E01 Interacción a Pie De Máquina Con Torno CNC

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Área de Procesos Mecánicos
INGENIERÍA EJECUCIÓN EN MECÁNICA
PLAN 2002
GUÍA DE LABORATORIO
ASIGNATURA “MÁQUINAS HERRAMIENTA CNC”
CÓDIGO 15067
NIVEL 07
EXPERIENCIA E01
“INTERACCIÓN A PIÉ DE MÁQUINA CON TORNO
CNC, MARCA SAEIL, MODELO TNL-35”
HORARIO:VIERNES:3-4-5-6
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INTERACCIÓN A PIÉ DE MÁQUINA CON TORNO CNC
1.- OBJETIVO GENERAL
Que el alumno internalice y comprenda los conceptos fundamentales que se deben
dominar para interactuar a pié de máquina con los tornos CNC.
2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS
2.1.- Comprender el principio de funcionamiento de los tornos CNC.
2.2.- Que el alumno identifique los grados de libertad del torno CNC y con ello deduzca el
campo de aplicación de la máquina.
2.3.- Familiarizar al alumno con la operación de los tornos CNC mediante la interface
Hombre máquina disponible en el torno SAEIL CNC, (botones de comando, teclado y
monitor).
2.4.- Comprender el concepto de compensación de las herramientas de corte, el
procedimiento para determinar experimentalmente la magnitud de dicha
compensación y la forma de ingresarlo al controlador del torno CNC.
2.5.- Que el alumno conozca el cero máquina y el cero pieza, presentes en los tornos
CNC y el procedimiento para ingresar las coordenadas correspondientes.
2.6.- Familiarizar al alumno con los modos de operación y el significado de los botones de
comando de la interfase respectivamente.
2.6.- Que el alumno se inicie con la programación de los tornos CNC mediante
instrucciones básicas de preparación y de movimiento.
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3.1
INTRODUCCIÓN TEORICA
Introducción al Control Numérico Computarizado.
La automatización de los procesos de producción genera la necesidad de aplicar técnicas
en las que las que la precisión suponga un requisito primordial. Una de estas técnicas es
el Control Numérico Computerizado CNC un sistema utilizado para el control de los
movimientos de una máquina por medio de números.
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El Control Numérico Computarizado, (CNC), es el control de una máquina herramienta
usando números y letras. Es un sistema en el cual los valores numéricos programados son
directamente insertados y almacenados en la memoria del controlador y automáticamente
leídos y decodificados para provocar el movimiento correspondiente en la máquina que se
está controlando.
El CNC extiende su aplicación a todo tipo de maquinaria: tornos, rectificadoras,
fresadoras, electroerosionadoras, máquinas de coser, etc. A través de un conjunto de
órdenes que siguen una secuencia lógica, el computador controla todos los grados de
libertad y de accionamiento de la máquina.
La capacidad de los controladores CNC depende de la máquina a controlar. Así por
ejemplo, para el caso de los tornos CNC el controlador debe como mínimo, disponer de la
capacidad para mover controladamente en posición y velocidad la herramienta en el plano
“XZ”, (X es el movimiento transversal de la herramienta y Z es el movimiento longitudinal
de la misma) y el control de velocidad de giro de la pieza, (asignado por la letra S).
Mientras que el controlador orientado a controlar una fresadora deberá, al menos tener
control sobre un eje adicional (eje Y).
3.2
o
o
o
Tipos de control de movimiento.
El control punto a punto es el posicionamiento de la herramienta desde un punto a
otro dentro de un sistema coordinado. Más frecuentemente usado para el
posicionamiento a un punto en donde se realizará una operación de maquinado
manual, tal como taladrado o perforado.
El control de corte recto tiene la habilidad de mover una herramienta, mientras esta
enganchada, recto en todos los ejes de la máquina y además tiene la capacidad de
hacer ángulos de 45 grados.
Los sistemas de control de contorno generan un camino de la herramienta
continuamente controlado mediante la interpolación de puntos intermedios o
coordenadas. La interpolación significa la habilidad de generar los puntos que
constituyen el camino.
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3.3 Programación de las Máquina herramienta CNC
3.3.1 Planificación de la programación
o
Lectura de Planos. La lectura de planos es una habilidad básica en la industria de
la manufacturación, algo que todos los ingenieros, gerentes, programadores y
operadores de CNC, maquinistas e inspectores, deberían conocer.
o
Elección de la Máquina Adecuada. La elección de una máquina adecuada a una
pieza específica a ser manufacturada es la responsabilidad, usualmente, del
gerente de producción, del gerente del taller de máquinas, y / o del gerente CNC. El
gerente debe saber:
1. El ambiente de cada máquina (área de trabajo)
2. Las opciones de cada máquina (fresado, taladrado, etc.)
3. Herramientas de corte, velocidades de giro, tazas de alimentación.
4. Diseño y montaje de fijaciones.
5. Operaciones de la máquina: Ajuste, instalación y ejecución de programas.
o
Hoja de Operaciones. La hoja de operaciones, u hoja de instalación, es usada
para describir los procesos necesarios para maquinar una pieza en una máquina
herramienta CNC. Cada proceso se escribe en la secuencia adecuada de
mecanizado e incluye la herramienta a ser usada y todos los datos de corte.
o
Requerimientos de Herramientas. Los requerimientos y elección de herramientas
se basan en restricciones de las piezas y en prácticas de la industria manufacturera.
Muchas de estas ideas son cuestiones de sentido común. Los buenos
programadores y operadores CNC deben tenerlas en cuenta.








Conocer las características del material a ser maquinado.
Usar un catálogo de herramientas industrial típico.
Hacer uso de los servicios técnicos ofrecidos por los fabricantes de herramientas.
La calidad de la fijación deberá basarse en el número de piezas que,
eventualmente serán producidas.
Siempre se debe usar la herramienta adecuada para la correcta operación de la
máquina.
Mantener herramientas de reemplazo y de repuesto para el evento de que sea
necesario sustituirla
Mantener una variedad de herramientas para el caso de que un tipo no realice el
trabajo como se desea.
Usar herramientas del material adecuado.
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 Usar herramientas del tipo de inserción cuando sea posible para reducir costos.
 Tenga en cuenta la flexión que ocurre al usar herramientas largas. Es posible
que se necesiten pasadas extras para eliminar rayas y virutas.
3.2.2 Movimiento de la Herramienta y Planos de Construcción.
Los códigos para definir el plano de mecanizado se usan para cambiar entre los planos
coordinados para mecanizar arcos o círculos. Estos códigos son G17(XY), G18(XZ), y
G19(YZ). El movimiento de la herramienta debe ocurrir paralelo a uno de estos planos
para los arcos y círculos. Por defecto se considera el plano G17 (XY).
3.3.3 Sistemas de Unidades y Modos de Entrada
Los Sistemas de Unidades son las unidades de medición que se usan en un programa
CNC. Todas las máquinas disponen de unidades Métricas (milímetros, mm) e Inglesas
(pulgadas, "). Hay que indicarle a la máquina CNC que unidades se están utilizando.
Los Modos de Entrada se refieren al tipo de información de coordenadas que se ingresa al
programa de la máquina CNC. hay dos tipos de coordendadas.
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- Coordenada Absoluta, diseñada para el código G90, especifica la distancia desde el
origen o punto cero del programa. El modo Absoluto es el más común.
- Coordenada Incremental, designada por el código G91, especifica las distancias y
direcciones usando el punto previo como un origen. La entrada incremental a veces se
denomina punto-a-punto. Todos los sistemas CNC pueden conmutar desde el modo
absoluto al incremental y viceversa, ilimitadas veces en un programa.
3.3.4 Corrección del Largo de la Herramienta
Este valor TLO es la distancia desde la punta de la herramienta en el mandril, en la
posición de inicio, al plano Z0. Depende de cada herramienta, puede ajustarse usando una
medición de la altura, una herramienta de referencia, la ubicación de la fijación, o sobre el
material a ser maquinado. Una vez que los valores han sido determinados, son
almacenados en el controlador para la respectiva compensación entre herramientas.
Figura 3.1: Muestra la compensación de la herramienta, (en el largo).
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3.3.5 Introducción a los códigos de programación CNC
N
G
X
Y
Z
R
A
I
J
K
F
S
T
M
Descripción del Código de Letras
Número de Secuencia
Funciones Preparatorias
Coordenada del punto de llegada en eje X
Coordenada del punto de llegada en eje Y
Coordenada del punto de llegada en eje Z
Radio del circulo, desde el Centro Especificado
Ángulo contra los punteros del reloj desde el vector +X
Desplazamiento del Centro del Arco del Eje X
Desplazamiento del Centro del Arco del Eje Y
Desplazamiento del Centro del Arco del Eje Z
Avance o velocidad de avance
Velocidad de Giro o velocidad de corte
Número de la Herramienta
Función Miscelánea
Números de Secuencia
El Número de Secuencia, también llamado código N, es el número de identificación del
bloque (línea) en un programa CNC. La palabra de código común utilizada comienza con
N. N es el primer código en un bloque y normalmente tiene un rango N1 hasta N9999.
Muchas CNC no requieren el uso de códigos N lo cual ayuda a liberar memoria. Sus
principales beneficios son el que permiten la búsqueda fácil en programas largos y la
capacidad de volver a hacer partir un programa en casi cualquier número de línea.
Usualmente el programador saltará N números entre bloques para dejar espacio para
insertar posteriormente bloques olvidados o adicionales. Por ejemplo N5, N10, N15, etc.
Funciones Preparatorias
Las Funciones Preparatorias son los códigos G. Los Códigos G son indicados por la letra
G y un número de 2 dígitos. Estos códigos son las funciones más importantes en
programación CNC debido a que dirigen el sistema CNC para el procesamiento de los
datos de coordenadas en una manera particular, por ejemplo:
G00 Posición Transversal Rápido
G01 Movimiento lineal de la herramienta a una velocidad de avance especificada.
G02 Movimiento Circular de la herramienta en el sentido de los punteros del reloj.
G03 Movimiento Circular de la herramienta en el sentido contrario de los punteros del
reloj.
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Funciones Misceláneas. El código M se usa para funciones misceláneas tales como el
control del líquido refrigerante, conexión y dirección del plato, etc. Los códigos M van
desde M00 a M99. Son asignados por el fabricante de la máquina CNC, pero existe alguna
estandarización, por ejemplo:
M03
M04
M05
M30
Rotación del mandril en el sentido de los punteros del reloj.
Rotación del mandril en el sentido contrario al de los punteros del reloj.
Detención de la rotación del mandril.
Detención y rebobinado del programa.
En los catálogos del torno CNC SAEIL TNL-35 y del centro de
mecanizado SAEIL TNV-40 encontrará un listado completo de
los códigos implementados en cada una de las máquinas.
3.4
Tornos CNC
3.4.1 Introducción
Los Tornos CNC rotan la pieza de trabajo en contra de la herramienta para producir el
movimiento de corte, (asignado por la letra S en el controlador); mientras que la
herramienta posee el movimiento de avance en un plano formado por los grados de
libertad longitudinal, (paralelo al eje de rotación de la pieza y asignado por la letra Z en el
controlador) y transversal, (perpendicular al eje de rotación, asignado por la letra X en el
controlador).
S
X
Z
Figura 3.2: Grados de libertad de los tornos CNC básicos
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La figura 3.3 muestra los grados de libertad y la interfase hombre-máquina del torno SAEIL
TNV-35, máquina donde se realizará la experiencia. El procedimiento para operar esta
máquina está detallado en los respectivos catálogos y es el objetivo de esta experiencia.
Pantalla
Teclado
S
X
Botones de
Comando.
Z
Pedales de accionamiento
hidráulico del plato y de
la contrapunta
Figura 3.3: Torno CNC SAEIL TNL-35
Precauciones a considerar al operar el torno CNC:

Asegúrese que todas las personas presentes en la experiencia sepan
dónde está y cómo se activa el botón de parada de emergencia.

Nunca deje objetos extraños en el área de trabajo (pié de metro,
calibres, cepillos, latas de lubricantes, piezas ya mecanizada, etc.) En
ninguna circunstancia trate de acceder a la zona de mecanizado mientras
haya partes en movimiento.

Use las llaves provistas para ajustar las herramientas, las cuales deben
asegurarse firmemente en la máquina para evitar cualquier movimiento no deseado
durante la operación de corte.
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 SIEMPRE use antiparras para la protección de sus ojos.
 Maneje con cuidado herramientas y piezas con bordes afilados para evitar heridas.
 No use ropa suelta durante la experiencia.
 Use una brocha para remover residuos de la máquina. Nunca use sus manos.
4.
METODO A SEGUIR
4.1
El profesor explica a los alumnos el principio de funcionamiento del torno SAEIL
CNC y la forma de interactuar con él, mediante la interfase hombre máquina.
Haciendo especial hincapié en las precauciones a tener en cuenta al momento de
interactuar a pié de máquina con el torno.
Mediante ejercicios prácticos, los alumnos se familiarizan y adquieren destreza en
la manipulación de los controles disponibles en el torno CNC según el modo de
operación seleccionado.
El profesor expone a los alumnos el concepto de cero-máquina y cero-pieza,
mostrando la ubicación de ellos en el torno CNC; y explica el procedimiento para
ingresar las coordenadas del cero pieza al controlador del torno CNC.
El profesor explica a los alumnos el concepto de compensación de herramientas y
la forma de ingresar las coordenadas correspondientes al controlador del torno
CNC.
Para familiarizar al alumno con el lenguaje de programación, el profesor asigna
geometrías simples de obtener mediante operaciones de torneado y los alumnos
realizan la programación correspondiente.
Cada alumno digita a pié de máquina el programa respectivo, para luego ser reviso
por el profesor. Hecho lo anterior, el profesor ejecuta paso a paso el programa,
interrogando al alumno la acción a ser ejecutada por la máquina en cada línea de
programa.
Finalmente, los alumnos evalúan la calidad dimensional de las piezas mecanizadas.
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
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5.-
VARIABLES A CONSIDERAR
5.1.
5.3
5.4
5.5
5.6
Modos de operación de la interfase hombre máquina.
Geometrías a mecanizar en el torno.
Programación de velocidad de corte y de trayectorias.
Coordenadas de cero pieza
Compensación de herramientas.
6.- TEMAS DE INTERROGACIÓN
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
Características técnicas y capacidades de trabajo de los tornos CNC.
Sistemas de medición incorporados a los tornos CNC.
Modos de operación de la interfase hombre-torno CNC.
Cero-máquina y cero-pieza.
Compensación de herramientas.
Instrucciones básicas de programación, (instrucciones de preparación y de
movimiento).
6.7 Condiciones de mecanizado en operaciones de torneado.
6.8 Selección de herramientas de corte para el torneado.
7.-
EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
Pié de metro universal.
Tornillo micrométrico para exteriores, (rango: 0-25mm).
Torno CNC, Marca SAEIL, Modelo TNL-35.
Barras cilíndricas de acero SAE1020 y de latón.
Microscopio de taller.
8.
LO QUE SE PIDE EN EL INFORME
8.1 Las características técnicas de los equipos e instrumentos empleados en el
laboratorio.
8.2 Descripción del método seguido.
8.3 Explicación de la interfase hombre-torno CNC considerando todos sus modos de
operación.
8.4 Pasos a seguir para modificar el cero pieza.
8.5 Procedimiento para corregir la compensación de las herramientas.
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8.6 para cada pieza mecanizada, presentar: El plano de diseño, un esquema de montaje
de la materia prima en el torno, las condiciones de mecanizado, la o las
herramienta(s) a usar en cada operación, el programa CNC propuesto por el alumno
(con texto explicativo línea a línea), el programa depurado (con explicación paso a
paso, y el resultado dimensional de la pieza mecanizada.
8.7 Un análisis de los resultados obtenidos, comentarios y conclusiones personales.
8.8 La referencia bibliográfica.
8.9 El apéndice con:
a.1. Desarrollo de los cálculos.
a.2. Presentación de resultados.
a.3. Gráficos.
a.4. Resultado de la investigación al tema propuesto por el profesor
9.- BIBLIOGRAFÍA
9.1 Catálogos del torno CNC, marca SAEIL, modelo TNL-35.
9.2 Apuntes de la asignatura “Maquinas Herramientas CNC”
9.3 Catálogos SANDVIK de herramientas de corte.
http://users.bergen.org/jdefalco/CNC/
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