E05 Diseño y Manufactura Asistida por Computador CAD-CAM

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Área de Procesos Mecánicos
INGENIERIA DE EJECUCION EN MECANICA
PLAN 2002
GUÍA DE LABORATORIO
ASIGNATURA ”MAQUINAS HERRAMIENTAS CNC”
CÓDIGO 15067
NIVEL 07
EXPERIENCIA C05
“DISEÑO Y MANUFACTURA ASISTIDO POR
COMPUTADOR”
HORARIO: VIERNES:3-4-5-6
1
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Área de Procesos Mecánicos
DISEÑO Y MANUFACTURA ASISTIDO POR COMPUTADOR
1.
OBJETIVO GENERAL
Familiarizar al alumno con la tecnología del diseño asistido por computador CAD/CAM.
2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
2.1 Que el alumno conozca el entorno de los sistemas CAD/CAM y se familiarice con el
sistema empleado en el laboratorio.
2.2 Que el alumno comprenda las ventajas e inconvenientes de los sistemas CAD/CAM
2.3 Que el alumno se familiarice con las diversas marcas de software comerciales y
maneje los criterios de selección de los sistemas CAD/CAM.
3.
3.1
INTRODUCCIÓN TEORICA
Introducción al CAD/CAM
Al principio, hacer un programa de mecanizado era muy difícil y tedioso, pues había
que planear e indicarle manualmente a la máquina cada uno de los movimientos que tenía
que hacer. Era un proceso que podía durar horas, días, semanas. Aún así era un ahorro
de tiempo comparado con los métodos convencionales.
Para simplificar la programación manual, muchas de las máquinas modernas
trabajan con lo que se conoce como “lenguaje conversacional” en el que el programador
escoge la operación que desea y la máquina le pregunta los datos que se requieren para
parametrizar los ciclos de trabajo.
Actualmente se emplean sistemas CAD/CAM que generan el programa de
mecanizado de forma automática. En el sistema CAD (diseño asistido por computador) la
pieza que se desea mecanizar se diseña en el computador con herramientas de dibujo y
modelado sólido. Posteriormente el sistema CAM (manufactura asistida por computador)
toma la información del diseño y genera la ruta de corte que tiene que seguir la
herramienta para fabricar la pieza deseada; a partir de esta ruta de corte se crea
2
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Área de Procesos Mecánicos
automáticamente el programa de mecanizado, el cual puede ser introducido a la máquina
mediante un disco o enviado electrónicamente mediante la puesta serial.
3.2
Software CAD/CAM
Los sistemas CAD/CAM facilitan enormemente la operación de las máquinas CNC.
Los sistemas CAD (Diseño Asistido por Computadora), se emplean para dibujar la pieza
que se quiere maquinar.
3.2.1 CAD
CAD (Computer Aided Design), o diseño asistido por computador, es el uso de
un amplio rango de herramientas computacionales que asisten a los ingenieros en la
generación geométricas de piezas y partes.
Los paquetes CAD actuales varían desde aplicaciones basadas en vectores y
sistemas de dibujo en 2 dimensiones (2D) hasta modeladores en 3 dimensiones (3D) a
través del uso de modeladores de sólidos y superficies paramétricas. Se trata básicamente
de una base de datos de entidades geométricas (puntos, líneas, arcos, etc.) con la que se
puede operar a través de una interfaz gráfica. Permite diseñar en dos o tres dimensiones
mediante geometría alámbrica, esto es, puntos, líneas, arcos, splines, superficies y sólidos
para obtener un modelo numérico de un objeto o conjunto de ellos.
La base de datos asociada a cada entidad asigna una serie de propiedades como
color, capa, estilo de línea, nombre, definición geométrica, etc., que permiten manejar la
información de forma lógica. De los modelos pueden obtenerse planos con cotas y
anotaciones para generar la documentación técnica específica de cada proyecto.
3.2.2 CAM
El CAM (computer aided manufacturing) o Manufactura Asistida por Computador,
implica el uso de computadores y tecnología de computacional para ayudar en todas las
fases de la manufactura de un producto, incluyendo la planeación del proceso y la
producción, mecanizado, calendarización, administración y control de calidad. El sistema
CAM abarca muchas de las tecnologías. Debido a sus ventajas, se suelen combinar el
diseño y la manufactura asistidos por computador en los sistemas CAD/CAM. Esta
combinación permite la transferencia de información dentro de la etapa de diseño a la
etapa de planeación para la manufactura de un producto, sin necesidad de volver a
capturar en forma manual los datos sobre la geometría de la pieza. La base de datos que
se desarrolla durante el CAD es almacenada; posteriormente ésta es procesada por el
CAM, para obtener los datos y las instrucciones necesarias para operar y controlar la
maquinaria de producción, el equipo de manejo de materiales y las pruebas e
3
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Área de Procesos Mecánicos
inspecciones automatizadas para establecer la calidad del producto. Una función de
CAD/CAM importante en operaciones de maquinado, es la posibilidad de describir la
trayectoria de la herramienta para diversas operaciones, como por ejemplo torneado,
fresado y taladrado con control numérico. Las instrucciones o programas se generan en
computadora, y pueden ser modificados por el programador para optimizar la trayectoria
de las herramientas. El ingeniero puede entonces mostrar y comprobar visualmente si la
trayectoria tiene posibles colisiones con prensas, soportes u otros objetos. En cualquier
momento es posible modificar la trayectoria de la herramienta, para tener en cuenta otras
formas de piezas que se vayan a maquinar.
El mercado de software de CAD/CAM ofrece una gran variedad, simples,
complejos, poderosos, limitados (“2D, 3D, 3D1/2, hasta 5D o más. Usted puede dibujar la
pieza en el propio programa o puede importar los archivos generados por otros sistemas
CAD como al auto-CAD u otros. Puede usted escoger entre un sistema básico como el
BobCAD, o software avanzado y poderosos como el ProCAM , CAMWorks, Gibs CAM,
MasterCAM, IDEAS, etc.
4
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Área de Procesos Mecánicos
Puede usted simular cómo quedará su parte maquinada, entre otras ventajas.
5
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Área de Procesos Mecánicos
Ejemplos de geometrías a mecanizar.
4.
METODO A SEGUIR
4.1. Reconocimiento del entorno del sistema CAD/CAM.
4.2. Generación de geometrías bidimensionales y tridimensionales
4.3. Generación de programas a partir de las geometrías definidas.
5.- VARIABLES A CONSIDERAR
5.1 Condiciones de corte.
5.2 Condiciones de geometría de la pieza y del perfil de la herramienta.
5.3 Tipos de mecanizado.
6.-
TEMAS DE INTERROGACIÓN
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
Conceptos de CAD
Software`s de CAD
Conceptos de CAM
Software`s de CAM`
Software de CAD/CAM
Importación y exportación de los archivos CAD.
6
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Área de Procesos Mecánicos
7.-
EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR
7.1.
7.2.
7.3.
7.4.
7.5
Computador
Torno CNC
Centro de Mecanizado CNC
Programas comerciales de: CAD, CAM y de CAD/CAM
Material de trabajo, (paralelepípedo de 100mmX100mmx50mm aproximadamente)
en acero SAE1020 y de polímeros.
7.6 Fresas de vástago de metal duro
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 general del uso del programa CAD utilizado.
8.4 Pasos a seguir para general el programa CNC asistido por computador.
8.5 Ventajas e inconvenientes de la utilización de sistemas CAD/CAM.
8.7 Un análisis de los resultados obtenidos, comentarios y conclusiones personales.
8.8 La referencia bibliográfica.
8.9 El apéndice con:
a.1. Presentación de resultados, (programa CNC sin post-procesar).
a.3. Gráficos.
a.4. Resultado de la investigación al tema propuesto por el profesor
9.- BIBLIOGRAFÍA
9.1 Koren, Yoran,: “Computer Control off Manufacturing systems”, Editorial
McGraw Hill.
9.2 Hannam, Roger G,: “Computer Integrated Manufacturing: from concepts to
realisation” Editorial Addison-Wesley.
9.3 Groover, Mikell,: “CAD/CAM: Computer-Aided design and manufacturing”,
Editorial Prentice-Hall
9.4 Catálogos del torno CNC, marca SAEIL, modelo TNL-35.
9.5 Apuntes de la asignatura “Maquinas Herramientas CNC”
9.6 Catálogos SANDVIK de herramientas de corte.
9.7 Software CAD/CAM: GibbsCAM, IDEAS, MasterCAM,
7