estas la máquina ejecuta los movimientos requeridos para manufacturar la parte (encendido o apagado de la rotación del husillo, movimiento de la mesa o el husillo de

Page 57: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 57

acuerdo a la programación en las diferentes direcciones de los ejes, etc.) ver figura 9.

Figura 9.Componentes de un sistema tradicional CN. Los sistemas de control numérico ofrecen las siguientes ventajas sobre los métodos manuales de producción: 1. Mejor control del movimiento de las herramientas n bajo óptimas condiciones de corte. 2. Mejoran la calidad de la parte como así mismo su repetibilidad. 3. Reducen los costos de herramentado, el desgaste de herramientas y el tiempo de puesta a punto de la máquina. 4. Reduce el tiempo de la manufactura de las partes 5. Se reduce el porcentaje de desperdicio.

6. Se mejora la planeación y distribución de las operaciones de maquinado por medio de la ingeniería.

Ya vistas cada una de las ventajas del C. N. es conveniente definir que es el control numérico computarizado y sus componentes. Una máquina de control numérico computarizado (CNC) es una máquina de control numérico a la cual se le ha agregado la característica de tener una computadora. Esta computadora es conocida comúnmente como la unidad de control de la máquina o MCU (Machine Control Unit). Las unidades de control para las máquinas de control numérico normalmente usan dispositivos electromagnéticos, esto significa que las funciones de la máquina son controladas por elementos físico-electrónicos los cuales están contenidos en el controlador. Por otro lado la computadora emplea un software de tal forma que las funciones de la máquina se encuentran codificadas dentro de la computadora en el momento de la manufactura. La ventaja es que estas

Page 58: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 58

no se borrarán cuando la máquina CNC sea apagada. La memoria de la computadora que mantiene dicha información es conocida como ROM (read only memory). El MCU usualmente tiene un teclado alfanumérico para adquirir la información directa o manual o programas de partes. Tales programas son almacenados en la memoria RAM (random access memory) de la computadora. Estos programas pueden ser repasados editados y procesados por el control. Todos los programas que se encuentran en RAM se pierden cuando la máquina CNC es apagada, esos programas pueden ser salvados en algún dispositivo auxiliar de almacenamiento como puede ser cinta perforada, cintas magnéticas, o discos magnéticos. Las más recientes unidades

MCU tienen pantallas gráficas la cuales no solo pueden mostrar el programa CNC sino que también se pueden apreciar también los recorridos de las herramientas y los errores generados en el programa. Los componentes encontrados en casi todos los sistemas CNC se muestran en la ver figura 10. - Unidad de control de la máquina: genera, almacena y procesa los programas CNC, esta unidad contiene también el control de movimiento de la máquina en forma de un programa de software ejecutable ver figura 11. - Máquina CN: responde a las señales programadas por la unidad de control de maquina y manufactura de parte.

Fig. 10. Componentes de un sistema CNC

Page 59: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 59

Figura 11. Unidad de control de máquina (MCU). • Ventajas y desventajas del uso del

CNC. El control numérico computarizado ha abierto nuevas posibilidades y ventajas no ofrecidas por otras máquinas CN; estas son algunas de ellas: Ventajas: Mayor precisión y mejor calidad de productos. Mayor uniformidad en los productos producidos. Un operario puede operar varias máquinas a la vez. Fácil procesamiento de productos de apariencia complicada. Flexibilidad para el cambio en el diseño y en modelos en un tiempo cortó. Fácil control de calidad. Reducción en costos de inventario, traslado y de fabricación en los modelos y abrazaderas. Es posible satisfacer pedidos urgentes.

No se requieren operadores con experiencia. Se reduce la fatiga del operador. Mayor seguridad en las labores. Aumento del tiempo de trabajo en corte por maquinaria. Fácil control de acuerdo con el programa de producción lo cual facilita la competencia en el mercado. Fácil administración de la producción e inventario lo cual permite la determinación de objetivos o políticas de la empresa. Permite simular el proceso de corte a fin de verificar que este sea correcto. Desventajas: Alto costo de la maquinaria. Falta de opciones o alternativas en caso de fallas. 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 aumentan, ya que el sistema de control es más complicado y surge la necesidad de entrenar al personal de servicio y operación. Es necesario mantener un gran volumen de producción a fin de lograr una mayor eficiencia de la capacidad instalada. • Productividad del CNC. Actualmente existe un ambiente de grandes expectativas e incertidumbre. Mucho de esto se da por los rápidos cambios de la tecnología actual, pues estos no permiten asimilarla en forma adecuada de modo que es muy difícil sacar su mejor provecho. También surgen

Page 60: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 60

cambios rápidos en el orden económico y político los cuales en sociedades como la nuestra (países en desarrollo) inhiben el surgimiento de soluciones autóctonas o propias para nuestros problemas más fundamentales. Entre todos estos cambios uno de los de mayor influencia lo será sin duda el desarrollo de las nuevas políticas mundiales de mercados abiertos y globalización. Todo esto habla de una libre competencia y surge la necesidad de adecuar nuestras industrias a fin de que puedan satisfacer el reto de los próximos años. Una opción o alternativa frente a esto es la reconversión de las industrias introduciendo el elemento de la automatización. Sin embargo se debe hacerse en la forma más adecuada de modo que se pueda absorber gradualmente la nueva tecnología en un tiempo adecuado; todo esto sin olvidar los factores de rendimiento de la inversión y capacidad de producción. Uno de los elementos importantes dentro de este resurgir de la automatización son la Computarizado, las cuales brindan algunas ventajas adicionales que son de importancia considerar detenidamente. Como se ha visto, las tendencias de globalización y segmentación internacional de los mercados son cada vez más acentuadas. Y como estrategia para enfrentar este nuevo escenario, la automatización representa una alternativa que es necesario considerar. Los países de mayor desarrollo, poseen una gran experiencia en cuanto a

automatización se refiere y los problemas que ellos enfrentan en la actualidad son de características distintas a los nuestros. Por lo cual es necesario precisar correctamente ambas perspectivas. • Características de las máquinas

operables con CNC. Existen cinco formas de automatizar en la industria moderna, de modo que se deberá analizar cada situación a fin de decidir correctamente el esquema más adecuado. Los tipos de automatización son:

Control Automático de Procesos El Procesamiento Electrónico de Datos La Automatización Fija El Control Numérico Computarizado La Automatización Flexible. El Control Automático de Procesos, se

refiere usualmente al manejo de procesos caracterizados de diversos tipos de cambios (generalmente químicos y físicos); un ejemplo de esto lo podría ser el proceso de refinación de petróleo.

El Proceso Electrónico de Datos frecuentemente es relacionado con los sistemas de información, centros de cómputo, etc. Sin embargo en la actualidad también se considera dentro de esto la obtención, análisis y registros de datos a través de interfases y computadores. La Automatización Fija, es aquella asociada al empleo de sistemas lógicos tales como: Los sistemas de relevadores y compuertas lógicas; sin embargo estos sistemas se han ido flexibilizando al introducir algunos

Page 61: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 61

elementos de programación como en el caso de los (PLC’S) O Controladores Lógicos Programables. Un mayor nivel de flexibilidad lo poseen las máquinas de control numérico computarizado. Este tipo de control se ha aplicado con éxito a Máquinas de Herramientas de Control Numérico (MHCN). Entre las MHCN podemos mencionar: Fresadoras CNC. Tornos CNC. Máquinas de Electroerosionado Máquinas de Corte por Hilo, etc. (Ver figuras # 12, 13 y 14)

FIGURA # 12. TORNO DE TORRETA Y EJE “C”

FIGURA # 13. FRESADORA VERTICAL DE CUATRO EJES

FIGURA # 14. TORNO Y FRESA CNC El mayor grado de flexibilidad en cuanto a automatización se refiere es el de los Robots industriales que en forma más genérica se les denomina como «Celdas de Manufactura Flexible». CNC. Se refiere al control numérico de máquinas, generalmente Máquinas de Herramientas. Normalmente este tipo de control se ejerce a través de un computador y la máquina está diseñada a fin de obedecer las instrucciones de un programa dado. Esto se ejerce a través del siguiente proceso:

Dibujo del procesamiento Programación. Interfase. Máquinas Herramientas CNC.

La interfase entre el programador y la MHCN se realiza a través de la interfase, la cual puede ser una cinta perforada (Ver figura # 15) y codificada con la información del programa.

Page 62: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 62

Normalmente la MHCN posee una lectora de la cinta.

FIGURA # 15. TARJETA PERFORADA

• Planeación para el uso del sistema

CNC. Un sistema no es u simplemente una computadora o una red de computadoras con su equipo periférico es también un administrador de procesos que ha sido automatizado por el uso de computadoras. Muchas de las tareas involucradas en la administración de operaciones pueden ser hechas por o con el soporte computarizado. La administración de procesos involucra el procesamiento y la comunicación en tres tipos de información de manufactura: técnica, logística y administrativa. En este caso vamos a describir el mayo sistema de administración usado en manufactura para manejar esos tipos de información. El sistema técnico de información incluya la generación de planes de proceso y programas CN a partir de la información del diseño. Los sistemas logísticos de información están relacionados con la planeación y programación de la producción. Ellos pueden limitar a la producción y al control de materiales o cubrir el alcance entero de los recursos planeando los procesos. Los sistemas de

información administrativa incluyen una variedad de funciones de soporte. Muchos de ellos relativos a evaluación del desempeño de manufactura tales como calidad, desempeño equipamiento, y costo de la información. Las computadoras pueden también ser usadas para diseñar la arquitectura de una línea de manufactura, ambos la distribución física de las herramientas y el flujo de los materiales y el producto. Además las computadoras pueden ser una valiosa herramienta para ayudar a administrar la optimización de las operaciones en manufactura. Este puede incluir balanceo de línea, reducción de inventario, mejoramiento del ciclo del tiempo o usar técnicas estadísticas para el control de proceso. La planeación técnica del proceso. La decisión sobre el cuándo es necesario utilizar CNC’s muchas veces se resuelve en base a un análisis de producción y rentabilidad; sin embargo en nuestros países subdesarrollados, muchas veces existe un factor inercial que impide a los empresarios realizar el salto tecnológico en la medida que estas personas se motiven a acercarse a estas tecnologías surgirán múltiples alternativas financieras y de producción que contribuirán a mejorar el aspecto de rentabilidad de este tipo de inversión. Por otro lado una vez tomado este camino se dará una rápida transferencia tecnológica a nivel de las empresas incrementando el nivel técnico. Fenómenos como éstos no son raros, pues se dan muchas veces en nuestros países al nivel de consumidores.

Page 63: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 63

Somos consumidores de productos de alta tecnología y nos adaptamos rápidamente a los cambios que se dan en productos tales como: Equipos de Alta Fidelidad, Automóviles, Equipo de Comunicación y Computadores. Entonces, ¿Por qué ser escépticos? Y pensar que no somos capaces de adaptar nuevas tecnologías productivas a nuestra experiencia empresarial. Veamos ahora como se decide la alternativa de usar o no CNC. en términos de producción: Cuando se tienen altos volúmenes de producción. Cuando la frecuencia de producción de un mismo artículo no es muy alta. Cuando el grado de complejidad de los artículos producidos es alto. Cuando se realizan cambios en un artículo a fin de darle actualidad o brindar una variedad de modelos. Cuando es necesario un alto grado de precisión. La principal tarea de la planeación técnica para manufacturar es convertir la información del diseño en información que pueda ser usada para manufacturar el producto. Este proceso normalmente involucra una secuencia de pasos los cuales empiezan con el diseño del producto y terminan con la programación de instrucciones que controlan la operación del equipo de manufactura (ver figura 16)

Figura 16.secuencias de pasos y programación de instrucciones. Planeación técnica del proceso. La técnica de la planeación de procesos es la unión entre el desarrollo y la manufactura organizados. La información del diseño del producto es la primera fuente de información técnica que manufactura emplea para determinar como hacer el producto final. Este diseño o información de ingeniería normalmente incluye información acerca del producto y sus partes tal como:

Listas de materiales (listados completos de las partes que componen el producto final).

Page 64: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 64

Geometría las formas físicas del producto y sus partes.

o Dimensiones. o Tolerancias. o Materiales.

Requerimientos especiales (acabados superficiales o tratamientos térmicos).

Normalmente toda esta información está contenida e un dibujo de ingeniería el cual ingeniería de manufactura emplea para obtener la información que ellos necesitan para planear los procesos de manufactura. En la actualidad esta información es a menudo encontrada en una computadora dentro del sistema CAD (computer arded design), esto puede ser almacenado en forma de diseños de ingeniería o puede ser incorporado a una computadora como diseño del producto. Manufactura usa un sistema para extraer la información y para procesar esta información es necesario adema planear y operar los procesos de manufactura. El primer paso de la planeación técnica de procesos es llamado “planeación de procesos» ingeniería de manufactura o planeación de procesos usan la información del diseño el cual describe al producto para seleccionar los procesos y las máquinas que pueden ser usadas para fabricar y ensamblar las partes. El planeador trabaja en los detalles de las herramientas específicas y de los dispositivos que van a ser requeridos para controlar los parámetros críticos dentro de la operación de la máquina. El resultado final de esta actividad normalmente toma la forma de un “ruteo” de manufactura, este describe

enteramente y en detalle los procesos de manufactura, incluyendo la secuencia de operaciones y el establecimiento y control de los límites en cada herramienta. El siguiente paso es la programación CN; las actividades de programación involucran la definición de procesos y parámetros y el desarrollo específico de instrucciones para todo el equipo de manufactura controlado por computadora. El resultado es un conjunto de programas computarizados que serán usados para operar las herramientas. En las operaciones de maquinado este paso involucra la programación del CN para las partes. En otros tipos de procesos de manufactura el tipo de información puede diferir pero la función es básicamente la misma. en la manufactura de productos eléctricos o electrónicos se deben desarrollar programa de prueba en la misma forma.

Realizará un resumen individual sobre las características de un sistema de CNC.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia tecnológica.

Identificar los avances tecnológicos en los sistemas de C. N. C.

El alumno: • Investigará en internet o en manuales

cuales son los avances que se tienen en cuanto a sistemas de C. N. C.

Page 65: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 65

Competencia científico-teórica.

Identificar la aplicación de los conceptos matemáticos en las maquinas operables de C. N. C.

El alumno: • En el maquinado de una pieza en un

fresadora de C. N. C. identificar en donde intervienen los algoritmos.

2.1.2 Principio del

funcionamiento de un CNC.

• Características del operador de

una fresadora CNC. El operador de CNC deberá tener conocimientos en geometría, álgebra y trigonometría. Deberá conocer sobre la selección y diseño de la Herramienta de Corte. Dominar los métodos de sujeción. Uso de medidores y conocimientos de metrología. Interpretación de Planos. Conocimientos de la estructura de la máquina CNC. Conocimientos del proceso de transformación mecánica. Conocimientos de la programación CNC. Conocimientos del Mantenimiento y operación CNC.

Conocimientos generales de programación y computadores personales. Existen algunos otros aspectos de tipo humano que se derivan de la utilización del control numérico; entre los que podemos mencionar: Una persona puede operar varias máquinas simultáneamente. Mejora el ambiente de trabajo. No se requiere de una gran experiencia. El programa tiene el control de los parámetros de corte. Todos estos aspectos pueden representar cambios culturales dentro del ambiente del taller; sin embargo si se es hábil la adaptación será bastante rápida. Un operador experto en MHCN debe conocer sus prestaciones y los límites dentro de los que opera. No es suficiente con amarrar la pieza y manipular el armario de control. Para obtener los resultados óptimos en programación CN se debe de planificar toda la secuencia de operaciones anticipadamente. • Características de un

programador de CNC. El programador de CNC deberá básicamente cumplir al 100% con los puntos del párrafo anterior con la salvedad de que además de todo eso deberá conocer los lenguajes básicos de programación de máquinas de control numérico que veremos más adelante.

Page 66: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 66

• Elementos de un programa de CNC.

Las aplicaciones de alta velocidad en máquina herramienta exigen un nivel mínimo de prestaciones a los CNC’s que gestionan el proceso de mecanizado, de modo que sean capaces de controlar las altas velocidades y aceleraciones de los ejes con el nivel de precisión requerido. El procesamiento de los datos en el CNC comienza por el intérprete del programa, el cual descifra el programa escrito en formato ISO (Ver figuras # 17 y 18) de manera que pueda ser asimilado por sistema de control y ejecutado en el interpolador. Pero antes de que los datos lleguen al interpolador es necesario realizar una serie de transformaciones como compensación de la geometría de la herramienta, escalado, rotación, cinemática de la máquina, etc. Después, el interpolador actúa enviando a los servos las consignas adecuadas.

FIGURA # 17. CODIGO EIA PARA CINTA PERFORADA

FIGURA # 18. CODIGO ISO PARA CINTA PERFORADA En aplicaciones de contorneado, la forma más habitual de especificar las trayectorias que debe seguir la herramienta está basada en la generación de una sucesión de puntos entre los cuales se realizan interpolaciones lineales. Cuanta más precisión se exige, mayor es el número de puntos, y el hecho de tener que procesar toda esa cantidad de información con precisión y a gran velocidad impone la adopción de soluciones específicas en los controles numéricos para alta velocidad. El CNC tiene que ser capaz de realizar las operaciones manteniendo los diferentes errores que se producen dentro de las tolerancias establecidas. Para el trabajo en alta velocidad, las exigencias son, como cabe esperar, más severas debido sobre todo a los altos valores de avance que se requieren. En los siguientes puntos se analizan las prestaciones que puede disponer un CNC para trabajar en alta velocidad. Los actuales CNCs están, cada vez más, basados en arquitecturas PC (Ver figura # 19), las cuales proporcionan discos duros

Page 67: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 67

con capacidades de almacenamiento de gigas, por lo que el problema del espacio que existía antiguamente ya no es tal. Además, la conexión a red de los CNCs proporciona todas las ventajas añadidas que supone una conexión de este tipo en cuanto a la transmisión y utilización de cualquier tipo de información.

FIGURA # 19. ORDENADOR PERSONAL COMO CNC Los fabricantes de CNC’s actuales están apostando cada vez más por los denominados controles abiertos, los cuales básicamente aprovechan la arquitectura PC para permitir al usuario implementar funciones propias, poniendo a su alcance muchos recursos internos del control. • Dispositivos de registro y

acumuladores de memoria. Muchos de los actuales programas generados por los paquetes CAM para el mecanizado de piezas en 3D, ocupan varios megas de memoria debido a la necesidad de mantener el error cordal a un valor bajo. Los actuales CNCs están, cada vez más, basados en arquitecturas PC, las cuales proporcionan discos duros con

capacidades de almacenamiento de gigas, por lo que el problema del espacio que existía antiguamente ya no es tal. Además, la conexión a red de los CNCs proporciona todas las ventajas añadidas que supone una conexión de este tipo en cuanto a la transmisión y utilización de cualquier tipo de información. Los fabricantes de CNC’s actuales están apostando cada vez más por los denominados controles abiertos, los cuales básicamente aprovechan la arquitectura PC para permitir al usuario implementar funciones propias, poniendo a su alcance muchos recursos internos del control. La utilización de la arquitectura PC y el software estándar en dichos sistemas abre enormemente las posibilidades de los CNCs actuales. De esta manera, todo el hardware y software que ha sido desarrollado para el entorno PC puede ahora ser utilizado directamente en los CNCs. Por tanto, la integración con periféricos, adquisición de datos, etc. se solucionan fácilmente con sistemas comerciales de terceros fabricantes, diferentes de los fabricantes de CNCs. La utilización de la arquitectura PC y el software estándar en dichos sistemas abre enormemente las posibilidades de los CNCs puede ahora ser utilizado directamente por tanto, la integración con periféricos, adquisición de datos, etc. se solucionan fácilmente con sistemascomerciales de terceros fabricantes, diferentes de los fabricantes de CNCs. (Ver figuras # 20 y 21).

Page 68: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 68

FIGURA # 20. COMPONENTES DE UN SISTEMA CNC

FIGURA # 21. COMPONENTES DE UN SISTEMA CNC • Display de lectura de los valores

de las coordenadas. El corazón de un sistema CNC es un ordenador que se encarga de realizar todos los cálculos necesarios y de las conexiones lógicas (Ver figuras # 22, 23 y 24).

FIGURA # 22. ESQUEMA DE BUCLE, COMPARACIÓN ACCION-RESULTADO

FIGURA # 23. ESQUEMA DE UN SISTEMA CN

FIGURA # 24. ESQUEMA DE UN SISTEMA CNC

Page 69: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 69

Tendiendo a que el sistema CNC es el puente de unión entre el operador y la máquina-herramienta se necesitan dos interfaces (traductores): La interfaz del operador formado por el panel de control y varios a él conectados relacionados generalmente con dispositivos de periféricos almacenamiento (lectoras de cinta perforada, casete, disqueteras, etc) o impresión de la información (Ver figura # 25).

FIGURA # 25. DISPOSITIVOS EXTERNOS PARA ALMACENAMIENTO La interfaz de control de la máquina-herramienta que esta subdividido en múltiples conexiones de control y que afectan los actuadores de ejes, del husillo principal, etc. hasta llegar al sistema auxiliar de alimentación de energía (Ver figura # 26).

FIGURA # 26. POSICIONADO DE EJE MEDIANTE UN MOTOR PASO A PASO El aspecto externo del panel de control de las MHCN puede variar considerablemente en función del fabricante, no obstante, los componentes que en él aparecen se pueden agrupar de forma genérica en: Monitor: que incluye una pantalla CRT o un panel de texto (en desuso) así como un conjunto de diales analógicos o digitales, chivatos e indicadores. Mandos para el control máquina: Estos permiten el gobierno manual o directo de la MHCN en actividades análogas a las ejecutadas con una convencional mediante manivelas, interruptores, etc. Estos controles pueden ser empleados de forma alternativa durante las operaciones programadas para modificar puntualmente el proceso. Controles para la programación: Generalmente se presentan como teclados para la edición textual de programas y datos almacenados. Presentan caracteres alfabéticos, números e iconos o símbolos de las funciones que ejecutan. Para garantizar el funcionamiento correcto de la MHCN y la aceptación de las

Page 70: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 70

instrucciones por el ordenador, el panel de control presenta un conmutador del modo de operación. Los modos de operación posibles son:

Programación (edición y gestión). Modificación datos herramienta. Gobierno manual. Funcionamiento automático.

La selección de los modos se lleva a cabo mediante un dial rotativo o con una botonera siendo sencillo el cambio de uno a otro (Ver figura # 27).

FIGURA # 27. BOTONES, JOYSTICK Y RULETA DE AVANCE Cuando un modo está activado generalmente se constata por una señal luminosa en el panel o por el un mensaje de aviso en la pantalla. La pantalla de datos y los indicadores de un sistema CNC pueden desempeñar las siguientes funciones:

Programación: Muestran el texto de los programas CN (actuando como un editor sencillo) y el listado de nombres de aquellos que están almacenados en la memoria del ordenador. Herramientas: Presentan la configuración (dimensiones y correctores) de un conjunto de herramientas almacenadas en memoria. En algunos casos puede aparecer también el tiempo de uso remanente (vida esperada). Datos máquina: Muestran algunos parámetros esenciales como, la velocidad máxima del cabezal y de los avances. Mecanizado: Es habitual presentar de forma continua las coordenadas de la posición actual de la herramienta activa y los datos cinemáticos en uso (velocidad de giro y avances) así como otras variables de status. Funciones auxiliares: Como por ejemplo la representación gráfica de la pieza y de las operaciones de mecanizado y herramientas. • Sistemas de retroalimentación. Existen cinco formas de automatizar en la industria moderna, de modo que se deberá analizar cada situación a fin de decidir correctamente el esquema más adecuado. Los tipos de automatización son: Control Automático de Procesos.

Page 71: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 71

El Procesamiento Electrónico de Datos. La Automatización Fija. El Control Numérico Computarizado. La Automatización Flexible. El Control Automático de Procesos, se refiere usualmente al manejo de procesos caracterizados de diversos tipos de cambios (generalmente químicos y físicos); un ejemplo de esto lo podría ser el proceso de refinación de petróleo. El Proceso Electrónico de Datos frecuentemente es relacionado con los sistemas de información, centros de cómputo, etc. Sin embargo en la actualidad también se considera dentro de esto la obtención, análisis y registros de datos a través de interfaces y computadores. La Automatización Fija, es aquella asociada al empleo de sistemas lógicos tales como: Los sistemas de relevadores y compuertas lógicas; sin embargo estos sistemas se han ido flexibilizando al introducir algunos elementos de programación como en el caso de los (PLC’S) O Controladores Lógicos Programables. Un mayor nivel de flexibilidad lo poseen las máquinas de control numérico computarizado. Este tipo de control se ha aplicado con éxito a Máquinas de Herramientas de Control Numérico (MHCN). Entre las MHCN podemos mencionar: Fresadoras CNC.

Tornos CNC. Máquinas de Electroerosionado. Máquinas de Corte por Hilo, etc. El mayor grado de flexibilidad en cuanto a automatización se refiere es el de los Robots industriales que en forma más genérica se les denomina como «Celdas de Manufactura Flexible». • Sistemas de control numérico. Desde los orígenes del control numérico todos los esfuerzos se han encaminado a incrementar la productividad, precisión, rapidez y flexibilidad de las máquinas-herramienta. Su uso ha permitido la mecanización de piezas muy complejas, especialmente en la industria aeronáutica, que difícilmente se hubieran podido fabricar de forma manual. La utilización de sistemas de control abiertos aportará considerables beneficios, no sólo a los fabricantes de control y fabricantes de máquina-herramienta, sino también al usuario final. Permitirá la integración de módulos propios, dando así a una empresa la posibilidad de implementar, por ejemplo, su sistema de programación específico tanto a pie de máquina como en el departamento de programación. Al basarse en estándares, la integración en un entorno CIM será fácil y económica.

Page 72: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 72

También se obtendrán una reducción del tiempo de desarrollo y un incremento de la flexibilidad en la adaptación de los controles a las demandas especiales de las máquinas-herramienta y células de producción. Finalmente, se reducirán los costes de desarrollo, adaptación, puesta en marcha, formación, documentación y mantenimiento. Las maquinas herramienta de control numérico configuran una tecnología de fabricación que de la mano de la microelectrónica, la automática y la informática industrial ha experimentado en los últimos años un desarrollo acelerado y una plena incorporación a los procesos productivos, desplazando progresivamente a las maquinas convencionales, su capacidad de trabajo automático y de integración de los distintos equipos entre si y con los sistemas de control, planificación y gestión de formación, hacen del control numérico (CN) la base de apoyo a unas tecnologías de fabricación: el COM.- fabricación flexible y el CIM fabricación integrado por computadora (ver figura # 27).

FIGURA # 27. MICROCHIPS TIPICOS

Los sistemas de una MHCN, tal y como se verán, son:

Ejes de desplazamiento (Ver figuras # 28 y 29)

FIGURA # 28. EJES PRINCIPALES DE UN TORNO HORIZONTAL

FIGURA # 29. EJES PRINCIPALES DE UNA FRESADORA VERTICAL

Transmisiones (Ver figura # 30).

FIGURA # 30. SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE LA MESA DE TRABAJO

Page 73: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 73

Dispositivos para la medida de la

posición o desplazamientos (Ver figuras # 31 y 32).

FIGURA # 31. SISTEMA DIRECTO PARA LA MEDICION DE UNA POSICIÓN

FIGURA # 32. SISTEMA INDIRECTO PARA LA MEDICION DE UNA POSICIÓN

Husillo principal o cabezal (Ver figura # 33).

FIGURA # 34. HUSILLO PRINCIPAL DE UN TORNO

Sistemas para el sujeción de la pieza

(Ver figura # 35).

FIGURA # 35. AMARRE DE UNA PIEZA EN UN PLATO DE GARRAS

Cambiadores de herramientas (Ver

figura # 36).

FIGURA # 36. CARRUSEL DE HERRAMIENTAS DE UNA FRESADORA

Page 74: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 74

Ejes de rotación y desplazamiento complementarios (Ver figura # 37).

FIGURA # 37. DESPLAZAMIENTOS, EJES DE UNA FRESADORA La descripción de los dispositivos se aplica al torno y a la fresadora, al ser estas dos máquinas de mayor difusión en las empresas de mecanizado.

Realizará un cuadro sinóptico donde represente las principales características del programador, elementos de programa, dispositivos, acumuladores de memorias, sistemas de retroalimentación y los sistemas de control numérico.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia científico-teórica.

Identificar la aplicación de la teoría de

computación en las fresadoras de C. N. C.

El alumno: • Describirá la teoría de computación y

explicará de que manera se aplica en las maquinas por C. N. C.

Competencia analítica.

Plantear nuevos procedimientos para

la aplicación de sistemas de coordenadas en la programación de C. N. C.

El alumno: • Elaborará un procedimiento para

aplicar correctamente los sistemas de coordenadas en el maquinado de piezas por C. N. C.

Competencia de información.

Desarrollar el hábito de la búsqueda

de información para su preparación personal.

El alumno: • Realizará consulta en bibliografía y

páginas de internet para identificar el funcionamiento de los sistemas deretroalimentación.

2.1.3. Características del equipo de un CNC. Entrando en la propia arquitectura de los equipos de control, podemos distinguir cuatro subconjuntos funcionales:

Unidad de entrada-salida de datos. Unidad de memorización e

interpretación de órdenes.

Page 75: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 75

Unidad de cálculo. Órganos de enlace con la máquina-

herramienta y servomecanismos. En la figura 38 aparece un diagrama general simplificado de un control numérico de contorneo de tres ejes. El diagrama para un equipo punto a punto y paraxial es algo más sencillo, especialmente en lo concerniente al bloque de cálculo.

Figura 38. Diagrama general simplificado de un control numérico de contorneo de tres ejes. Actualmente las MHCN emplean como método de trabajo la modalidad CNC exclusivamente. Sin embargo, existen en el entorno de la máquina herramienta referencias continuas al la «tecnología CN». Es importante conocer los escalones de dicha tecnología y distinguir entre los términos CN y CNC. Sistemas CN básicos: En las primeras máquinas-herramienta dotadas de unidades de control numérico el programa se confeccionaba externamente y debía ser transferido a la MHCN mediante algún tipo de soporte físico (disquete, casete o cinta perforada). Estos programas CN podían ser puestos en marcha o detenidos a pie de máquina, pero no podían modificarse (editarse). Las correcciones geométricas debidas a las dimensiones de las herramientas y de los dispositivos de sujeción tenían que preverse anticipadamente en la programación y ser gestionadas de manera exhaustiva. El operador montaba las herramientas y los amarres pieza en acuerdo estricto con aquellas consideraciones, utilizando generalmente hojas de proceso o de datos de utillaje. • Unidad de entrada y salida de

datos. Actualmente las MHCN emplean como método de trabajo la modalidad CNC exclusivamente. Sin embargo, existen en el entorno de la máquina herramienta referencias continuas al la «tecnología CN». Es importante conocer los escalones de dicha

Page 76: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 76

tecnología y distinguir entre los términos CN y CNC. Sistemas CN básicos: En las primeras máquinas-herramienta dotadas de unidades de control numérico el programa se confeccionaba externamente y debía ser transferido a la MHCN mediante algún tipo de soporte físico (disquete, casete o cinta perforada). Estos programas CN podían ser puestos en marcha o detenidos a pie de máquina, pero no podían modificarse (editarse). Las correcciones geométricas debidas a las dimensiones de las herramientas y de los dispositivos de sujeción tenían que preverse anticipadamente en la programación y ser gestionadas de manera exhaustiva. El operador montaba las herramientas y los amarres pieza en acuerdo estricto con aquellas consideraciones, utilizando generalmente hojas de proceso o de datos de utillaje.

• Unidad interna de entrada y

salida de datos. Sistemas CNC: (controlados numéricamente por ordenador) Presentan un ordenador como UC que permite al operador comenzar (o terminar) el programa y además realizar modificaciones (editar) sobre el mismo a pie de máquina manipulando los datos con periféricos de entrada y salida (Ver figuras # 38, 39 y 40).

FIGURA # 38. TECLADO ALFANUMERICO

FIGURA # 39. TECLADO DE COMANDOS

FIGURA # 40. TECLAS DE FUNCIONES

Page 77: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 77

Las dimensiones de herramientas y utillajes se definen durante el reglaje o inicialización de las mismas, de forma independiente al programa. Estos datos se incorporan automáticamente a la programación durante la ejecución para que sean llevadas a cabo las correcciones pertinentes. Por esta razón el operador puede editar los programas con menos información de partida, limitándose a seleccionar las herramientas o utillajes en esa fase. No existen diferencias entre CN y CNC con relación a: Lenguaje de programación Tecnología de la máquina-herramienta La unidad de memorización e interpretación de órdenes En los equipos que utilizan la cinta perforada como órgano básico de entrada de programas, y debido a que ciertas órdenes deben mantenerse durante un ciclo completo de mecanizado, se utilizan registros que son memorias semiconductoras. Estas memorias normalmente se duplican a fin de incrementar la velocidad de operación del sistema (memorias intermedias). En los equipos actuales que utilizan el teclado como órgano básico e entrada de datos, la capacidad de la memoria se incrementa notablemente, debido a que en este caso se debe almacenar en memoria el programa completo. Estos equipos suelen utilizar memorias no volátiles de acceso aleatorio ya sean del tipo permanente (ferritas, semiconductores amorfos , etc.)o casi permanente (CMOS, CMOS-SOS, MOS dinámicas etc.) en este último caso, si falla

la red, deberá mantenerse en memoria la información durante varios días. Para este fin se utilizan vertías recargables de níquel-cadmio de pequeña capacidad. En los equipos actuales que poseen memoria central existen también registros intermedios dado que se interpretan a la vez varios bloques de programa. En una utilización normal, una vez almacenado un programa completo en memoria, el control numérico inicia su lectura para posterior ejecución. Los bloques se van leyendo secuencialmente. En estos bloques está toda la información necesaria para la ejecución de una operación de mecanización (cota a alcanzar, velocidad, forma de realizar el trayecto, etc.). La misión de la unidad de interpretación es, a partir del programa, indicar a la unidad de cálculo qué tipo de operación de mecanizado se va a realizar y cómo debe realizarse. • Unidad de cálculos y de enlace

con los elementos mecánicos. En adición a las funciones geométricas para el control de los desplazamientos los sistemas CNC disponen de otras para el gobierno de la máquina: funciones máquina. El número de estas y la forma en que se ejecutan dependen, tanto de la propia MHCN, cómo de las posibilidades de la UC. Las funciones máquina que se enumeran a continuación son un ejemplo de las actividades complementarias que pueden ser programadas y que en algunos casos afectan a tareas auxiliares de la MHCN:

Page 78: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 78

Comienzo del giro y control de la velocidad del cabezal. Posicionado angular del cabezal. Activación del refrigerante a una presión de salida dada (Ver figura # 41).

FIGURA # 41. SALIDA DE REFRIGERANTE POR HERRAMIENTA Mantenimiento del avance constante. La mayoría de las capacidades de las MHCN se pueden configurar como funciones máquina con el objeto de automatizar al máximo los procesos de fabricación. • Control numérico para Máquinas

herramienta. CNC. Se refiere al control numérico de máquinas, generalmente Máquinas de Herramientas. Normalmente este tipo de control se ejerce a través de un computador y la máquina está diseñada a fin de obedecer las instrucciones de un programa dado.

Esto se ejerce a través del siguiente proceso: Dibujo del procesamiento Programación. Interfase. Máquinas Herramientas CNC. La interfase entre el programador y la MHCN se realiza a través de la interfase, la cual puede ser una cinta perforada y codificada con la información del programa. Normalmente la MHCN posee una lectora de la cinta. • Programación manual. Existen dos formas de programación comúnmente empleados: La Programación Manual. La Programación Asistida por Computadora (CAP.). La programación manual, la realizada por el operador, ya sea directamente, en la Máquina de Herramienta de Control Numérico (MHCN) o a través de un computador personal. Luego de realizar el programa en el computador, éste se codifica en una cinta perforada, para que las instrucciones sean leídas por la MHCN. En el caso de la programación asistida por computadora, la figura de la pieza se dibuja y se diseña a través de un programa CAD/ CAM y luego de tener el diseño, éste se programa a través del CAM al lenguaje de CNC; es decir el mismo programa CAM, genera el programa para la MHCN. Programación Manual vs. Programación por Computadora Veamos ahora en forma comparativa como sería la producción de una pieza a

Page 79: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 79

través de programación manual vs. programación por computadora. Programación Manual: 30 días de diseño manual de la pieza 3 días de programación 30 días de correcciones de diseño y programa 10 días de producción en serie Total: 72 días. Programación Asistida por Computadora: 20 días de diseño y programación simultáneo 2 días de correcciones 10 días de producción en serie Total: 32 días Como se puede ver la programación asistida por computadora da una gran ventaja competitiva; por lo cual resulta importante, que si ya se cuenta con máquinas de CNC, entonces debe existir un importante respaldo en programas (software) orientados a dar una mayor flexibilidad y ventaja.

Realizará un cuadro sinóptico donde diferencie las principales características de la unidad de entrada, interna, unidad de cálculos y de enlace con los elementos mecánicos.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia tecnológica.

Identificar los avances tecnológicos en los sistemas de C.N.C.

El alumno:

• Realizará consulta en internet y bibliografía acerca de los avances tecnológicos en unidades de entrada y salida de datos, unidades de cálculo y enlace con los elementos mecánicos.

Competencia analítica.

Plantear nuevos procedimientos para

la programación manual. El alumno: • Elaborará un procedimiento para la

programación manual de una pieza resaltando las diferencias con el propuesto por El PSP.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 2.2. Programar una fresadora CNC por

medio de sistemas de coordenadas, unidades de adquisición, y lenguaje de programación para la fabricación de una pieza metal mecánica.

2.2.1 Coordenadas. Los equipos CNC ejecutan operaciones de maquinado efectuando algunos movimientos de movimiento lineal y movimiento rotatorio. El método de movimiento es diseñado por el fabricante de la máquina y puede variar de una máquina a otra. Por ejemplo la mesa puede moverse en sentido horizontal plano (movimiento sobre los ejes X,Y) y el usillo puede moverse en el plano vertical (movimiento en el eje Z).

Page 80: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 80

• Sistema de coordenadas cartesianas.

Las mejoras en el campo de la máquina-herramienta van encaminadas a obtener la máxima libertad de movimientos, con una elevada rigidez y con una mínima masa a desplazar. Es decir, conseguir unas altas características dinámicas de máquina. La mejora de dichos aspectos debe llevar, como resultado final, a una mayor velocidad de mecanizado y a una mejor precisión y acabado, conduciendo a un aumento de la productividad, tanto por el menor tiempo de mecanizado como por la disminución de procesosde acabado. La configuración de máquina convencional esta basada en una estructura en serie. Dicha estructura presenta tantos ejes como grados de libertad dispuestos en serie y normalmente de acuerdo con unos ejes cartesianos X, Y, Z además de unos ejes de rotación, si es necesario (Ver figura # 42). Este tipo de disposición no requiere un gran esfuerzo de control ya que cada eje de la máquina controla un grado de libertad cartesiano.

FIGURA #42. CENTRO DE MECANIZADO DE 6 EJES Frente a esa facilidad en el control, las máquinas con una configuración en serie presentan la desventaja de que cada eje deba soportar carga en todas las direcciones, y deba soportar y mover los ejes que van montados sobre él. Esta característica conduce a una alta masa a mover y por lo tanto a unas bajas características dinámicas de máquina. Esto se hace especialmente patente en grandes máquinas. • Tipos de control en dos ejes. De acuerdo al tipo de control los sistemas CNC se subdividen en tres categorías en nivel creciente de prestaciones: Punto a punto, paraxial y continuo (Ver figuras # 43, 44 y 45).

FIGURA # 43. CONTROL CONTINUO

Page 81: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 81

FIGURA # 44. CONTROL PARAXIAL

FIGURA # 45. CONTROL PUNTO A PUNTO El control punto a punto permite el posicionado de la herramienta de acuerdo a puntos programados mediante movimientos simples en cada eje en vacío. Esto supone el que no se pueda controlar la trayectoria de la herramienta en trabajo. Dependiendo del tipo de control los motores de cada eje actúan separada o conjuntamente hasta que se alcanza la posición deseada. El control punto a punto se usa habitualmente en taladradoras o en sistemas de soldadura por puntos. El control paraxial permite, adicionalmente a los desplazamientos

rápidos en vacío, el avance de la herramienta en carga, según trayectorias paralelas a los ejes básicos de la MHCN. En dichas trayectorias sólo actúa un único motor (el que ejecuta el desplazamiento en ese eje) controlándose la distancia a recorrer y la velocidad del avance. Este tipo de control se emplea en cepilladoras CN y fresas o tornos sencillos. El control continuo permite: Los desplazamientos rápidos de la herramienta en vacío. Avances en carga paralelos a los ejes básicos. Avances en carga hasta cualquier punto arbitrario de la pieza utilizando interpolaciones rectas o circulares. Existen diferentes niveles de complejidad en los controles continuos en relación a la capacidad de actuar con varios ejes para poder obtener trayectorias de herramientas por interpolación más o menos complejas. En este contexto conviene distinguir los planos afectados por la interpolación. Así se habla de contorneo 2D, 2D y 1/2, y 3D. Las prestaciones de una MHCN no se miden por el número de ejes sino por el número de ejes que puede mover (controlar) de forma simultánea para describir trayectorias. Un control de tipo continuo puede actual como paraxial o punto a punto, y un paraxial como punto a punto. Las situaciones inversas no son viables. Un control de contornos 2D permite llevar a cabo interpolaciones lineales y circulares con la intervención de dos ejes básicos de desplazamiento. El contorno queda dentro del plano formado por ambos ejes. Si la MHCN tiene tres ejes básicos pero su capacidad es de contornos es 2D, el tercer eje sólo

Page 82: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 82

determina la posición relativa del plano mencionado. En fresado, el tercer eje determinaría la profundidad o altura y el contorno a fresar que se definiría con los otros dos. Un control de contornos 2D y 1/2 permite la ejecución de contornos 2D en cualquier plano definido por dos desplazamientos básicos quedando el eje ortogonal solamente hábil para definir profundidades. En las máquinas-herramienta de tres ejes con CNC se da generalmente este tipo de situación, pudiéndose definir contornos en los tres planos XY, YZ y ZX. En fresadoras conlleva la posibilidad de realizar cajeras en cualquiera de los tres planos. Un control de contornos 3D permite interpolar linealmente y circularmente en el espacio tridimensional. Esto supone que la máquina debe desplazar simultáneamente sus tres ejes para poder definir trayectorias rectas o circulares en cualquier plano. • Control del eje “Z”. En máquinas con eje “z”, este eje une directamente la base de la máquina con una plataforma móvil sobre la que va montado el cabezal, de ahí se puede decir que los ejes están dispuestos de forma paralela (Ver figura # 46).

FIGURA # 46. CIRCUITO DE CONTROL PARA POSICIONAMIENTO DE EJES El alto costo, principalmente computacional, que requiere controlar las longitudes de los distintos brazos de un mecanismo de estas características hizo que su utilización no se extendiese - salvo en el caso de aplicaciones donde dicho costo estuviese justificado, como es el caso de los simuladores de vuelo. Hoy en día dicho costo ha sufrido una espectacular reducción y están apareciendo otras aplicaciones, especialmente en el mundo de la máquina-herramienta. Las primeras de estas aplicaciones introdujeron el concepto de “Hexápodo”, derivado del tipo de arquitectura paralela utilizada; la base de la máquina se encuentra ligada al cabezal mediante seis brazos, los cuales mediante la variación de su longitud consiguen la orientación exigida en la herramienta. Las principales ventajas de la arquitectura paralela son las siguientes: Estructura más simple. Menor inercia. Menor coste. Y sus principales inconvenientes se resumen en los siguientes puntos: Volumen de trabajo muy irregular con relación al volumen prismático deseable. Gran tamaño global de la máquina, en comparación con el volumen de trabajo. Complejidad de control. Constante interpolación de 5 ejes y complejas rutinas de control no lineal. Dificultad de puesta a punto. Dificultad de compensación de errores.

Page 83: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 83

• Control de cuatro y cinco posiciones.

Algunas MHCN disponen de mesas giratorias y/o cabezales para 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 con el nombre de ejes complementarios de rotación. Su velocidad se regula también de forma autónoma. Los ejes complementarios de rotación se designan en la programación CN como A, B, C. Debido a las exigencias impuestas por la complejidad de ciertas piezas otras MHCN están dotadas de más de tres ejes de desplazamiento principal. Los centros de mecanizado presentan usualmente en adición a los tres principales, un cuarto eje para la orientación del cabezal, un quinto para el giro de la mesa y hasta un sexto (W) de aproximación de la herramienta. La trayectoria de la herramienta se define mediante la composición de los desplazamientos en X, Y y Z. En muchos casos el eje W sólo opera cuando el resto de los ejes permanecen fijos y se usa para trabajos menores de taladrado en cualquier dirección. Los ejes complementarios de desplazamiento se designan en la programación CN como

U, V, W. Tornos con más de dos ejes de desplazamiento pueden considerarse a aquellos que incorporan una segunda torreta portaherramientas. Este sistema se emplea en fabricación de piezas voluminosas a fin de elevar la productividad mediante el mecanizado simultáneo con dos herramientas. Las dos torretas pueden controlarse de forma independiente recibiendo los ejes la designación Z y X (desplazamientos de la torreta principal) y W y U (adicional) (Ver figura # 47). -

FIGURA # 47. MOVIMIENTO DE TORRETA Los ejes de rotación complementarios en torneado se emplean para orientar el plato según un ángulo deseado de forma coaxial respecto del eje de de rotación principal del cabezal. En este giro adicional la velocidad es fija y solo afecta al posicionado de la pieza. También existe la posibilidad de paradas del plato según ángulos establecidos controlando el husillo principal.

Page 84: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 84

• Sistemas de incremento. Las posiciones de los elementos móviles de las MHCN se pueden medir mediante dos sistemas: directo e indirecto. El sistema directo utiliza una escala de medida ubicada en la guía de la mesa de la máquina (Ver figuras 48, 49 y 50).

FIGURA # 48. MESA FRESADORA CON TORNILLOS DE APRIETE

FIGURA # 49. MESA GIRATORIA Y CABEZAL BASCULANTE

FIGURA # 50. MESAS TRANSPORTABLES DE UNA FRESADORA

Las imprecisiones en el giro del sinfín o en su acoplamiento no afectan a este método de medida. Un resolver óptico determina la posición por conteo directo en la rejilla o regleta graduada y transforma esta información a señales eléctricas para su proceso por la UC (Ver figura # 51).

FIGURA # 51. ESQUEMA INTERCAMBIO DE SEÑALES

En el sistema indirecto la posición de la mesa se calcula por la rotación en el sinfín (Ver figuras # 52, 53 y 54). Un revolver registra el movimiento de un disco graduado solidario con el sinfín.

Page 85: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 85

La UC calcula la posición del mediante el número de pasos o pulsos generados durante el desplazamiento.

FIGURA # 52. ACOPLAMIENTO PARA FRESADORAS

FIGURA # 53. ACOPLAMIENTO PARA TORNOS

FIGURA # 54. ACOPLAMIENTO POR ACCIONAMIENTO DE BOLAS RECIRCULANTES

Para conocer las posición exacta de cualquier elemento móvil de una MHCN a lo largo de un eje de desplazamiento se emplean un conjunto de dispositivos electrónicos y unos métodos de cálculo. Estos elementos constan, básicamente, de una escala graduada (similar a un escalímetro) y el resolver capaz de «leer» dicha escala. Atendiendo a al método de lectura y forma de la escala se distingue entre: medición de posiciones absolutas. medida de posiciones por incrementos El término «incremental» ( incremento = desplazamiento pequeño de longitud fija) se emplea para designar los movimientos relativos a algún punto significativo distinto del origen absoluto y que, además, puede variar. Durante el movimiento la UC lleva a cabo un conteo del número de incrementos (divisiones) en las que la nueva posición difiere de la anterior (Ver figura # 55).

Page 86: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 86

FIGURA # 55. MEDIDA DE LA POSICIÓN POR INCREMENTOS O INCREMENTAL Es imprescindible que la lectura pueda llevarse a cabo en todo el rango de desplazamiento del eje en cuestión. A cada posición definida dentro de ese rango la UC le asigna un valor numérico. La escala se codifica generalmente en sistema binario. La medición de posiciones por incrementos emplea una escala con un sistema de división simple. La rejilla esta dividida en sectores blanco/negro sobre los que pasa el resolver durante el movimiento. Este cuenta el número de sectores blanco/negro obteniendo el valor del desplazamiento por diferencia respecto a su posición previa. Para garantizar que la medida se realiza correctamente, inmediatamente después de inicializarse la UC se debe de medir la posición inicial respecto al cero máquina. A esta posición de inicio se le conoce como «punto de referencia». Tan pronto como la máquina a asignado el punto de referencia el resolver comienza a suministrar posiciones relativas al último punto mediante lectura/conteo de la escala.

• Sistema absoluto.

Las posiciones de los elementos móviles de las MHCN se pueden medir mediante dos sistemas: directo e indirecto. El sistema directo utiliza una escala de medida ubicada en la guía de la mesa de la máquina. Las imprecisiones en el giro del sinfín o en su acoplamiento no afectan a este método de medida. Un resolver óptico determina la posición por conteo directo en la rejilla o regleta graduada y transforma esta información a señales eléctricas para su proceso por la UC. En el sistema indirecto la posición de la mesa se calcula por la rotación en el sinfín. Un revolver registra el movimiento de un disco graduado solidario con el sinfín. La UC calcula la posición del mediante el número de pasos o pulsos generados durante el desplazamiento. Para conocer la posición exacta de cualquier elemento móvil de una MHCN a lo largo de un eje de desplazamiento se emplean un conjunto de dispositivos electrónicos y unos métodos de cálculo. Estos elementos constan, básicamente, de una escala graduada (similar a un escalímetro) y el resolver capaz de «leer» dicha escala. Atendiendo a al método de lectura y forma de la escala se distingue entre: medición de posiciones absolutas (Ver figura # 56).

FIGURA # 56. MEDIDA DE LA POSICIÓN ABSOLUTA

Page 87: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 87

Medida de posiciones por incrementos La utilización del adjetivo «absoluto» para la medición de los desplazamientos supone que las posiciones estimadas son independientes del estado puntual de la máquina o de su control al estar referidas a un punto invariante conocido como «origen absoluto». La medición de posiciones absolutas emplea un sistema de escalas codificadas y ordenadas por múltiplos similares a un escalímetro. Es imprescindible que la lectura pueda llevarse a cabo en todo el rango de desplazamiento del eje en cuestión. A cada posición definida dentro de ese rango la UC le asigna un valor numérico. La escala se codifica generalmente en sistema binario. • Sistema de fijación a cero Las MHCN se pueden medir mediante dos sistemas: directo e indirecto. El sistema directo utiliza una escala de medida ubicada en la guía de la mesa de la máquina. Las imprecisiones en el giro del sinfín o en su acoplamiento no afectan a este método de medida. Un resolver óptico determina la posición por conteo directo en la rejilla o regleta graduada y transforma esta información a señales eléctricas para su proceso por la UC. En el sistema indirecto la posición de la mesa se calcula por la rotación en el sinfín. Un revolver registra el movimiento de un disco graduado solidario con el sinfín. La UC calcula la posición del mediante el número de pasos o pulsos generados durante el desplazamiento.

Para conocer la posición exacta de cualquier elemento móvil de una MHCN a lo largo de un eje de desplazamiento se emplean un conjunto de dispositivos electrónicos y unos métodos de cálculo. Estos elementos constan, básicamente, de una escala graduada (similar a un escalímetro) y el resolver capaz de «leer» dicha escala. Atendiendo a al método de lectura y forma de la escala se distingue entre: medición de posiciones absolutas y medida de posiciones por incrementos La utilización del adjetivo «absoluto» para la medición de los desplazamientos supone que las posiciones estimadas son independientes del estado puntual de la máquina o de su control al estar referidas a un punto invariante conocido como «cero máquina». Para conocer la posición actual del desplazamiento se hace siempre referencia al cero máquina (origen absoluto) que es un punto físico, conocido e invariante de la MHCN. Es imprescindible que la lectura pueda llevarse a cabo en todo el rango de desplazamiento del eje en cuestión. A cada posición definida dentro de ese rango la UC le asigna un valor numérico. La escala se codifica generalmente en sistema binario.

Elaborará en forma grupal un resumen de los sistemas de coordenadas y características del CNC.

Page 88: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 88

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia lógica.

Resolver problemas que involucren el razonamiento lógico y matemático.

El alumno: • Determinará la aplicación del sistema

de coordenadas en el maquinado de una pieza por C.N.C.

Competencia de información.

Desarrollar el hábito de la búsqueda

de información para su preparación personal.

El alumno: • Realizará consulta en páginas de

internet y bibliografía en donde mas puede aplicarse aparte de las fresadoras de C.N.C los tipos de control en dos ejes, control de eje z, control de cuatro y cinco posiciones, sistemas de incremento y sistema de fijación a cero.

2.2.2 Programación CNC. Normalmente las compañías tienen solo dos o tres máquinas CN y se ha visto que ellas necesitan asistencia computacional para algunos de los trabajos que ellas hacen. Si ellas no tienen una computadora ellas pueden rentarlas por tiempo o alquilar un especialista el cual tenga el conocimiento

técnico de programación y acceso a una computadora. • Computadoras para CNC. Existen en el mercado numerosos fabricantes de CNCs especialmente diseñados para el mecanizado de alta velocidad, entre ellos podemos citar los siguientes: Fidia, Fagor, Heidenhain, Siemens, Fanuc, Selca, Num, etc. • Lenguajes de programación de

CNC. Como ya hemos dicho, el programa hecho en un computador; sólo podrá ser leído por la MHCN, a través de una lectora de cinta. Esta cinta debe contener en forma codificada las instrucciones del programa. Existen dos tipos de códigos o lenguajes para cintas perforadas: El código ISO (Ver figura # 57).

FIGURA # 57. CODIGO ISO PARA CINTA PERFORADA El Código EIA (Ver figura # 58).

Page 89: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 89

FIGURA # 58. CODIGO EIA PARA CINTA PERFORADA Estas cintas son normalmente de una pulgada de ancho y poseen ocho canales o líneas de perforación; es decir disponible para ser perforados. También posee unas perforaciones más pequeñas con el propósito de su alimentación en la perforadora o lectora. Normalmente la MHCN posee un interruptor para adecuarse al tipo de programa en la cinta, ya sea ISO o EIA. Lo mismo que se revisa en un protocolo de compatibilidad a fin de que la comunicación de datos entre el computador y la MHCN, sea correcto y oportuno. • Programación automática del

Herramental APT. El lenguaje APT es muy amplio y está compuesto por muchas y muy variadas reglas. Esta sección no es en ningún caso de comprensión, aquí solamente se van a

presentar los comandos más básicos del APT. Para una información más completa se deberán consultar los manuales de programación APT.

Tabla 2

FIGURA # 59.

Page 90: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 90

Tabla 3 comandos de líneas.

Figura 60

Figura 61

Figura 62. Parte maquinada empleando los comandos part, drive y chak surfaces para guiar los maquinamientos de la herramienta. Comandos para Especificar el Movimiento de la Herramienta. El programador dirige la herramienta a lo largo de la geometría definida

Page 91: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 91

previamente por medio de los comandos de movimiento de herramienta. La computadora siempre usa tres superficies para auxiliar la guía de cortador a lo largo del conjunto programado. Esas superficies son identificadas de la siguiente manera:

Part surface: guía la herramienta hacia el fondo

Drive surface: guía la herramienta lateralmente

Check surface: detiene el movimiento de la herramienta a lo largo de los movimientos anteriores.

Tabla 4

Figura 63

• Adaptación del APT. En el caso de los carruseles (almacenes) de herramientas, para cambiar la herramienta se emplea un manipulador o garra adicional (Ver figuras # 64 y 65). La UC de la máquina interrumpe el mecanizado para que el manipulador extraiga del carrusel, que ha girado hasta colocar al útil deseado en la posición de cambio, la nueva herramienta. Simultáneamente la garra opuesta del manipulador extrae la herramienta en uso del cabezal. Un volteo del manipulador coloca la nueva en el cabezal y a la usada en el hueco (estación) dejado por la primera en el almacén. La operación solo dura segundos.

Page 92: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 92

FIGURA # 64. AMARRE DE UNA PIEZA EN UN PLATO DE GARRAS

FIGURA # 65. CONOS

• Programación automática del

maquinado (Auto-Map). Cuando se esta trabajando con el dibujo de la parte el programador procede a elaborar el programa requerido en APT; el programa usualmente consiste en cuatro partes principales.

El establecimiento de parámetros de referencia describe las operaciones

computacionales y las especificaciones de maquinado.

Establecimiento de las definiciones geométricas

Establecimiento del movimiento de las herramientas

Establecimiento de término de movimientos para regresar la herramienta a una posición segura al inicio de la máquina y prepararla para el nuevo ciclo.

Los comandos de esta sección son empleados para especificar información importante de identificación y maquinado. Esta información deberá ser introducida antes de programar cualquier especificación del movimiento de las herramientas

Figura 66. Elaboración del programa APT para el fresado y barrenado de la pieza.

Tabla 4

Page 93: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 93

Una fórmula empírica nos indica las proporciones relativas de los diferentes átomos de un compuesto. • Programación Compact II. Elementos de programación de lenguaje del compact II. El compact II es similar al APT en la estructura de sus comandos. La sintaxis de los comandos es compatible con Compact II sin embargo requiere el uso de una mayor asociación de términos en mayor o menor grado. Cuando se usa una mayor relación de términos se establece el tipo de operación que va a ser efectuado, cuando se emplea una menor correlación de términos sé esta definiendo donde o como va a ser ejecutada la operación. La menor relación de términos puede aparecer en cualquier secuencia. Comandos para especificar geometría. Los siguientes comandos son usados para definir la geometría que va a ser maquinada. Compact II permite al usuario establecer un origen (Origen de la parte) con respecto al cero absoluto de la máquina. Los siguientes comandos estarán referenciados a la base de coordenadas XB, YB, ZB.

Tabla 5

Figura 67.

Usa los siguientes comandos para definir las líneas más trazadas en la Figura 67.

Page 94: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 94

Tabla 6

Figura 68

Use los siguientes comandos para definir los círculos mostrados en la figura 69.

Page 95: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 95

Tabla 7

Figura 69 Comandos para especificar los parámetros de referencia de inicio. Hay seis tipos básicos de comando los cuales deben ser introducidos antes que ningún otro comando de movimiento de herramienta. Esos comandos se describen como sigue:

Page 96: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 96

Tabla 8

Figura 70

Comandos para especificar el movimiento de la herramienta. En esta sección se van a tratar los comandos de movimiento de herramienta más básicos, si es necesaria una mayor información se recomienda acudir al manual de programación Compact II.

Page 97: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 97

Tabla 9

Figura 71

Elaboración de un programa completo en compact II. El proceso de elaboración de un programa en Compact II es muy similar al efectuado para APT. El programador inicia con el diseño de la parte procediendo a establecer la definición de la geometría y el movimiento de las herramientas.

Page 98: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 98

Figura 72. Elaboración de un programa en compact II para fresado y barrenado de la figura.

Tabla 10

Page 99: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 99

Tabla 11

Page 100: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 100

• Programación general de un proceso APT.

En la botonera que controla las funciones de programación se puede distinguir entre las teclas empleadas para la transcripción de los datos de entrada (caracteres) y aquellas que inician cualquier comando del ordenador (como la tecla <ENTER> o <INTRO>) (Ver figuras # 73 y 74).

FIGURA # 73. FUNCIONES MAQUINA

FIGURA # 74. TECLAS DE FUNCIONES Para la escritura de datos, los paneles de control incorporan un juego de caracteres reducido compuesto por las letras (mayúsculas) con significado en la programación CN (G, M, F, ...), números y

operadores matemáticos elementales (+,-,/ ,.). Con este juego tipográfico se puede redactar el texto del programa CN carácter a carácter. Algunos paneles incorporan teclas con las funciones de programación más importantes o usuales de forma explícita, lo que reduce o abrevia la escritura del programa (Ver figura # 75). Dichas funciones aparecen designadas de forma directa con su texto sobre la tecla o con icono que la describe (tal es el caso de los desplazamientos).

FIGURA # 75. FUNCIONES PROGRAMABLES Las teclas de comandos del ordenador se emplean para la ejecución de tareas como la corrección, almacenamiento, listado y arranque de los programas CN así como para su emisión hacia los periféricos externos (Ver figura # 76).

Page 101: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 101

FIGURA # 76. TECLADO DE COMANDOS Se pueden identificar porque incorporan abreviaciones o símbolos. Ejemplo 1: Las letras y números pulsados aparecen en la pantalla. Tras la edición del bloque de programación (frase) su validación y memorización por el ordenador sólo se llevará acabo pulsando una tecla de confirmación que puede tener la abreviación <INTRO>, <STORE>, <ENTER> o <INPUT>. Ejemplo: Para activar un programa CN y proceder a su edición el sistema CNC debe encontrarse en el modo de programación. Para llevar acabo este cometido pueden aparecer teclas con la abreviación <PROGRAMAR>, <EDIT>, <PROGRAMMING>, <EDITOR>

Investigará en forma individual cuales son las computadoras para CNC los tipos de lenguaje que utilizan, la forma en que se programa el herramental.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia lógica.

Resolver problemas que involucren el razonamiento lógico y matemático.

El alumno: • Determinará de que manera influyen los

códigos numéricos en la programación de C. N. C.

Competencia de información.

Desarrollar el hábito de la búsqueda de

información para su preparación personal. El alumno: • Realizará consulta en páginas de internet y

bibliografía para identificar cuales son los diferentes tipos de lenguajes de programación y cuales son sus aplicaciones en el maquinado de piezas por fresadora de C .N. C.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 2.3 Elaboración de partes en fresadora

CNC programando la secuencia del proceso y usando el herramental apropiado para lograr la calidad en dimensiones.

2.3.1 Programado de una

fresadora CNC. • Manejo de los ejes de una

fresadora CNC. En la descripción de las MHCN se utiliza siempre el concepto de «eje»: direcciones de los desplazamientos principales de las partes móviles de la máquina como la mesa portapiezas, cabezal, torreta. Las MHCN están provistas de un número de ejes principales característico que hace factibles los trabajos de mecanizado sobre la pieza.

Page 102: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 102

Estos ejes se designan covencionalmente como X, Y y Z. Los tornos disponen de dos ejes principales, mientras que las fresadoras están dotadas de tres. En los tornos los ejes X y Z se asocian al desplazamiento del carro principal sobre el que se desliza ortogonalmente el portaherramientas (como por ejemplo una torreta o revolver). Mediante la combinación de ambos movimientos se pueden describir trayectorias oblicuas. Las fresadoras disponen de tres ejes X, Y y Z. Dos de ellos se asocian al movimiento en un plano horizontal de la mesa de trabajo, mientras que el tercero es el desplazamiento vertical del cabezal de la máquina. Si la fresadora dispone de una mesa fija, es el cabezal el que ejecuta los tres desplazamientos. En trabajos de mecanizado de formas complejas se requieren MHCN dotadas de más ejes de desplazamiento. La designación y descripción de los ejes de cada tipo de MHCN se encuentra normalizda. La disposición de los carros móviles en las MHCN puede ser muy sofisticada, dando origen a una gran variedad de diseños / modelos tanto en fresadoras como tornos. Los fabricantes de MHCN determinan dichas disposiciones en función de los requerimientos en cuanto a capacidad de carga y precisión de posicionado. Esta disposición viene condicionada por: La forma de la trayectoria a recorrer (Ver figura # 77).

FIGURA # 78. GENERACIÓN DE UNA TRAYECTORIA DE HERRAMIENTA Las propiedades de las superficies de contacto. Las exigencias de apriete o sellado. • Operaciones con el diámetro

interior y diámetro exterior. Para ser capaces de describir círculos ya sea con diámetro interior o exterior en un sistema de coordenadas bidimensional se requiere establecer el centro del círculo y un radio. Para determinar círculos en un sistema de coordenadas tridimensional es necesario además especificar el plano del círculo. Si la herramienta se desplaza de un punto inicial hasta un punto final dado mediante una trayectoria circular, nos encontramos ante lo que se llama interpolación circular. Los arcos de circunferencia se pueden recorrer en el sentido horario o en el sentido antihorario. Si el sistema de control tiene más de 2 ejes se requiere la entrada del plano en el que se encuentra el arco de circunferencia: por ejemplo, en los planos XY, YZ o XZ. Una vez elegido el plano del arco, el mecanizado se puede realizar en varias pasadas de profundidad.

Page 103: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 103

La interpolación circular a velocidad rápida no es posible normalmente. • Proporciones en el avance. Se conoce como avance al movimiento de la herramienta en la dirección de mecanizado. Es, por tanto, un desplazamiento (generalmente expresado en mm) que generalmente se calcula de forma relativa. El programador puede asignar este valor en dos unidades en función de: revoluciones pieza (giro completo) (Ejemplo: 0,2 mm/rev), minutos. (Ejemplo: 40 mm/min) En los programas CN este valor viene precedido de la letra «F» (de «feed rate» en inglés). El avance se relaciona directamente con la velocidad de la operación de mecanizado. Por esta razón su valor se determina teniendo presentes la fuerza de corte disponible y el estado superficial deseado.

• Velocidad del Husillo. El husillo principal ejecuta: el movimiento rotativo de la pieza en los tornos. La rotación de herramienta en las fresadoras y taladradoras. El husillo puede accionarse por: motores de corriente alterna de tres fases. Motores de corriente continúa. En el primer caso la regulación de la velocidad de giro se lleva a cabo mediante un reductor de engranajes. Dependiendo del diseño y complejidad de este reductor

se consigue un rango más o menos variado de velocidades de giro. En la mayor parte de las MHCN el elemento que acciona el cabezal es un motor de corriente continua. Esto proporciona una variedad casi infinita de velocidades de giro, las cuales se procesan mediante un tacómetro. Todo ello permite al programador establecer la velocidad de giro de forma casi arbitraria, dentro del rango y capacidad del motor. Los motores de corriente continua incorporan frecuentemente reductores en la transmisión de dos o cuatro salidas para la obtención de los pares más favorables en las diferentes operaciones de mecanizado. En los tornos el husillo se conecta directamente a un adaptador o nariz que lo hace solidario con el plato de garras que sujeta la pieza de trabajo. En las fresadoras este adaptador contiene el sistema de colocación de las fresas o herramientas. Atendiendo a las diferentes posibilidades de amarre y a las innumerables configuraciones de herramientas existentes en el mercado, los adaptadores del husillo siguen unas pautas de diseño normalizadas que capaciten su conexión a múltiples dispositivos. Las fresadoras universales así como las taladradoras y mandrinadoras disponen frecuentemente de dos husillos principales en disposición horizontal o vertical que pueden ser empleados de forma opcional y alternativa

Page 104: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 104

(Ver figuras # 79 y 80).

FIGURA # 79. DISPOSICIÓN DEL HUSILLO HORIZONTAL

FIGURA # 80. DISPOSICIÓN DEL HUSILLO VERTICAL. • Formato de la información. El sistema de control de una máquina-herramienta CNC es el responsable en activar las funciones de la máquina-herramienta necesarias para cada secuencia particular de operaciones. Para que esto ocurra, el computador del sistema de control tiene que ser informado de cómo va a tener lugar. Esta información toma la forma de programa CN que el operador de la

máquina (o programador) introduce en el sistema de control. El sistema de control lee el programa CN y convierte la información que contiene en pulsos de control para la máquina-herramienta. El desarrollo de un programa CN es determinado por el fabricante del sistema bajo unas pautas estandarizadas. Los siguientes apartados ilustran cómo siguen estas pautas los programas CN. En un programa de CN, las operaciones para mecanizar una pieza en la máquina herramienta son declaradas en un formulario que el sistema de control puede entender. Un operador que conozca una máquina-herramienta convencional requiere una planificación de trabajo y un plano de la pieza para poder procesarla. De acuerdo a la información contenida en estos documentos, obtendrá las materias primas necesarias, herramientas, equipo de mantenimiento, etc. y, tras la preparación, comenzará inmediatamente con las operaciones de mecanizado. La planificación de trabajo y el plano indican al operador qué operaciones se requieren. De cualquier forma, el proceso decidido y los datos de corte seleccionados son generalmente decididos sólo cuando se lleva a cabo el proceso de mecanizado actual. El mecanizado siguiendo un programa CN es diferente:

Page 105: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 105

En este caso, todas las operaciones de mecanizado deben establecerse previamente y en el orden correcto, junto con las condiciones de avance, velocidad de giro, etc., y estos detalles almacenarse en el programa CN. Una vez introducido el programa CN en el sistema de control, puede ejecutarse tantas veces como se desee. Al operador tan sólo le queda:

-preparar la máquina, -monitorizar las secuencias de

mecanizado, -efectuar la inspección, -cargar, fijar y liberar las piezas y -recambiar las herramientas

desgastadas. Si algunas operaciones deben llevarse a cabo de forma diferente a la especificada en el programa CN, los puntos apropiados del programa CN deben modificarse. En un sistema de control CNC, tales modificaciones pueden ser realizadas directamente por el operador de la máquina. Otras condiciones adicionales pueden consistir en: información geométrica (p.e. datos de coordenadas. X20, Y40, Z30), información tecnológica (p.e. avance: F0.2; F40; velocidad de giro: S1000) e información de programación (p.e. nombre de bloques de programa: P50=comienzo de bloque en programa nº50; Q60= final de bloque en programa nº60) Subrutinas: Los programas de CN con secuencias de mecanizado repetitivas incluyen un número de instrucciones que tienen que ser programadas varias veces.

Para que el programador no tenga que escribir y/o introducir instrucciones repetidamente, hay formas de preparar secciones de programas repetitivas como subrutinas que son almacenadas separadamente en el sistema de control. Cuando se ejecuta el programa principal para una pieza concreta, se llama a la subrutina mediante instrucciones especiales en el punto adecuado, siendo insertada en la secuencia general de mecanizado. Al final de la subrutina, una instrucción devuelve el control al programa principal. Un programa CN consta básicamente de instrucciones. Estas instrucciones son convertidas por el sistema de control en pulsos de control para la máquina herramienta Ejemplo: Si en el programa aparece: «Desplazamiento rápido a X=40, Z=20», esto origina que se activen los motores de los ejes X y Z, manteniéndose así hasta llegar a la posición X=40, Z=20. Las instrucciones de un programa CN están acompañas habitualmente de condiciones adicionales. En este ejemplo, significaría: Una instrucción junto con las condiciones adicionales constituye un bloque de programa. Un programa CN consiste por tanto en una secuencia de bloques de programa como: Los bloques de programa pueden identificarse por números de bloque (p.e. N10, N20, etc.) y hay sistemas de control en los que, por norma, cada bloque de programa es numerado, mientras que en

Page 106: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 106

otros sistemas de control sólo se numeran aquellos bloques que el programador considera por jugar un papel determinado en el programa. El lenguaje de programación de un sistema de control determina las reglas con las que deberán construirse los bloques de programa en un programa CN (Ver figuras # 81 y 82).

FIGURA # 61. SÍMBOLOS DESCRIPTIVOS

FIGURA # 82. SIMBOLOS USADOS COMO COMANDOS DE PROGRAMACIÓN Las bases del lenguaje de programación usado en sistemas de control CNC están estandarizadas. Las palabras de programa se emplean como instrucciones o como condiciones suplementarias (funciones), dependiendo

de la letra de dirección con la que la palabra comienza. La letra de dirección de instrucción más importante es la G. Las instrucciones G (G00 a G99) controlan principalmente los desplazamientos de herramienta (por ello también se les llama «funciones de desplazamiento»). Las letras de dirección para funciones suplementarias son: X, Y, Z: datos de coordenadas F: velocidad de avance S: velocidad de giro En el lenguaje de programación de un sistema de control CNC, el fabricante especifica: qué instrucciones pueden programarse, qué funciones suplementarias son posibles en conexión con instrucciones individuales y qué letras de dirección y secuencias de números forman las instrucciones y funciones suplementarias. Cuando se introduce un programa CN, el sistema de control verifica si se han respetado las reglas del lenguaje de programación (p.e. si pueden añadirse funciones suplementarias a una instrucción). Sin embargo, la introducción por el programador de coordenadas equivocadas sólo puede detectarse durante la ejecución del programa.

• Interpolación lineal. En este tipo de trayectoria el sistema CNC calcula un conjunto de posiciones intermedias a lo largo de un segmento recto definido entre dos puntos dados. Durante el desplazamiento de una posición intermedia a otra, los movimientos en cada uno de los ejes afectados se corrigen continuamente de

Page 107: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 107

tal manera que la trayectoria no se desvía de la recta prefijada más allá de la tolerancia permitida. • Interpolación circular. El sistema CNC calcula un conjunto de posiciones intermedias a lo largo del segmento circular definido entre dos puntos dados. Durante el desplazamiento de una posición intermedia a otra, los movimientos en cada uno de los ejes afectados se corrigen continuamente de tal manera que la trayectoria no se desvía de la la circunferencia prefijada más allá de la tolerancia permitida. • Roscado. El roscado en maquinaria CNC normalmente se hace con machuelos comunes y corrientes, sin embargo es muy importante tener en mente que la utilización de herramientas de alta velocidad o de materiales de gran duración siempre es posible en este tipo de maquinaria, por ejemplo; un machuelo convencional de acero rápido es muy probable que dure unas 3,000 piezas antes de perder su filo y requerir ser cambiado, un machuelo de material sinterizado tal vez dure unas 10 o 12,000 piezas y un machuelo de carburo sólido andará en el orden de las 50 a 75,000 piezas antes de requerir cambio, se han trabajado también con gran éxito machuelos formadores, los cuales no cortan el material, sino que, como su nombre lo dice, forma la cuerda, por lo que los acabados son extraordinarios, este tipo de maquinados se utiliza mucho

donde los ajustes son tan cerrados en sus tolerancias que con un machuelo convencional sería prácticamente imposible lograrlos.

Elaborará en forma individual un resumen de los principales aspectos que se deben tomar en cuenta para la programación.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia lógica.

Manejo de lenguajes de programación para el maquinado de piezas en fresadora de C. N. C.

El alumno: • De acuerdo a la maquina a operar y al

tipo de pieza a realizar realizará el programa de maquinado mostrando donde se utiliza la trigonometría.

2.3.2. Herramental para

fresadora de CNC. • Consideraciones del empleo del

herramental. En el maquinado de alta velocidad podemos decir que la herramienta es un factor clave. El maquinado de alta velocidad no existiría si no se dispusiera de herramientas capaces de soportar las nuevas condiciones de mecanizado, en

Page 108: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 108

especial las elevadas temperaturas de oxidación. El desgaste y los altos costes de las herramientas suponen actualmente una limitación en el mecanizado. Una limitación que va decreciendo poco a poco. Pero cuales son las causas más comunes por las que se desgastan las herramientas: Desgaste por abrasión: desgaste producido por el contacto entre materiales más duros que la herramienta y la propia herramienta rayándola y desgastándola. Desgaste por adhesión: cuando en la zona de corte debido a las altas temperaturas, el material de corte y la herramienta se sueldan y, al separarse, parte de la herramienta se desprende. Desgaste por difusión: desgaste producido por el aumento de la temperatura de la herramienta, con lo que se produce una difusión entre las redes cristalinas de la pieza y la herramienta, debilitando la superficie de la herramienta. Fallas mecánicas: fallas producidas por estrategias, condiciones de corte, herramientas, etc. inadecuadas. El material de la herramienta debe cumplir con habilidades específicas tales como: Ser suficientemente dura para resistir el desgaste y deformación pero tenaz para resistir los cortes intermitentes e inclusiones. Ser químicamente inerte en relación al material de la pieza de trabajo y estable para resistir la oxidación, para evitar que se genere el filo recrecido y desgaste prematuro.

Estas propiedades permitirán mecanizar con altas velocidades de corte, aumentar la vida de las herramientas, permitir obtener la mejor calidad superficial y dimensional posible en la pieza a mecanizar. • Herramientas de corte usadas en

la fresadora CNC. Para realizar el estudio de las herramientas seleccionaremos los tres campos clave en una herramienta: material, geometría y recubrimiento. Material: Aceros para trabajos en frío o en caliente - No se utilizan en el maquinado de alta velocidad. Acero rápido: una aleación de metales que contiene alrededor de un 20% de partículas duras. Apenas se utilizan en el maquinado de alta velocidad. Carburo cementado o metal duro: hecho con partículas de carburo unidas por un aglomerante a través de un proceso de sinterizado. Los carburos son muy duros y representan de 60% a 95% del volumen total. Los más comunes son: Carburo de tungsteno (WC), carburo de titanio (TiC), carburo de tantalio (TaC), carburo de niobio (NbC). El aglomerante típico es el cobalto (Co). Son muy adecuados para el mecanizado de aluminio y silicio. Carburo cementado recubierto: la base de carburo cementado es recubierta con carburo de titanio (TiC), nitruro de titanio (TiN), óxido de aluminio (Al2O3) y nitruro de titanio carbono (TiCN), nitruro de

Page 109: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 109

titanio y aluminio (TiAlN). La adhesión del recubrimiento será mediante CDV (deposición química por vapor), PVD (deposición física por vapor) y MTCVD (deposición química por vapor a temperatura media). Buen equilibrio entre la tenacidad y la resistencia al desgaste. Cermets (CERamic / METal): Aunque el nombre es aplicable incluso a las herramientas de carburo cementado, en este caso las partículas base son de TiC, TiCN, TiN en vez de carburo de tungsteno. El aglomerante es níquel-cobalto. Buena resistencia al desgaste y formación de cráteres, alta estabilidad química y dureza en caliente. Baja tendencia a la oxidación y a la formación del filo recrecido. Son de gran dureza y resistencia a la abrasión en detrimento de su tenacidad. Los cermets se aplican mejor a aquellos materiales que producen una viruta dúctil, aceros y las fundiciones dúctiles. Los modernos aleados TaNbCy MoC añadidos incrementan la resistencia de los cermets ante el choque cíclico propio de la operación de fresado. Cerámicos: Existen dos tipos básicos de cerámica: Las basadas en óxido de aluminio (Al2O3) y las de nitruro de silicio (Si3N4). Son duras con alta dureza en caliente, y no reaccionan químicamente con los materiales de la pieza. Sin embargo son muy frágiles. - Ideales para el mecanizado de piezas en duro y como reemplazo de las operaciones de rectificado. Nitruro de Boro Cúbico (CBN): Es uno de los materiales más duros. Ocupa el segundo lugar después del diamante.

Dreza extrema en caliente, excelente resistencia al desgaste y en general buena estabilidad química durante el mecanizado. Es frágil, pero más tenaz que las cerámicas. Diamante policristalino (PCD): Es casi tan duro como el diamante natural. Este diamante sintético tiene una increíble resistencia al desgaste y una baja conductividad térmica. Sin embargo, son muy frágiles. La vida de la herramienta es hasta cien veces mayor que la del carburo cementado. Desventajas: las temperaturas de corte no deben exceder 600 ºC, no puede ser usado para cortar materiales ferrosos porque existe afinidad, y no sirve para cortar para materiales tenaces. Geometría: Espiga (cuello) cónica: Con el fin de mejorar la rigidez. Alma de gran diámetro: Mayor estabilidad a la herramienta, reduce las vibraciones y el riesgo de mellado de los filos. Menor flexión y una mejor tolerancia de la pieza mecanizada. Cuello de la herramienta rebajado: Mayor alcance en cajeras profundas. Evita el contacto y los roces. Reduce las vibraciones. Mango cilíndrico largo: Para una mejor sujeción y equilibrio. Ángulo de desprendimiento negativo (-15º): Mayor estabilidad y resistencia del filo. Menor tiempo de contacto con la viruta. El calor se transmite a la viruta. Mínima tolerancia de radio. Mejor acabado

Page 110: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 110

superficial. Menor necesidad de pulido. Producto final más próximo a la forma definitiva. Canales de evacuación de viruta según el tipo de material a mecanizar. Aleaciones ligeras: Arista muy viva para permitir un corte suave evitando la adherencia de material al filo. Herramientas de pocos labios (2) con ángulos de hélice de 25º a 30º y paso largo para facilitar la evacuación de grandes caudales de viruta. Materiales duros: Pasos y longitudes de corte cortos, mayor rigidez. Mucha hélice para disminuir la resistencia al corte y mejorar el acabado. Herramientas de muchos labios (4- 8): Breve contacto con la viruta - menor absorción de calor, viruta corta. Herramientas enterizas y de insertos: Enterizas: Mayor precisión, rigidez y equilibrado. Mejor calidad de pieza. Disposición de herramientas de cualquier diámetro. Elevado coste. Distintos tipos de material. Dificulta a la hora del afilado: necesidad de una estrecha relación proveedor-usuario. De insertos: Menos rígida: Menor precisión superficial y dimensional. Diámetros cercanos a los 8mm. Solo metal duro para MAV. Normalmente para desbaste, necesita mucha potencia. Menor coste. Facilidad de reposición. Recubrimientos:

Las características principales de los recubrimientos se resumen en los siguientes puntos: Aumentan la dureza en los filos de corte de la herramienta. Facilitan la disipación del calor acumulado en el filo de corte. Baja conductividad térmica que favorece la eliminación del calor a través de la viruta. Aumentan la resistencia a la abrasión, disminuyen la afinidad herramienta-pieza El grosor del recubrimiento varía entre 0.0001”y 0.0005”. Los recubrimientos se aplican mediante deposición química de vapor o deposición física de vapor. Recubrimientos de TiAlN. Son los que más se utilizan actualmente, y poco a poco van dejando atrás los demás. Los recubrimientos TiAlN multicapa están remplazando los de TiCN, y los monocapa a los de TiN. TiAlN (multicapa y monocapa) son recubrimientos extraduros (PVD) basados en nitruro de titanio aluminio que destacan por su dureza, estabilidad térmica y resistencia a ataques químicos. Protegen las aristas de corte por abrasión y adhesión así como por carga térmica. Multicapa: combina la elevada tenacidad de la estructura multicapa, con su alta dureza 3.000 (Hv 0.05) y la buena estabilidad térmica, 800ºC, y química de la capa TiAlN.

Page 111: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 111

Así protege las herramientas de corte de acero rápido y metal duro contra el desgaste prematuro producido por tensiones severas. Debido a su estabilidad térmica, permite trabajar en mecanizados a altas velocidades e incluso en seco o con mínima cantidad de lubricante. Monocapa: desarrollado para su aplicación en fresas de metal duro utilizadas en condiciones de mecanizado severas. Su elevada dureza, 3.500 (Hv 0.05), y notable estabilidad térmica, 800ºc, y química hacen que sea óptimo para las fresas que se utilizan en el mecanizado de materiales térmicamente tratados empleados, como por ejemplo en moldes, punzones, matrices y utillajes de forja. Recubrimiento de diamante. Se utiliza en herramientas para mecanizar materiales muy abrasivos como el grafito. Durante el mecanizado de estos materiales las herramientas se desgastan rápidamente y la calidad de las superficies mecanizadas y la precisión dimensional son pobres. Con las herramientas recubiertas de diamante, un recubrimiento cuya dureza es superior a los 8.000Vickers, además de obtener una vida útil más larga y poder aumentar las velocidades de corte, disminuyendo así de manera importante el tiempo de mecanizado, se consigue un buen acabado de la superficie y una buena precisión dimensional. Recubrimiento WC/C: Realizado por deposición física al vapor a temperaturas alrededor de los 200 ºC. Al realizarse el proceso de recubrimiento en

alto vacío, las propiedades del recubrimiento son sustancialmente mejores que las logradas a presión atmosférica (proyección térmica), o en gases y baños (nitruración, galvanizado). Los recubrimientos tienen un espesor de capa de solo unas micras de espesor y son la ultima operación dentro de los componentes de precisión. Este recubrimiento presenta una combinación única de características: Bajo coeficiente de fricción, alta resistencia al desgaste, una excelente capacidad de carga. Recubrimientos de TiAlN monocapa combinado con WC/C. Este recubrimiento hace frente a todos aquellos mecanismos de desgaste que se dan en la formación y evacuación de viruta. Este recubrimiento combina la alta dureza y estabilidad térmica del recubrimiento TiAlN con las buenas propiedades de deslizamiento y lubricación del recubrimiento WC/C. Se utiliza sobre todo en taladrados y roscados. • Herramientas de ranurado y

barrenado. Las herramientas de ranurado y barrido de una máquina CNC son normalmente las mismas que se utilizan en cualquier otra máquina, sin embargo es muy importante saber aprovechar las bondades de una máquina controlada por computadora, que puede generar altas velocidades en el husillo, ya que en la actualidad existen una cantidad casi ilimitada de herramientas con recubrimientos o materiales especiales,

Page 112: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 112

cermets, cerámicas, diamantes, etc., que son capaces de producir piezas en rangos de 20,000, 50,000 o hasta 100,000 sin tener que cambiar la herramienta o reafilarla, de igual manera para formas de rasurado caprichosas o para diámetros de rasurado fuera de cualquier estándar es relativamente fácil la utilización de herramientas estándar adecuadas a un programa especial de maquinado con rutas especificas o interpolaciones para generar diámetros.

Elaborará en forma grupal un cuadro sinóptico de las consideraciones y las principales herramientas que se utilizan en la fresadora de CNC.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia científico-teórica.

Identificar las estructuras moleculares de los aceros comunes y los aceros inoxidables.

El alumno: • Investigará las propiedades y

características que deben reunir los aceros para herramienta y la forma en que se unen las moléculas para formar un acero para herramienta.

Competencia lógica.

Analizar las principales características que se deben tomar en cuanta para la selección de las herramientas de

corte. El alumno: • Analizará las propiedades de los

materiales de terminando que tipo de metal es para asignar un tipo de herramienta de corte.

2.3.3. Herramental de

tecnología avanzada. • Herramental de corte especial. Una herramienta completa de MHCN presenta generalmente las siguientes partes:

acoplamiento. portaherramientas (cuerpo, mango o

portaplaquita). punta herramienta (plaquita).

El acoplamiento es el elemento que inserta la herramienta en el seno del cabezal de la MHCN (fresadoras) o en la torreta (tornos). La morfología de los mangos y de las plaquitas es la responsable de las posibilidades de mecanizado y de los acabados a obtener en las piezas de trabajo (Ver figura # 83).

Page 113: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 113

FIGURA # 83. SISTEMA INDIRECTO PARA LA MEDICION DE UNA POSICIÓN El sistema de montaje entre el portaplaquitas y plaquita puede variar: Los portaplaquitas generalmente se fijan al acoplamiento mediante sujeciones de montaje rápido: roscas, bridas de apriete, pasadores, sistemas de inserción tipo «snap». En algunas ocasiones el portaplaquita y el acoplamiento pueden constituir una única pieza. Las puntas de las herramientas pueden estar unidas al mango permanentemente (soldadas). Sin embargo es más habitual el uso de sistemas de plaquitas intercambiables que se fijan mediante tornillos, palancas, bridas, etc. Las plaquitas al disponer de varios filos pueden alternar, invertir o cambiar definitivamente cuando sufren cualquier deterioro. • Herramental de sujeción. Existen diferentes mecanismos para amarrar la pieza en los tornos CN:

Platos universales de dos, tres o cuatro garras autocentrables.

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

Mandriles autocentrables. Pinzas para la sujeción de piezas

cilíndricas pequeñas. Puntos y contrapuntos con arrastre

para piezas esbeltas. Lunetas escamoteables para apoyo

intermedio. Conos.

En fresado se emplean las siguientes formas de sujeción: Sargentos y apoyos con formas escalonadas, ajustables en altura o bloques con varias facetas de contacto, con pernos y resortes de apriete demontaje-desmontaje rápido.

Placas angulares de apoyo. Palancas de apriete. Mordazas

mecánicas autocentrables Platos o mesas magnéticas. Mesas y dispositivos modulares de uso

universal. Apoyos de diseño específico o especial

(Ver figura # 84).

FIGURA # 84. APOYOS DE DISEÑO ESPECÍFICO.

Los dispositivos de sujeción permiten asegurar la pieza a la mesa de trabajo (fresado) o al cabezal (torneado) (Ver figura # 85).

Page 114: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 114

FIGURA # 85. CABEZAL DE UNA FRESADORA El número de funciones controlables que están relacionadas con estos sistemas depende de la forma de alimentación de piezas (manual o automática) y de la complejidad del sistema de amarre. En los tornos el plato de garras se puede abrir y cerrar mediante instrucciones programadas de CN. También se puede establecer por programa la presión de cierre de las garras. La elección de la fuerza de apriete depende generalmente de la velocidad de giro del cabezal; velocidades elevadas demandan las presiones mayores al aumentar la acción de la fuerza centrifuga. Como es habitual que las MHCN trabajen a velocidades de giro (corte) elevadas y esto podría suponer presiones que dañasen la pieza, estas incorporan mecanismos de compensación de las fuerzas centrifugas. El diseño de las mismas se basa de mantener una presión estable del accionamiento de cierre hidráulico a velocidades de giro elevadas.

En fresado las presiones de apriete no resultan tan críticas. El aspecto más crítico en la sujeción en estas máquinas es la rapidez de montaje / desmontaje y la precisión en el posicionado de la pieza en la mesa de trabajo. El sistema de amarre debe permitir una fácil carga / descarga de la pieza de trabajo y garantizar la repetibilidad en la colocación estable y precisa de la misma en el seno de la MHCN. Compatibilizar todo ello puede resultar costoso en tiempo y dinero. Los sistemas de sujeción específicos mediante componentes normalizados y modulares se utilizan frecuentemente. Estos dispositivos deben permitir el mecanizado completo sin operaciones de montaje / desmontaje. El mecanizado de piezas esbeltas con torno puede demandar el uso de un elemento de apoyo en el extremo libre de la pieza conocido como contrapunto. Este elemento incorpora dos funciones adicionales en la programación CN: Posicionar contrapunto. Aproximar o retirar contrapunto. En unión al contrapunto, la estabilización de la pieza de trabajo puede requerir la presencia de la luneta de apoyo lateral. Este mecanismo incorpora las siguientes funciones: Abrir luneta. Cerrar luneta. Posicionado transversal.

Page 115: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 115

Aproximación / retirada. En numerosas ocasiones es conveniente equipar las fresadoras con un sistema dual de mesas de trabajo que permite realizar operaciones de transporte y amarre de piezas fuera de máquina. La colocación de la mesa en la posición de trabajo puede realizarse con funciones CN específicas, así como las paradas y comienzo de los bloques de mecanizado propiamente dichos. Debido a la gran variedad que existe de herramientas de mecanizado para MHCN los acoplamientos para herramientas, ya sea para su conexión a cabezales o a torretas, siguen ciertos estándares de diseño. Las dimensiones del acoplamiento deben coincidir de forma exacta con las del hueco (en el extremo del cabezal o en la torreta) garantizando rigidez, precisión de posicionado y fácil extracción. En herramientas para fresadoras, y en general para todas las rotativas, se utilizan acoplamientos cónicos estándar (ISO). Este método garantiza la rapidez en el cambio y el autocentrado entre el eje del husillo principal y la herramienta. En torneado los acoplamientos están conformados por bloques roscados estándar con conexión por «snap» u otro sistema al portaherramientas. Este diseño proporciona a la herramienta un plano de apoyo respecto de la torreta muy estable. Las elevadas velocidades de corte que se recomiendan en el aprovechamiento

óptimo de las MHCN hacen necesaria la intervención de refrigerantes que, además, mejoran la lubricación y remoción de la viruta (Ver figura # 86).

FIGURA # 86. TUBERÍAS FLEXIBLES PARA REFRIGERACIÓN Para la refrigeración precisa de pieza y herramienta en la zona de contacto se emplean convencionalmente tuberías flexibles o manguitos que orientan la aspersión hacia la zona deseada. Muchas MHCN permiten la refrigeración directa del mecanizado a través de canales que incorpora el cuerpo de la herramienta. Este sistema permite una refrigeración óptima de las zonas de corte. Debido a la proyección de las virutas y a las salpicaduras que conlleva el uso de refrigerantes es muy común que las MHCN dispongan de paneles de protección o carenados que aíslen la zona de trabajo (Ver figura # 87).

Page 116: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 116

FIGURA # 87. PANEL BASICO DE UN SISTEMA CNC • Aditamentos de avance

automático. Los mandos de control máquina inician o detienen actividades básicas de la MHCN En muchas ocasiones se trata de interruptores ON/OFF asociados a funciones individuales (todo / nada) como por ejemplo: «activar / cortar refrigerante» o «arranchar parar cabezal». Es habitual que estas funciones aparezcan representadas mediante un icono inscrito en el botón correspondiente. Existen diversos mandos para desplazar y controlar el avance de los ejes básicos de la MHCN de forma directa: Botoneras,» joystick» y ruletas / diales (Ver figura # 88).

FIGURA # 88. BOTONES, JOYSTICK Y RULETA DE AVANCE Se suele incorporar un botón para cada sentido de avance, indicando la designación normalizada del eje (con su signo). El joystick desempeña la misma labor que los botones siendo, quizás, más ergonómico. La ruletas (o diales analógicos) se emplean en el caso que el desplazamiento (+ o -) del eje pueda ser referido a un movimiento rotativo. La ruleta suele estar graduada de forma simétrica y su sentido de giro (horario o antihorario) produce efecto análogo en la rotación del eje correspondiente. Para poder modificar los valores programados de avances y giros muchos paneles incorporan un dial de variación porcentual de dichos parámetros. Con este sistema se puede modificar el avance o la velocidad de giro del cabezal durante el mecanizado en curso, indicando el porcentaje deseado respecto al valor programado (el 100% mantiene el valor programado, mientras que un 50% lo reduciría a la mitad) (Ver figura # 89).

Page 117: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 117

FIGURA # 89. MANDO PARA EL CONTROL PORCENTUAL DE GIRO Los operadores utilizan este mando para reducir los parámetros cinemáticos de la MHCN durante la fabricación de la primera pieza del lote y verificar la correcta marcha de las operaciones de mecanizado. Las funciones máquina comandadas desde el panel generalmente se identifican por símbolos o iconos. Estos iconos suelen ser estándar. • Verificación de primeras partes. La verificación de primeras partes es una práctica muy común en las empresas modernas, y gracias a la gran precisión y a la gran repetibilidad que se puede obtener de una máquina controlada por CNC, la confianza de una primera pieza verificada dentro de especificación, normalmente garantiza que todas las demás piezas de la corrida de producción estarán también dentro de especificación, cuando las primeras partes verificadas tienen alguna o algunas dimensiones fuera de especificación es obligación del operador de la máquina saber interpretar los resultados de las mediciones y corregir lo necesario en el programa de la máquina para meter piezas a especificación.

• Dimensional. Las distintas longitudes de montaje que presentan las herramientas al ser fijadas a la torreta (o al cabezal) supone que, si se desea mantener una trayectoria de trabajo dada con herramientas distintas, aquel elemento debe desplazase verticalmente, en función de cada herramienta, para corregir dicha diferencia (Ver figura # 90).

FIGURA # 90. DIFERENCIA DE LONGITUD Para garantizar la precisión dimensional en el mecanizado de una pieza con una MHCN su UC debe tener noción exacta de las dimensiones de cada herramienta empleada. Las dimensiones básicas de una fresa son la longitud (L) y el radio de corte (R). En herramientas de torno dichos parámetros son la longitud (L) y el decalaje transversal (Q) (ver figura # 91) En herramientas de torno dichos parámetros son la longitud (L) y el decalaje transversal (Q) (ver figura # 92).

Page 118: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 118

FIGURA # 91. DIMENSIONES BASICAS DE UNA FRESA

FIGURA # 92. DIMENSIONES BASICAS DE UNA HERRAMIENTA DE TORNO Las dimensiones básicas de la herramienta quedan referidas respecto del punto de montaje del acoplamiento con el hueco correspondiente del cabezal (o torreta) de la MHCN. El establecimiento de las dimensiones básicas (reglaje) de las herramientas en las MHCN Se realiza de dos formas: Mediante una prueba de mecanizado: En este caso se almacenan unas dimensiones aproximadas de la herramienta en la UC. Después se lleva a cabo una operación de mecanizado sencilla que es verificada dimensionalmente. Las desviaciones en las dimensiones de la operación real sobre las teóricas se pueden calcular e incorporar seguidamente, como datos para el reglaje correcto de útil. Mediante un equipo de prereglaje (externo o incorporado a la MHCN): Estos dispositivos verifican dimensionalmente las herramientas calculando directamente sus dimensiones básicas respecto del punto de montaje. Los sistemas externos de prereglaje de herramientas utilizan un sistema de

montaje y fijación idéntico al existente en la MHCN. Las dimensiones se calculan por procedimientos ópticos o mecánicos. Los datos se incorporan dentro de un sistema informático al que puede conectarse la UC a través de una pastilla electrónica de datos o mediante comunicación por cable. Cuando el prereglaje óptico se verifica en la MHCN la herramienta se ubica en su estación de trabajo. Se debe posicionar el cabezal (o torreta) en un punto tal que permita la visión correcta del útil por el sistema de medida pasando la información dimensional directamente a la UC que gobierna toda la instalación. Para determinar las dimensiones básicas de una herramienta, garantizar que las asuma la UC e inicializar convenientemente la MHCN, se requiere un conjunto de apoyos externos como puntos de contacto o patrones de referencia, paradas de los indicadores de recorrido, mandriles de centrado, sensores de medida, etc (Ver figura # 93).

FIGURA # 93. ELEMENTOS DE APOYO AUXILIAR EN TORNEADO La asignación del «cero de herramienta» se lleva a cabo de la siguiente forma: En primer lugar, se hace contacto en una superficie de la pieza a mecanizar con una herramienta de referencia o palpador almacenando la UC la medida obtenida como la altura «cero» o de referencia.

Page 119: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 119

A continuación se deberán introducir en la UC las diferencias entre las alturas de las herramientas de trabajo y la de referencia. Durante el mecanizado la UC corrige de forma automática las trayectorias de cada herramienta con esas diferencias, describiendo un recorrido único sobre la pieza ajustada a la altura de referencia o «cero». • Acabado superficial. Un programador debe determinar qué propiedades de la pieza requieren atención especial a la hora de confeccionar el programa CN partiendo de su plano. El tamaño y la forma de la pieza afectan a: La elección del método y sistema de sujeción, así como, a la presión de apriete requerida. La determinación de la herramienta y su forma de actuación (contornos especiales, internos o externos, etc.). Un amarre carente de rigidez puede suponer la aparición de vibraciones o deflexiones en la pieza (esta es la justificación del contrapunto o las lunetas en el torneado, o de algunos amarres especiales en fresado). Para conseguir buenos acabados superficiales se debe garantizar la formación de viruta favorable (mediante rompevirutas) y emplear una geometría de herramienta adecuada para el material. Se recomienda en este caso además:

velocidades de corte elevadas, profundidades de corte bajas, avances reducidos.

Investigará en forma individual cuales son las principales herramientas de tecnología avanzada.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia analítica.

Comprenderá la función de cada uno de los dispositivos para la sujeción de herramientas.

El alumno: • comparará y determinará como

influyen las posiciones de cada uno de los dispositivos para la sujeción de herramientas.

Competencia ambiental.

Crear una cultura del reciclaje de materiales.

El alumno: • Analizará las propiedades de los

materiales que se desechan y determinará cuales son para reciclar eligiendo un lugar específico.

Page 120: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 120

PRÁCTICAS Y LISTAS DE COTEJO Unidad de aprendizaje:

2

Práctica número: 3 Nombre de la práctica:

Visita al área de Programación CNC de una empresa industrial.

Propósito de la práctica:

Al finalizar la práctica el alumno identificará las ventajas de una fresadora con sistema CNC, con respecto de los tornos convencionales mediante las especificaciones de los proveedores para la toma de decisiones en el maquinado de piezas.

Escenario: 1) Aula, 2) Empresa

Industrial.

Duración: 14 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Tabla de campo. • Hojas de papel bond. • Lápiz. • Goma. • Las copias de

información técnica que se requieran.

• De seguridad marcado

por la empresa.

Page 121: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 121

Procedimiento

Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizar la ropa y equipo de trabajo.

Para el desarrollo de la práctica se recomiendan grupos de 6 a 8 alumnos. • Utilizar lentes de seguridad. • Verificar los elementos y condiciones de seguridad de la maquina antes de iniciar la

practica. Escenario 1 1. Elegir una empresa que opere fresadoras de control numérico. Escenario 2 2. Acudir con el responsable del área de programación. 3. Observar los diferentes tipos de fresadoras CNC empleados por la empresa. 4. Hacer un listado de los códigos y comandos más empleados en la programación. 5. Observar los sistemas de control para determinar la introducción de datos. 6. Comentar con el programador sobre las ventajas de una fresadora con sistema CNC, con

respecto a los convencionales. 7. Observar en el desarrollo de programación de un sistema CNC. 8. Observar el uso de dispositivos de registro y de guardar memoria en un sistema CNC. 9. Localizar los sistemas de retroalimentación y de control de datos. 10. Identificar la unidad de control para el uso de herramentales. 11. Observar los sistemas de alimentación de material. 12. Clasificar las características de programación. 13. Elaborar un reporte de práctica que incluya lo siguiente:

• Resumen de la visita a la empresa industrial. • Observaciones. • Conclusiones. Dar tratamiento a los residuos recuperables.

Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.

Page 122: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 122

Lista de cotejo de la práctica número 3:

Visita al área de Programación CNC de una empresa industrial.

Nombre del alumno: Instrucciones: A continuación se presentan los criterios que van a ser

verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. De la siguiente lista marque con una aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño

Desarrollo Sí No No

Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.

Utilizó la ropa y equipo de trabajo.

1. Siguió las medidas de seguridad e higiene de la empresa.

2. Observó los diferentes tipos de fresadoras CNC empleados por la empresa.

3. Hizo un listado de los códigos y comandos más empleados en la programación.

4. Observó los sistemas de control para determinar la introducción de datos.

5. Comentó con el programador sobre las ventajas de una fresadora con sistema CNC, con respecto a los convencionales.

6. Observó en el desarrollo de programación de un sistema CNC.

7. Observó el uso de dispositivos de registro y guardó memoria en un sistema CNC.

8. Localizó los sistemas de retroalimentación y de control de datos.

9. Identificó la unidad de control para el uso de herramentales.

10. Observó los sistemas de alimentación de material.

11. Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos solicitados.

Separar los residuos recuperables.

Dispuso de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados.

Page 123: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 123

Observaciones:

PSP:

Hora de

inicio: Hora de

término: Evaluación:

Page 124: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 124

Unidad de aprendizaje:

2

Práctica número: 4 Nombre de la práctica:

Programación de una fresadora CNC.

Propósito de la práctica:

Al finalizar la práctica, El alumno programará una fresadora CNC mediante la interpretación de especificaciones de la hoja de procesos para realizar el maquinado de piezas.

Escenario: Taller de Máquinas

herramientas y CNC del Plantel

Duración: 26 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Tabla de campo. • Hojas de papel bond. • Lápiz. • Goma. • Croquis de una pieza

acotada.

• Fresadora de CNC.

Page 125: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 125

Procedimiento

Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizar la ropa y equipo de trabajo.

• Verificar las fuentes de energía. • Utilizar lentes. • Evitar tener alimentos y bebidas en el área de trabajo. • No fumar en el área de trabajo.

1. Definir las coordenadas de los puntos de maquinado de una pieza. 2. Emplear los ejes de control de una fresadora CNC. 3. Emplear el sistema absoluto de coordenadas. 4. Emplear el sistema de incremento de coordenadas. 5. Emplear el sistema de fijación a cero. 6. Emplear el uso de los lenguajes de programación.

• APT. • AXAPT. • COPMCAT II. • PROMO. • GTL . • AFAPT.

7. Efectuar dos o más ciclos para comprobar la programación. 8. Realizar un resumen de la práctica que incluya: 9. Hoja de proceso de la pieza. 10. Programación elaborada para la pieza.

• Observaciones. • Conclusiones. Dar tratamiento a los residuos recuperables.

Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.

Page 126: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 126

Lista de cotejo de la práctica número 4:

Programación de una fresadora CNC.

Nombre del alumno: Instrucciones: A continuación se presentan los criterios que van a ser

verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. De la siguiente lista marque con una aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño

Desarrollo Sí No No Aplica

Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.

Utilizó la ropa y equipo de trabajo.

1. Siguió las medidas de seguridad e higiene del taller.

2. Definió las coordenadas de los puntos de maquinado de una pieza.

3. Empleó los ejes de control de una fresadora CNC.

4. Empleó el sistema absoluto de coordenadas.

5. Empleó el sistema de incremento de coordenadas.

6. Empleó el sistema de fijación a cero.

7. Empleó el uso de los lenguajes de programación.

8. Efectuó en vacío dos o más ciclos para comprobar la programación.

9. Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos solicitados.

Separar los residuos recuperables.

Dispuso de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados

Observaciones:

PSP: Hora de

inicio: Hora de

término: Evaluación:

Page 127: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 127

Unidad de aprendizaje:

2

Práctica número: 5 Nombre de la práctica:

Fabricación de piezas en fresadora con CNC.

Propósito de la práctica:

Al finalizar la práctica, El alumno fabricará piezas en fresadoras con CNC verificando las especificaciones de la hoja de procesos para su uso industrial.

Escenario: Taller de Máquinas

herramienta y CNC del plantel

Duración: 36 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Tabla de campo. • Hojas de papel bond. • Lápiz. • Goma. • Hoja de proceso de

programación. • Dibujo de una pieza

acotada. • Material que indique el

diseño.

• Fresadora CNC. • Equipo de seguridad

indicado por el reglamento de taller.

• De sujeción, indicada

para el proceso. • De corte, indicada para

el proceso.

Page 128: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 128

Procedimiento

Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizar la ropa y equipo de trabajo. • Verificar las fuentes de energía. • Utilizar lentes • Evitar tener alimentos y bebidas en el área de trabajo. • No fumar en el área de trabajo.

1. Efectuar un estudio de las necesidades de maquinado de la pieza a fabricar en fresadoraCNC.

2. Efectuar un estudio de la capacidad de maquinado en una fresadora CNC. 3. Efectuar una selección del material a emplear. 4. Efectuar una selección del herramental de corte y sujeción de acuerdo al Lay-Out del

proceso. 5. Efectuar el desarrollo de la programación en una fresadora CNC. 6. Efectuar varios ciclos en vacío del programa para verificar su funcionamiento. 7. Colocar el material específico del proceso de fabricación. 8. Realizar ciclo de maquinado. 9. Observar ciclo de maquinado y cotejar contra la programación. 10. Verificar pieza maquinada de acuerdo con el diseño y proceso de fabricación. 11. Obtener un reporte dimensional de la pieza. 12. Repetir esta práctica para piezas diferentes, si el tiempo lo permite. 13. Realizar un reporte de la práctica que incluya lo siguiente:

• Hoja de procesos. • Programa del ciclo de operación de la fresadora CNC. • Reporte dimensional de la pieza resultante. • Observaciones. • Conclusiones. Dar tratamiento a los residuos recuperables.

Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.

Page 129: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 129

Lista de cotejo de la práctica número 5:

Fabricación de piezas en fresadora con CNC.

Nombre del alumno: Instrucciones: A continuación se presentan los criterios que van a ser

verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. De la siguiente lista marque con una aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño

Desarrollo Sí No No Aplica

Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.

Utilizó la ropa y equipo de trabajo.

1. Siguió las medidas de seguridad e higiene del taller.

2. Efectuó un estudio de las necesidades de maquinado de la pieza a fabricar en fresadora CNC.

3. Efectuó un estudio de la capacidad de maquinado en una fresadora CNC.

4. Efectuó una selección del material a emplear.

5. Efectuó una selección del herramental de corte y sujeción de acuerdo al Lay-Out del proceso.

6. Efectuó el desarrollo de la programación en una fresadora CNC.

7. Efectuó varios ciclos en vacío del programa, para verificar su funcionamiento.

8. Colocó el material específico del proceso de fabricación.

9. Realizó el ciclo de maquinado.

10. Observó el ciclo de maquinado y cotejó contra la programación.

11. Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos solicitados.

Separar los residuos recuperables.

Dispuso de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados.

Observaciones:

Page 130: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 130

PSP: Hora de

inicio: Hora de

término: Evaluación:

Page 131: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 131

RESUMEN

En este capítulo se abordó la forma como se deben controlar los movimientos de la fresadora de Control Numérico Computarizado (CNC) mediante sus dispositivos, así como las unidades de adquisición de datos de entrada y salida para programar el proceso de manufactura de una pieza. Para esto, se estudiaron las características de un sistema ce CNC, viendo las ventajas y desventajas de su uso, su productividad, así como las características de las máquinas operables con CNC, y la planeación para el uso del CNC. Posteriormente se estudió el principio de funcionamiento de un CNC, las características del operador de una fresadora CNC, las características de un programador de CNC, los elementos de un programa de CNC, los dispositivos de registro y acumuladores de memoria, el display de lectura de valores de las coordenadas, los sistemas de retroalimentación y los sistemas de control numérico. Al término de este primer tema se vieron las características del equipo de un CNC, sus unidades de entrada-salida de datos, la interna de entrada-salida de datos, la de cálculos y de enlace con los elementos mecánicos, y, el control numérico para máquinas herramienta y la programación manual. En el segundo tema de este capítulo se estudió cómo programar una fresadora CNC por medio de sistemas de coordenadas, unidades de adquisición y

lenguaje de programación para la fabricación de una pieza metal mecánica. Los sistemas de coordenadas estudiados fueron los de coordenadas cartesianas, los tipos de control en dos ejes, el control del eje “Z”, el control de cuatro y cinco posiciones, los sistemas de incremento, el sistema absoluto y el sistema de fijación a cero. Se estudió la programación CNC, contemplando para ello las computadoras y los lenguajes para CNC, la programación automática del herramental APT, la adaptación del APT, la programación automática del maquinado, la programación Compact II y la programación general de un proceso APT. En el tercer tema se pusieron las bases para la elaboración de partes en torno CNC programando la secuencia del proceso y usando el herramental apropiado para lograr la calidad en dimensiones. Primeramente se consideró el programado de una fresadora CNC, para lo cual se trató del manejo de los ejes, de las operaciones con diámetro interior y con diámetro exterior, de las proporciones en el avance, de la velocidad del Husillo, del formato de la información, de la interpolación lineal y circular y del roscado. Después se consideró lo relativo al herramental, sobre todo las consideraciones del empleo, de las herramientas de corte usadas en la fresadora CNC, de las herramientas de ranurado y barrenado.

Page 132: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 132

Por último, en este capítulo se trató del herramental de tecnología avanzada, en particular el relativo a corte especial y de sujeción, así como los aditamentos de avance automático, la verificación de primeras partes, el dimensional y aquel relativo al acabado superficial.

Page 133: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 133

AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS

1. ¿Cuáles son los sistemas empleados en un sistema CNC?

2. Mencione cuatro tipos de lenguajes de programación empleados en un sistema CNC

3. ¿Cuál es la ventaja de una fresadora con CNC.

4. ¿Qué elementos se toman en cuenta para la programación de una fresadora con CNC?

5. Mencione tres tipos de sistemas de control numérico.

6. ¿Cuáles son las condiciones que se deben tomar en cuenta para una operación con

Diámetro Exterior y con Diámetro Interior para una fresadora con CNC?

7. Mencione que condiciones deben tomarse en cuenta para la verificación de primeras

partes en una máquina herramienta con CNC

8. Mencione cuatro ventajas del uso de CNC

9. Mencione cuatro desventajas del uso de CNC

10. Diga en que se basa el posicionado lógico en los cambiadores de herramientas

11. Mencione brevemente en que se basa la configuración de una máquina convencional.

12. Diga que se hace normalmente en los motores de corriente continua para obtener pares

más favorables para la operación.

13. Diga en que consiste la interpolación lineal.

Page 134: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 134

GLOSARIO DE TÉRMINOS

Automatización

Es una opción o alternativa frente al desarrollo de las nuevas políticas mundiales de mercados abiertos y globalización mediante la reconversión de las industrias. Los tipos de automatización son: el Control Automático de Procesos, el Procesamiento Electrónico de Datos, la Automatización Fija, el Control Numérico Computarizado y la Automatización Flexible.

Avance

La velocidad de avance es generalmente especificada introduciendo un desplazamiento por minuto. En cualquier caso, también puede introducirse como un desplazamiento por revolución de fresa o por diente de corte. En el programa CN, el avance está caracterizado por la letra de código F.

Acoplamiento Elemento de la herramienta especial de corte que inserta la herramienta en el seno del cabezal de la MHCN (fresadora) o en la torreta (torno).

Ángulo de corte El ángulo de corte es aquel ángulo que ayuda a direccional las virutas y a proteger a la herramienta del calentamiento excesivo y la acción abrasiva en general ;en el ángulo positivo de corte los esfuerzos de la herramienta de corte tienden a decrecer y en el ángulo negativo se incrementa la fuerza de corte.

Bancada Componente del torno que soporta todos los componentes, tales como el cabezal delantero, el chuck, la torreta y el cabezal trasero listados y tiene un contenedor para recibir las virutas que caen.

BR: ( back Rake) Nomenclatura de herramienta que consiste en el ángulo al cual está inclinada la herramienta para poder direccional adecuadamente las rebabas que surgen del corte. Este ángulo está formado por la cara superior del inserto de carburo y la línea principal de la superficie del porte herramientas.

Cabezal delantero Componente del torno CNC en el que se encuentra la flecha que transmite el movimiento al husillo.

Cabezal trasero Componente del torno que sirve de soporte a la punta derecha de la pieza de trabajo.

CAD (computer aided design)

Diseño asistido por computadora.

Carburo cementado Material para los insertos fabricado usando carburo de tungsteno sintetizado en una matriz de cobalto. Algunos de estos carburos contienen carburo de titanio, carburo de tantalio u otros materiales aditivos

Page 135: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 135

Carburo recubierto Material usado para los insertos cuya resistencia al desgaste puede ser mejorada de un 200% a un 500% empleando recubrimientos de materiales resistentes al desgaste. Los materiales empleados en estos recubrimientos pueden ser, carburo de titanio y óxido de aluminio (cerámica). Ambos recubiertos ofrecen un excelente desempeño en aceros, fundición gris, y materiales no ferrosos.

Centro de maquinado

El centro de maquinado es el ultimo desarrollo en la tecnología del CNC; este sistema viene equipado con intercambiadores automáticos de herramientas los cuales tienen la capacidad de cambiar hasta 90 o mas herramientas. Muchos de ellos están equipados con contenedores rectangulares movibles llamados pallets. Estos contenedores son empleados para cargar y descargar automáticamente las piezas. Con una simple puesta a punto el centro de maquinado puede efectuar operaciones tales como fresado, barrenado, conizado abocardado y muchas otras mas. Adicionalmente el centro de maquinado puede utilizar diversos cabezales para ejecutar diversas tareas en muchas diferentes caras de la parte y ángulos específicos. El centro de maquinado reduce los tiempos de producción y los costos debido a que reduce la necesidad de mover la parte de una máquina a otra.

Cerámica

Una cerámica es un material muy duro formado sin metal. Este material se caracteriza por su excepcional resistencia al desgaste y al calor. El material más popular para elaborar la cerámica es él oxido de aluminio. Frecuentemente se emplea un aditivo como óxido de titanio o carburo de titanio. La principal desventaja con la cerámica es que ésta tiene muy baja resistencia a los golpes y al impacto, de tal forma que la cerámica solamente puede ser usada en operaciones donde los impactos son bajos.

Cinta de Mylar

Es una cinta perforada de una pulgada de ancho y puede estar hecha de papel o de Mylar (el Mylar es un plástico duro y resistente) o de un laminado de Mylar y aluminio. La cinta de papel es la más económica, ésta está tratada para resistir al agua y al aceite y es la más popular. La cinta de Mylar es mucho más cara pero es muy durable. Ésta se sigue empleando aún en las industrias manufactureras para almacenar información como cinta maestra.

Page 136: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 136

Cinta magnética

Cinta que viene usualmente en forma de cassette utilizando cinta de ¼ in de ancho. El programa es almacenado en forma de un patrón magnético en la cinta; un lector de cinta lee el patrón y lo convierte al correspondiente código eléctrico; la información es recuperada avanzando o retrocediendo la cinta de manera secuencial, el mejoramiento en la protección de la cinta ha incrementado su uso un poco más.

Controlador

Componente del sistema de control numérico que recibe el código de señales eléctricas de la lectora de cinta y subsecuentemente hace que la máquina de control numérico responda.

Control numérico

El control numérico es un método de operación automática para una máquina basado en un código de letras, números y caracteres especiales y que ha sido empleado en la industria por alrededor de 40 años.

Chuck

Componente del torno que conecta al husillo y sujeta la pieza de trabajo

Diamante

Material del que existen dos tipos, uno que es cristal natural obtenido de los diamantes con una alta resistencia al desgaste, pero muy baja resistencia al impacto; el otro consiste en pequeños cristales de diamantes sintéticos unidos entre ellos a altas temperaturas y presiones en un sustrato de carburo. Este material fue desarrollado por General Electric bajo el nombre de Compacx. Este tipo de material muestra muy buena resistencia al choque.

Diskette

Dispositivo en forma circular que sirve para almacenar programas en forma de un patrón magnético; está hecho para girar cuando se está operando y puede ser leído por cabezas grabadoras en la unidad del disco. Se conoce también como floppy disk (disco suave)el cual ha llegado a ser el método más popular de entrada y almacenamiento y es usado con microcomputadoras y estaciones de trabajo.

Disk pack

Es usado para DNC con servidores de cómputo remotos; la capacidad de almacenamiento de un disco es mucho mayor que la capacidad de almacenamiento de la cinta. El disco es un medio de acceso aleatorio. Esto significa que cualquier información en cualquier posición del disco puede ser encontrada y recuperada casi instantáneamente.

Page 137: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 137

Estabilidad dinámica

Se relaciona con la capacidad para mantener la precisión de trabajo cuando aparecen esfuerzos en el seno de la máquina. Este factor depende de las propiedades de los materiales empleados en la construcción de las guías, apoyos y transmisiones de la MHCN, así como de los ajustes y dimensiones relativas entre dichos elementos.

ECEA: (end cutting edge angle)

Nomenclatura de herramienta que significa el ángulo que sirve para mantener un claro entre la herramienta y la superficie de trabajo durante una operación de corte interna o externa.

EC: (end clearance angle)

Nomenclatura de herramienta que significa el ángulo que nos permite que el final de la herramienta no interfiera en el corte.

EIA

(Electronic Industries Association): Asociación de Industrias Electrónicas.

Frenteado

Operación básica del torno en la que se efectúa el corte del final de la pieza resultando un extremo perpendicular o a escuadra con respecto de la línea del centro de la pieza. Al efectuar esta operación se deberá producir una superficie plana y de acabado suave. Para esta operación la herramienta recorre la pieza en dirección perpendicular a su línea de centro.

Herramental de sujeción en fresas

Las formas de sujeción de la pieza en la fresa son a través de sargentos y apoyos con formas escalonadas, ajustables en altura o bloques con varias facetas de contacto, con pernos y resortes de apriete de montaje-desmontaje rápido; con placas angulares de apoyo; con palancas de apriete; con mordazas mecánicas autocentrables; con platos o mesas magnéticas; con mesas y dispositivos modulares de uso universal; con apoyos de diseño específico o especial.

Norma ISO-9001

Se emplea en el caso de una empresa que desea asegurar la calidad de los productos o servicios que provee a un cliente mediante un contrato. Abarca la calidad en el diseño, la producción, la instalación y el servicio post-venta.

Herramienta de MHCN

Es una herramienta de corte especial que generalmente presenta las siguientes partes: acoplamiento, portaherramientas (cuerpo, mango o portaplaquita) y punta herramienta (plaquita).

ISO

(International Standarization Organization): Organización Internacional para estandarizar.

Page 138: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 138

Lectora

Componente del sistema de control numérico que lee el patrón de perforaciones de la cinta y lo convierte a un código de señales eléctricas.

Lay-Out del herramental

Es normalmente proporcionado por el fabricante de la herramienta o de la máquina y en el se muestra cual es la parte a maquinar, la herramienta con que se va a hacer el maquinado, las velocidades de corte y avances de herramienta recomendados, las longitudes de calibración de la herramienta y en general todos los datos relacionados con la puesta a punto de la herramienta y de la pieza a maquinar.

Máquina CN

Máquina de Control Numérico que responde a las señales programadas por el controlador y de acuerdo a éstas la máquina ejecuta los movimientos requeridos para manufacturar la parte ( encendido o apagado de la rotación del husillo, movimiento de la mesa o el husillo de acuerdo a la programación en las diferentes direcciones de los ejes, etc.).

Máquina de CNC (Control Numérico Computarizado)

La máquina de control numérico computarizado (CNC) es una máquina de control numérico a la cual se le ha agregado la característica de tener una computadora. Esta computadora es conocida comúnmente como la unidad de control de la máquina o MCU (Machine Control Unit).

Máquina de corte por laser

Es una máquina de CNC (de control numérico computarizado) que utiliza un intenso rayo concentrado de luz láser para cortar la parte; el material bajo el rayo láser desaparece rápidamente bajo la alta temperatura y es vaporizado; si el poder del rayo es suficiente éste puede penetrar a través del material. Debido a que no hay fuerzas mecánicas involucradas las partes cortadas con láser sufren una mínima distorsión. Esta máquina ha sido muy efectiva en el barrenado de ranuras y agujeros.

M á q u i n a electroerosionadora por filamento (wire EDM)

Equipo de manufactura en el que se aplica la tecnología CNC (de control numérico computarizado) y que utiliza un alambre delgado (0.0008 a 0.012 in.) como electrodo; este alambre está guiado por dos rodillos y corta la parte como una sierra de cinta, el material es removido por la erosión causada por una chispa que se mueve horizontalmente con el alambre; el CNC es empleado para controlar los movimientos horizontales de la mesa. Esta máquina es muy usada para producir insertos de moldes, dados de estrucción y herramientas de forma.

Page 139: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 139

MCU

Computadora usada para almacenar y procesar los programas CNC adquiridos. Esta computadora es conocida comúnmente como la unidad de control de la máquina o MCU (Machine Control Unit). El MCU usualmente tiene un teclado alfanumérico para adquirir la información directa o manual o programas de partes.

Método Conversacional (no estandarizado)

Método alternativo de programación y consiste en usar el controlador conversacional de CNC. Este método puede ser usado para producción de partes simples, pero para piezas más complejas.

Método de digitalización

El método de Digitalizar implica una representación digital o numérica de un objeto o dibujo; esto puede ser hecho mediante el uso de un mecanismo y un código de posicionamiento. Un método alternativo emplea un mecanismo electro óptico o electromagnético para seguir un dibujo a escala colocado en la cama de un digitalizador especial. La información obtenida es procesada por una computadora además de generar la información CN. La digitalización proporciona un medio de introducir la información física a una base de datos digital.

Método de gráficas basadas en computadora de programación de partes.

El método de Graficas basadas en computadora de programación de partes es un método que permite la creación de una base de datos digital en el sistema CAD para ser usada directamente y crear una base de herramientas esto permite un máximo nivel de información. En este método el programador CN se deberá mantener siguiendo el plan de procesos para indicar las operaciones que deben tomar lugar en cada parte de la geometría de la pieza.

Page 140: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 140

Método del lenguaje asistido por computadora de programación de partes.

El método del Lenguaje asistido por computadora de programación de partes es un método que emplea un alto nivel de lenguaje, el cual como las herramientas de programación automática APT (automatically programmed tools) o compact II para escribir un manuscrito o fuente de programa. Este programa contiene definiciones de la pieza a trabajar y de la geometría de la herramienta de corte una descripción de los movimientos de la herramienta y la secuencia de funciones de la máquina. Entonces estos recursos pueden ser procesados por la computadora. La cual puede ser graficada para su verificación. La información puede ser procesada para generar el control de la máquina. Si el lenguaje base de programación es ampliamente usado, este será básicamente compatible con CIM que es el requerimiento para recrear redefinir y reinterpretar la geometría, más bien que el uso de la información del diseño almacenado en una base de datos digital.

Método de programación CN manual.

El método de programación manual es conocido como programación por números; esta requiere trabajar con el diseño para computar los valores numéricos precisos para la secuencia de localizaciones en las cuales la herramienta va a moverse en las operaciones que va a efectuar. Esta información es formada usando la combinación de códigos apropiados para la unidad de control de herramientas de la máquina; el método de entrada (cinta perforada) es preparado y el programa es checado por medio de un ciclo en vacío de la máquina o por medio de una grafica obtenida en el graficador desde la propia máquina. La programación manual está elaborada a un nivel de lenguaje máquina. Este método de programación es básicamente incompatible con la filosofía de operación CIM, aunque puede ser apropiado para un pequeño taller que opere CN.

Perforadora.

Componente del sistema de control numérico que convierte las instrucciones escritas a un correspondiente patrón perforado. Este patrón de perforaciones es perforado a lo largo de la cinta la cual pasa a través de este dispositivo; muchas unidades antiguas usan un dispositivo de tecleado conocido como flexowriter; los nuevos dispositivos incluyen una microcomputadora que se acopla a la unidad de perforado de cinta.

Page 141: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 141

Planeación de procesos.

Es el primer paso de la planeación técnica de procesos y también se llama ingeniería de manufactura; para ello se usa la información del diseño el cual describe al producto para seleccionar los procesos y las máquinas que pueden ser usadas para fabricar y ensamblar las partes; se trabaja en los detalles de las herramientas especificas y de los dispositivos que van a ser requeridos para controlar los parámetros críticos dentro de la operación de la máquina.

Plaquita o punta herramienta.

Elemento de la herramienta especial de corte que puede estar unida al mango de manera permanente o soldada; sin embargo, es más usual el uso de plaquitas intercambiables fijadas mediante tornillos, palancas, bridas u otros medios.

Portaplaquitas.

Elemento de la herramienta especial de corte que generalmente se fija al acoplamiento mediante sujeciones de montaje rápido: roscas, bridas de apriete, pazsadores, sistemas de inserción tipo “snap”.

Precisión Dimensional.

Es la precisión de dimensiones de una pieza mecanizada en una máquina herramienta de control numérico; en una fresa las dimensiones básicas son la longitud (L) y el radio de corte (R); en el torno los parámetros son la longitud (L) y el decalaje transversal (Q).

Reglaje.

Consiste en el establecimiento de las dimensiones básicas de las herramientas en la máquina de control numérico, lo cual se realiza de dos formas: mediante una prueba de mecanizado, para lo cual se lleva a cabo una prueba de mecanizado sencillo y se verifica dimensionalmente; y, mediante un equipo de prereglaje, mediante el cual se verifica dimensionalmente las herramientas calculando sus dimensiones básicas respecto del punto de montaje.

Programa.

Es un sistema de instrucciones codificadas para ejecutar una operación. El programa es transmitido por medio de las correspondientes señales eléctricas para activar los motores que mueven a la máquina. Las máquinas de control numérico pueden ser programadas manualmente; si se usa una computadora para crear un programa, el proceso es conocido como programación asistida por computadora.

Page 142: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 142

Programación CN.

Consiste en la actividad de programación que involucra la definición de procesos y parámetros y el desarrollo específico de instrucciones para todo el equipo de manufactura controlado por computadora. El resultado es un conjunto de programas computarizados que serán usados para operar las herramientas. En las operaciones de maquinado este paso involucra la programación del CN para las partes. En otros tipos de procesos de manufactura el tipo de información puede diferir pero la función es básicamente la misma. En la manufactura de productos eléctricos o electrónicos se deben desarrollar programa de prueba en la misma forma.

Rasurado.

Maquinado que es ejecutado mediante la programación de un corte lineal con una especificación de profundidad; la profundidad es necesaria para hacer que el diámetro del ranurado se uniforme. La herramienta deberá estar detenida en el fondo de la ranura por al menos una revolución del husillo.

Ruteo de manufactura.

Es el resultado final de la planeación de procesos, y describe enteramente y en detalle los procesos de manufactura, incluyendo la secuencia de operaciones y el establecimiento y control de los límites en cada herramienta.

SCEA (side cutting edge angle).

Nomenclatura de herramienta que significa el ángulo que nos ayuda a mejorar el corte produciendo pequeñas virutas en la operación de torneado.

SC: (side clearance angle).

Este es el ángulo que permite que la parte lateral de la herramienta no interfiera en el corte .

SR: (side rake angle).

Nomenclatura de herramienta que consiste en el ángulo que nos sirve para direccionar las virutas hacia un lado de la herramienta y este ángulo se encuentra formado por la cara superficial del inserto y la superficie transversal del cuerpo del portaherramientas.

TNR: (tool nose radio).

Nomenclatura de herramienta que significa radio del filo,y nos sirve para producir un acabado superficial aceptable y alargar la vida de la herramienta.

Page 143: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N. 143

Rigidez mecánica

Es la capacidad de la máquina para soportar los esfuerzos o solicitaciones externas. Esta consideración esta presente de forma esencial en el diseño de la cimentación, bancada y estructura de la máquina.

Rigidez térmica

Se asocia a la forma en que varía la precisión de trabajo de la MHCN cuando se producen variaciones de temperatura, ya sean debidas a al calor generado durante el mecanizado, al calentamiento local de motores o a cambios de la temperatura ambiente (en condiciones muy exigentes de precisión puede suponer la ubicación de la máquina en una sala climatizada).

Unidad de control de la máquina.

Componente del sistema CNC que genera, almacena y procesa los programas CNC; esta unidad contiene también el control de movimiento de la máquina en forma de un programa de software ejecutable.

Velocidad de fresado

Se introduce directamente en revoluciones por minuto, por códigos numéricos que se asignan a las varias velocidades disponibles en la máquina. En el programa de control numérico, la velocidad de giro tiene la letra código S.

Verificación de primeras partes.

Es una práctica muy común en las empresas modernas que consiste en verificar que dentro de una corrida de producción, la primera pieza cumpla con los parámetros de especificación; esto garantizará que las demás piezas también; de otra forma se hacen las correcciones pertinentes.

Page 144: Maquinas Herramientas Cnc Torno

Maquinado de Piezas en Fresadora C. N. 144

BIBLIOGRAFÍA

• Mayron L. Begeman / B.H. Amstead. Procesos de Fabricación, México, CECSA, 1996. • Mompin Poblet José. Sistema CAD / CAM / CAE Diseño y Fabricación por Computadora,

México, Marcombo, 1993. • H. Baumgartner / K. Knischewski, / et al. Wieding Automatización de la

Producción,España Marcombo, 1993. • William W. Luggen. Fundamentals of Numerical Control EUA, Delmar Publishers INC,

1984. • Tien-Chien Chang / Richar A. Wysk, / et al. Computer Aided Manufacturing, EUA,

Prentice Hall, 1991.