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Procesos de Fabricación Digital
Laboratorio 1: Fabricación de caballete de madera
Sección: S-001
Profesor: Ciro Mejía
Integrantes:
*Cristina Bonilla
*Luz Ascencio
*Christian Prada
*Diego Vallejos
*Victor Hugo Hinche
2014
1. Diseño de la Pieza (Parte Digital adjuntada con el informe)
2. Resumen Ejecutivo:
El objetivo general de este trabajo es aprender a manipular la fresadora Shopbot, que
cuenta con el software que es un programa para darles las instrucciones de fresado y la
maquina en si que es la base donde se ubica la plancha de cartón prensado y donde se
realizara el fresado, en la cual se propuso
hacer un caballete para el soporte del material
que se usa en la Shopbot ,cartón prensado de
15 a 18
mm de
espesor
que son
utilizadas
exclusivamente para la Shopbot.
El proyecto se realizó en el FAB LAB de la universidad Esan como parte curso de proceso
de fabricación digital la cual está siendo dictada por primera vez en la universidad, por ello
esta fue la primera vez que nosotros como alumnos de la universidad de Esan usábamos la
shopbot para poder hacer el fresado correspondiente y crear el propuesto caballete.
Para comenzar con el proyecto se partió del diseño de cada una de las partes del caballete,
las piezas fueron dibujadas en el programa de inventor , para luego ser exportadas al
autocad en la cual fueron modificadas para finalmente ser configuradas con un programa
llamado V carve, en la cual se puede dar las instrucciones de ubicación de corte, cantidad
de pasadas, tipo de perfilado y profundidad del fresado luego es exportado al software de la
shotbot en la cual iniciara el fresado después de ser correctamente calibrado.
3. Teoría:
Durante la primera parte del curso se trataron temas relacionados con procesos de
manufactura utilizando arranque de viruta. En específico se aplicaran los conceptos
con el proceso de fresado.
3.1 Materiales:
La Shopbot tiene la capacidad de maquinar piezas de madera, aluminio, plástico,
entre otros materiales. En el Fablab se
utiliza cartón prensado ya que es un
material resistente, flexible y que puede
ser fácilmente cortado, perforado o
pegado a otros materiales. Para hacer las
partes del caballete se utilizó cartón
prensado de 18mm.
Principales características del cartón
prensado:
- Grueso relativamente de alta densidad e uniforme
- Alta fuerza mecánica
- Buena flexibilidad
- Alto aislamiento electrónico
- Buena compatibilidad con los líquidos dieléctricos
- No es muy resistente a la humedad
3.2 Proceso principal: Fresado
Es un proceso de maquinado versátil que tiene lugar usando principalmente la fresa,
una herramienta multifilo que produce varias numerosas virutas en una sola
revolución.
Fresado Simple.- Consiste en un eje de rotación donde el cortador es paralelo a la
superficie de trabajo. El cuerpo del cortador por lo general se fabrica de acero de
alta velocidad, tiene varios dientes a lo largo de su circunferencia; cada diente actúa
como una herramienta de corte de una sola punta. Cuando el cortador es más largo
que la anchura del corte, el proceso se conoce como fresado plano. Los cortadores
pueden tener dientes rectos o helicoidales, que producen una acción ortogonal u
oblicua respectivamente.
Ventajas del proceso:
a. Buena Precisión
b. Excelente acabado superficial
c. Facilidad para trabajar con diversos materiales
a) Tipos de Fresado
Horizontal: La fresa se coloca sobre un eje horizontal, que se ubica en el usillo
principal. Realiza trabajos de desbaste o acabado en línea recta, generando
listones o escalones. La herramienta trabaja con su periferia. Una parte que
puede generar limitaciones de con respecto a la profundidad a la que puede
trabajar la máquina, ya que depende de la distancia de la periferia de la
herramienta, al eje de la máquina.
Vertical: La fresa se coloca en un husillo vertical, este al girar produce el
movimiento principal. La herramienta trabaja con su periferia y con la parte frontal.
La limitación de esta máquina es la fuerza perpendicular a la que se puede
someter la fresa por la mesa de trabajo para lograr el avance.
b) Tipos de Movimiento:
1. Movimiento principal: Giro de la herramienta
2. Movimiento Secundario: Movimiento de avance, en la superficie de trabajo.
c) Ejemplos de tipos de Fresa:
d) Tipos de Operación que se pueden realizar:
Planeado: El planeado es la operación de fresado más habitual y
se puede realizar utilizando una amplia gama de herramientas
distintas. Las fresas con ángulo de posición de 45º son las que se
utilizan con más frecuencia, pero las fresas con plaquita redonda,
las fresas de escuadrar y las fresas de disco también se utilizan
en determinadas condiciones.
Fresado en escuadra. El fresado en escuadra es una variante del
planeado que consiste en dejar escalones perpendiculares en la
pieza que se mecaniza. Para ello se utilizan plaquitas cuadradas
situadas en el portaherramientas de forma adecuada.
Ranurado recto: Para el fresado de ranuras rectas se utilizan
generalmente fresas cilíndricas con la anchura de la ranura y a
menudo, para aumentar la producción, se montan varias fresas en
el eje portafresas permitiendo aumentar la productividad de
mecanizado. Al montaje de varias fresas cilíndricas se le
denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas
cilíndricas se caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal
y las dos laterales. En la mayoría de aplicaciones se utilizan
fresas de acero rápido ya que las de metal duro son muy caras y
por lo tanto solo se emplean en producciones muy grandes.
Cajeado: Operación que consiste en hacer un agujero no pasante
interior del material en el cual se va a trabajar.
e) Consideraciones al momento de realizar el Fresado:
1. Elección del tipo de máquina, accesorios y sistemas de fijación de pieza y
herramienta más adecuados.
2. Elección del tipo de fresado: horizontal o vertical
3. Elección de los parámetros de corte: velocidad de corte (Vc), velocidad de giro
de la herramienta (n), velocidad de avance (Va), profundidad de pasada (p),
anchura de corte (Ac), etc.).
f) Términos relevantes:
1. Velocidad de corte: Es la velocidad relativa instantánea con la que una
herramienta se enfrenta el material para ser eliminado.
2. Velocidad del husillo(n): Velocidad de revolución en rpm.
3. Profundidad de pasada: es la diferencia entre el radio del agujero sin mecanizar y
el radio una vez mecanizado. Su valor máximo está limitado principalmente por el
tamaño de plaquita y la potencia de la máquina.
4. Anchura de corte: “ae” (mm): La anchura radial de la fresa en contacto con el
corte (empañe).
4. Manual del Proceso
Parte Teórica
La teoría de modelar y realizar montajes mediante la técnica prefit se basa en la unión de
dos o más piezas entre sí, mediante ranuras que posteriormente se ensamblaran
obteniendo un ajuste fuerte y sólido.
Parte Práctica
4.1 Procedimiento para el diseño de las piezas
Empezamos creando las piezas en el programa inventor en formato “.ipt”
Se debe tomar en cuenta que el grosor del cartón prensado con que se trabajó es de
18
milímetros, entonces cada ranura se debió de hacer de 17.5 milímetros. La finalidad
de los 0.5 milímetros de tolerancia es para crear un ajuste entre la ranura y el cartón
prensado de tal manera que quede lo más compacta posible.
Importamos el archivo en el programa AutoCad en formato “.dwg” y eliminamos las
líneas necesarias para dejar la pieza como una plantilla.
Luego tuvimos que importar y posteriormente exportar
el archivo desde el programa Rhyno con el formato “.dxf” ya que el programa Vcarve
no lo reconocía. Se tuvo este problema porque la pieza tenía la vista principal una
posición de canto.
Ya en
el
programa Vcarve, importamos las piezas. Seleccionamos la parte de las uniones
para cortarlas y probar que las uniones del prefit funcionarían.
Una vez comprobado que las uniones prefit funcionan, procedimos a cortar todas las
piezas completas.
4.2 Procedimiento para el uso de Vcarve
El Vcarve pro es un programa que permite convertir “vectors” en código para que la
máquina, en este caso la Shopbot pueda cortar.
La zona que aparece en blanco en la imagen muestra la plancha que se tiene en
vida real, en esta zona se deberán ubicar todos los dibujos que se quieran cortar, y
la maquina cortara en el lugar donde se hallan ubicado.
La imagen muestra la pantalla cuando quieres empezar a trabajar en el lado
izquierdo en la pestaña del setup, se tiene que poner las dimensiones que tiene la
plancha en la que se trabajara, una vez que se hayan puesto las dimensiones se
acepta, y pasas a dibujar y/o importar un archivo, como se muestra a continuación.
Esta imagen muestra el panel de dibujo, los iconos que se
usaron principalmente en este proyecto fueron los de la
parte de “edit objects”, el principal de todos es el botón de la
esquina inferior izquierda, conocido como “join vectors” que
es el botón que te permite juntar la serie de vectores que se
tienen y unirlos para volverlos un solo dibujo, si esto no se
hace no se puede proceder a generar el código.
Las otras funciones que se usaron fueron las básicas para
poder mover el dibujo. Y el trim en algunas situaciones en
las que había alguna línea de más, o salía del dibujo.
La pestaña de Tollpaths es la que te permite indicar el tipo
de corte que quieres que se haga, en este proyecto se
usaron principalmente las 2 primeras, que son para el cajeado y para el perfilado. En
este proyecto se usó el primero para todas las piezas, mientras que el segundo solo
se usó para hacer el logo en uno de los parantes del caballete y las letras en el
soporte superior, a continuación procederé a mostrar cómo se configura el corte.
Para la configuración del perfilado se usa esta pestaña, donde primero se tiene que
seleccionar los vectores que se quieran cortar.
Luego en la pestaña se tiene que indicar que tan profundo se debe cortar, poniendo
un mm más del espesor de la plancha ya que sino
no se puede asegurar que corte pro completo.
Después se escoge el tipo de herramienta a usar y
el número de pasadas que se harán para el corte,
en este proyecto se usó 4 como el número de
pasadas.
Lo siguiente es indicar si el perfilado es interno o
externo, dependiendo en que se quiera cortar, por
ejemplo el contorno de la pieza es externo y
algunos detalles como los agujeros es interno.
Se tiene que decidir si se deben o no agregar lengüetas
a la pieza, estas ayudaran a sujetar la pieza una vez
que se haga todo el perfilado externo, ya que cuando la
pieza es muy grande puede moverse si no está sujeta.
Agregar las lengüetas es sencillo, solo se debe poner la
opción “edit tabs” y luego en el dibujo hacer click donde
se crea que se necesitan lengüetas, principalmente en
las curvas o donde sea muy delgada la pieza.
Una vez finalizado todo esto se presiona “calculate”
En el de cajeado la única diferencia es que se presiona
el otro botón y se le da una profundidad menor, y la
opción sola hace que la maquina corte de tal forma que
quede el cajeado perfecto.
Por ultimo una vez que se han hecho los toolpaths para
todo lo que se va a cortar, en la pestaña de toolpaths se
selecciona la opción de “save toolpaths”, y estas se
guardan en el formato de la shopbot y se procede a
usar el programa para cortar.
Inicio de corte y calibración de la ShopBot
Después de obtenido el archivo y configurado el material en el programa V carve se
procedió a abrir el software de la Shopbot para su respectiva calibración
Para comenzar el calibrado vamos al menú Cuts elegimos C2-Zero Z para comenzar el
calibrado no sin antes haber colocado la placa de metal debajo de la fresadora, para el
calibrado en X e Y el procedimiento es más simple solo vamos al menú Cuts y elegimos C3,
y la maquina fresadora automáticamente se calibra.
Imagen con el respectivo calibrado en Z
Luego de ello se
presiona el en botón
Cut Part y se
comienza el fresado.
Para el ahorro del material primero se freso los encajes para corroborar que estos
encajaban
perfectamente y no gastar material en vano, en esta foto se aprecia a nuestros compañeros
Diegos y Christian con los encajes superiores y inferiores respectivamente.
Una vez que se comprobó que las piezas encajaban adecuadamente se procedió al fresado
de las piezas reales siguiendo los mismos procedimientos ya antes mencionados.
Ensamblado
Por último se tuvo que ensamblar las partes fresadas, para ello solo basto un poco de
esfuerzo y ganas para lograr tener el caballete listo.
En las imágenes se aprecian a nuestros compañeros en
pleno ensamble, primero se definió que tenía que hacerse
el ensamblaje de la pieza inferior para que pudiera dar
estabilidad al caballete mientras se ensamblaba la parte
superior de la misma.
Un aditamento al caballete fue el logo del FAB LAB esan
que fue agregado a los costados y el texto en la pieza
superior que fue realizado con un cajeado dándole un
buen acabado a esta.
Ensamblado Final
5. Conclusiones
La técnica del prefit es buena forma de hacer ensambles o conexión de
forma rápida y sencilla.
El Cartón prensado es un buen material que se presta para realizar
pequeños muebles tales como libreros, caballetes, entre otros. Además de
ser de bajo costo.
El Vcarve pro es el programa que facilita todo el proceso, ya que es sencillo
de usar y rápido, además se puede encontrar fácilmente en internet. Pero
también es necesario saber qué tipo de corte se necesita y otras cosas, por
lo que se requiere algo de conocimiento en el área.
El proceso que permite un buen acabado y en general un maquinado más
preciso es el de fresado.
Este trabajo busca llevar la teoría aprendida en clase a la práctica, idear tus
propios diseños y tener la oportunidad de crearlos, aprendiendo los
conceptos básicos y seguros del maquinado y desarrollo del fresado en la
Shopbot.
6. Recomendaciones
Para el proceso:
El proceso en si es bastante sencillo, ya que la maquinaria nos permite realizarlo de
una manera rápida y segura. Sin embargo, el proceso podría tener un menor gasto
de material si se utilizaran las planchas del material de una manera más eficiente,
por ejemplo cuando se trabajó y se tenían que retirar las planchas quedaban varias
zonas en las cuales se podían hacer piezas, por lo que se debería planear mejor la
distribución de las piezas en las planchas.
Otro dato importante fue la dificultad para convertir los archivos, esto se debe a que
no contábamos con una computadora con inventor para hacer la conversión de los
archivos al formato requerido, dxf, por lo que para facilitar el proceso se debería
tener todos los archivos por adelantado en la extensión necesaria, sea dwg o dxf.
Por ultimo algo que es bastante importante, es el orden en el cual se cortaran las
piezas, esto es muy importante, debido a que si se trata de cortar primero la pieza y
luego agregarle los detalles internos, no se podrá, debido a que la pieza se movería
y podría moverse, esto nos sucedió al momento de cortar, sin embargo las lengüetas
que añadimos mantuvieron la pieza en su lugar, si la pieza hubiese sido más
pequeña y no se le hubiesen agregado las lengüetas pudo no haber salido.
Para las maquinas:
La maquinaria es nueva y es buena, en un principio hubieron algunos problemas por
falta de experiencia para su manejo, sin embargo después de eso el manejo es
bastante sencillo, una recomendación es la cantidad de máquinas, trabajar en una
sola cuando hay muchas personas que quieren usarla es complicado, otro punto
importante es el proceso de retirar la plancha, la maquina no cuenta con una forma
fácil de retirarla.
Para los operadores:
Se recomienda que sigan a la fresadora mientras se realiza el corte ya que si en
algún momento esta realizara un mal corte que pudiera dañar a la broca, o si esta
última chocara con uno de los tornillos que sujeta a la tabla, se podría evitar
recurriendo a la “Para de emergencia”.
Esta “Parada de emergencia” se puede realizar de tres formas:
1. Presionando el botón rojo STOP, que se encuentra en el control de la máquina.
2. Dándole click a la opción STOP en el programa.
3. Presionando la tecla espacio en el teclado del computador
Se debe usar los protectores de Orejas en el momento que se opera.
La máquina aspiradora que está conectada con la máquina Shopbot se debe
prender durante la operación.
Al finalizar la operación se debe de aspirar los residuos de cartón prensado que
quedaron (viruta).
7. Bibliografia
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