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MINI TUTORIAL CAMWORKSElaborar piezas mecánicas por medio de CAD/CAM

(Diseño asistido por computadora/Manufactura asistida por computadora)

Objetivo: Manipular software de CAD (Solid Works) para el diseño y planeación de los planos de fabricación de las piezas mecánicas. Manipular software de CAM (Cam Works) para la creación de los programas de control numérico para la manufactura de piezas mecánicas.

El proceso CAD/CAM es una derivación del desarrollo de las maquinas-herramienta de control numérico, donde el programa de las partes de control numérico, es el núcleo de una base de datos para la manufactura, con la ayuda de la computadora podremos diseñar piezas mecánicas de una manera más fácil y rápida.

En 1947 se conoció que los usuarios de sistemas de gráficas por computadora, en la industria de la aviación, estaban generando formas geométricas complejas, con datos creados por computadora. A partir de esa observación, el paso obvio se dio, en sentido de utilizar esos datos, mediante la definición de la geometría de la pieza, para generar información para manufactura. El acoplamiento de esas dos actividades, dio como resultado el sistema de trabajo CAD/CAM, que significa, sistema de trabajo de Diseño y Manufactura Asistida por Computadora.

Tipos de software para CAD:

Autocad, Proingeneer, MasterCam, Solid Works, Top Solid, Cimatron, Geometric, Openmin, Part Make, Unigrafixs

A continuación se presentan los escenarios de CAD de dos tipos de software: Solid Works y Auto CAD.

Solid Works

Autocad

Programación ISO de códigos G y M

El software Autocad y el Solid works es idóneo para el diseño de piezas mecánicas, el motivo es que Autocad necesita transferir sus archivos a un CAM para generar el código de los programas de C.N.C. y Solid works tiene el CAM Works dentro de su entorno y es un ambiente de trabajo más realista que Autocad.

Las entidades de croquis de CAD, se utilizan para realizar trazos tales como, líneas, rectángulos, círculos, arcos, líneas constructivas, curvas, elipses, parábolas, paralelogramos, polígonos y puntos, todo esto en dos dimensiones, en la mayoría de los software tiene la posibilidad de cambiar el idioma, según el que desees utilizar.

A continuación se muestra una imagen de las entidades de CAD del software de Solid Works.

A continuación se muestran las herramientas de Solid Works.

Como puedes darte cuenta, estas herramientas de croquis de CAD te serán de gran utilidad a la hora de elaborar un dibujo, ya que podrás hacer chaflanes, esquinas redondeadas, recortar líneas, extender, mover, girar, copiar, etc.

Por otra parte, las operaciones de CAD te servirán para generar piezas mecánicas con base a un dibujo ya elaborado. Algunas de las operaciones son extruir (extrude), extruir corte, revolución, corte de revolución, redondeo, entre otras al aplicar estas instrucciones comienza a trabajar en tres dimensiones.

A continuación se muestra la barra de operaciones de software Solid Works:

Para elaborar dibujos en 3D, las entidades son las mismas, solamente que trabajaras en tres dimensiones y deberás seleccionar el plano (x,y, ó y,z ,ó x, z ), según las necesidades de la pieza que diseñarás.

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Antes de iniciar el diseño de una pieza, deberás seleccionar el plano que será la base para realizar los trazos del dibujo.La imagen siguiente muestra los planos básicos y el directorio de propiedades de software de Solid Works.

Para que un croquis este completamente definido, este debe de tener dos condiciones básicas que son las siguientes: las dimensiones y las relaciones existentes entre los trazos. Algunas de estas relaciones son: horizontal, vertical, Colineal, Corradial, Perpendicular, Paralelo, Tangente, Concéntrica, Punto medio, Intersección, Coincidente, Igual y Simétrica. Las dimensiones (cotas) son muy importantes para el diseño de dibujos por medio del CAD, normalmente las dimensiones se crean al generar cada operación de la pieza y deberás ajustarlas al diseño que estés realizando.

A continuación se muestra un ejemplo de un dibujo que contiene todas las dimensiones (cotas) necesarias y relaciones, al cumplir con esto, algunas dimensiones ya no son necesarias.

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Como puedes observar faltan algunas dimensiones de líneas o arcos en el dibujo; esto es porque al haber agregado las dimensiones correctas el software automáticamente reconoce las medidas y no es necesario acotarlas nuevamente.Una vez que hayas terminado de elaborar el dibujo de una pieza mecánica, podrás utilizar los distintos modelos geométricos como son: extruir, cortar, agregar material a una pieza, redondeos, chaflanes y crear perfiles

La siguiente imagen muestra ejemplos de varios modelos geométricos que se pueden utilizar en el software de Solid Works.

Vamos a crear una pieza mecánica en el Software de CAD, comenzamos generando un dibujo, seleccionamos el template y el plano donde vamos atrabajar, es importante que selecciones el plano correcto; ya que esto se verá afectado el cero pieza.

Supongamos que tenemos una maquina fresadora de 3 ejes y el husillo se mueve en el eje Z, entonces seleccionamos como plano principal el plano X, Y. La ubicación de la pieza en el software, tiene que ver con el tipo de máquina donde se maquinara la pieza, en este caso, suponemos que tenemos una máquina que el cero pieza, es localizado en el centro del material en bruto a fabricar, por esta razón comenzamos en el origen.

Vamos a numerar los pasos para facilitar el proceso:

1. Realizamos un rectángulo en el plano X, Y. como se muestra en la figura y acotamos, debes utilizar cota inteligente.

2. Para colocarlo en el origen, seleccionamos una relación para esto creamos una línea constructiva que cruce el centro del rectángulo, como se muestra en la figura siguiente.

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3. Agregamos una relación entre líneas y seleccionamos el origen y el punto medio de la línea constructiva, presionando la tecla control aparecerán las relaciones posibles y seleccionamos punto medio.

4. Al agregar esta relación y dimensionar las líneas del rectángulo, cambian a negro automáticamente e indican que está listo el dibujo es decir, tiene relaciones y dimensiones. Solid Works crea colores de línea automáticos como son:

Amarillo tiene una advertencia. Azul le falta dimensión o relación. Rojo tiene un error. Negro está listo para extruir, aplicar un revolución, continuar dibujando, etc.

5. Salimos del croquis en salir de croquis o dado clic en la esquina superior derecha del área de trabajo donde aparece el lápiz.

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6. Seleccionamos operaciones y extruir saliente base y parece la siguiente ventana.

7. Es importante utilizar las opciones correcta, al a hacer esta operación, estas se encuentran en las ventanillas desde y dirección 1, también puedes extruir en dos direcciones, para este ejemplo vamos a utilizar hasta profundidad especifica y plano de croquis. Colocamos un valor de 70 mm en D1. El resultado de esta operación es el siguiente.

8. Ahora seleccionen el plano siguiente donde vamos atrabajar, este debe incluir al eje Z por el tipo de máquina que tenemos es decir, el proceso de fabricación será de corte a partir de este eje, para hacer esto selección es importante utilizar la vista de isométrico, para visualizar el material en bruto y hacer la selección correcta.

9. Se crea un croquis nuevo o dibujo sobre la superficie seleccionada se relaciona, se dimensiona y creamos un corte con la operación extruir corte.

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Es así como se ha creado una pieza en tres dimensiones, de una manera sencilla y práctica, la mayoría de los software de CAD, funcionan de la misma manera, solo cambia el ambiente de trabajo

Manufactura Asistida por Computadora

Con la era de la computación, los procesos de manufactura son más simples y con el diseño de nuevos software de computadoras, la fabricación de piezas mecánicas es más sencilla.

A esta herramienta se le conoce con el nombre de: “Manufactura asistida por computadora” (Computer Aid Manufacturing) y esto involucra a las herramientas y sistemas controlados por computadora. Existen varios tipos de software para esta labor como son: CAM WORKS, MASTER CAM.

El software que se utilizara es CAMWORKS.

Lo primero que tienes que verificar, es que éste se encuentre activado, si es así, aparecerán la siguiente pantalla:

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En la barra de menú principal, dar clic en con el botón derecho y verifica que CAMWorks esté activado y en el Featuremanager este activado el ícono de CAMWorks y estarán listas las herramientas de CAMWorks.

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Procedimiento para generar una pieza de CAM es el siguiente:

Antes de iniciar, deberás de tener el modelo de la pieza que deseas maquinar, para esto generarás la pieza o importar la pieza, vamos a manipular el software con el siguiente diseño:

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Una vez que tengas la pieza, deberás de cambiar al árbol de componentes de CAMWorks. Inicialmente en el NC Manager solo aparecen tres opciones administrador de piezas (Stock Manager) Máquina (Machine) y bandeja de reciclado (Recycle Bin)

En el administrador de piezas (Stock Manager) se define el material con el que vamos a trabajar, en esta parte el material se define como la pieza en bruto y se puede especificar el tipo de material.

En la opción máquina (Machine) se selecciona el tipo de máquina, las herramientas y el controlador para la máquina. En la bandeja de reciclado se almacenan las características, de la pieza que no se desean maquinar. Al terminar la pieza, queda activa la barra de herramientas de CAMWorks y es la siguiente:

Vamos a definir el tipo de máquina con la que vamos a trabajar, este paso es muy importante, ya que le vamos a indicar al software de CAM las características y herramientas con las que vamos a trabajar en el centro de maquinado y se verificaran las siguientes características: Dimensión de bancada, Velocidad Máxima de funcionamiento, Velocidad de husillo, Grados de Libertad (ejes), Herramientas con las que cuenta, Controlador.

Entramos al árbol de componentes de CAMWorks y seleccionamos con el botón derecho en Example Mill-mm en edit definition.

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Despliega una ventana con varias pestañas, que corresponden a la máquina que esta activa, aquí es donde seleccionamos la máquina que vamos a usar para este ejemplo; es la maquina CHEVALIER9, la marcamos con el mouse y después select.

Aparecen todas las características de la máquina.

Presionando la pestaña Tool Crib (carrusel de herramientas) se escogen las herramientas con las que cuenta el centro de maquinado y para este ejercicio vamos a usar la que tiene por nombre HER RICARDO, debes de seleccionar el parámetro de Tool crib priority, ya que el software te proporcionará los resultados para hacer la pieza, al darle prioridad a este riel de herramientas generará únicamente las rutas de corte posible con estas, de lo contrario, generará la programación correcta, pero con otro riel de herramientas y tendrán que ser mayores lo ajustes al final del proceso.

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Ahora vamos a seleccionar el controlador (Controller), para esto es importante seleccionar el controlador adecuado, debes verificar el tipo de controlador del centro de maquinado que se utilizara, para este caso usamos el controlador FANUC OI. La mayoría de los programas de CAM ya incluyen los controladores de diferentes marcas y tipos, algunos que son procesadores antiguos o muy modernos, se venden por parte de los proveedores de maquinaria o diseñadores de software, estos controladores están compuestos por cuatro archivos, si no tienes el controlador con extensión .clt, usa alguno parecido y después adecuas el programa para que funcione en el centro de maquinado.

Presionas select y queda establecido el controlador. Con esto queda definido el controlador, riel de herramientas y máquina. El software ya está listo con las condiciones que nosotros creamos para el centro de maquinado.

Es importante indicarle al software, la cantidad o forma del material en bruto para fabricar nuestra pieza, en este ejemplo vamos a proporcionar esta información al software. Seleccionamos el árbol de componentes de CAMWorks y en el ícono de administrador de piezas (Stock manager), con ubicarnos en él, aparece el mínimo de material en bruto, con el cual se puede fabricar la pieza.

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Al presionar con el botón derecho del mouse, se despliega un submenú y seleccionamos editar definición (Edit Definition).

Aparecerá el siguiente cuadro de diálogo, ahí se puede modificar las dimensiones del material en bruto, para esta pieza vamos a colocar un excedente de material de cuatro mm en cada uno de sus ejes, dos positivos y dos negativos.

Ya hemos integrado al software todas las condiciones para generar nuestra pieza.

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Vamos a enumerar los pasos, es muy simple, como una receta de cocina:

1. En la barra de CAMWorks selecciona el primer icono Extract Machinable Features.

Y automáticamente reconocerá las operaciones que puede realizar con la máquina que dimos de alta y con las herramientas de nuestro

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Al terminar el resultado, genera los operaciones en el árbol de operaciones de CAMWorks (CAMWorks operation tree).

En el CAMWorks Feature tree aparecerán las operaciones como son orificios, cajas, desbastes, avellanados, desbastes laterales etc.

2. Una vez que terminaste estos procesos, el siguiente ícono de la barra de herramientas de CAMWorks está activo, es el que genera el plan de operación (Generate Operation Plan) de acuerdo a la geometría que reconoció.

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Cuando generas el plan de operaciones, debes de estar en el ícono de CAMWorks Operation Tree.

3. Aparecen las herramientas y es aquí donde las vamos a ordenar según nuestras necesidades, como podemos ver en la imagen anterior, podemos acomodar las brocas de centros (Center Drill), las fresas, cambiarles el nombre ajustar los parámetros según nuestras necesidades, etc. Para este ejercicio vamos a continuar así y después haremos las correcciones correspondientes.

4. Generar las trayectorias de las herramientas, seleccionamos con el mouse en el ícono de Generate Toolpath.

Al presionar en el ícono aparecerá la siguiente ventana, indica que está haciendo los procesos necesarios para las rutas de corte de as herramientas.

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Al terminar, nos permite ver como se desplazaran las herramientas en cada uno de los procesos de maquinado.

5. Al generar las trayectorias en el árbol de CAMWorks cambian los colores de los procesos de las herramientas a negro. Al ubicarnos en alguno de los procesos en la pieza aparece la ruta de corte de la herramienta que seleccionamos.

6. Simular las trayectorias. Seleccionas el Toolpath simulation y aparece la siguiente ventana y el material en bruto que ya seleccionamos anteriormente.

Al simularlo veras el proceso completo de lo que pudo hacer el software con el controlador, maquinaria y riel de herramientas que seleccionamos.

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7. Comencemos a corregir el programa, primero vamos a definir el cero pieza. En el icono de CAMWrks Feature tree seleccionamos Mil Part Setup1, para este ejercicio tú le puedes asignar otro nombre, recuerda, trabajas en ambiente de Windows. Y te aparece la siguiente ventana:

Hemos asignado el sentido de los ejes para la creación del cero pieza, ahora vamos a acomodarlo el eje correcto, para esto nos vamos al CAMWorks operation Tree, Mill Part Setup, botón derecho y Edit Definition.

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Aparece el siguiente menú, donde están las coordenadas del cero pieza que reconoce el software, estas coordenadas están en valor absoluto dando ceros en los ejes, reconoce el origen, puedes escoger en la posición que más se acomode, al centro de maquinado que tengas en tu plantel para el ejemplo vamos a seleccionar el origen.

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Aparece una flecha roja en el origen, apuntando hacia debajo de la pieza. Tú puedes asignar los ceros pieza necesarios, para generar el modelo, esto depende del tipo de máquina con que se cuenta, los grados de libertad y la forma de trabajar de la maquinaria.

En la barra de herramientas de CAMWorks, se omitieron algunos pasos, esto es porque la configuración del cero pieza es nueva, por lo tanto habrá que generar un nuevo plan de operaciones. Y en el CAMWorks Operation Tree no hay herramientas, ya que hay que generar todo nuevamente.

Una vez logrado todo esto, generamos el plan de operaciones y obtenemos nueva rutas de corte.

8. Nuevas operaciones. Como el programa no creó el contorno, vamos a agregar nuevos procesos para terminar nuestra pieza. Nos ubicamos en el CAMWorks Feature tree en Mil Part Setup, damos clic con el botón derecho del mouse y seleccionamos el Insert 2.5 Axis feature. Al aparecer el siguiente menú:

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Debes de seleccionar el croquis que se utilizó para el exterior o la cara que deseas crear, en tipo (Type), debes de seleccionar la operación correcta, en este caso es del tipo Boss.

Seleccionas Siguiente (Next) y aparece la siguiente gráfica, le indicas la profundidad que tiene el material, para este caso es de veinte mm.

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En Type es el tipo de corte final, Depth la profundidad y Attribute el tipo de acabado que le vamos a dar a la pieza. Para el ejercicio vamos a seleccionar ciego (Blind), Fino (Fine) y presionamos fin (Finish) o puedes retroceder si deseas hacer algún cambio. Y por último, cerrar (Close). Esto te genera un nuevo proceso en el CAMWorks Feature Tree como Irregular Boss1 (Fine)

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Seleccionas con el mouse, das clic con el botón derecho y generas el plan de operaciones, esto generará una nueva herramienta el CAMWorks Operation Tree.

Para el ejemplo es Finish Mill10, debes de tener cuidado si no seleccionas correctamente el proceso, el programa no generará una nueva herramienta. Seleccionas la nueva herramienta y das clic con el botón derecho, seleccionas generar el plan de operaciones.

Al hacerlo, inmediatamente crea las rutas para la herramienta como se muestra en la figura:

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Lo simulamos presionando el botón derecho del mouse, seleccionando Simulate Toolpath. Como podemos observar, todas las herramientas ya están en negro y al simularlo hemos creado toda la pieza.

9. Ahora vamos a crear el post proceso de las trayectorias en Post Process Toolpaht, te indica dónde vas a guardar el archivo con extensión .txt, lo vamos a guardar en mis documentos, con el nombre pieza de guía.txt

Crea el programa de control numérico, con respecto al controlador que creamos y a las condiciones de la máquina.

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Con esto hemos creado el programa de control numérico, presionas avanzar y lo crea automáticamente.10. Ya por último, tienes que revisar el código de control numérico, que corresponda con los parámetros de tu centro de maquinado.

O0001 N1 G17 G21 G40 G80N2 (6 MM 2 FLUTE HSS E.M.) N3 T01 M06 N4 T02N5 S200 M03 N6 G54 N7 M08 N8 G90 G00 X195. Y37. N9 G43 Z10. H01 N10 G01 Z-10. F62.5 N11 G03 Y43. I0 J3. F500... (Continua…). N272 G01 Y-5. N273 X130. N274 G00 Z5. N275 Z25. M09 N276 G91 G28 Z0 N277 G28 X0 Y0 N278 M30

Hemos terminado el diseño asistido por computadora, ahora estás listo para realizar la manufactura de una pieza mecánica. Terminaste todo el proceso, pero tú puedes cambiar muchos parámetros como son: el plano de seguridad, plano de referencia, velocidades de las brocas, las herramientas; puedes generar desbastes antes de iniciar el proceso de manufactura, el acomodo de las piezas etc.

Y por último, falta la transmisión de los datos a la computadora existen, muchas maneras de hacerlo, pero hay reglas indispensables para hacerlo con cualquier software, y son:

a) La extensión del archivo. La mayoría de los centros de maquinado aceptan los archivos con extensión .txt, pero también podrían ser con extensión .cn esto lo puedes verificar con el manual de operación de la maquinaria.

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b) Al inicio y al final del programa, deberá de ir un signo de % para que la maquina reconozca el inicio y el fin.

c) La transmisión. Esta se hace por medio de puerto serial, puerto USB, Tarjeta de memoria, Red Local, Internet, o directamente en la máquina, este último paso no es muy usado, debido a que suele ser muy tedioso y es como si no hubieras utilizado ningún software de diseño.

d) Si el software de diseño te crea subprogramas, recuerda que el signo de % deberá de ir hasta el último subprograma.

e) Existen software específicos para la transmisión de datos, como lo son DNC (distribución de control numérico por medio de una red cableada o inalabrica, o el software de diseño puede transmitir directamente.

f) Lo más importante, debes de utilizar el controlador correcto para la máquina que utilizas, sino lo haces de esta manera, el programa generado por el software de CAM no funcionará y puedes ocasionar fallas al equipo y a la pieza a fabricar.

TABLA DE FUNCIONES TRIGONOMETRICAS

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TEOREMA DE PITAGORAS:

FUNCIONES TRIGONOMETRICAS

LEY DE SENOS

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LEY DE COSENOS

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