CONTROL DE MAQUINAS Y HERRAMIENTAS

INTEGRANTES: BRAVO PALMA, MILAGROS CANGALAYA VILA, KEVIN GREYFO RUPA ,DREYSI MENDOZA MEZA, JUAN

Universidad nacional federico villarreal

INDICE

INTRODUCCION31. CONTROL DE MAQUINAS1.1controladores secuenciales41.2 controladores programables...51.3 ventajas del control numrico61.4 Justificacin econmica del control numrico81.5 Elementos de sistemas CNC...101.6 Fundamentos del control numrico directo ..151.7 Configuraciones de mquinas NC...161.8 Factores que influyen en la precisin de las mquinas NC ..18

2. CONTROL DE HERRAMINTAS CONTROL

2.1 Controladores Sinumerik de Siemens242.2 Dirigir Opciones Avanzadas en Controladores Sinumerik..242.3 Trabajar con Otras Marcas de Controladora..252.4 Conectividad de la Solucin....26

3. MAQUINA - HERRAMIENTA

3.1historia del control numrico...273.2 el control numrico.....283.3 las maquinas293.4 ventajas de la aplicacin de las maquinas con herramienta CN..31INTRODUCCION

La mquina herramienta ha jugado un papel fundamental en el desarrollo tecnolgico del mundo hasta el punto que no es una exageracin decir que la tasa del desarrollo de mquinas herramientas gobierna directamente la tasa del desarrollo industrial.Gracias a la utilizacin de la mquina herramienta se ha podido realizar de forma prctica, maquinaria de todo tipo que, aunque concebida y realizada, no poda ser comercializada por no existir medios adecuados para su construccin industrial.As, por ejemplo, si para la mecanizacin total de un nmero de piezas fuera necesario realizar las operaciones de fresado, mandrinado y perforado, es lgico que se alcanzara la mayor eficacia si este grupo de mquinas herramientas estuvieran agrupadas, pero se lograra una mayor eficacia an si todas estas operaciones se realizaran en una misma mquina. Esta necesidad, sumada a numerosos y nuevos requerimientos que da a da aparecieron forzaron la utilizacin de nuevas tcnicas que reemplazaran al operador humano. De esta forma se introdujo el control numrico en los procesos de fabricacin, impuesto por varias razones:Necesidad de fabricar productos que no se podan conseguir en cantidad y calidad suficientes sin recurrir a la automatizacin del proceso de fabricacin. Necesidad de obtener productos hasta entonces imposibles o muy difciles de fabricar, por ser excesivamente complejos para ser controlados por un operador humano. Necesidad de fabricar productos a precios suficientemente bajos. Inicialmente, el factor predominante que condicion todo automatismo fue el aumento de productividad. Posteriormente, debido a las nuevas necesidades de la industria aparecieron otros factores no menos importantes como la precisin, la rapidez y la flexibilidad.Hacia 1942 surgi lo que se podra llamar el primer control numrico verdadero, debido a una necesidad impuesta por la industria aeronutica para la realizacin de hlices de helicpteros de diferentes configuraciones.Incluso en los ltimos aos est surgiendo con granfuerzaun rea deconocimientoconocido como "MECTRONICA" que trata sobre aplicaciones deingenieraen las que intervienen lamecnicayelectrnicajunto con la automtica ycontrol.

1. CONTROL DE MQUINAS

La evolucin de la tecnologa de las mquinas herramientas ha estado marcada por grandes avances en la capacidad de control, particularmente en los ltimos 30 aos. La configuracin bsica de muchas mquinas herramientas (tornos, por ejemplo) no ha cambiado en muchos aos; pero, la llegada del control numrico, control numrico computacional y avances relacionados han trado importantes cambios y efectos en los mtodos de manufactura y sus costos.

1.1. Controladores secuenciales Los controladores secuenciales son una clase de dispositivos electromagnticos y electrnicos usados para controlar la operacin de una mquina herramienta u otro equipo de una manera predeterminada por pasos. Es caracterstico de estos dispositivos el mtodo de establecer la secuencia de control deseada y la manera en que el controlador funciona. Los tipos ms comunes de controladores secuenciales existentes hoy en da son los programadores de cilindro o tambor, los programadores de cinta perforada y los de tableros con matriz de diodo. En los primeros, la secuencia de control deseada se establece insertando clavijas en las filas apropiadas en la superficie de un cilindro. Cada una de esta filas cumple con una misin, y cuando la clavija pasa por un switch, ste se enciende efectuando el movimiento deseado, ya sea encendiendo un motor o aumentando el avance, etc. El cilindro va girando, de tal manera de producir que el efecto deseado se vaya sucediendo. En los programadores de cinta perforada, la secuencia de control est establecida por el patrn de hoyos que han sido perforados en la cinta, a la manera de como tocaban por s solos los antiguos pianos. De esta manera se ejecuta la secuencia de operaciones deseada. Los de tableros funcionan de manera similar, y la alteracin de la secuencia solo depende de alterar la posicin de los diodos. Todos los tipos de controladores secuenciales son usados tpicamente para aplicaciones con una misma secuencia de operacin y para gran cantidad de repeticiones.

1.2. Controladores programables Un controlador programable (PC, Programmable Controller) es un dispositivo de estado slido usado para controlar el movimiento o el proceso de operacin de una mquina por medio de un programa grabado. El PC manda seales de control de salida u output y recibe seales de entrada o input. Un PC controla los outputs en respuesta a estmulos en los inputs, de acuerdo a la lgica prescrita en el programa guardado. Los inputs estn hechos de switches, botones, pulsos, seales anlogas, datos ASCII, y datos binarios de codificadores de posicin absoluta. Los outputs son niveles de voltaje o corriente para manejar dispositivos finales como solenoides, partidores de motores, relays, luces y otros.

Un PC contiene una CPU, la cual es el director de trfico del procesador, y una memoria que guarda la informacin. Al procesador llegan las seales input, ste las procesa y manda outputs basado en las instrucciones que tiene en memoria. Por ejemplo, el procesador puede estar programado de tal manera que si un input conectado a un switch es verdadero (el switch est cerrado), entonces un output correspondiente ser energizado. El procesador recuerda este comando en su memoria y compara en cada bsqueda para ver si ese switch est efectivamente cerrado. Si est cerrado, el procesador energiza el solenoide encendiendo el mdulo output. El PC realiza tales decisiones secuencialmente y de acuerdo al programa guardado. Adems el PC puede ser reprogramado, slo cambiando el programa en su memoria. Existen varias diferencias entre un PC y un computador u otro tipo de controlador: 1. El PC est diseado para comunicarse con el mundo exterior directamente 2. El PC es bastante ms fcil de programar, cualquier elctrico o tcnico lo puede manejar, adems un buen PC puede reprogramarse en lnea, es decir, mientras est funcionando 3. Los PCs estn diseados para un ambiente industrial, y permiten ser usados en ambientes adversos sin afectar su operacin Los PCs poseen numerosas ventajas, como son la facilidad de reprogramacin, el ahorro de dinero, la compatibilidad con otros sistemas, la facilidad de expansin, el menor uso de espacio fsico, etc. Actualmente, los PCs han ido evolucionando y permiten ya realizar operaciones de conteo, de cronometraje, clculos matemticos, reportar datos acumulados, etc.

1.3. Ventajas del uso del control numrico El control numrico (NC, Numerical Control), el control numrico computacional (CNC, Computer Numerical Control) y el control numrico directo (DNC, Direct Numerical Control) han dado a la industria manufacturera la capacidad de ejercitar un nuevo y mayor grado de libertad en el diseo y manufactura de productos. Esta nueva libertad es demostrada por la capacidad de producir automticamente productos que requieren de procesamientos complejos con un alto grado de calidad y confianza. Es ms, productos que antes eran imposibles de fabricar econmicamente pueden ahora ser hechos con relativa facilidad usando mquinas NC. Los avances en los diseos de los productos y de las mquinas han sido paralelos; cada avance en las mquinas NC no solo permite diseos de productos antes impracticables, sino que adems sugiere mejoras adicionales en las mquinas, lo cual permitira una mayor complejidad en el diseo de productos. Por esto el diseo de mquina producto es un continuo ciclo. El control numrico es aplicable a una gran variedad de tareas industriales. Al evaluar la aplicabilidad del NC a un trabajo en particular, el mayor peso debera caer sobre trabajos que incluyan: 1. Una larga serie de operaciones en las cuales un error en la secuencia destruira el valor de las operaciones 2. Una gran variedad de diferentes secuencias de operacin que deben ser rpida y frecuentemente utilizadas en una misma mquina 3. Una secuencia relativamente compleja de operaciones 4. Una operacin en la cual no sea prctico para un ser humano operar en el ambiente requerido.

Las ventajas del NC en la manufactura son, entre otras: Planificacin: Las mquinas herramientas NC proveen un medio econmico para la administracin de la manufactura haciendo detallados planes de operacin y al mismo tiempo reteniendo soportes documentados de dichos planes Flexibilidad: Se puede realizar una mayor cantidad de operaciones individuales en una pieza, debido a sus ventajosas capacidades. Programacin del tiempo: La aceptacin del concepto de mecanizado NC implicar trabajos ms complejos en programas simples, con la consiguiente reduccin de tiempo Tiempo muerto y de preparacin: Debido a que las mquinas NC ocupan un mnimo de preparacin para convertir materias primas en productos terminados, si existe una adecuada coordinacin habr importantes disminuciones en el tiempo muerto Mejor control del tiempo de mecanizado y de procesamiento: Al no existir humanos a cargo, las rdenes del departamento de ingeniera llegarn directamente a la mquina, con un estudio previo de la optimizacin del proceso Utilizacin de las mquinas: En general, las mquinas NC tienen un mayor costo por tiempo de utilizacin que otras mquinas; sin embargo, al no existir fatiga ni intervencin de operadores, existe un sustancial potencial de mayor utilizacin de la mquina Costo de las herramientas: El costo disminuye debido a que se tiende a una estandarizacin de las herramientas; adems, hipotticamente no existen errores en la utilizacin de stas, por lo que se elimina la ruptura y el costo de sta Precisin: El mecanizado con equipos NC aumenta la repetitividad de pieza a pieza y de corrida a corrida en comparacin a mquinas tradicionales Tiempo de flujo del material y manejo de las piezas de trabajo: Ambos disminuyen debido a que las mquinas NC convierten materias primas directamente en productos terminados Seguridad: La especializacin en la planificacin de detalles, en preparar las herramientas de corte y sus respectivos portaherramientas contribuye a una mayor seguridad del operador. Intercambiabilidad: Existe soporte documentado despus de la primera vez que se hace una pieza, con la estandarizacin existente se puede intercambiar esta informacin ya sea con otras mquinas o con otras plantas Estimacin de costos: En ella, los dos tems que ms influyen son el costo del material y el costo del mecanizado. Al conocerse aqu el tiempo exacto del mecanizado se puede hacer una estimacin bastante acertada del costo de las piezas Productividad: Con una buena programacin, se minimizan los tiempos muertos, y existiendo intercambiadores automticos de herramientas, se aumenta claramente la productividad en relacin con mquinas herramientas convencionales. Existen adems ventajas en el campo del diseo, debido a que se pueden hacer prototipos ms precisos cuando se usan mquinas NC, esto es, debido a que cuando la parte es puesta en produccin, se logran mejores tolerancias. Adems, al tener las mquinas NC la capacidad de hacer contornos precisos, se evita el uso de herramientas especiales, disminuyendo los costos. Las decisiones envueltas en la manufactura de las partes han sido alejadas de las manos del operador de la mquina herramienta y puestas en manos del programador de partes. El operador tiene poco o nada de control sobre la secuencia de operaciones o sobre la herramienta que se va a usar. Las tolerancias con que se disea son respetadas por la mquina y en forma repetida en todas las piezas. Estas caractersticas llevan a una consistencia en la manufactura.

1.4. Justificacin econmica del control numrico Para un comprador principiante, evaluar equipos de control numrico siempre reviste ciertos miedos. El gasto es grande, y los cambios en la empresa son anticipados como grandes y devastadores. Frecuentemente, las personas que evalan el proyecto consideran que es incmodo examinar una decisin con tantas incgnitas y tantos riesgos. El propsito de una justificacin econmica es la evaluacin de muchas propuestas bajo el mismo tipo de circunstancias, para seleccionar la que de ptimos beneficios a la empresa, considerando los niveles de inversin y polticas de la misma. El estudio de alternativas debe incluir las fuentes de las cuales se obtendrn beneficios. Muchas veces, en anlisis econmicos pasados, los ahorros por concepto de mano de obra directa eran tan grandes que dominaban todos los dems beneficios. Cuando se considera NC, un rango completamente nuevo de tecnologa est disponible, por lo que las reas con beneficios econmicos son muchas ms. Se han encontrado mejoras dentro de los siguientes rangos con el uso de NC: Preparacin de mquinas: 20 - 70% Manejo de materiales: 20 - 50% Inspeccin: 30 - 45% Trabajo en proceso: 20 - 30% Los beneficios del NC no son comunes a todos los tipos de mquinas herramientas NC. Por ejemplo, los beneficios obtenidos de un taladro simple de dos ejes no sern los mismos que se deriven del uso de un centro de mecanizado con cambiador automtico de herramientas. Mientras ms funciones puedan realizar una mquina NC, mayormente ventajoso ser su impacto en la empresa. Muchos de los beneficios del NC no pueden ser evaluados sobre la base de una mquina. Por esto se hace necesario un plan de alto vuelo, con ms de una mquina. Este plan debe ser a 5 - 10 aos, comparando el ambiente existente con uno totalmente reemplazado por NC.

Despus de que cada alternativa ha sido evaluada basada en caractersticas tcnicas, cada una tendr un valor base para la compaa, en comparacin a otras alternativas y al mtodo actual de produccin, principalmente. Se deber evaluar la mejor alternativa tcnica a travs de un anlisis econmico en profundidad. El primer paso en un anlisis de este tipo es desarrollar una muestra de la carga que ser procesada en el nuevo equipamiento, esta muestra debe ser representativa del trabajo que se realizar. A partir de esta muestra, las proyecciones pueden hacerse del efecto en la carga total, eliminando la necesidad de un estudio largo y detallado, manteniendo una exactitud estadstica. Despus de que el proyecto haya sido adoptado e implementado, esta muestra servir de base para una auditora o revisin de resultados, un paso crtico pero muchas veces olvidado. El prximo paso es identificar las categoras de beneficios y costos. Tpicamente se obtienen ahorros en las siguientes reas: 1. Mano de obra directa 2. Costo de herramientas e instalacin 3. Costo de herramientas consumibles (pastillas, por ejemplo) 4. Costo de movimiento de inventario 5. Costo de preparacin de herramientas 6. Costo de programacin 7. Costo de inspeccin 8. Costo de transporte intra-planta 9. Costo de mantencin Debe hacerse notar que el impacto de estos factores vara con el proyecto. Por ejemplo, si las piezas de trabajo son costosas, las consideraciones de inventario deben ser de mayor influencia que los ahorros en mano de obra directa. Lo que se desea es el balance ptimo de los costos.

1.5. Elementos de sistemas CNC Los elementos bsicos de un sistema de control numrico computacional son: La interface del operador, la interface de la mquina, y el control, que une a los anteriores. El control es el corazn del sistema. Procesa la informacin recibida de ambas interfaces, interpretndola y manipulndola con lgica de hardware y de programas (software). La memoria provee el medio para guardar los programas y manejar los datos entrantes. Basado en la informacin recibida, el control devuelve datos a las distintas interfaces. La interface del operador consiste en dispositivos que mandan, reciben e interpretan informacin. Considerando que las operaciones realizadas por sistemas NC estn definidas por el software, los dispositivos de interface se necesitan para ingresar los programas de la memoria. La cinta perforada es el ms comn. La estacin del operador es el otro gran elemento de interface. sta contiene todos los interruptores, botones, displays, etc. requeridos para operar y monitorear las actividades de la mquina. Los dispositivos de mecanizado son manejados por el control. Basados en la informacin entregada por la interface del operador y realimentados por varios dispositivos de la mquina, el control conecta y desconecta las acciones y movimientos de ella. - QU ES EL CNC

C.N.C. se refiere al control numrico de mquinas, generalmente Mquinas de Herramientas. Normalmente este tipo de control se ejerce a travs de uncomputadory la mquina est diseada a fin de obedecer las instrucciones de unprogramadado.Esto se ejerce a travs del siguiente proceso:Dibujodel procesamiento Programacin. Interfase. Mquinas Herramientas C.N.C.La interfase entre el programador y la MHCN se realiza a travs de la interfase, la cual puede ser una cinta perforada y codificada con la informacin del programa. Normalmente la MHCN posee una lectora de la cinta.

CARACTERSTICAS DEL C.N.C

La MHCN posee las siguientes ventajas: Mayor precisin y mejor calidad de productos. Mayor uniformidad en los productos producidos. Un operario puede operar varias mquinas a la vez. Fcil procesamiento de productos de apariencia complicada. Flexibilidad para elcambioen eldiseoy en modelos en un tiempo corto. Fcil control de calidad. Reduccin en costos deinventario, traslado y de fabricacin en los modelos y abrazaderas. Es posible satisfacer pedidos urgentes. No se requieren operadores con experiencia. Se reduce la fatiga del operador. Mayorseguridaden las labores. Aumento del tiempo de trabajo en corte por maquinaria. Fcil control de acuerdo con el programa de produccin lo cual facilita lacompetenciaen elmercado. Fciladministracinde la produccin e inventario lo cual permite la determinacin deobjetivosopolticasde laempresa. Permite simular el proceso de corte a fin de verificar que este sea correcto.

Sin embargo no todo es ventajas y entre las desventajas podemos citar: Altocostode la maquinaria. Falta de opciones o alternativas en caso de fallas. Es necesario programar en forma correcta laseleccinde las herramientas de corte y la secuencia de operacin para un eficiente funcionamiento. Los costos demantenimientoaumenta, ya que elsistemade control es ms complicado y surge la necesidad de entrenar al personal deservicioy operacin. Es necesario mantener un granvolumende produccin a fin de lograr una mayoreficienciade la capacidad instalada.

EL CONTROL El control realiza decisiones de tiempo real en un proceso. Existen distintos tipos de sistemas de control, sin embargo, cada uno puede dividirse en las mismas unidades funcionales. Cada unidad realiza funciones especficas, y todas las unidades funcionan juntas para ejecutar las instrucciones programadas. Estas unidades son: Unidad de entrada: Todas las instrucciones y datos son ingresados a travs de ella, pudiendo ser software o seales anlogas, las cuales son convertidas a digitales Unidad de memoria: La memoria guarda lo recibido por la anterior. Tambin guarda los resultados de las operaciones aritmticas y provee informacin a la salida. Se divide en memoria RAM y ROM, siendo la principal diferencia entre stas que la primera puede ser leda y reescrita, mientras la segunda slo puede ser leda Unidad aritmtica: Realiza clculos y toma decisiones Unidad de control: Toma las instrucciones de la memoria y las interpreta de a una. Luego manda las instrucciones apropiadas a otras unidades para ejecutar las instrucciones Unidad de salida: Toma datos y los enva, por ejemplo para encender y apagar dispositivos, mostrar informacin; traspasa las seales digitales a anlogas. Los tipos de control ms conocidos son los de lazo cerrado y de lazo abierto. La diferencia entre ambos es la presencia o ausencia respectivamente de realimentacin de la posicin de los ejes.

CUNDO EMPLEAR EL C.N.CLa decisin sobre el cundo es necesario utilizar M.H.C.N.?, muchas veces se resuelve en base a un anlisis de produccin yrentabilidad; sin embargo en nuestros pases subdesarrollados, muchas veces existe un factor inercial que impide a los empresarios realizar el salto tecnolgico en la medida que estas personas se motiven a acercarse a estas tecnologas surgirn mltiples alternativas financieras y de produccin que contribuirn a mejorar el aspecto de rentabilidad de este tipo deinversin. Por otro lado una vez tomado este camino se dar una rpida transferencia tecnolgica a nivel de lasempresasincrementando el nivel tcnico. Fenmenos como stos no son raros, pues se dan muchas veces en nuestros pases al nivel de consumidores. Sobre todo enPanam.Somos consumidores de productos de altatecnologay nos adaptamos rpidamente a los cambios que se dan en productos tales como: Equipos de Alta Fidelidad, Automviles, Equipo deComunicaciny Computadores. Entonces, Por qu ser escpticos? y pensar que no somos capaces de adaptar nuevas tecnologas productivas a nuestra experiencia empresarial.Veamos ahora como se decide la alternativa de usar o no C.N.C. en trminos de produccin: Cuando se tienen altos volmenes de produccin. Cuando la frecuencia de produccin de un mismo artculo no es muy alta. Cuando el grado de complejidad de los artculos producidos es alto. Cuando se realizan cambios en un artculo a fin de darle actualidad o brindar una variedad de modelos. Cuando es necesario un alto grado de precisin.

Interface del operador La interface del operador consiste en todos los dispositivos, exclusivos de la mquina, que mandan y reciben informacin de control. Los ms comunes se detallan a continuacin: Cinta perforada: Cuando se usa, las instrucciones para una operacin dada estn contenidas en varias filas de informacin llamadas bloque. La ventaja de este sistema es que permite hacer ciclos que apenas terminan de fabricar una pieza comienzan a fabricar otra. Los lectores de cinta son o electromagnticos o fotoelctricos en la deteccin de las perforaciones. Cinta, disco o tambor magntico: Los dispositivos magnticos graban y leen manchas magnticas sobre una superficie en movimiento. La ventaja de este sistema es que puede almacenar gran cantidad de datos Tarjetas perforadas: Se usaban hasta hace poco, cuando las empresas an contaban con personas expertas en perforacin de tarjetas Estaciones de operacin: Contienen todos los interruptores, botones y displays necesarios para operar la mquina. El propsito principal de ellas es iniciar la operacin automtica, ingresar los datos y monitorear las actividades Computador anfitrin: El uso de ellos es ventajoso para ciertos usos particulares, peropor su elevado costo no vale la pena tenerlos inoperantes durante tanto tiempo. Sin embargo, hoy en da se comienzan a usar modelos ms baratos, los que permiten mejorar an ms el control de calidad MODEM (MODulator DEModulator): Convierte los datos del control en una forma compatible con lneas telefnicas. Su uso principal se relaciona con diagnsticos, y permite a los fabricantes recibir datos de problemas de sus clientes directamente. Interface de la mquina La interface de la mquina contiene todos los dispositivos usados para monitorear y controlar la mquina herramienta. Puede monitorear las posiciones, la presin de aire o hidrulica, controlar los motores, etc. Sus principales componentes son: Interruptores de proximidad y de lmites: Los primeros son usados para determinar la ubicacin de un miembro de la mquina. Se ubican cada cierto tramo del campo de accin de la mquina, sin embargo, hoy en da ya no se usan por su inexactitud. Los interruptores de lmites se ubican al final de los ejes y evitan accidentes desconectando la energa cuando algn miembro de la mquina sale del campo de accin. Interruptores de presin y temperatura: Determinan las condiciones de operacin de la mquina, y permiten monitorearlas. Vlvulas de control: Muchos miembros de las mquinas herramientas son controlados por cilindros u otros dispositivos hidrulicos o con aire, por ejemplo, los cambiadores automticos de herramientas o los controladores de avance de algn eje Servomecanismos: Los servomecanismos (tambin llamados servos) son grupos de elementos que convierten la entrada NC en desplazamientos mecnicos de precisin. Estos elementos incluyen motores (hidrulicos o elctricos), juegos de engranajes y reductores. Los servos pueden ser de loop cerrado o abierto, dependiendo de s el control recibe la confirmacin de que el movimiento se hizo o no.

1.6. Fundamentos del control numrico directo El control numrico directo (DNC) es un sistema que conecta un grupo de mquinas de control numrico a una memoria computacional comn para el almacenaje parcial de programas, con provisin para la distribucin de datos de mecanizado durante la demanda. Tpicamente, provisiones adicionales estn disponibles para recoleccin, display o reprogramacin de partes de programas, instrucciones de operacin o datos relacionados al proceso NC. En general, existen dos reas de aplicacin en las cuales el DNC ha mostrado ventajas especficas. Primero, el concepto DNC se justifica regularmente en aplicaciones que tienen grandes cantidades de informacin de control que debe ser administrada, guardada y distribuida - muchos programas NC o muy complejos. El DNC facilita el manejo de gran cantidad de programas NC y ayuda a dejar de lado la posibilidad de usar el programa equivocado o que no sea la ltima versin de ste. Con DNC, los programas largos pueden cargarse rpidamente, eliminando las prdidas de tiempo al usar medios mecnicos de transferencia de datos. Existe as una mayor eficiencia de las mquinas herramientas. El concepto DNC tambin se emplea como el corazn del sistema de control para los llamados sistemas de produccin flexible, en los cuales una serie de mquinas NC son unidas por medio de comunicaciones electrnicas de datos y automatizacin mecnica. Estos sistemas se utilizan para mecanizar familias de partes, y estn equipados con un computador central, el cual dirige el flujo de partes a travs del sistema y opera en un modo DNC, bajando los programas NC a alguna de las mquinas herramientas del sistema cuando sta lo necesite.

1.7. Configuraciones de mquinas NC El nmero de ejes o movimientos de mquina a los cuales se aplica comnmente control numrico vara de dos a cinco. En general, las mquinas NC estn agrupadas en dos clases: Mquinas de posicionamiento y mquinas de contorno. Las capacidades funcionales de ambos tipos de mquinas estn explicadas en las siguientes secciones. Los dos ejes de un sistema posicional representativo son los movimientos lineales longitudinales y transversales, ambos movimientos ocurriendo a 90 entre ellos. Ellos son respectivamente los ejes X e Y, y las posiciones de la mesa o superficie de trabajo se asumen conociendo las coordenadas rectangulares. El control de dos ejes, si est provisto con la capacidad de contorneado, puede ser usado en el contorneado de dos dimensiones.Un tercer eje puede ser agregado aplicando control numrico a los movimientos de arriba y abajo del husillo de una fresa vertical o de un taladro. ste se convierte en el eje Z. Las anteriores designaciones de ejes estn diagramadas en la siguiente figura.

Figura 1.7.1. Convencin de ejes

En los sistemas de contorneado, el tercer eje provee un control tridimensional - para fresar cavidades en moldes u otros contornos en tres dimensiones.

Sistemas y Mquinas Posicionales En su forma ms simple, la mquina posicional tiene un control dimensional NC de la posicin del cursor solamente. El avance y la velocidad de rotacin pueden controlarse manualmente. Sin embargo, la mayora de las mquinas posicionales modernas proveen velocidades, avances y otras funciones automticas. A continuacin se vern los cuatro sistemas ms comnmente usados por las mquinas posicionales. Punto a punto: una mquina punto a punto es una que mueve el cursor a un punto especfico de la pieza en el cual la operacin de mecanizado puede comenzar. En algunas mquinas se mover solamente la herramienta, mientras que en otras se posicionarn tanto la parte como la herramienta simultneamente. En primera instancia, el cursor se ir directamente al punto elegido, sin preocuparse de una eventual colisin en el camino. Corte recto: El corte recto es usado especialmente en cortes a lo largo de los ejes, pues es sobre ellos el nico lugar donde puede mantener su velocidad constante. Sistema de dos ejes: En la siguiente figura se muestra una mquina de dos ejes capaz de fresar y taladrar. En una mquina punto a punto de este tipo la mesa, y por lo tanto la pieza de trabajo, se mueven tanto en el eje X como en el Y. La profundidad es controlada manualmente por el operador, porque no existe manejo NC del eje Z. Sin embargo, una mquina de este tipo puede entregar un sustancial beneficio econmico, ya que el operador estar slo preocupado de la profundidad y del cambio de herramientas.

Figura 1.7.2. Sistema de tres ejes: una mquina posicional de tres ejes con una torre portaherramientas es lo que se muestra en la prxima figura. Esta mquina requiere un servo adicional para manejar el eje Z, conectado en paralelo a los ejes X e Y. En vista de que la mquina tiene una torre portaherramientas, la cual se maneja desde un programa de control, se puede mecanizar una pieza que requiera hasta ocho herramientas distintas, sin detener el ciclo para un cambio de herramienta. Esta mquina puede estar equipada tambin con un compensador de largo de herramienta, el cual permite memorizar el largo de cada herramienta y ajustar as la altura del portaherramientas respecto de la pieza automticamente al cambiar de herramienta.

Figura 1.7.3.

Sistemas y mquinas de contorneado Fresadoras, tornos y otras mquinas-herramientas pueden cortar perfiles muy complejos a travs del uso de sistemas controladores NC de contorneado. Los sistemas ms comunes son: Sistemas de contorneado limitado: estos sistemas han sido construidos incluyendo interpolacin, pero no memoria. El desarrollo de estos sistemas ha sido pensado minimizando los costos del sistema de contorneado. Debe hacerse notar que al no existir memoria, el avance programado y el avance real difieren significativamente, debido a que el promedio de velocidad es calculado instantneamente por el sistema, y no de acuerdo a lo previamente estimado. Esto acorta significativamente la vida de la herramienta. Sistemas de contorneado total: estos sistemas poseen interpolacin y memoria. De esta manera se logra la linealidad en el avance, pues con los datos de posicin y ngulo contenidos en la memoria el propio procesador calcula instantneamente el movimiento que se debe realizar. La programacin para el contorneado debe ser realizada como un pequeo programa computacional. El programa recibe las instrucciones sobre medidas y direcciones, as como cul debe ser la velocidad en la ruta. Luego calcula los datos y dirige los movimientos del cursor con las constantes correctas tiempo/distancia. La interpolacin puede ser lineal, circular o parablica; esto depende de la capacidad especfica del procesador. Es importante dejar claro que la informacin sobre las coordenadas no es el nico tipo de informacin que debe ser almacenada. De hecho, generalmente lo estar el bloque completo de informacin - coordenada, avance, tipo de interpolacin, necesidad de aceleracin o desaceleracin, y cualquier funcin miscelnea que deba ocurrir. De esto se puede concluir que para pasar de un sistema limitado a uno de contorneado total no es tan fcil como llegar y agregar una caja que diga memoria. Adems de esta unidad de almacenamiento, se requieren variados circuitos para el encendido y funcionamiento continuo de los datos en la unidad. Otro concepto importante en la configuracin de las mquinas NC es el tipo de posicionamiento. Los hay de dos tipos: Absoluto o incremental. En el primer tipo, la posicin de la herramienta siempre est definida respecto a un origen fijo; en cambio, en el sistema incremental el punto de referencia para la siguiente instruccin es el punto final de la instruccin precedente. Los sistemas NC actuales permiten trabajar en ambos sistemas y en modo mixto.

1.8. Factores que influyen en la precisin de las mquinas NC Existen dos conceptos de gran importancia en los sistemas de control numrico, stos son la precisin y la repetibilidad. La precisin es una medida de la capacidad del sistema NC para llevar la mesa de la mquina a una posicin deseada. Esta caracterstica depende del algoritmo de control del computador, de la resolucin del sistema y de las imprecisiones de la mquina. La imprecisin del sistema debido a la resolucin se puede considerar como un medio (la mitad) de este valor. A sta se debe agregar la inexactitud de la mquina para obtener una cifra de la imprecisin global del sistema. sta se mide en BLU (Unidad Bsica de Longitud). La repetibilidad es un trmino estadstico que se refiere a la dispersin de las medidas en torno a la media cuando se realiza un experimento que consiste en repetir un nmero de veces una instruccin de mover la mesa una misma distancia. La repetibilidad de una mquina NC define la capacidad de producir piezas que no varen dimensionalmente unas de otras. Los principales factores que influyen en la precisin de una mquina NC son: La posible deflexin o deformacin de la herramienta: sta se produce porque en algunas zonas el material no es removido correctamente, por lo que se producen vibraciones que inducen a errores dimensionales y daos en la herramienta. El tornillo sinfn que maneja los movimientos: Influye enormemente en la precisin del sistema; cosas tan simples como la calidad del aceite que se est usando. Otro factor importantsimo es el tipo de sinfn que se est usando, si es de tipo convencional o de bolas recirculantes. El segundo tipo usa bolitas en vez de las tradicionales tuercas que rodean los sinfines (ver figura 4.6.8.1.), con lo que logra evitar el exceso de roce esttico que se produce al iniciar el movimiento en el caso de las tuercas; el roce dinmico es tambin menor (ver figura 4.6.8.2.). Las deformaciones trmicas: stas se producen a altas temperaturas, ya sea por el proceso de mecanizado, la generacin de calor de los motores o de la transmisin. El tipo de motor: El o los motores pueden ser de diferentes tipos, los ms importantes son el paso a paso, los de corriente continua y los de corriente alterna.

Figura 1.8.1.

Figura 1.8.2.

1.9. Control adaptativo En general, el control adaptativo (AC, Adaptive Control), a veces denominado control adaptativo automtico (AAC), es un tipo de sistema el cual automtica y continuamente revisa el progreso -en lnea- de una actividad (un proceso u operacin, por ejemplo) midiendo una o ms variables de ella; comparando las cantidades con otras cantidades medidas, o calculadas, o estableciendo valores o lmites; y modificando las actividades ajustando automticamente una o ms variables para mejorar y optimizar los resultados. A pesar de que existe controversia respecto a cul es la definicin exacta de AC, particularmente en las aplicaciones de mecanizado, algunos expertos sealan que existen dos clasificaciones primarias: Control adaptativo para optimizacin (ACO, Adaptive Control for Optimization) y control adaptativo para limitacin (ACC, Adaptive Control for Constraint). Con ACO, los resultados de una operacin son optimizados de acuerdo a su ndice de funcionamiento (IP), el cual es usualmente una funcin econmica, ya sea mnimo costo de mecanizado, mxima produccin o mxima calidad. Los sistemas que usan ACO requieren tres funciones (identificacin, decisin y modificacin) para as poder ir comparando el proceso con el valor IP. Con ACC, las condiciones de mecanizado como velocidad del husillo y/o avance (usualmente solo avance) son maximizadas dentro de los lmites prescritos de la mquina y la herramienta, como mxima potencia, torque, o fuerza. Este tipo de control es el ms comn en el trabajo de metales. Hoy en da, las aplicaciones ms exitosas de AC siguen siendo en la industria aeronutica y aeroespacial. La experiencia en sistemas CAD / CAM, la cual es comn en este tipo de industria de alta tecnologa, complementa de gran manera el trabajo para incorporar exitosamente un sistema AC - el desarrollo de tcnicas computacionales avanzadas y la estructuracin de complejas bases de datos. En general, se ha demostrado que el control adaptativo es ms apropiado para las operaciones de mecanizado en piezas complejas de aleaciones difciles de cortar y operaciones caracterizadas por significativas variaciones en los parmetros de mecanizado, como dureza o maquinabilidad, o cambios en las dimensiones de corte durante el proceso de mecanizado. Existe una serie de tipos diferentes de sistemas AC actualmente, variando desde compensadores simples de herramientas automticas hasta sistemas altamente sofisticados manejados por computador, los cuales monitorean y controlan una multitud de variables del mecanizado. De manera creciente, los sistemas probados estn siendo ofrecidos como equipamiento estndar u opcional en equipos CNC y otra maquinaria. Los sistemas ms conocidos son los de control dimensional automtico, la tecnologa de sensores lser y electropticos y los sensores de desgaste de la herramienta.

2. CONTROL DE HERRAMIENTAS

Los sistemas de control de herramientas son muy importantes por dos razones fundamentales. La primera, evitar el gran despilfarro econmico debido a descuidos en la gestin y utilizacin de herramientas; y la segunda, seguridad frente a posibles FOD. FOD es una abreviatura utilizada en aviacin para referirse a los posibles restos de objetos extraos (Foreing Object Debris), tambin utilizado para describir los daos causados por dichos objetos o daos causados por elementos extraos (Foreing Object Damage). Estos daos pueden verse reflejados tanto en trminos fsicos como econmicos y pueden afectar a la seguridad y al rendimiento de los aparatos. Los FOD de herramientas son los riesgos ocasionados por dejar herramientas olvidadas o perdidas en el interior de un avin tras su fabricacin o labores de mantenimiento. Estas herramientas u otros objetos pueden enredarse en los cables de control, obstaculizar partes mviles, afectar a las conexiones elctricasque pueden interferir en la seguridad de vuelo. En general, los equipos de mantenimiento de aeronaves disponen de estrictos sistemas de control de herramientas, incluyendo inventarios de las cajas de herramientas para cerciorarse de que ninguna herramienta se queda en el avin. Por todo lo comentado anteriormente y con el fin de proporcionar un efectivo y seguro sistema de control de herramientas, EGA Master ofrece una amplia gama de productos y servicios.

2.1. Controladores Sinumerik de Siemens

Los controladores Sinumerik estn disponibles en una gran cantidad de mquinas-herramienta CNC. Estos controladores ofrecen un amplio rango de opciones, desde la planta de trabajo hasta aplicaciones aeroespaciales avanzadas. 802D permite el maquinado eficiente en mquinas de torneado estandarizado, mquinas de fresado, mquinas de trituracin y mquinas roedoras. 840D brinda el grado ms alto posible de rendimiento y flexibilidad para todos los tipos de maquinado, incluidos sistemas complejos multiejes. El ncleo del software controlador (VNCK) est disponible para dirigir la simulacin de maquinado avanzado en NX CAM o mquinas virtuales.

2.2. Dirigir Opciones Avanzadas en Controladores Sinumerik

NX CAM brinda programacin avanzada compatible con las poderosas capacidades de los controladores Sinumerik. NX combina las opciones automticas y seleccionadas por el usuario para garantizar que el postprocesador brinde una salida optimizada para los controladores Sinumerik en reas como el corte de alta velocidad y el maquinado de cinco ejes. El ncleo de software VNCK est disponible en NX CAM como un complemento para brindar simulacin basada en el controlador a fin de ofrecer validacin de programas completa y sincronizacin precisa. NX ofrece un rango de plantillas de postprocesador y postprocesadores comprobados para ajustarse a un amplio rango de mquinas-herramienta equipadas con Sinumerik.

2.3. Trabajar con Otras Marcas de Controladores

La solucin de manufactura de partes de NX puede conectar un amplio rango de equipos de la planta de produccin con mquinas-herramienta de fabricantes principales y admite la mayora de las aplicaciones de maquinado, incluido el torneado, el fresado, EDM, lser, chorros de agua y combinaciones de fresado y fresado-giro. El creador posterior de NX brinda una herramienta de software grfico que se puede usar para crear postprocesadores que se ajusten a un amplio rango de controladores de mquinas-herramienta. Muchos creadores de mquina-herramienta son miembros del programa de socios Siemens PLM Software o clientes del Sistema de informacin de control de movimiento (MCIS) de Siemens y pueden brindar asistencia con la creacin y prueba de postprocesadores y soluciones de simulacin.

2.4. Conectividad de la Solucin

MCIS-DNC se puede usar como una conexin directa desde NX CAM. Teamcenter proporciona una base de datos centralizada para que los programadores CN, los ingenieros de manufactura y los operadores de la planta de produccin puedan compartir una fuente nica de datos de planeacin. MCIS-DNC puede comunicarse con Teamcenter para las descargas de datos, pero mantiene su propia base de datos independiente de Teamcenter y no requiere la ejecucin de Teamcenter. Conexin de planta de produccin para Teamcenter es una aplicacin que se comunica directamente con Teamcenter. Ms que solo un sistema DNC, la conexin con la base de datos centralizada de Teamcenter evita la duplicacin de los datos y administra las revisiones para garantizar que los datos correctos de manufactura se usen en la planta de produccin.

3. MAQUINA HERRAMIENTA

3.1. HISTORIA DEL CONTROL NUMERICO En principio, contrariamente a lo que se pudiera pensar, el Control Numrico de Mquinas Herramientas no fue concebido para mejorar los procesos de fabricacin, sino para dar solucin a problemas tcnicos surgidos a consecuencia del diseo de piezas cada vez ms difciles de mecanizar. En 1942, la "Bendix Corporation" tiene problemas con la fabricacin de una leva tridimensional para el regulador de una bomba de inyeccin para motores de avin. El perfil tan especial de dicha leva es prcticamente imposible de realizar con mquinas comandadas manualmente. La dificultad provena de combinar los movimientos del til simultneamente segn varios ejes de coordenadas, hallando el perfil deseado. Se acord entonces confiar los clculos a una mquina automtica que definiera gran nmero de puntos de la trayectoria, siendo el til conducido sucesivamente de uno a otro. En 1947, Jhon Parsons, constructor de hlices de helicpteros, americano, concibe un mando automtico. La idea de utilizar cartas perforadas (comportando las coordenadas de los ejes de los agujeros) en un lector que permitiera traducir las seales de mando a los dos ejes, permite a Parsons desarrollar su sistema Digitn. En esta poca, la U.S. Air Force estaba preocupada con la fabricacin de estructuras difciles de trabajar por copiado susceptibles de ser modificadas rpidamente. Gracias a su sistema, Parsons obtiene un contrato y el apoyo del Massachusetts Institute of Technologie" El Gobierno americano apoya la iniciativa para el desarrollo de una fresadora de tres ejes en contorneado mandado por control digital. En 1953, despus de cinco aos de puesta a punto, el M.I.T. utiliza por primera vez la apelacin de "Numerical Control" En 1956, la U.S.A.F. hace un pedido de 170 mquinas de Control Numrico a tres grandes constructores americanos: Cincinnati Milling Machine Company Giddin & Levis Kearney & Trecker Paralelamente a esta evolucin, ciertos constructores se interesan por el desarrollo de mquinas ms simples para trabajos, tales como taladrado, mandrinado y punteado, que no requieren ningn movimiento continuo, pero s un posicionamiento preciso. De esta forma se ha visto que la necesidad industrial de la aeronutica fue la que cre la demanda de sistemas continuos complejos. El paso de complejos a simples revolucion los procesos de fabricacin. En 1960, tambin en el M.I.T. se realizaron las primeras demostraciones de Control Adaptable (un perfeccionamiento del Control Numrico que permite, adems, la autorregulacin de las condiciones de trabajo de las mquinas). A finales de 1968 tuvieron lugar los primeros ensayos de Control Numrico Directo (DNC). En general, el incremento en la utilizacin de mquinas herramientas con CN se debe a que un gran nmero de problemas, que se consideraban bien resueltos por los mtodos de trabajo clsicos, que pueden tener una respuesta ventajosa desde el punto de vista tcnico mediante la utilizacin de dichas mquinas. Hoy da este tipo de maquinarias est siendo implementado en casi todo tipo de fbricas y se prev que para el ao 2000 el 85 % de la produccin industrial del mundo se realizar con este tipo de mquinas. Nuestro pas no es ajeno a esta proyeccin y puede apreciarse que actualmente este sistema se encuentra en plena difusin y las mquinas herramientas comandadas por control numrico, principalmente tornos y fresadoras, se incorporan a pequeas y medianas empresas en nmero creciente.

3.2. EL CONTROL NUMRICO El control numrico se puede definir de una forma genrica como un dispositivo de automatizacin de una mquina que, mediante una serie de instrucciones codificadas (el programa), controla su funcionamiento. Cada programa establece un determinado proceso a realizar por la mquina, con lo que una misma mquina puede efectuar automticamente procesos distintos sin ms que sustituir su programa de trabajo. Permite, por tanto, una elevada flexibilidad de funcionamiento con respecto a las mquinas automticas convencionales en las que los automatismos se conseguan mediante sistemas mecnicos o elctricos difciles y a veces casi imposible de modificar. Los elementos bsicos del control numrico son: 1. El programa, que contiene toda la informacin de las acciones a ejecutar. 2. El control numrico, que interpreta estas instrucciones, las convierte en las seales correspondientes para los rganos de accionamiento de la mquina y comprueba los resultados.3. La mquina, que ejecuta las operaciones previstas. A medida que el desarrollo de la microelectrnica y la informtica se aplica a los controladores numricos, se potencian extraordinariamente las funciones que permiten desarrollar, simplificndolos a la vez, los procedimientos de programacin y operacin de las mquinas, de tal manera que los CNC - control numrico con ordenador - que se construyen hoy da slo conservan de los primitivos CN los principios bsicos de funcionamiento. Paralelamente, las mquinas herramienta han ido evolucionando hacia la incorporacin en una sola mquina de varias operaciones elementales de mecanizado que tradicionalmente se efectuaban en mquinas diferentes, y hacia la incorporacin de cambiadores automticos de piezas y herramientas, apareciendo los centros de mecanizado que permiten obtener una pieza acabada, o casi acabada, en una sola estacin de trabajo. En funcin de las capacidades de proceso y de memoria de los CNC han evolucionado tambin las tcnicas y lenguajes de programacin. Desde los primeros programas lineales en lenguaje mquina a la programacin asistida por ordenador, grfica e interactiva, existe un amplio espectro de sistemas y lenguajes de programacin.

3.3. LAS MQUINAS El control numrico se monta sobre todo tipo de mquina herramienta convencional, tanto de arranque de viruta como de trazado y deformacin. As, lo encontramos en tornos, fresadoras, rectificadoras, taladradoras, mandrinadoras, dobladoras, plegadoras, punzadoras, mquinas de trazar, punteadoras, mquinas de soldar, de oxicorte, de medir, etc. Sin embargo, el control numrico ha promocionado el desarrollado de dos tipos de mquinas mltiples: El centro de mecanizado, para piezas prismticas, en el que sobre pieza fija una o ms torretas con herramientas giratorias permiten efectuar operaciones de fresado, taladrado, mandrinado, escariado, etc. Si lleva incorporada mesa giratoria pueden efectuarse operaciones de torno vertical. El centro de torneado, dotado de una o ms torretas, con herramientas motorizadas que, adems de las clsicas operaciones de torneado permiten efectuar fresados, taladrados, escariados, etc., tanto axiales como radiales. Las caractersticas de precisin exigidas en estas mquinas en condiciones duras de utilizacin, han modificado las caractersticas de diseo de las mismas. En el aspecto estructural se busca una mayor rigidez y ausencia de vibraciones, lo que lleva a la utilizacin de bastidores de chapa soldada y de hormign en vez de la clsica fundicin. En el diseo de la cadena cinemtica se busca disminuir los juegos, rozamientos, vibraciones e inercia de las masas mviles para mejorar la precisin y repetibilidad del posicionamiento de la herramienta, aumentando la rigidez de las guas y utilizando materiales de bajo coeficiente de friccin o sistemas hidrostticos o de rodadura, husillos a bolas para la transmisin del movimiento sin holguras, etc. Otros puntos en los que se ha mejorado son la estabilidad y uniformidad trmica con potentes sistemas de refrigeracin de herramienta, pieza e incluso mquina, y la evacuacin de virutas. Sobre las funciones desarrolladas por las mquinas convencionales las mquinas a control numrico incorporan bsicamente: Sistemas de posicionado de la herramienta. Sistemas de medicin del desplazamiento. Sistemas de medicin de piezas y herramientas. Sistemas de control de condiciones de mecanizado. Sistemas de cambio de herramientas. Sistemas de cambio de pieza.

3.4. VENTAJAS DE LA APLICACIN DE LAS MQUINAS HERRAMIENTAS CON CN. A continuacin se enuncian algunas de las ventajas que presentan las mquinas herramienta con CN: REDUCCION DE LOS TIEMPOS DE CICLOS OPERACIONALES Las causas principales de la reduccin al mnimo de los tiempos superfluos son: Trayectorias y velocidades ms ajustadas que en las mquinas convencionales; Menor revisin constante de los planos y hojas de instrucciones; Menor verificacin de medidas entre operaciones. AHORRO DE HERRAMIENTAS Y UTILLAJESEl ahorro en concepto de herramientas se obtiene como consecuencia de la utilizacin de herramientas ms universales. MAYOR PRECISIN E INTERCAMBIABILIDAD DE LAS PIEZAS REDUCCIN DEL PORCENTAJE DE PIEZAS DEFECTUOSAS REDUCCIN DEL TIEMPO DEL CAMBIO DE PIEZAS REDUCCIN DEL TAMAO DEL LOTE REDUCCIN DEL TIEMPO DE INSPECCIN

3.5. INTRODUCCIN A LA PROGRAMACIN La programacin de los controles numricos ha sufrido una gran evolucin en los ltimos aos. Si bien se habla todava de programacin manual y programacin automtica o asistida por ordenador, la realidad es que hoy da, al contar los controles con un microordenador incorporado, la programacin manual dispone de muchas de las facilidades reservadas hasta hace poco a la programacin automtica. Sera quizs ms adecuado efectuar otra clasificacin: La programacin a pie de mquina, apoyada en los lenguajes y facilidades de que disponen los CNC. La programacin en oficina tcnica, apoyada en equipos y soft propio dentro de tcnicas de CAD - CAM de fabricacin asistida por ordenador.

La programacin a pie de mquina, en general ms simple y realizada por el mismo operario, es adecuada para fabricaciones especiales de series muy pequeas o unitarias tipo matricera, en las que se requiere un elevado grado de interactividad entre la preparacin y ejecucin del trabajo. La programacin en la oficina tcnica puede hacerse tambin en los lenguajes mquinas propias de cada CNC, y efectuar posteriormente la puesta a punto a pie de mquina. Pero a medida que se ampla el parque de mquinas de control numrico y la cantidad de piezas a programar, se tiende a la utilizacin de lenguajes de tipo general que independicen la programacin de la pieza de la mquina que posteriormente realizar el mecanizado. Ambos sistemas se basan en un ncleo comn de conceptos de programacin de control numrico, desarrollados para la programacin manual de los mismos. Posteriormente se han ido aadiendo ms funciones, ampliando sus facilidades de clculo y permitiendo la utilizacin de tcnicas informticas de programacin. 3.5.1. PROCESO DE PROGRAMACIN La programacin de una mquina herramienta de control numrico consiste en elaborar y codificar la informacin necesaria para mecanizar una pieza en un lenguaje que la mquina sepa interpretar. El proceso puede descomponerse en tres etapas: 1. PREPARACIN DEL TRABAJO. 2. CODIFICACIN DEL PROGRAMA. 3. PRUEBA Y PUESTA A PUNTO. La etapa de preparacin del trabajo es similar a la correspondiente del mecanizado convencional. A partir de las caractersticas de la pieza a obtener, de los medios de produccin disponibles, de sus caractersticas y posibilidades, se define una secuencia de operaciones elementales, definiendo en cada una de ellas las herramientas a utilizar y los utillajes necesarios. Se precisa tambin conocer las tcnicas de mecanizacin.1. LA PREPARACION DEL TRABAJO Es fundamental para el programador tener un conocimiento exacto de las prestaciones que le ofrece tanto el control como la mquina herramienta. Las prestaciones que ofrece un control son muy variables, dependiendo de la complejidad y sofisticacin de la mquina herramienta que gobierna. El control de un centro de mecanizado con cambio automtico de piezas y herramientas precisar unas caractersticas muy superiores al CN de una taladradora. El control de un torno es diferente del de una fresadora de 5 ejes y un CN convencional tiene poco que ver con un CNC. Dentro de la preparacin del trabajo se puede establecer un planteo de cmo y qu secuencias deber seguir el proceso para poder realizar el mecanizado de una forma segura y rpida. Definicin del proceso: Conocidos los elementos de fabricacin disponibles, la definicin del proceso de mecanizacin puede dividirse en las siguientes etapas: Estudio del plano de la pieza a fabricar. Anlisis de las operaciones elementales. Seleccin de las herramientas. Definicin de las condiciones tcnicas de mecanizado. Diseo de utillajes. Secuenciacin de las fases de trabajo.

En la fase de estudio del plano, el preparador se informa de las caractersticas de las piezas a fabricar: material, dimensiones, cotas, tolerancias, acabados superficiales, etc., datos todos ellos que determinan las mquinas a utilizar. En la fase de anlisis de las operaciones elementales, el programador descompone las superficies a mecanizar en tramos correspondientes a las trayectorias que las herramientas pueden seguir. En general slo son lineales y circulares, sobre superficies planas o de revolucin. Este estudio geomtrico implica la definicin de las cotas de los puntos inicio y final de cada tramo, as como el centro en las circulares. En la fase de seleccin de mquina se estudia qu operaciones pueden efectuarse en cada una de las mquinas disponibles, intentando disminuir al mximo el nmero de cambios de mquina y de atadas de la pieza. En la fase de seleccin de herramientas se eligen las ms adecuadas para cada operacin en funcin de las caractersticas de la misma y de las tolerancias y acabados superficiales deseados. En la fase de seleccin y diseo del utillaje se estudia, en general, el centraje y fijacin de la pieza sobre la mquina, procurando disponer del mximo de caras y superficies libres para mecanizado y procedimientos flexibles, precisos y rpidos de fijacin. En las fases de definicin de caractersticas tcnicas de mecanizado se establecen las velocidades de avance, profundidad de pasada y velocidad de corte adecuadas al material de la pieza segn la mquina y herramienta utilizadas, para obtener los ciclos de mecanizado ms cortos compatibles con la calidad exigida. En la fase de secuenciacin de operaciones se establece el orden en que se mecanizarn las distintas fases dibujando en cada caso un croquis de la zona a mecanizar, las herramientas y fijaciones utilizadas y los parmetros tcnicos de fabricacin. Terminada la definicin del proceso y conocidos los medios a utilizar y las operaciones a efectuar, el programador puede empezar a codificar. En general, esta fase de codificaciones es la que recibe el nombre de programacin del control numrico.2. CODIFICACION DEL PROGRAMA En la fase de codificacin se transcribe toda la informacin, segn los smbolos y reglas de sintaxis de un lenguaje comprensible por la mquina un soporte que el control pueda leer. Se precisa conocer las reglas del lenguaje que facilita el fabricante de la mquina en su manual. LA PROGRAMACIN MANUAL Recibe este nombre la codificacin del programa en lenguaje mquina realizada sin apoyo informtico. En este tipo de lenguaje, el programador descompone la informacin en operaciones elementales a ejecutar por la mquina, por ejemplo, un recorrido, un cambio de herramienta, etc. Cada una de estas operaciones elementales constituye un "bloque" o una fase del programa y es una lnea horizontal del mismo. Las diferentes funciones a realizar por la mquina dentro de cada bloque se identifican por el formato del bloque. En los lenguajes de bloques de formato fijo cada posicin tiene un significado determinado. Actualmente est en desuso. En los bloques de formato variable las funciones se identifican con una letra o direccin y los caracteres que siguen a esta letra especifican el valor directo o codificado de esta funcin. Es decir, un bloque se descompone en "funciones" o palabras definidas por una letra direccin seguida de caracteres numricos. Segn norma DIN 66 o 25, equivalentes a la ISO 1057, las direcciones utilizadas y sus significados son: N: numeracin del bloque. C: Funcin preparativa. X Y Z: desplazamiento en las direcciones principales. U V W: desplazamiento en las direcciones secundarias. P Q R: desplazamiento segn direcciones terciarias. I J K: coordenadas de centros de crculos. A B C: rotaciones alrededor de los ejes principales. D E: rotaciones alrededor de ejes secundarios. F: velocidad de avance de la herramienta. S: velocidad de rotacin de la herramienta. M: funcin auxiliar.

3. PRUEBA Y PUESTA A PUNTO En la fase de prueba y puesta punto del programa se comprueba que en realidad la mquina ejecuta las operaciones previstas y se obtiene la pieza con la forma y acabado deseados. Segn el procedimiento utilizado se puede efectuar una simulacin previa del mecanizado antes de efectuar la prueba sobre la mquina. Si los medios disponibles no permiten efectuar esta simulacin, la prueba se realiza en vaco o con un material muy blando para evitar que los posibles errores de programacin daen la pieza o la mquina. En un proceso iterativo de prueba y modificacin se obtiene finalmente el programa correcto.

Pasos a seguir para la ejecucin de una pieza en una M.H.C.N. Este diagrama de tareas es el indicado para reducir al mnimo los tiempos improductivos de la M.H.C.N. debidos a programacin al pi de mquina, prueba, deteccin de errores, etc.

1. INFORMACION PREVIA DISPONIBLE PLANO Informacin geomtrica y tecnolgica: Formas, contornos, tolerancias, terminacin superficial, material, N de piezas a mecanizar, etc. M.H.C.N. informacin de prestaciones: Potencia disponible, desplazamientos y velocidades mximas, cambio manual o automtico de pieza y/o herramienta, herramientas a utilizar, etc. 2. CONFECCION DEL PLAN DE TRABAJOSecuencia de operaciones, utillajes, seleccin de herramientas, seleccin de avances y velocidades de corte. 3. PROGRAMACION ESTUDIO GEOMETRICO: Determinacin de coordenadas de puntos particulares de la pieza, necesarios para la programacin. PROGRAMACION EN CODIGO C.N.C. PRUEBA DEL PROGRAMA: Simulacin grfica en computadora y correccin.

4. PREPARACION DE MAQUINA Simulacin del programa: grfica y en vaco, correccin y puesta a punto. ( en la M.H.C.N.) 5. EJECUCION

LA PROGRAMACIN AUTOMTICA Cuando el perfil es complejo y la precisin requerida es elevada, el gran nmero de clculos de puntos intermedios es inabordable por mtodos manuales. La programacin manual de 3 y ms ejes, a poco compleja que sea la pieza, no es aconsejable sin apoyo del ordenador. La primera intervencin del ordenador en el campo del control numrico se dio precisamente en el rea de la programacin cuando a finales de los 60 el MIT desarrollo el APT (Automatic Programming Tool), un lenguaje para programacin del control numrico por ordenador. La programacin utilizando el ordenador pas a conocerse con el nombre de programacin automtica. El nombre ms correcto sera el de programacin asistida por ordenador. Existe una gran variedad de lenguajes de programacin que pueden clasificarse en dos grandes grupos: Lenguajes generales. Lenguajes especficos. Los lenguajes generales pueden utilizarse para programar cualquier tipo de control existente en el mercado. Como los diferentes controles disponen de diferentes lenguajes, el proceso se divide en dos partes. En un primer paso, llamado procesado, se define el contorno de la pieza y el recorrido de la herramienta, generando un fichero de salida que se conoce con el nombre CLDATA (Cutter Location Data). Su formato ha sido normalizado recientemente en la ISO 3592. A este fichero se aaden tambin las condiciones tecnolgicas del mecanizado. En un segundo paso, el post proceso codifica toda la informacin del CLDATA en el lenguaje del control numrico correspondiente. Si se dispone de una instalacin DNC el programa en lenguaje del control se enva directamente al control. Los programas de postprocesado los elaboran los propios usuarios, terceros y ltimamente algunos fabricantes lo incorporan a sus sistemas.

LA PROGRAMACIN GRFICA INTERACTIVA La programacin en lenguaje APT de superficies en tres dimensiones se va haciendo ms difcil a medida que las superficies aumentan en complejidad, hasta llegar a ser inviable por no disponer de un soft grfico potente. Por otro lado cada da es ms frecuente la utilizacin del diseo grfico por ordenador CAD. El CAD ofrece todas las facilidades de su potente soft de creacin y visualizacin de modelos para la introduccin de la geometra necesaria para el control numrico. La posibilidad de aprovechar los mdulos de visualizacin desde diferentes puntos de vistas, as como los paquetes cinemticos, permite una simulacin del mecanizado en la pantalla de la PC y la comprobacin del recorrido de la herramienta, la superficie obtenida, las posibles colisiones de la herramienta con la pieza o el utillaje, etc. Los paquetes de soft CAD - CAM incorporan en general programas de programacin de control numrico interactivos, apoyados en mens dinmicos y en potentes rutinas para evitar la programacin manual detallada. La programacin en equipos de CAD - CAM no introduce realmente nuevas tcnicas de programacin pero presenta importantes mejoras de la productividad en la programacin y especialmente en la puesta a punto del programa.

PROGRAMA PIEZA N 1 (Generado manualmente)

%00923 N10 F250 S0 T1.1 M3 N20 X0 Y0 Z30 N30 G1 Z-2 N40 X100 N50 Y60 N60 G3 X70 Y90 I-30 J0 N70 G1 X40 N80 G2 X20 Y70 I-20 J0 N90 G1 X0 Y0 N100 G0 Z2 N110 G0 G40 G44 X0 Y0 Z30 M30

PROGRAMA PIEZA N 2 (Generado por sistema CAD - CAM) %00924 N10 (Generado por Smart - CAM ) N20 ( FECHA mm/dd/yy :: HORA ) N30 ( 12/09/94 :: 20845PM ) N40 ( U.T.N. F.R. La Plata V.S.S.) N50 ( C.N.C. FAGOR 8020 MG ) N60 ( Archivo de Forma pq .SH? ) N70 (Archivo de Programa pq .) N80 (------------------------------------) N90 F250 S1200 T6.6 M03 N100 X30.0 Y10.0 Z30.0 N110 N120 G1 Z-2.0 N130 X62.139 Y48.302 N140 X39.158 Y67.586 N150 G3 X18.026 Y65.737 I-9.642 J-11.491 N160 G1 X8.384 Y54.246 N170 G2 X9.616 Y40.158 I-6.428 J-7.66 N180 G1 X30.0 Y10.0 N190 G0 Z2.0 N200 Z30.0 N210 X85.0 N220 N230 G1 Z-2.0 N240 X117.139 Y48.302 N250 X94.158 Y67.586 N260 G3 X73.026 Y65.737 I-9.642 J-11.491 N270 G1 X63.384 Y54.246 N280 G2 X64.616 Y40.158 I-6.428 J-7.66N290 G1 X85.0 Y10.0 N300 G0 Z2.0 N310 Z30.0 N320 X140.0 N330 N340 G1 Z-2.0 N350 X172.139 Y48.302 N360 X149.158 Y67.586 N370 G3 X128.026 Y65.737 I-9.642 J-11.491 N380 G1 X118.384 Y54.246 N390 G2 X119.616 Y40.158 I-6.428 J-7.66 N400 G1 X140.0 Y10.0 N410 G0 Z2.0 N420 Z30.0 N430 X30.0 Y-10.0 N440 N450 G1 Z-2.0 N460 X62.139 Y-48.302 N470 X39.158 Y-67.586 N480 G2 X18.026 Y-65.737 I-9.642 J11.491 N490 G1 X8.384 Y-54.246N500 G3 X9.616 Y-40.158 I-6.428 J7.66 N510 G1 X30.0 Y-10.0 N520 G0 Z2.0 N530 Z30.0 N540 X85.0 N550 N560 G1 Z-2.0 N570 X117.139 Y-48.302 N580 X94.158 Y-67.586 N590 G2 X73.026 Y-65.737 I-9.642 J11.491 N600 G1 X63.384 Y-54.246 N610 G3 X64.616 Y-40.158 I-6.428 J7.66 N620 G1 X85.0 Y-10.0 N630 G0 Z2.0 N640 Z30.0 N650 X140.0 N660 N670 G1 Z-2.0 N680 X172.139 Y-48.302 N690 X149.158 Y-67.586 N700 G2 X128.026 Y-65.737 I-9.642 J11.491 N710 G1 X118.384 Y-54.246 N720 G3 X119.616 Y-40.158 I-6.428 J7.66 N730 G1 X140.0 Y-10.0 N740 G0 Z2.0 N750 Z30.0 N760 G00 G40 G44 G90 X30.0 Y10.0 Z30.0 M30 N770 (TIEMPO para T6 = 6.367 minutos) N780 (TIEMPO TOTAL = 6.367 minutos) N790 (Todos los tiempos segn Smart-CAM) N800 (para Fresadora Alecop M - 8000) N810 (sin tiempos de cambio de herr. ) N820 (FIN)

TRABAJO PRACTICO FRESADORA C.N.C.

Objetivo: que el alumno desarrolle el plan de trabajo y el programa para esta pieza sencilla, incluyendo la ubicacin del cero pieza, cero programa, orientacin del sistema de referencia. Utilizacin de las funciones de compensacin de longitud de herramienta, repeticin de partes de programa, etc. Secuencia de cambio manual de herramienta. Funciones Preparatorias:_G00, G01, G04, G25, G43, G44, G81, G82 G90, G91. Funciones Auxiliares...:_F, S, T, M00, M03, M05, M30. Z +

TRABAJO PRCTICO FRESADORA C.N.C.

Objetivo: que el alumno desarrolle el plan de trabajo y el programa para esta pieza sencilla, incluyendo la ubicacin del cero pieza, cero programa, orientacin del sistema de referencia. Utilizacin de las funciones de compensacin de longitud de herramienta, repeticin de partes de programa, etc. Secuencia de cambio manual de herramienta. Funciones Preparatorias:_G00, G01, G04, G25, G43, G44, G81, G82, G90, G91. Funciones Auxiliares...:_F, S, T, M00, M03, M05, M30.

Programacin de las herramientas: El formato para seleccionar la herramienta en un programa es: T2.2 Esto significa que los valores permitidos son: desde T 00. 00 hasta T 99. 99

En otros controles se programa: T2 D2 (La letra D reemplaza al punto)

Tabla de herramientas, (correctores), en el CNC Fagor 8020MG:

SECUENCIA PARA CAMBIO MANUAL DE HERRAMIENTA: Trabajando con compensacin de longitud. (G43 - G44 ) %00041 N10 (Ejemplo de programacin de G43 - G44 ) N20 F200 S1000 T1.1 M3 N30 G0 G43 X20 Y30 Z2 N40 G1 Z-15 N.......................... N........ Movimientos con la herramienta T . 1 N................. N150 G0 Z2 N160 G0 G44 X0 Y0 Z50 M0 M5 N200 F100 S1500 T . 33 M3 N210 G0 G43 X50 Y50 Z2 N220 G1 Z-10 N..................... N........ Movimientos con la herramienta T . 33 N...................... N280 G0 Z2 N290 G0 G44 X0 Y0 Z50 M30

Explicacin: N10 Comentario. N20 Seleccin de la primera herramienta y sus condiciones de trabajo, F , S y M. N30 Posicionamiento rpido G00, con compensacin de longitud de herramienta G43 en punto prximo al primer mecanizado. (Primer movimiento de la herramienta activo compensacin de longitud G43 ) N40 al N150 Mecanizado con la herramienta seleccionada. N160 Posicionamiento rpido G00, G44, en punto de cambio de herramienta, Interrupcin del programa ( M0 ) y parada cabezal ( M5 ). (ltimo movimiento de la herramienta desactivo compensacin de longitud G44 )

Recordar que esto se haca por seguridad: La herramienta patrn T.0 es ms larga que todas las dems herramientas, G44 indica que no se tenga en cuenta la tabla de herramientas de CNC lo cual es equivalente a suponer que la herramienta en el cabezal es la T . 0 , de este modo evitamos problemas al cambiar una herramienta muy corta por otra mucho ms larga. N200 Seleccin de la segunda herramienta y sus condiciones de trabajo, F , S y M. N210 Posicionamiento rpido G00, con compensacin de longitud de herramienta G43 en punto prximo al primer mecanizado. (Primer movimiento de la herramienta activo compensacin de longitud G43 ) N220 al N280 Mecanizado con la herramienta seleccionada. N290 Posicionamiento rpido G00, G44, en punto de cambio de herramienta, fin del programa M30 (Ultimo movimiento de la herramienta desactivo compensacin de longitud G44 )

Nota: Como el cambio de herramienta es manual, el primer nmero despus de la letra T que indica posicin en almacn de herramientas no tiene aplicacin y puede programarse cualquier numero entre 0 y 98, e inclusive puede programarse T . 33 como en el ejemplo.

Pasos a seguir para trabajar con ms de una herramienta. Programacin: Programar correctamente los cambios de herramienta y funciones vinculadas. Medir la longitud de las herramientas. (diferencia de longitud respecto de la herramienta patrn.) Cargar la tabla de herramientas del CNC. (puede hacerse automticamente.) Ordenar el almacn de herramientas de acuerdo al programa. En la puesta a punto de la mquina herramienta CNC, poner el cero pieza con la herramienta patrn. ( en las MHCN con cambio automtico, puede ponerse el cero pieza con cualquier herramienta cargada en la tabla. )

%92131 N10 F200 S800 T1.9 M3 N20 G43 G0 G90 X -20 Y120 Z30 N30 G82 G99 X30 Y90 Z2 I -5 K2 N40 X60 Y70 N50 X150 Y90 N70 Y55 N80 Y20 N110 X30 Y20 N120 Y55 N130 G0 G80 G44 X -20 Y120 Z30 M0 M5 N200 F300 S1000 T1.1 M3 N210 G0 G43 G90 N220 G83 G99 X30 Y90 Z2 I -5 J4 N230 X150 N240 Y20 N250 X30 N260 G0 G80 G44 X -20 Y120 Z30 M0 M5 N300 F250 S1000 T1.3 M3 N310 G0 G90 G43 N320 G83 G99 X150 Y55 Z2 I -4 J6 N330 X30 N335 G80 X60 Y70 N340 G1 Z -6 N350 G0 Z2 N360 G0 G44 G90 X -20 Y120 Z30 M0 M5 N400 F100 S800 T1.4 M3 N410 G0 G43 G90 Z25 N420 G82 G98 X30 Y55 Z2 I -3 K2 N430 X150 N440 G0 G80 G44 X -20 Y120 Z30 M0 M5 N500 F300 S1200 T1.5 M3 N510 G0 G43 G90 X60 Y70 Z2 N520 G1 Z0 N530 G1 G91 Z -2 N540 G90 X120 N550 Y40 N560 X60 N570 Y70 N580 G25 N530.570.2 N590 Z2 N595 G0 G44 G90 X -20 Y120 Z30 M0 M5 N600 F300 S1300 T1.10 M3 N610 G0 G43 G90 X30 Y90 Z2 N620 G1 Z1 N630 G1 G91 Z -2 N640 X10 N650 X -20N660 X10 N670 G25 N630.660.2 N680 G90 Z2 N690 G0 X150 N700 G25 N620.680.1 N710 G0 Y20 N720 G25 N620.680.1 N730 G0 X30N740 G25 N620.680.1N750 G0 G44 G90 X -20 Y120 Z30 M0 M5N800 F300 S1500 T1.7 M3 N810 G0 G43 G90 X30 Y90 Z2 N820 G1 Z 5N830 G1 G91 Z -3.5 N840 X10 N850 X -20 N860 X10 N870 G25 N830.860.3 N880 G90 G0 Z2 N890 G0 X150 N900 G25 N820.880.1 N910 Y20 N920 G25 N820.880.1 N930 X30 N940 G25 N820.880.1 N950 G0 G44 G90 X -20 Y120 Z30 N2000 M30

El cambio de herramienta es manual, por ello es necesario programar las funciones M0 y M5. La llegada al punto de cambio de herramienta se hace sin compensacin de longitud (G44), para conseguir que el cambio se realice siempre en el mismo punto.TRABAJO PRCTICO TORNO C.N.C.

Utilizacin de las funciones: G00.. Posicionamiento rpido. G01, G02, G03.. Interpolaciones lineales y circulares G40,41,42.. Compensacin de radio.G04... Temporizacin. G68... Ciclo fijo de desbastado en el eje x Condiciones De Mecanizado G95 G96 G97 Seleccin De Herramienta

%91192 N0 (T.P.-TORNO-C.N.C.-9/10) N1 (V.S.S.-U.T.N.F.R.L.P.-1996) N10 G53 X0 Z71.5 N11 G53 N20 G96 F0.08 S100 T0.10 M3 M44 N25 G0 G41 X35 Z0 N26 G1 X -0.8 N27 Z1 N30 G0 G42 X32 Z5 N40 G66 P0 = K0 P1 = K0 P4 = K2 P5 = K0.6 P7 = K0.2 P8 = K0.1 P9 = K0 P12 = K40 P13 = K80 P14 = K200 N50 G96 F0.04 S120 T2.2 M3 M44 N60 G0 G42 X0 Z5 N70 G1 X0 Z0 N80 G1 X6 Z0 N90 X8 Z -1 N100 Z -8 N110 X12 Z -15 N120 G1 G36 R2 X18 Z -15 N130 G1 G36 R2 X18 Z -25 N140 G1 G39 R1 X26 Z -25 N150 G1 Z -30 N160 X28 Z -35 N200 Z -50 N205 X32 N210 G0 G40 X35 Z10 N220 G97 S600 T4.4 M3 M44 N230 G86 P0 = K8 P1 = K4 P2 = K8 P3 = K -8 P4 = K0.705 P5 = K0.15 P6 = K1 P7 = K0 P10 = K1 P11 = K2 P12 = K60 N240 G0 X45 Z10 N250 G96 F0.03 S70 T6.6 M3 M44 N260 G0 X29 Z -42 N270 G1 X24 N280 G0 G04 K1 X30 N290 Z10 M30 (FIN )

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