Máquinas Herramienta

ƒ Maquinado de Piezas en
Fresadora de Control
Numérico.
Manual para el Alumno.
Sexto Semestre
E-MAQIF-01
Programa de Estudios de la Carrera de
Profesional Técnico-Bachiller en
Máquinas Herramienta
COORDINADORES
Director General
José Efrén Castillo Sarabia
Secretario Académico
Marco Antonio Norzagaray Gámez
Director de Diseño Curricular de la Formación Ocupacional
Gustavo Flores Fernández
Autores:
Revisor técnico:
Revisor pedagógico:
Maquinado de Piezas en Fresadora de Control Numérico.
Modulo Autocontenido Específico
D.R. a 2006 CONALEP.
Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida
la portada, por cualquier medio sin autorización por escrito del
CONALEP. Lo contrario representa un acto de piratería
intelectual perseguido por la ley Penal.
E-CBNC
Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C.P. 52140 Metepec, Estado de México.
II
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
ÍNDICE
Participantes
I.
Mensaje al alumno.
II.
Como utilizar este manual.
III.
Propósito del Modulo.
IV.
Especificaciones de evaluación.
V.
Mapa curricular del curso módulo integrador.
Capítulo 1 Diseñar el proceso para fabricar partes metálicas en fresadora asistida por control
numérico computarizado.
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje.
1.1.1. Análisis de la información contenida en el diseño de la parte.
Materiales.
Dimensiones.
Tolerancias.
Acabados.
Tratamientos térmicos.
Consideraciones del maquinado para procesos posteriores.
1.1.2. Materiales
Calidades.
Preparación de los materiales para la alimentación de la máquina.
Cálculo de piezas esperadas por unidad de materia prima.
Cálculo del desperdicio.
1.1.3. Características de la máquina.
Capacidades de mecanizado.
Característica de CN.
Principales capacidades de programación.
1.1.4. Operaciones fundamentales de números.
Trigonometría.
Geometría euclidiana (plana).
1.2.1. Herramental.
De sujeción, soporte y posicionamiento.
De corte estándar.
De corte especial.
De medición para alta producción.
Lay-Out del herramental.
1.2.2. Condiciones para el maquinado de una pieza especifica.
Velocidad de avance de la herramienta.
Profundidad de corte.
Revoluciones del husillo.
1.2.3. Elaboración de la hoja de procesos.
Diseño.
Inclusión de los elementos.
Información de la hoja de procesos para la programación CNC y CAM.
ISO 9000 y QS 9000 en la certificación del proceso de maquinado.
Aspectos de higiene y seguridad que debe contener la hoja de procesos.
Prácticas y Listas de Cotejo.
Resumen.
Autoevaluación de conocimientos del capítulo 1.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
6
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37
38
39
40
42
44
51
52
III
Capítulo 2 Programar la fabricación de partes metálicas en fresadora asistida por control
numérico computarizado.
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje.
2.1.1. Características de un sistema CNC.
Ventajas y desventajas del uso del CNC.
Productividad del CNC.
Características de las máquinas operables con CNC.
Planeación para el uso del sistema CNC.
2.1.2. Principio del funcionamiento de un CNC.
Características del operador de una fresadora CNC.
Características de un programador de CNC.
Elementos de un programa de CNC.
Dispositivos de registro y acumuladores de memoria
Display de lectura de los valores de las coordenadas.
Sistemas de retroalimentación.
Sistemas de control numérico.
2.1.3. Características del equipo de un CNC.
Unidad de entrada salida de datos.
Unidad interna de entrada y salida de datos.
Unidad de cálculos y de enlace con los elementos mecánicos
Control numérico para Máquinas herramienta.
Programación manual.
2.2.1. Coordenadas.
Sistema de coordenadas cartesianas.
Tipos de control en dos ejes.
Control del eje “Z”.
Control de cuatro y cinco posiciones
Sistemas de incremento.
Sistema absoluto.
Sistema de fijación a cero.
2.2.2. Programación CNC.
Computadoras para CNC.
Lenguajes de programación para CNC.
Programación automática del Herramental APT.
Adaptación del APT.
Programación automática del maquinado (Auto-Map).
Programación Compact II.
Programación general de un proceso APT.
2.3.1. Programado de una fresadora CNC.
Manejo de los ejes de una fresadora CNC.
Operaciones con diámetro interior y diámetro exterior.
Proporciones en el avance.
Velocidad del Husillo.
Formato de la información.
Interpolación lineal.
Interpolación circular.
Roscado.
2.3.2. Herramental para fresadora de CNC.
Consideraciones del empleo del herramental.
Herramientas de corte usadas en la fresadora CNC
IV
53
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107
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Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Herramientas de ranurado y barrenado.
2.3.3. Herramental de tecnología avanzada.
Herramental de corte especial.
Herramental de sujeción
Aditamentos de avance automático.
Verificación de primeras partes
Dimensional.
Acabado superficial.
Prácticas y Listas de Cotejo.
Resumen.
Autoevaluación de conocimientos del capítulo 2.
Glosario.
111
112
112
113
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117
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144
Referencias Documentales.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
V
MENSAJE AL ALUMNO
¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL
MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO
DE MAQUINADO DE PIEZAS EN
FRESADORA C. N. C.
Este módulo ha sido diseñado bajo la
Modalidad Educativa Basada en Normas
de Competencia, con el fin de ofrecerte
una alternativa efectiva para el desarrollo
de habilidades que contribuyan a elevar tu
potencial productivo, a la vez que
satisfagan las demandas actuales del
sector laboral.
Esta modalidad requiere tu participación e
involucramiento activo en ejercicios y
VI
prácticas con simuladores, vivencias y
casos reales para propiciar un aprendizaje
a través de experiencias. Durante este
proceso deberás mostrar evidencias que
permitirán evaluar tu aprendizaje y el
desarrollo de la competencia laboral
requerida.
El conocimiento y la experiencia adquirida
se verán reflejados a corto plazo en el
mejoramiento de tu desempeño de
trabajo, lo cual te permitirá llegar tan lejos
como quieras en el ámbito profesional y
laboral.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
I.
¾
¾
COMO UTILIZAR ESTE MANUAL
evidencias de conocimiento, evidencias
por producto, norma técnica de
institución
educativa,
formación
ocupacional,
módulo
ocupacional,
unidad de aprendizaje, y resultado de
aprendizaje. Si desconoces el significado
de los componentes de la norma, te
recomendamos
que
consultes
el
apartado glosario de términos, que
encontrarás al final del manual.
Las instrucciones generales que a
continuación se te pide que realices,
tienen la intención de conducirte a que
vincules las competencias requeridas
por el mundo de trabajo con tu
formación de profesional técnico
bachiller.
Redacta cuales serían tus objetivos
personales al estudiar este módulo
integrador.
¾
¾
¾
¾
Analiza el Propósito del módulo
integrador que se indica al principio del
manual y contesta la pregunta ¿Me
queda claro hacia dónde me dirijo y
qué es lo que voy a aprender a hacer al
estudiar el contenido del manual? si no
lo tienes claro pídele al docente que te
lo explique.
Revisa el apartado especificaciones de
evaluación, son parte de los requisitos
que debes cumplir para aprobar el
curso - módulo. En él se indican las
evidencias que debes mostrar durante
el estudio del módulo integrador para
considerar que has alcanzado los
resultados de aprendizaje de cada
unidad.
Es fundamental que antes de empezar a
abordar los contenidos del manual
tengas muy claros los conceptos que a
continuación
se
mencionan:
competencia
laboral,
unidad
de
competencia
(básica,
genérica
específica), elementos de competencia,
criterio de desempeño, campo de
aplicación, evidencias de desempeño,
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
¾
¾
¾
Analiza el apartado «Normas Técnicas
de competencia laboral Norma técnica
de institución educativa».
Revisa el Mapa curricular del módulo
integrador.
Esta
diseñado
para
mostrarte
esquemáticamente
las
unidades y los resultados de aprendizaje
que te permitirán llegar a desarrollar
paulatinamente
las
competencias
laborales que requiere la ocupación
para la cual te estás formando.
Realiza la lectura del contenido de cada
capítulo y las actividades de aprendizaje
que se te recomiendan. Recuerda que
en la educación basada en normas de
competencia
laborales
la
responsabilidad del aprendizaje es tuya,
ya que eres el que desarrolla y orienta
sus conocimientos y habilidades hacia el
logro de algunas competencias en
particular.
En el desarrollo del contenido de cada
capítulo, encontrarás ayudas visuales
como las siguientes, haz lo que ellas te
sugieren efectuar. Si no haces no
aprendes, no desarrollas habilidades, y
VII
te será difícil realizar los ejercicios de
evidencias de conocimientos y los de
desempeño.
VIII
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Imágenes de Referencia
Estudio individual
Investigación documental
Consulta con el docente
Redacción de trabajo
Comparación de resultados con
otros compañeros
Trabajo en equipo
Realización del ejercicio
Observación
Investigación de campo
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Repetición del ejercicio
Sugerencias o notas
Resumen
Consideraciones sobre
seguridad e higiene
Portafolios de evidencias
IX
II.
PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO
Al finalizar el módulo el alumno fabricará piezas metálicas en fresadora
programada por CNC, de acuerdo con los requerimientos de la industria, para
satisfacer las diferentes necesidades en las áreas de producción.
X
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
III.
ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN
Durante el desarrollo de las prácticas de
ejercicio también se estará evaluando el
desempeño. El docente mediante la
observación directa y con auxilio de una
lista de cotejo confrontará el cumplimiento
de los requisitos en la ejecución de las
actividades y el tiempo real en que se
realizó. En éstas quedarán registradas las
evidencias de desempeño.
Las autoevaluaciones de conocimientos
correspondientes a cada capítulo además
de ser un medio para reafirmar los
conocimientos sobre los contenidos
tratados, son también una forma de
evaluar
y
recopilar
evidencias
de
conocimiento.
1El portafolios de evidencias es una compilación de
documentos que le permiten al evaluador, valorar los
conocimientos, las habilidades y las destrezas con que
cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la
documentación que integra los registros y productos de
sus competencias previas y otros materiales que
demuestran su dominio en una función específica
(CONALEP.
Metodología
para
el
diseño
e
instrumentación de la educación y capacitación basada
en competencias, Pág. 180).
Al término del módulo Autocontenido
Específico deberás presentar un Portafolios
de Evidencias1, el cual estará integrado
por las listas de cotejo correspondientes a
las
prácticas
de
ejercicio,
las
autoevaluaciones de conocimientos que se
encuentran al final de cada capítulo del
manual y muestras de los trabajos
realizados durante el desarrollo del
módulo Autocontenido Específico, con
esto se facilitará la evaluación del
aprendizaje para determinar que se ha
obtenido la competencia laboral.
Deberás asentar datos básicos, tales
como: nombre del alumno, fecha de
evaluación, nombre y firma del evaluador y
plan de evaluación.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
XI
IV. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO
MAQUINADO DE PIEZAS EN
FRESADORA DE CONTROL
NUMERICO.
144 HRS.
1. Diseñar el proceso
para fabricar partes
metálicas en
fresadora asistida
por control numérico
computarizado.
34 Hrs.
1.1
Determinar
necesidades
maquinado
de
pieza a partir de
requerimientos
diseño
para
fabricación
en
fresadora C. N. C.
17 Hrs.
2. Programar la
fabricación de partes
metálicas en
fresadora asistida
por control numérico
computarizado
110 Hrs.
las
de
una
los
del
su
una
1.2. Elaborar una hoja
de
procesos
del
maquinado
de
una
pieza a partir de las
capacidades
de
la
fresadora elegida para
su fabricación en alta
producción.
17 Hrs.
2.1
Controlar
los
movimientos
de
la
fresadora C. N. C.
mediante
sus
dispositivos de control y
las
unidades
de
adquisición de datos de
entrada y salida para
programar el proceso
de manufactura de una
pieza.
30 Hrs.
2.2. Programar una
fresadora de C. N. C.
por medio de sistemas
de
coordenadas,
unidades
de
adquisición, y lenguaje
de programación para
la fabricación de una
pieza.
30 Hrs.
2.3. Elaboración de
partes en fresadora C.
N. C. programando la
secuencia del proceso y
usando el herramental
apropiado para lograr la
calidad en dimensiones
y acabado que el diseño
indique.
50 Hrs.
XII
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
DISEÑAR EL PROCESO PARA FABRICAR PARTES METÁLICAS EN
FRESADORA ASISTIDA POR CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO.
Al finalizar la unidad, el alumno diseñará hojas de procesos para piezas que
serán maquinadas mediante fresadora de CNC para altas producciones.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
13
MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
MAQUINADO DE PIEZAS EN
FRESADORA DE CONTROL
NUMERICO.
144 HRS.
Módulo
o
Unidad de
Aprendizaje
1. Diseñar el proceso
para fabricar partes
metálicas
en
fresadora
asistida
por control numérico
computarizado.
34 Hrs.
Resultados
de
Aprendizaje
1.1
Determinar
necesidades
maquinado
de
pieza a partir de
requerimientos
diseño
para
fabricación
en
fresadora C. N. C.
17 Hrs.
2.
Programar
la
fabricación de partes
metálicas
en
fresadora
asistido
por control numérico
computarizado
110 Hrs.
las
de
una
los
del
su
una
1.2. Elaborar una hoja
de
procesos
del
maquinado
de
una
pieza a partir de las
capacidades
de
la
fresadora elegida para
su fabricación en alta
producción.
17 Hrs.
14
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
MAQUINADO DE PIEZAS EN
FRESADORA C. N. C.
SUMARIO
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¾
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¾
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¾
Materiales.
Dimensiones.
Tolerancias.
Acabados.
Tratamientos térmicos.
Consideraciones del maquinado para
procesos posteriores.
Calidades.
Preparación de los materiales para la
alimentación de la máquina.
Cálculo de piezas esperadas por unidad
de materia prima.
Cálculo del desperdicio.
Capacidades de mecanizado.
Característica de CN.
Principales
capacidades
de
programación.
Trigonometría.
Geometría euclidiana (plana).
De
sujeción,
soporte
y
posicionamiento.
De corte estándar.
De corte especial.
De medición para alta producción.
Lay-Out del herramental.
Velocidad de avance de la herramienta.
Profundidad de corte.
Revoluciones del husillo.
Diseño.
Inclusión de los elementos.
Información de la hoja de procesos
para la programación CNC y CAM.
ISO 9000 y QS 9000 en la certificación
del proceso de maquinado.
Aspectos de higiene y seguridad que
debe contener la hoja de procesos.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
1.1.
Determinar las necesidades de
maquinado de una pieza a partir de
los requerimientos del diseño para
su fabricación en una Fresadora C.
N. C.
1.1.1 Análisis de la información
contenida en el diseño de la
parte.
El primer intento serio para obtener un
verdadero control numérico lo motivó la
necesidad
de
fabricar
hélices
de
helicóptero de diferentes configuraciones
y fue realizado por la compañía Parsons
que ya fabricaba diversos equipos para la
Defensa.
El Control Numérico (CN) apareció por la
necesidad de automatizar las operaciones
de mecanización necesarias para la
fabricación de una pieza. Su aparición
estuvo obligada por diversas razones:
(a) La necesidad de fabricar productos que
no podían conseguir en cantidad y calidad
suficiente sin recurrir a la automatización
del proceso de fabricación.
(b) La necesidad de obtener productos
hasta entonces imposibles o de muy difícil
fabricación,
por
ser
excesivamente
complejos para ser controlados por un
operador humano.
(c) La necesidad de fabricar productos a
precios suficientemente bajos.
Para solucionar todos estos problemas, el
hombre ha ideado, de acuerdo con cada
problema
particular,
numerosos
dispositivos
automáticos
de
tipo
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
15
mecánico, electromecánico,
hidráulico, electrónico, etc.
neumático,
Inicialmente el factor predominante que
condicionó todo automatismo fue el
aumento
de
productividad.
Posteriormente y debido sobre todo a
nuevas necesidades de la industria, han
hecho su aparición otros factores que,
tomados
en
forma
conjunta
o
individualmente, han llegado a tener
enorme importancia. Entre estos nuevos
factores merecen citarse por su interés:
La precisión, la rapidez y la flexibilidad.
A partir de entonces todos los dispositivos
automáticos ideados por el hombre
tienden a optimizar la función de cuatro
variables: productividad, precisión, rapidez
y flexibilidad. No citamos la viabilidad
dada su pequeña trascendencia desde el
punto de vista cuantitativo, pero gracias a
estos dispositivos automáticos se han
podido fabricar piezas con perfiles
complejos que de otra forma jamás
podrían haber sido fabricadas.
Los primeros automatismos no optimizan
esta
función
dado
que
eran
fundamentalmente
dispositivos
de
propósito particular y, por tanto, de una
rigidez prácticamente absoluta.
Hacia 1942 Apareció lo que podríamos
llamar primer control numérico verdadero
y respondió a una necesidad impuesta por
la industria aeronáutica. La aparición del
control numérico permitió por primera vez
optimizar la función antes mencionada ya
que la flexibilidad era precisamente la
mejor virtud de este nuevo automatismo.
16
Dado el interés que suscitó esta técnica, la
Fuerza Aérea de los Estados Unidos
concedió un contrato al Instituto
Tecnológico de Massachussets (MIT) para
su desarrollo. El Laboratorio de Sistemas
Electrónicos del MIT diseñó y construyó en
1952 un primer prototipo de fresadora
con control numérico que gobernaba tres
ejes.
Posteriormente se han desarrollado
numerosos tipos de control numérico cada
vez más perfeccionados pero con el grave
problema de su realización complicada y
costosa y su difícil programación, en
especial en los sistemas de contorneo. La
reciente irrupción de la microelectrónica
(técnicas de integración a gran escala), el
desarrollo de la automática y de nuevos
tipos de computadores, en especial los
microcomputadores y minicomputadores,
han
permitido
abrir
una
brecha
tecnológica por donde están empezando a
emerger nuevas generaciones de sistemas
de
control
que
han
elevado
considerablemente la rentabilidad del
control numérico y su ámbito de
aplicación.
En necesidad de producir una parte (pieza)
se debe analizar toda la información
contenida sobre el plano de la pieza
puesto que de esto depende todo el
desarrollo
del
proceso
para
su
manufactura y conseguir el objetivo que
se pretende.
•
Materiales.
Una de las partes más importantes al
comenzar el análisis de la información
contenida en el diseño de una parte a
mecanizar es, sin duda alguna, el análisis
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
de los materiales involucrados en ella, el
tipo de material a mecanizar puede
provocar un vuelco de magnitudes sin
proporción en cuanto a la selección de la
máquina, las herramientas de corte, los
instrumentales de calibración de la
herramienta y de los dispositivos de la
máquina, los instrumentos de medición de
las piezas maquinadas e incluso en la
selección del personal que operará la
maquinaria o que tendrá a su cargo la
calibración de las herramientas o el
mantenimiento
de
la
maquinaria,
dispositivos y equipo.
los consabidos altos costos y retraso de
tiempo para el arranque de la producción.
Existen actualmente en el mercado una
infinidad de materiales que se ofrecen
como materia prima para el mecanizado
de partes, normalmente la difícil tarea de
seleccionar el material idóneo corresponde
al ingeniero de diseño o al ingeniero del
producto,
así
que
dependiendo
normalmente del uso que se le vaya a dar
a la parte mecanizada el ingeniero de
diseño o del producto puede elegir un
material dúctil o uno extremadamente
rígido, un material que soporte altas
temperaturas o uno que se comporte
como un fusible en condiciones de calor
extremo, un material pesado o ligero,
blando o duro, etc.
Otro de los principales puntos a estudiar
detenidamente es el dimensionamiento o
las dimensiones que pide el diseño para la
mecanización de la parte, de ellas
depende en gran parte la elección de la
maquinaria y del herramental que se
requerirá para el trabajo, así pues, es muy
diferente el requerimiento de máquina y
herramientas para las operaciones de
desbaste con tolerancias amplias que para
las
operaciones
de
acabado
con
tolerancias muy cerradas, realmente el
mecanizado de una parte es precisamente
el trabajo de darle a la pieza original o
materia prima la forma y las dimensiones
especificadas en el diseño.
Normalmente, al personal encargado de
seleccionar la maquinaria, herramientas,
calibradores, etc. para transformar o
mecanizar algún material, pocas veces le
interesa llegar tan a fondo en lo que a la
selección del material se refiere, sin
embargo cuando se analiza el tipo de
material a mecanizar no debe pasarse por
alto ni el más mínimo detalle, ya que de lo
contrario el proceso de selección puede
resultar un completo fracaso, además de
•
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Normalmente la más moderna maquinaria
CNC tiene la particularidad de ser muy
fácilmente adaptable a casi cualquier tipo
de material a maquinar, ya que su
flexibilidad y las altísimas velocidades que
se manejan hoy día pueden, con la
adecuada selección de la herramienta para
el mecanizado llegar fácilmente al éxito
del proceso.
•
Dimensiones.
Tolerancias.
Tolerancia hablando del diseño de partes a
mecanizar debe entenderse básicamente
como el rango de medición en que un
maquinado puede moverse sin que la
pieza este fuera de especificación, de tal
manera que si pensamos hacer un agujero
cuyo diámetro según el diseño de la parte
deba ser de 2.58” ±0.010”, podemos
maquinar el barreno con diámetros que
pueden ir desde 2.57” hasta 2.59” y el
17
agujero estará correctamente maquinado,
dentro de especificación y deberá cumplir
al 100% la función para la cual fue
diseñado.
Las tolerancias como lo mencionamos
anteriormente, son fundamentales en el
diseño del proceso, de tal forma que para
maquinar un agujero cuya especificación
en el diseño maneja una tolerancia en su
diámetro de ±0.001”, seguramente el
proceso será diseñado de tal manera que
el agujero se haga en por lo menos dos
pasos, el primero será un proceso de
barrenado con tolerancias que podrían ir
del rango de ±0.010” y probablemente no
sería necesario más que un simple taladro
radial convencional y el segundo paso se
haría con una rima en una máquina de
control numérico con tolerancias de runout en el husillo del orden de 0.0005”.
Como se puede ver en el ejemplo anterior
las tolerancias juegan un papel muy
importante en el futuro del proceso a
diseñar, ya que influyen directamente en
la decisión de elección de maquinaria,
equipo y herramentales, es también claro
que dependiendo de las tolerancias que se
manejen en el diseño de la parte a
mecanizar se verá afectado el costo de
fabricación de la misma y por ende su
precio al consumidor.
•
•
Tratamientos térmicos.
Son los procesos térmicos que se realizan
a los materiales para modificar sus
propiedades físicas, estructura molecular,
dureza, etc. algunos son:
9
9
9
9
9
9
9
Estabilizados.
Normalizados. (Ver figura # 1)
Temple. (Ver figura # 2)
Revenido.
Cementación. (Ver figura # 3)
Nitruración.
Etc.
Acabados.
Los acabados de la pieza a maquinar van
de la mano con las tolerancias que
acabamos de revisar en el punto anterior,
normalmente cuando se habla de
operaciones de acabado, las tolerancias de
manufactura son más cerradas, por otro
lado y dependiendo del uso que se le vaya
18
a dar a la pieza maquinada, es posible dar
acabados por deposiciones químicas,
como pueden ser cromados, pintados,
niquelados, etc., los acabados que se
manejan dados solamente por alguna
herramienta diseñada para este fin,
pueden ser; pulido, rimado, honeado, etc.
FIGURA # 1. NORMALIZADO
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
9 herramienta,
9 refrigerante,
9 pieza (geometría básica),
9 material.
Estos factores se deben conocer para la
correcta determinación de los parámetros
de corte necesarios:
9 velocidad de giro del cabezal.
9 velocidad de corte.
9 Avance.
9 profundidad de corte.
Todo ello en función de los límites
técnicos, requerimientos de acabado
(calidad
superficial
y
precisión
dimensional).
FIGURA # 2. TEMPLE
Elaborará individualmente un
esquema del maquinado de
una pieza resaltando los
materiales,
dimensiones,
tolerancias,
acabados
y
tratamientos.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia de Información.
FIGURA # 3. REVENIDO
•
Consideraciones del maquinado
para procesos posteriores.
En este se analizan los factores y
condiciones principales que afectan al
corte de metales en MHCN y que deben
ser tenidos en consideración a la hora de
elaborar los programas de CN.
Se revisan los siguientes factores:
9 factor máquina,
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
™ Desarrollar el hábito de la búsqueda
de información para su preparación
personal.
El alumno:
•
De acuerdo al diseño de la pieza a
fabricar investigará en internet cuales
son los tipos de materiales, tolerancias,
acabados y tratamientos térmicos que
comúnmente se utilizan en el
maquinado de piezas en C. N. C.
19
1.1.2 Materiales.
•
Calidades.
Con referencia al material de la pieza las
características esenciales que deben ser
tenidas en cuenta son la resistencia y la
maquinabilidad.
La resistencia a la compresión es
importante a la hora de seleccionar el
sistema de amarre y las presiones de
apriete (cuando se trata de un sistema
hidráulico).
La maquinabilidad afecta a la elección de
herramientas y a las fuerzas de corte a
aplicar. Un síntoma característico de un
mecanizado correcto es la formación de
viruta favorable a velocidad de corte
elevada, combinado con un bajo desgaste
de herramienta y un buen acabado
superficial.
En el mercado existe una gama muy
amplia de calidades de materiales de
acero, los más comunes son:
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
20
•
Acero para máquina (acero al carbón).
Acero recosido (según norma).
Acero tratado (según norma).
Acero
para
herramienta
(según
norma).
Acero inoxidable (según norma).
Aluminio.
Bronce.
Cobre.
Latón.
Materiales sintéticos.
Preparación de los materiales
para la alimentación de la
máquina.
La preparación de los materiales para la
alimentación de la máquina estará a cargo
del operador de la misma y este, de
acuerdo con los modernos sistemas de
calidad total y calidad a la primera vez,
deberá
estar
lo
suficientemente
capacitado para determinar si el material
que va a entrar a producción cumple con
todos los requisitos que la operación que
va a realizar demanda, por otro lado es
muy importante que el operador conozca
la máquina y el proceso que va a realizar
con tanto detalle de tal manera que sepa
cual es la colocación correcta de la pieza
en la unidad de carga de la máquina, así
como cuales son los pasos de maquinado
que esta va a realizar y aún más el tiempo
que deberá tardar en realizarse el
maquinado, actualmente la mayoría de los
dispositivos de las modernas máquinas
CNC cuentan con pokayokes que no
permiten cargas incorrectas de piezas que
puedan dañar los sistemas internos de la
máquina.
•
Cálculo de piezas esperadas por
unidad de materia prima.
Cuando se maquinan piezas normalmente
pequeñas que salen de barras o tiras de
material, es importante hacer el cálculo de
piezas esperadas, esto con la finalidad de
darle el mejor aprovechamiento a la
materia prima y evitar al máximo el
desperdicio, por ejemplo, si vamos a
fabricar brocas de 8.5” de longitud total y
sabemos que las barras estándar vienen de
6 pies de largo, podremos decir que las
piezas esperadas son 8, sin embargo
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
tendremos un pedazo de barra que se
convertirá en desperdicio.
Las piezas esperadas por unidad de
materia
prima
dependen
fundamentalmente de los siguientes
factores:
desperdicio generado sería nulo, dicho en
otras palabras, la broca de 8.5” y la broca
de 9.0” le costarían al consumidor lo
mismo, si consideráramos que el único
factor para costear la herramienta es la
materia prima utilizada en la fabricación.
1. La longitud de la barra –Lb.
2. Longitud de la pieza – Lp.
3. Espesor del corte – Ec.
Para saber el desperdicio de material en el
proceso se debe tomar en cuenta.
Para calcular las piezas por unidad de
materia prima empleamos la siguiente
fórmula:
Ejemplo: si tenemos barras de 3 mts. Y la
pieza tiene una longitud de100 mm y el
espesor del corte es 3mm. 3 mts. = 3000
mm.
9 Espesor del corte (con cuchilla o sierra)
por barra multiplicado por el número
de cortes por barra, además estimar en
un pequeño (2%) las piezas de prueba
y
posibles
piezas
fuera
de
especificación por desajuste de la
herramienta. (Esto en alta producción).
Ejemplo:
En una barra de 6 mts. De longitud se
procesarán piezas que tienen de longitud
70mm.
Calcular – el número de piezas por unidad
en materia prima.
•
Cálculo del desperdicio.
El desperdicio por corte en la misma
unidad de materia prima; espesor de corte
2mm.
De igual manera que calculamos las piezas
esperadas deberemos calcular la cantidad
de material que se desperdiciará al
terminar el maquinado de la pieza, y esto
es lógicamente debido a la afectación que
se tendrá en el costo de la pieza
terminada, volviendo al ejemplo de
fabricación de brocas, la cantidad de
material generado de desperdicio será de
4”, esto en números redondos nos indica
que si fabricáramos brocas de 9” de largo
total en lugar de 8.5” obtendríamos un
mejor rendimiento del material, ya que el
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
21
Realizará cálculos de piezas
esperadas y de desperdicio.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia lógica.
™ Resolver problemas que involucren el
razonamiento lógico y matemático.
El alumno:
•
Realizará ejemplos en donde determine
la cantidad de piezas esperadas por
unidad de materia prima calculada.
Competencia de calidad.
™ Aplicar las técnicas de calidad en la
inspección de piezas como producto
terminado.
El alumno:
•
Investigará cuales son las técnicas
utilizadas
actualmente
para
la
inspección de piezas como producto
terminado así como la interpretación
de las mismas en un diseño.
1.1.3 Características
máquina.
•
de
la
Capacidades de mecanizado.
El diseño de las máquinas-herramienta se
basa en tres consideraciones:
22
9 Rigidez mecánica,
9 Estabilidad dinámica,
9 Rigidez térmica.
La rigidez mecánica es la capacidad de la
máquina para soportar los esfuerzos o
solicitaciones externas. Esta consideración
esta presente de forma esencial en el
diseño de la cimentación, bancada y
estructura de la máquina.
La estabilidad dinámica se relaciona con la
capacidad para mantener la precisión de
trabajo cuando aparecen esfuerzos en el
seno de la máquina. Este factor depende
de las propiedades de los materiales
empleados en la construcción de las guías,
apoyos y transmisiones de la MHCN, así
como de los ajustes y dimensiones
relativas entre dichos elementos.
La rigidez térmica se asocia a la forma en
que varía la precisión de trabajo de la
MHCN cuando se producen variaciones de
temperatura, ya sean debidas a al calor
generado durante el mecanizado, al
calentamiento local de motores o a
cambios de la temperatura ambiente (en
condiciones muy exigentes de precisión
puede suponer la ubicación de la máquina
en una sala climatizada).
El volumen de viruta extraído por unidad
de tiempo o de avance (ratio de viruta
removida) es un parámetro productivo
que depende de la potencia que la
máquina-herramienta puede proporcionar
para el giro de su husillo principal.
•
Característica de CN.
La máquina herramienta seleccionada
debe ser capaz de llevar a cabo el trabajo
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
de mecanizado bajo requerimientos de
precisión y economía preestablecidos. El
programador
debe
conocer
las
especificaciones de la máquina y
condicionantes que hay que tener en
cuenta a la hora de elaborar los
programas CN.
•
Principales
capacidades
programación.
de
Para la programación es esencial conocer
las prestaciones y posibilidades de la
transmisión del par de giro básico.
Dependiendo de la configuración del
motor y de la caja reductora se pueden
seleccionar un conjunto limitado (valores
fijos) o ilimitado (dentro de un rango) de
velocidades de giro.
Realizará
caculos
de
las
diferentes operaciones que se
utilizan en el maquinado de
piezas por C. N. C.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia de información.
™ Desarrollar el hábito de la búsqueda
de información para su preparación
personal.
El alumno:
•
Dependiendo de la dotación auxiliar de la
MHCN y del nivel de automatización de la
producción, el programador debe tener en
consideración la forma en que operan y
las dimensiones de:
9 sistema de sujeción de la pieza
(amarres especiales,...),
9 sistema de manipulación de pieza
(robots, paletizadoras,...),
9 sistema de cambio de herramientas
(almacén, manipulador,...).
Con el fin de mejorar el nivel de
prestaciones y seguridad en las MHCN la
zona de trabajo se delimita con paneles
protectores o carenados que pueden
suponer la presencia de mecanismos de
control específicos.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Realizará una investigación en internet
o directamente en la industria de la
manera en que se calcula las
capacidades de mecanizado de las
fresadoras de C. N. C.
1.1.4
Operaciones
fundamentales de números.
•
Trigonometría.
El origen de la palabra trigonometría
proviene del griego. Es la composición de
las palabras griegas trigonon: triángulo y
metron: medida; trigonometría: medida
de los triángulos.
Se considera a Hiparco (180-125 a.C.)
como el padre de la trigonometría debido
principalmente por su hallazgo de algunas
de las relaciones entre los lados y los
ángulos de un triángulo. También
contribuyeron a la consolidación de la
trigonometría
Claudio
Ptolomeo
y
23
Aristarco de Samos quienes la aplicaron en
sus estudios astronómicos. En el año
1600, el profesor de matemáticas de
Heidelberg (la universidad más antigua de
Alemania) Bartolomé Pitiscus (1561-1613),
publicó un texto con el título de
Trigonometría, en el que desarrolla
métodos para la resolución de triángulos.
El matemático francés François Viète
(1540-1603) hizo importantes aportes
hallando fórmulas trigonométricas de
ángulos
múltiples.
Los
cálculos
trigonométricos recibieron un gran
impulso gracias al matemático escocés
John Neper (1550-1617), quien inventó los
logaritmos a principios del siglo XVII. En el
siglo XVIII, el matemático suizo Leonard
Euler (1707-1783) hizo de la trigonometría
una ciencia aparte de la astronomía, para
convertirla en una nueva rama de las
matemáticas.
Originalmente, la
trigonometría es la
ciencia cuyo objeto es la resolución
numérica (algebraica) de los triángulos.
Los seis elementos principales en todo
triángulo son sus tres lados y sus tres
ángulos. Cuando se conocen tres de estos
elementos, con tal que al menos uno de
ellos sea un lado, la trigonometría enseña
a solucionar el triángulo, esto es, a
encontrar los otros tres elementos. En este
estado de la trigonometría se definen las
funciones trigonométricas (seno, coseno,
tangente, etc.), de un ángulo agudo en un
triángulo rectángulo, como las razones
entre dos de los lados del triángulo; el
dominio de definición de estas funciones
es el conjunto de los valores que puede
tomar el ángulo [0, 180].
Sinembargo,
el
estudio
de
la
trigonometría no limita sus aplicaciones a
los triángulos: geometría, navegación,
24
agrimensura, astronomía; sino también,
para el tratamiento matemático en el
estudio del movimiento ondulatorio, las
vibraciones, el sonido, la corriente alterna,
termodinámica, investigación atómica,
etc. Para lograr esto, se debe ampliar el
concepto de función trigonométrica a una
función de una variable real, en vez de
limitarse a una función de ángulos.
Debido a que un triángulo tiene tres
lados, se pueden establecer seis razones,
dos entre cada pareja de estos lados. Las
razones trigonométricas de un ángulo
agudo en un triángulo rectángulo son las
siguientes:
Seno: razón entre el cateto opuesto al
ángulo y la hipotenusa.
Coseno: razón entre el cateto adyacente al
ángulo y la hipotenusa.
Tangente: razón entre el cateto opuesto al
ángulo y el cateto adyacente.
Cotangente: razón entre el cateto
adyacente al ángulo y el cateto opuesto.
Secante: razón entre la hipotenusa y el
cateto adyacente al ángulo.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Cosecante: razón entre la hipotenusa y el
cateto opuesto al ángulo.
Un sistema de ejes coordenados se forma
cuando dos líneas rectas se intersectan. Si
las rectas son perpendiculares entre sí, se
tiene un sistema de ejes coordenados
rectangulares o, denominado también,
sistema de coordenadas cartesianas (en
honor a su creador, el matemático y
filósofo francés René Descartes (15961650)).
Teorema de Pitágoras:
"En todo triángulo rectángulo, el cuadrado
de la hipotenusa es igual a la suma de los
cuadrados de los catetos". Y, "En todo
triángulo rectángulo, el cuadrado de uno
de los catetos es igual a la diferencia entre
el cuadrado de la hipotenusa y el
cuadrado del otro cateto".
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Coordenadas de un punto: establecido en
un plano un sistema de ejes coordenados,
a cada punto del plano le corresponde un
par ordenado de números reales, una
abscisa y una ordenada, que se llaman
coordenadas del punto. A la derecha de la
letra correspondiente del punto se
escriben, entre paréntesis y separados por
una coma, las coordenadas de éste,
primero el valor de la abscisa y luego el de
la ordenada. Por ejemplo, si A es un punto
en el plano cartesiano, cuya abscisa es 3 y
cuya ordenada es 5: se tiene A(3, 5).
Existen dos casos:
Caso1: dado un punto sobre el plano,
hallar sus coordenadas. Para determinar
dichas coordenadas, se trazan por el
punto paralelas a los ejes y se determinan
los valores donde estas paralelas cortan a
los ejes.
Caso2: dadas las coordenadas de un
punto, ubicar el punto en el plano. Se
traza una recta perpendicular por la
abscisa y otra por la ordenada del punto,
la intersección entre estas rectas sitúa al
punto en el plano.
25
Nota: el origen, coordenado, del plano
está representado por O (0, 0). Los puntos
donde la abscisa es 0, quedan ubicados
sobre el eje y; y, los puntos con ordenadas
iguales a 0, se encuentran en el eje x.
Ángulo trigonométrico:
Supongamos el rayo 0A fijo y el rayo 0B
móvil. Comenzamos con los dos rayos
coincidiendo. Ahora, hagamos girar 0B
alrededor de 0. En cada posición de giro,
0B determina un ángulo con 0A: el ángulo
A0B. Se ha convenido considerar los
ángulos generados en sentido contrario a
las manecillas del reloj como positivos, y a
los generados en el mismo sentido de las
manecillas del reloj como negativos: de
acuerdo con la ilustración de la derecha
(Fig.), el ángulo A0B es positivo y el
ángulo A0B' es negativo.
de lo anterior se deduce que 0A y 0B son
los
lados
inicial
y
terminal,
respectivamente, de una infinidad de
ángulos.
En el sistema sexagesimal se considera a la
circunferencia dividida en 360 partes
iguales; y un ángulo de 1° sexagesimal es
la medida de aquel que se genera cuando
el giro, en el mismo sentido de las
manecillas del reloj, del lado terminal es
de 1/360 parte de una vuelta completa.
Cada grado se considera dividido en 60
partes iguales llamadas minutos y cada
minuto en 60 partes iguales llamadas
segundos. Los símbolos para estas
unidades son:
Grado
°
Minuto '
Segundo ''
Radián: un radián se define como la
medida de un ángulo central que
subtiende un arco con la misma longitud
del radio de la circunferncia. En la (Fig.2),
la longitud del radio r es igual a la del arco
AB; el ángulo A0B mide 1p radianes.
Antes de iniciar el giro, los rayos 0A y 0B
coinciden, formando un ángulo de 0° (en
el sistema sexagesimal). Al girar 0B, en
sentido contrario a las manecillas del reloj,
irá generando un ángulo cada vez mayor y
cuando vuelva a coincidir 0B con 0A se
habrá efectuado un giro completo,
generándose un ángulo giro cuya medida
es de 360°. 0B puede continuar girando y
engendrar un ángulo de cualquier medida;
26
En el sistema circular se utiliza como
unidad de medida el "radián".
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
En el sistema centesimal se considera a la
circunferencia dividida en 400 partes
iguales, llamadas "grados centesimales".
Cada
grado
tiene
100
"minutos
centesimales" y cada minuto tiene 100
"segundos centesimales".
Equivalencia de un ángulo en el sistema
sexagesimal al circular y viceversa. Para
medir los ángulos, los sistemas más
utilizados son el sexagesimal y el circular.
Es conveniente saber convertir un ángulo
dado de un sistema a otro.
Ángulo en posición normal:
Se dice que un ángulo está en posición
normal cuando su lado inicial coincide con
el semieje positivo de las abscisas en un
sistema rectangular de ejes coordenados
(Plano Cartesiano). Y cuyo vértice está en
el origen de coordenadas (punto donde se
intersectan los ejes).
En la figura se ilustra un ángulo en
posición normal, el ángulo A0B.
Círculo trigonométrico:
Se llama círculo trigonométrico, o
goniométrico, a aquel círculo cuyo centro
coincide con el origen de coordenadas del
plano cartesiano y cuyo radio mide la
unidad.
A la derecha se puede observar un círculo
trigonométrico.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Líneas trigonométricas
Las razones trigonométricas deducidas en
un círculo goniométrico se corresponden
con los valores de ciertos segmentos de
recta
que
se
denominan
líneas
trigonométricas. A continuación vamos a
colegir las líneas trigonométricas en el
primer cuadrante. La forma de obtener las
líneas trigonométricas en los otros tres
cuadrantes es similar.
Reducción al primer cuadrante
Es conveniente reducir una función
trigonométrica de un ángulo cualquiera a
su equivalente de un ángulo del primer
cuadrante. Para tal efecto, vamos a
deducir las fórmulas para calcular las
funciones trigonométricas de (180° - a),
(180° + a) y (360° - a). También, vamos a
constatar
que
"las
funciones
trigonométricas de un ángulo, en el
primer cuadrante, son iguales a las
cofunciones del ángulo complementario".
Además, vamos a calcular las funciones
trigonométricas del negativo de un
ángulo.
Una ecuación trigonométrica es aquella
ecuación en la que aparecen una o más
funciones
trigonométricas.
En
las
ecuaciones trigonométricas la incógnita es
27
el ángulo común de las funciones
trigonométricas. No puede especificarse
un método general que permita resolver
cualquier ecuación trigonométrica; sin
embargo, un procedimiento efectivo para
solucionar un gran número de éstas
consiste
en
transformar,
usando
principalmente
las
identidades
trigonométricas, todas las funciones que
aparecen allí en una sola función (es
recomendable pasarlas todas a senos o
cosenos). Una vez expresada la ecuación
en términos de una sola función
trigonométrica, se aplican los pasos
usuales en la solución de ecuaciones
algebraicas para despejar la función; por
último,
se
resuelve
la
parte
trigonométrica, es decir, conociendo el
valor de la función trigonométrica de un
ángulo hay que pasar a determinar cuál es
ese ángulo.
Nota: en las soluciones pueden aparecer
valores extraños (debido a la manipulación
de las ecuaciones al tratar de reducirlas),
por ejemplo: nos puede resultar un cosx =
2, el que debemos descartar, obviamente,
pues el codominio del coseno se limita a [1, 1]. También, debemos verificar todas las
respuestas obtenidas y aceptar sólo
aquellas que satisfacen la ecuación
original.
Como las funciones trigonométricas
repiten su valor y signo en dos de los
cuadrantes, hay que tener presente que
siempre habrá por lo menos dos ángulos
distintos en la solución de una ecuación
trigonométrica de la forma trix = a
(donde tri: es una de las seis funciones
trigonométricas y a: número cualquiera en
el codominio de la función). Además,
debido a que cuando el lado terminal de
un ángulo realiza un giro completo se
genera otro ángulo equivalente, es
28
necesario añadir a las soluciones
obtenidas un múltiplo de 360°, esto es,
k360°, y k es un entero.
•
Geometría euclidiana (plana).
La enseñanza de la geometría en el nivel
medio trata con geometría plana
Euclidiana. ¿Por qué es así? La geometría
puede ser referida como una rama bien
modelada de la física, así que todo el
trabajo es realizado en el modelo, descrito
por
axiomas,
mediante
el
razonamiento puramente deductivo. A
este respecto, la geometría bidimensional
es sólo un estudio preliminar que tiene
que ser dominado antes de enfrentar las
dificultades
de
la
geometría
tridimensional.
Pero es claro que ésta no es la fuente
principal de interés para la geometría
plana. Fundamentalmente, a través de los
tiempos desde los griegos, la geometría
plana Euclidiana ha sido estudiada y
enseñada para su propio beneficio, como
un lugar privilegiado para el aprendizaje y
la
ejercitación
del
razonamiento
deductivo. La posibilidad de hacer figuras
ayuda a la intuición, y con frecuencia a la
comunicación. Pero el juego es el dar
definiciones, notaciones y hacer pruebas
de acuerdo a reglas estrictas que pueden
ser entendidas sin la ayuda de las figuras.
La
interacción
entre
el
lenguaje
matemático y el lenguaje de las imágenes,
entre la aproximación sintética (donde
cada paso tiene un significado en
términos de la figura) y la aproximación
analítica (usando coordenadas para
transferir las preguntas a contextos de
trabajo numéricos o algebraicos, los que
permiten cálculos ciegos), entre los
espacios bi y tridimensional, hacen a la
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
materia rica en extremo. Por ejemplo, una
cónica puede ser definida como la
intersección de un cono por un plano, o
como una curva definida por una ecuación
de grado 2, o mediante alguna de las
varias definiciones en geometría plana
pura.
Una
parte
esencial
del
entendimiento completo de las cónicas es
el entender la equivalencia entre todas
éstas definiciones, tenerlas disponibles a
todas a cada momento, ser capaz de
elegir una u otra a conveniencia y
transferir propiedades de un contexto de
trabajo a otro.
Descartes permite ilustrar una gran
variedad de teoremas de la geometría
plana.
Para
ello
hay
que
usar
principalmente las herramientas: PUNTOS,
SEGMENTOS, CONTROLES y ARCOS.
por: que definen diferentes aspectos de
esta herramienta gráfica.
La línea que define un punto comienza
con las coordenadas iniciales del punto
entre corchetes, por ejemplo [-3.2,2.5] (las
coordenadas de los puntos pueden ser
expresiones). A continuación pueden
aparecer alternadamente cadenas de
letras (entre comillas sencillas) y números
separados por un signo + (ver la
documentación de los TEXTOS). El texto
comienza a escribirse a partir del punto.
Después, otra vez separado por : , puede
venir la expresión tamaño=3 que define el
radio en pixeles que va a tener el punto de
control (en este caso 3). Finalmente,
también separada por : , puede venir la
expresión color=magenta, que define el
color del punto (en este caso magenta).
Dicen que para muestra basta un botón. A
ver si es cierto.
SEGMENTOS
Teorema. Un arco abarca el mismo ángulo
visto desde cualquier punto de la
circunferencia.
-------------------------------------------------------------------------------
PUNTOS
El uso de esta herramienta se ilustra en el
ejemplo de los puntos.
La ventana de configuración de PUNTOS
puede tener tantas líneas como el usuario
desee. Cada una de ellas define un punto
y tienen este aspecto:
[u,0]'u='+u:tamaño=3:color=magenta
La definición de un punto está formada
por una serie de expresiones separadas
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
El uso de esta herramienta se ilustra en los
ejemplos de los vectores, la recta y las
funciones trigonométricas.
La
ventana
de
configuración
de
SEGMENTOS puede tener tantas líneas
como el usuario desee. Cada una de ellas
define un segmento y tiene este aspecto:
[u,v][a,b]'S':color=rojo
La definición de un segmento está
formada por de expresiones separadas por
: que definen diferentes aspectos de esta
herramienta gráfica.
29
La línea que define un segmento comienza
con las coordenadas de dos puntos entre
corchetes, por ejemplo [0,0][-3,2.5] (las
coordenadas de los puntos de un
segmento pueden ser expresiones). A
continuación
pueden
aparecer
alternadamente cadenas de letras (entre
comillas sencillas) y números separados
por un signo + (ver la documentación de
los TEXTOS). El texto se escribirá siempre a
partir de un punto intermedio (1/3) del
segmento. Después, separada por : ,
puede venir la expresión color=rojo, que
define el color del segmento (en este caso
rojo).
El uso de esta herramienta se ilustra en los
ejemplos de vectores y geometría
euclidiana.
La
ventana
de
configuración
de
CONTROLES puede tener tantas líneas
como el usuario desee. Cada una de ellas
define un control y tiene este aspecto:
[4,3]'C':control=C:tamaño=4:color=negro
Los controles son puntos que el usuario
puede mover arrastrándolos con el ratón.
La definición de un control está formada
por una serie de expresiones separadas
por: que definen diferentes aspectos de
esta herramienta.
La línea que define un control comienza
con las coordenadas de un punto entre
corchetes, por ejemplo [-3.2,2.5] (estas
coordenadas son los valores iniciales del
control y deben ser constantes). A
continuación
pueden
aparecer
alternadamente cadenas de letras (entre
comillas sencillas) y números separados
30
por un signo + (ver la documentación de
los TEXTOS). Luego, separado por: debe
venir el enunciado control=C, donde C
puede ser cualquier cadena de letras. Esta
cadena C será el nombre interno del
control y tiene mucha importancia para
que las coordenadas del control tengan
alguna función dentro del applet. Las
coordenadas del control C son C.x y C.y y
pueden utilizarse en las gráficas, en las
ecuaciones e incluso como parámetros
como muestra el ejemplo de los vectores.
Después, otra vez separado por, puede
venir la expresión tamaño=3 que define el
radio en pixeles del punto de control (en
este caso 3). Finalmente, también
separada por: puede venir la expresión
color=negro, que define el color de la
orilla del punto de control (en este caso
negro). Cabe aclarar que todos los puntos
de control tienen interior rojo.
El uso de esta herramienta se ilustra en los
ejemplos de la geometría euclidiana y las
familias de gráficas.
La ventana de configuración de ARCOS
puede tener tantas líneas como el usuario
desee. Cada una de ellas define un arco y
tiene este aspecto:
[u,v]R[a0,a]'S':color=rojo
La definición de un arco está formada por
expresiones separadas por : que definen
diferentes aspectos de esta herramienta
gráfica.
La línea que define un arco comienza con
las coordenadas de un punto entre
corchetes que es el centro del arco, luego
sigue un número que es el radio del arco y
luego vienen los ángulos inicial y el que el
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
arco abarca, entre corchetes. Por ejemplo
[0,0]R[10,30] indica un arco con centro en
el origen, de rdio R y que va de los 10 a
los 10+30=40 grados. A continuación
pueden aparecer alternadamente cadenas
de letras (entre comillas sencillas) y
números separados por un signo + (ver la
documentación de los TEXTOS). El texto
comienza a escribirse a partir del punto. El
texto aparecerá siempre junto al centro
del arco. Las coordenadas del centro, el
radio, los valores iniciales y final del
ángulo y el número que aparece junto al
centro pueden estar definidos en términos
de los parámetros, los auxiliares y las
funciones matemáticas más comunes.
Después, separada por:
puede venir la
expresión color=rojo, que define el color
del arco (en este caso rojo).
Teniendo
en
cuenta
los
axiomas
precedentes podemos demostrar una
vasta cantidad de teoremas.
•
•
Podemos afirmar por ejemplo que
entre dos puntos de una recta
existen infinitos puntos (fijesé que
eso no lo habíamos dicho), y para
demostrarlo, alcanza con aplicar el
axioma que nos indica que hay un
punto entre ambos repetidas veces
(primero entre los dos puntos
dados y luego entre uno de los
puntos dados y el punto indicado
en el axioma, etc.)
También podemos afirmar que una
recta cualquiera y un punto fuera
de ella, determinan un plano (que
contiene a la recta y al punto
simultaneamente). La demostración
se basa en observar que la recta
está determinada por dos puntos
(cualesquiera) de ésta, los tres
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
•
puntos (el que teníamos y los de la
recta) determinan un plano, que
contiene al punto y a la recta (ya
que la recta tiene dos puntos en el
plano).
Como un ejemplo más complejo,
podemos afirmar que dada una
recta en un plano, existen infinitos
puntos
del
plano
que
no
pertenecen a la recta. Esto parece
obvio,
pero
demostrarlo
es
complicado, primero, vemos que
existe un punto dentro del plano y
fuera de la recta (por el axioma que
nos dice que la recta es un conjunto
parcial de puntos), para demostrar
que los puntos son infinitos, vemos
que entre ese punto fuera de la
recta y un punto cualquiera de la
recta,
hay
infinitos
puntos
(recurriendo al primer teorema que
enunciamos) y estos deben estar
fuera de la recta (ya que si tubieran
otro punto común las dos rectas
coincidirían
y
eso
es
una
contradicción, ya que aclaramos
que el punto fuera de la recta
estaba fuera de la recta)).
Realizará
caculos
de
las
diferentes operaciones que se
utilizan en el maquinado de
piezas por C. N. C.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia lógica.
™ Resolver problemas que involucren el
31
(Ver figuras # 1, 2 y 3)
razonamiento lógico y matemático.
El alumno:
•
Realizará cálculos de aplicación de
geometría
plana
euclidiana
y
trigonometría aplicados a los procesos
de C. N. C.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
1.2.
Elaboración de una hoja de
procesos del maquinado de una
pieza a partir de las capacidades de
la fresadora elegida para su
fabricación en alta producción.
FIGURA # 1. TORRETA CON GIRO LÓGICO
1.2.1 Herramental.
•
De
sujeción,
posicionamiento.
soporte
y
La selección de las herramientas para
operaciones de mecanizado con MHCN
depende del sistema de fijación del
adaptador existente en la torreta, cabezal
o cambiador de herramientas.
Fundamentalmente, del tipo de operación,
geometría o contorno que se va a
mecanizar.
Las torretas y cabezales deben garantizar:
FIGURA # 2. TORRETA DE HERRAMIENTAS
DE UNA FRESADORA
9 Fuerzas de amarre herramientas
elevadas,
9 Rapidez en el cambio de herramientas.
o Rigidez mecánica,
o Un diseño favorable para
soportar vibraciones.
32
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
FIGURA # 3. TORRETA DE SENTIDO DE
GIRO FIJO
•
FIGURA # 4. HERRAMIENTA COMPLETA DE
FRESADO.
De corte estándar.
Las herramientas de corte estándar se
deterioran después de un cierto tiempo de
uso lo que conlleva su reafilado o cambio.
Este tiempo recibe el nombre de vida de la
herramienta.
Los parámetros que afectan la vida de la
herramienta son:
La velocidad de corte empleada.
El material de la herramienta.
El material pieza.
La sección de viruta removida (área de
la sección de viruta una vez que ha
sido cortada)
9 Alternancia en el corte.
9
9
9
9
Los fabricantes de herramientas suelen
suministrar en la mayoría de los casos este
dato según diversas condiciones de corte.
Las herramientas de vida larga son
generalmente más costosas, pero reducen
las pérdidas por tiempos de cambio.
(Ver figuras # 4 y 5).
FIGURA # 5. HERRAMIENTA COMPLETA
PARA FRESADORA.
•
De corte especial.
La selección de las herramientas especiales
para operaciones de mecanizado con
MHCN depende en gran medida del
estado del filo de la herramienta.
En la actualidad predomina el empleo de
plaquitas intercambiables por razones tipo
económico.
La geometría del filo de corte afecta al
proceso de remoción del material. Los
parámetros más significativos son:
9 ángulo de desprendimiento, g
9 ángulo de filo, b
9 ángulo de incidencia, a
El rompevirutas es un elemento adicional
quesuele aparecer en el flanco de
desprendimiento que evita la formación
de virutas largas de difícil extracción.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
33
La herramienta sufre, por causas diversas,
un desgaste paulatino en los flancos de
contacto con la pieza.
Un esfuerzo mecánico excesivo puede
originar la rotura de la herramienta.
El filo de la herramienta está sometido a:
9 compresión,
9 fricción,
9 solicitación térmica,
9 ataque químico.
La resistencia a estos esfuerzos se
consigue con el empleo de una amplía
variedad de materiales y geometría de
herramientas.
(Ver figura # 6)
tiempos de entrega cortos, por el
contrario, normalmente es equipo caro,
con tiempos de entrega largos y algunas
veces no muy fácil de operar, por lo que se
requerirá personal capacitado para su uso,
normalmente todas las máquinas CNC
cuentan en la actualidad con dispositivos
automáticos de regulación y medición que
facilitan las tareas del operador y protegen
la vida de las herramientas así como de las
piezas a maquinar, así pues las máquinas
tienen incorporado en su arquitectura,
sensores de proximidad, verificadores de
presencia de herramienta, calibradores inprocess y un sinfín de aditamentos para
garantizar el buen funcionamiento de la
maquina
y
piezas
dentro
de
especificación.
•
FIGURA # 6. HERRAMIENTAS EN MHCN
•
De medición para alta producción.
El herramental de medición para alta
producción es un punto que de ninguna
manera deberá pasarse por alto en una
adecuada planeación del maquinado de
alguna pieza, actualmente se cuenta con
equipo de altísima tecnología para la
verificación de piezas y, sobre todo para
las de lata producción, sin embargo, este
equipo dista mucho de ser barato y con
34
Lay-Out del herramental.
El
Lay-Out
del
herramental
es
normalmente proporcionado por el
fabricante de la herramienta o de la
máquina y en el se muestra cual es la
parte a maquinar, la herramienta con que
se va a hacer el maquinado, las
velocidades de corte y avances de
herramienta recomendados, las longitudes
de calibración de la herramienta y en
general todos los datos relacionados con
la puesta a punto de la herramienta y de
la pieza a maquinar.
Recopilará
individualmente
información del herramental
que se utiliza en la fresadora de
control
numérico
computarizado.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia Analítica.
™ Comprenderá la función de cada uno
de los dispositivos para la sujeción de
herramientas.
El alumno:
•
comparará y determinará como
influyen las posiciones de cada uno de
los dispositivos para la sujeción de
herramientas.
Competencia lógica.
™ Analizar
procedimientos
y
reglamentos que se aplican dentro del
ámbito industrial.
El PSP:
•
Explicará el procedimiento que se lleva
acabo para el montaje y desmontaje de
las herramientas de corte.
El alumno:
•
Propondrá un procedimiento para el
montaje
y
desmontaje
de
las
herramientas de corte para la fresadora
de control numérico.
1.2.2
Condiciones
para
el
maquinado
de
una
pieza
especifica.
•
Velocidad de
herramienta.
avance
de
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
la
El avance es el movimiento de la cuchilla
en la dirección de trabajo.
La velocidad de avance es generalmente
especificada
introduciendo
un
desplazamiento por minuto. En cualquier
caso, también puede introducirse como un
desplazamiento por revolución de fresa o
por diente de corte.
En el programa CN, el avance está
caracterizado por la letra de código F.
Ejemplos:
F=100 mm/min, significa una velocidad de
avance de 100 milímetros por minuto.
F=0,1 mm/rev, significa una velocidad de
avance de 0,1 milímetros por revolución
de corte
F=0,02mm/T, significa una velocidad de
avance de 0,02 milímetros por diente.
La cuchilla usada no debería ser mayor
que la requerida para la operación
concreta.
Cuanto mayor es la herramienta se
produce
un
mayor
número
de
desviaciones dimensionales, debidas, en
su mayoría, a la deflexión por la
inclinación del flanco de corte de la fresa.
Dicho en otras palabras la velocidad de
avance es la proporción a la cual la
herramienta avanza a lo largo de la pieza
por cada revolución de esta misma.
En la tabla 1 se muestran las velocidades
de avance recomendadas para el trabajo
con diversos materiales.
35
mecanizado posible, con la fresa usada y
el material ha ser fresado con el acabado
de superficie requerido.
•
Tabla 1.
•
Profundidad de corte.
La profundidad o anchura de corte
describe cuanto se introduce en la fresa en
la pieza en la dirección de avance.
La profundidad de corte en un fresado
con giro vertical.
Anchura de corte en fresado con giro
horizontal.
Los esfuerzos de corte de la fresa es la
anchura de la fijación de la herramienta
con la pieza medida en el plano de trabajo
en ángulo recto a la dirección de avance.
Tanto la profundidad o anchura de corte
como la fijación de la fresa provienen de:
con la velocidad de mecanizado posible,
con la fresa usada y el material ha ser
fresado con el acabado de superficie
requerido.
9 el desplazamiento programado de la
fresa,
9 tamaño y forma de la fresa.
Cuando se programa el recorrido de la
fresa en la pieza, es necesario coordinar
profundidad y anchura de corte, así como
la fijación de la fresa: con la velocidad de
36
Revoluciones del husillo.
La velocidad de fresado se introduce: bien
directamente en revoluciones por minuto,
por códigos numéricos que se asignan a
las varias velocidades disponibles en la
máquina.
En el programa de control numérico, la
velocidad de giro tiene la letra código S.
Ejemplo:
S= 630 rpm, significa 630 revoluciones
por minuto.
SII denota una introducción de velocidad
de giro codificada (Por ejemplo, SII=500
rpm).
La elección de velocidad de giro determina
la velocidad de corte. La velocidad de
corte es equivalente a la velocidad en
superficie de la fresa.
Esto no sólo depende de la velocidad de
giro, sino también del diámetro de la
fresa. (Cuanto mayor velocidad de giro y
mayor diámetro de fresa, mayor velocidad
de corte).
Cuando se introduce una velocidad de
giro es esencial asegurar que se ha
designado el sentido de rotación correcto.
Elaborará en forma grupal un
cuadro sinóptico sobre los
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
aspectos que se deben reunir en
las condiciones del maquinado.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia científico-teórica.
™ Aplicar los principios de velocidad
aplicados en el maquinado de piezas
por C.N.C.
El alumno:
• Observará un maquinado de una pieza
y dibujará a mano alzada la forma en
que interviene la velocidad de avance
de la herramienta con respecto a las
revoluciones del usillo explicando de
que manera afecta la velocidad en las
herramientas de corte.
1.2.3 Elaboración de la hoja de
procesos.
Los procesos de manufactura en CNC son
esencialmente idénticos en principios a los
métodos de manufactura convencional.
Convencionalmente
los
planos
son
elaborados por ingenieros de diseño los
cuales son entregados a los mecánicos, en
donde los mecánicos leen los planos y
calculan los pasos de la herramienta, las
velocidades de corte, los avances y el
tiempo de maquinado. La programación
CNC es en parecido al maquinado
convencional. El mecánico tiene la
responsabilidad de las operaciones de
maquinado sin emplear los controles por
vía manual si no que deberá programar
eficientemente el uso de esos controles.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Esto no quiere decir que los mecánicos
tengan
que
ser
programadores
computacionales. En un principio las
máquinas CNC requerían especialistas en
programación
para
introducir
la
información en la máquina de la misma
manera que el mecánico ejecutaba la
operación de puesta a punto. Con los
códigos G y M hoy los lenguajes de
programación para CNC no requieren
especialistas en computación.
Programación del proceso
auxiliado por computadora.
de
CNC
1. Desarrollo del modelo geométrico en
tres dimensiones usando el CAD.
2. Elección de las operaciones de
maquinado que se requieren para
producir la parte (algunas de estas
asistidas por computadora).
3. Elección del herramental que deberá ser
usado.
4. Correr el programa CAM para generar el
programa CNC incluyendo las hojas de
operaciones y los listados de herramientas.
5. Verificar y corregir el programa usando
un simulador virtual como el CNCez.
6. Bajar de la red los programas de la
parte para instalarlos en la máquina o
máquinas que lo requieran (en algunas
ocasiones pueden ser varias las máquinas
que van a ser usadas para fabricar la
parte).
7. Verificar los programas que han sido
instalados en las máquinas y efectuar las
correcciones que pudieran ser necesarias.
8. Correr el programa y producir la parte.
•
Diseño.
La ruta, en la industria del transporte,
significa establecer el itinerario que un
37
embarque debe de seguir. Según se aplica
a la planeación de la producción, la ruta
significa establecer la trayectoria de la
materia prima y de las piezas durante el
proceso hasta la obtención del producto
terminado, esto incluye la especificación
de las operaciones de trabajo necesarias y
su secuencia, el diseño de la hoja de ruta
es tan variado como empresas hay
trabajando ordenadamente, sin embargo
la información contenida en este
documento puede resumirse como que es
la repuesta a las preguntas básicas de
quién, dónde y cómo una operación de
maquinado o de manufactura de algo
deberá realizarse.
Por ejemplo siguiendo las siguientes líneas
de código nosotros podemos dar
instrucciones a una fresadora CNC para
que ejecute una línea o block número 100,
la herramienta cortará a partir del origen
relativo y a un avance de 20 in./ min. a lo
largo del eje X 1.25 in. Y en eje de las Y
1.75 in.
N95 G90 G20
N100 G01 X1.25 Y1.75 F20
Método
Conversacional
estandarizado).
(no
Un método alternativo de programación
es usar el controlador conversacional de
CNC. Estos controladores generalmente no
siguen cualquier estándar son más
particulares y se supone que son más
fáciles de usar incluso se pretende que no
es necesario saber como programar y
solamente es necesario conocer como
responder a los controladores en la
pantalla.
38
Generalmente cuando las máquinas
producen partes simples puede ser usado
este sistema, sin embargo para piezas más
complejas puede que no funcione. Por lo
tanto algunas máquinas CNC pueden ser
programadas por ISO/EIA y por el
conversacional. Un aspecto que debe ser
tomado en cuenta es que además de que
los controladores CNC del conversacional
no están estandarizados, otro punto
importante a tomar en cuenta es que su
comunicación con el CAD/CAM llega a ser
más difícil.
En general podemos decir que una
máquina que no requiere soporte del
CAD/CAM es una máquina que va producir
partes simples y entonces puede ser
apropiada
para
el
controlador
conversacional.
•
Inclusión de los elementos.
Las
especificaciones
del
producto
constituyen la base para fijar la ruta, estas
especificaciones
pueden
ser
proporcionadas de varias maneras, que
incluyen descripciones por escrito, dibujos
técnicos, remisiones de material, fórmulas,
especificaciones de las propiedades
químicas y físicas y requisitos de
funcionamiento, por lo general, estas
especificaciones son obtenidas ya sea del
cliente o del staff responsable de
ingeniería del producto, pero los
encargados de la ruta, los métodos, la
inspección, las instalaciones de la planta o
las compras, pueden colaborar en la
determinación de las especificaciones del
producto, como es natural, tales
especificaciones deben concordar con las
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
posibilidades prácticas de la producción
de la fábrica.
El detalle con el que aparecerán tales
especificaciones varía mucho con el
producto y con los procesos implicados,
un perno de metal de tipo comercial
puede ser descrito suficientemente bien
mediante un sencillo enunciado del tipo,
material y dimensiones del cuerpo, por
otra parte, el motor de un automóvil
requiere cientos de dibujos técnicos,
remisiones de material y especificaciones
por
separado
de
materiales
y
funcionamiento,
las
remisiones
de
material (que son listas de piezas,
materiales y cantidades) son una
importante ayuda para la ruta y la
preparación de las ordenes, aún cuando el
ingeniero a cargo de la ruta puede no
estar directamente relacionado con el
desarrollo
de
ninguna
de
las
especificaciones del producto, puede
pedírsele que reúna esta información para
su uso en la producción.
Dicho en otras palabras lo podemos
realizar de la siguiente manera.
1. Desarrollo del diseño de la pieza.
2. Elección de la máquina que va a
producir la parte.
3. Elección del herramental requerido.
4. Decisión de la secuencia de maquinado.
5. Elaboración de los cálculos para la
programación de las coordenadas.
6. Cálculo de las velocidades de corte y
avances requeridos para el herramentado
y el material que se va a trabajar.
7. Elaboración del programa del CNC.
8. Elaboración de las hojas de procesos y
los listados de herramientas.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
9. Verificar la programación empleando
cualquiera de los dos; un simulador virtual
de CNCez o empleando la máquina actual.
10.Verificar el programa en la máquina
actual y efectuar las correcciones que
pudieran ser necesarias.
11.Correr el programa y producir una
parte en material de prueba.
•
Información de la hoja de
procesos para la programación
CNC y CAM.
La programación de máquinas de control
numérico es básicamente la manera como
dicha maquinaría deberá operar para la
fabricación de alguna pieza en especifico,
en la hoja de ruta se encontrará en primer
lugar
el
nombre,
el
número
y
probablemente la ubicación de la máquina
que se usará para el proceso en cuestión,
enseguida
deberá
encontrarse
la
información concerniente a la pieza a
maquinar, el modelo, el material y todas
las características que el ingeniero de
procesos crea convenientes como una
ayuda para el operador, también en la
ruta de procesos deberá estar la
información detallada de la o las
herramientas
necesarias
para
el
maquinado de la parte, las condiciones a
las que deberá trabajarse la herramienta,
así como las longitudes de calibración y si
es posible los ciclos de vida útil de la
herramienta, es importante también que
la ruta de procesos contemple la
información
concerniente
a
los
instrumentos de medición que deberán
usarse para verificar que los maquinados
que se han realizado a la pieza estén
dentro de las especificaciones que marca
el diseño de la parte, deberá tener
también la información de la frecuencia
39
con que estas verificaciones deberán
realizarse, el o los documentos en los que
las mediciones se reportan y algo que
últimamente se esta utilizando en la
industria como información parte de la
hoja de ruta son los planes de reacción,
que no son otra cosa más que las
instrucciones que debe de seguir el
operador o el personal que hace las
verificaciones cuando alguna pieza o
maquinado es encontrado fuera de
especificación, algunas empresas incluyen
en sus hojas de ruta dibujos o sketches de
las partes a maquinar con sus principales
dimensiones y tolerancias, no se debe
olvidar que la hoja de ruta especifique
claramente el último nivel de revisión del
diseño de la parte a fabricar así como la
fecha en que se generó la hoja, el nombre
del ingeniero responsable y si es posible el
tiempo de efectividad del documento.
Por ejemplo:
Manejo de las herramientas en una
máquina CNC.
9 Asegúrese de la localización y buen
funcionamiento del botón de PARO DE
EMERGENCIA de la máquina antes de
prender y operar la máquina.
9 Haga una prueba de paro de
emergencia en la máquina antes de
iniciar el trabajo.
9 Limpie la grasa y el aceite de los
tableros y mantenga la máquina
siempre limpia.
9 Remueva las virutas con un cepillo de
alambre y con una herramienta “T”
para las ranuras. Nunca use aire a
presión para limpiar virutas.
9 Mantenga la máquina libre de
herramientas y materiales; para esto
emplee una mesa lateral auxiliar.
40
9 Tenga cuidado de no golpear los
controles del CNC.
9 Asegúrese de que las guardas de
seguridad sean corridas antes de iniciar
el trabajo.
9 No
toque
ninguna
parte
en
movimiento.
9 Una vez en operación no desatienda a
la máquina CNC.
9 Sujete
y
asegure
las
piezas
adecuadamente
usando
los
aditamentos correctos.
•
ISO 9000 y QS
certificación
del
maquinado.
9000 en la
proceso
de
Los elementos de ISO-9000 y QS-9000 son
herramientas que el personal involucrado
en la implantación de un sistema de
calidad basado en esta norma deberá de
conocer perfectamente antes de llevar a
cabo ninguna acción, estos elementos
consisten de una serie de normas que
deberán cumplirse al pie de la letra para
lograr una certificación en este tipo de
sistemas de calidad.
Etimológicamente ISO proviene de sus
siglas
en
inglés
que
significan
Internacional Standarization Organization,
(Organización internacional para la
estandarización), y su creación ocurrió en
el año de 1987 con la publicación del
conjunto de normas y guías cuyo objetivo
era mejorar los sistemas de calidad de las
empresas.
Como ya se mencionó el objetivo de la
norma ISO es el de mejorar los sistemas
previamente establecidos en las industrias
por medio de guías y estándares, estos
acuerdos fueron tomados por las tres
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
grandes empresas automotrices, General
Motors, Chrysler y Ford, en Ginebra Suiza.
Los beneficios de la implantación de este
sistema de calidad han sido reconocidos
por innumerables empresas que han
logrado su certificación con éxito, y
básicamente lo que estas empresas han
perseguido al implantar este sistema es ser
organizaciones que logren calidad y costo
de clase mundial.
ISO-9000. Directrices para selección y uso.
La
norma
ISO-9000
provee
los
lineamientos para elegir con criterio una
de las normas ISO-9001, ISO-9002, ISO9003 ó ISO-9004.
ISO-9001. Diseño, desarrollo, producción,
instalación y servicio.
La norma ISO-9001, se emplea en el caso
de una empresa que desea asegurar la
calidad de los productos o servicios que
provee a un cliente mediante un contrato.
Abarca la calidad en el diseño, la
producción, la instalación y el servicio
post-venta.
ISO-9002.
servicio.
Producción,
instalación
y
La norma ISO-9002, se emplea en el caso
de una empresa que desea asegurar la
calidad de los productos o servicios que
provee un cliente mediante un contrato.
Más restringida, abarca sólo la calidad en
la producción y la instalación.
ISO-9003. Inspección y pruebas finales.
La norma ISO-9003, se emplea en el caso
de una empresa que desea asegurar la
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
calidad de los productos o servicios que
provee q un cliente mediante un contrato.
Todavía más restringida, abarca sólo la
inspección y ensayos.
ISO-9004. Directrices de aplicación.
Las máximas autoridades pueden desear la
seguridad de que su empresa produce
bienes y servicios de calidad. Esta norma
establece los requisitos de un sistema de
la calidad para obtener esa garantía.
Por ejemplo cuando se hace una auditoria
de certificación se tiene que describir los
procesos en donde solamente se describe
lo que se hace, a continuación se describe
la certificación del proceso de maquinado.
Prácticas de maquinado.
9 En caso de emergencia cuando la
máquina se encuentre en operación
oprima el botón de PARO DE
EMERGENCIA.
9 Antes de la operación de la máquina
asegúrese de que no existen obstáculos
en el recorrido de trabajo de la
máquina.
9 Verifique la posición mas alta y los
movimientos transversales de las
herramientas para evitar choques con
objetos periféricos:
9 Cuando la herramienta esta bajando en
un maquinado de superficie.
9 Cuando la herramienta esta ejecutando
una operación de corte.
9 Cuando la herramienta se está
moviendo hacia un cambio de
posición.
9 Use las tablas de velocidades de corte y
avances que el fabricante recomienda.
9 Ajuste esos parámetros basándose en
las especificaciones de precisión,
41
9
9
9
9
9
calidad,
acabado,
desgaste
de
herramienta, control de virutas y
capacidad de la máquina para la parte
que se va a fabricar.
Efectúe un ciclo en vacío par verificar la
operación.
Cheque la pieza terminada para
verificar que este libre de rebabas.
Mantenga un flujo continuo de
refrigerante sobre las herramientas de
corte, cuando trabaje con fundición
gris o de acero.
Use menor cantidad de revoluciones
para el torneado de roscas que las que
normalmente se emplean par cualquier
otra operación de torneado.
Finalice el maquinado de un cono
interno en dirección del diámetro
mayor.
NOTA: Siempre consulte con el instructor
cuando no este familiarizado con alguna
operación.
•
Aspectos de higiene y seguridad
que debe contener la hoja de
procesos.
Es también importante considerar algunos
aspectos de higiene y seguridad dentro de
la hoja de procesos, por ejemplo sería de
gran ayuda para el operador saber que
existe algún aditamento especial para
levantar alguna pieza pesada, ó saber que
es importante utilizar lentes, casco, ó
guantes especiales para el manejo de
alguna sustancia especifica, es poco
común encontrar este tipo de información
en la mayoría de las hojas de ruta de
procesos de muchas industrias, sin
embargo con las regulaciones que nos
impone la ISO-14000 es muy probable que
42
cada día más y más plantas industriales
adopten esta práctica.
Para le protección de la persona siempre
será recomendable que el operador de la
máquina
siga
las
siguientes
recomendaciones:
9 Siempre usar gogles y peto de
seguridad.
9 Evitar el uso de ropa y accesorios
innecesarios
(corbatas,
cadenas,
guantes, relojes, anillos, etc.).
9 Cubrir el cabello cuando este sea largo
con alguna gorra apropiada.
9 Emplear las piernas y no la espalda
para cargar objetos pesados.
9 Evitar el contacto de refrigerantes y
fluidos de corte con la piel.
Cuando algún accidente se presente, se
debe notificar de inmediato al supervisor y
aplicar los primeros auxilios en caso de ser
posible.
Ambiente de trabajo.
9 Se debe mantener el piso limpio de
aceite y grasa.
9 Barrer las virutas del piso; estas pueden
producir resbalones.
9 Mantener los materiales y las
herramientas en su lugar.
Selección y manejo de las herramientas.
9 Asegúrese de que las herramientas
estén afiladas y en buena condición.
9 Asegúrese de que las herramientas
están limpias de aceite, grasa y mugre.
9 Transporte siempre las herramientas
con el filo hacia abajo.
9 Cuando sean afiladas las herramientas
de carburo o las cerámicas, hacerlo en
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
un área ventilada y nunca cerca de una
máquina CNC.
9 Para maquinados con insertos de
carburo o de cerámica, siempre elija los
más sólidos.
9 Elija los portainsertos más sólidos y
cortos posible.
9 Asegúrese siempre de que las
herramientas estén correctamente
colocadas y que estén firmemente
sujetas.
Competencia emprendedora.
™ Recopilar información de las normas
ISO y QS 9000.
El alumno:
•
Recopilar información de ISO y QS9000
analizando los apartados de cada
norma y aplicarlos en el taller de C.N.C
simulando auditoria para certificación.
Investigará en forma grupal las
características
que
deben
reunir las hojas de procesos
realizadas en la industria
comparando los aspectos que
contienen contra la teoría
dando sus conclusiones.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia para la vida.
™ Aplicar los conocimientos adquiridos
en la elaboración de hojas
procesos en su vida cotidiana.
de
El alumno:
• Elegir una pieza determinada del
automóvil de casa y vera cuales son los
maquinados que lleva y si se pueden
realizar en una fresadora de C. N. C. así
mismo realizará la hoja de procesos de
dicha pieza.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
43
PRÁCTICAS Y LISTAS DE COTEJO
de 1
Unidad
aprendizaje:
Práctica número:
Nombre
práctica:
Propósito
práctica:
de
de
1
la Visita el área de Ingeniería de Procesos de
una Empresa Industrial.
la Al finalizar la práctica, el alumno identificará las características y
requerimientos para la elaboración de un proceso eficiente para el
maquinado de una pieza en una fresadora CNC.
Escenario:
1) Aula, 2) Empresa
Industrial.
Duración:
12 hrs.
Materiales
•
•
•
•
•
•
44
Tabla de campo.
Hojas de papel bond.
Lápiz.
Goma.
Copia
de
diversos
formatos de hojas de
proceso empleados para
la fabricación de una
pieza.
Hojas de datos técnicos.
Maquinaria y equipo
•
Herramienta
De seguridad marcado
por la empresa.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Procedimiento
™ Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.
­ Utilizar la ropa y equipo de trabajo.
Para el desarrollo de esta práctica se recomienda formar grupos de 6 a 8 alumnos:
Escenario 1
1. Elegir una empresa manufacturera que opere con fresadora CNC.
Escenario 2
2. Acudir con el responsable del departamento de ingeniería de proceso.
3. Hacer un listado de los diferentes tipos de productos terminados.
4. Comentar con el responsable de las principales características y requerimientos para la
elaboración de un proceso eficiente para el maquinado de una pieza.
5. Tomar nota de los criterios empleados para la selección del material.
6. Tomar nota de los sistemas empleados para la preparación de la alimentación de una
fresadora CNC.
7. Tomar nota de los criterios empleados para la selección de la fresadora a utilizar.
8. Tomar nota de las características de los herramentales de sujeción.
9. Tomar nota de las características de los herramentales de corte.
10. Tomar nota de las características de acabados.
11. Tomar nota de las características empleadas para la programación del CNC.
12. Realizar un reporte de la práctica que incluya lo siguiente:
• Comentarios sobre los procesos de fabricación en torno CNC.
• Observaciones.
• Conclusiones.
4 Dar tratamiento a los residuos recuperables.
1 Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los
contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
45
Lista de cotejo de la práctica
número 1:
Visita al área de Ingeniería de Procesos de una
Empresa Industrial.
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una 9 aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el
alumno durante su desempeño
Desarrollo
Sí
No
No
Aplica
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó la ropa y equipo de trabajo.
1. Tomó nota de los criterios empleados para la selección del
material.
2. Tomó nota de los sistemas empleados para la preparación de la
alimentación de la fresadora CNC.
3. Tomó nota de los criterios empleados para la selección del
torno a utilizar.
4. Tomó nota de las características de los herramentales de
sujeción.
5. Tomó nota de las características de los herramentales de corte.
6. Tomó nota de las características de acabados.
7. Tomó nota de las características.
8. Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos
solicitados.
4 Separar los residuos recuperables
1 Dispuso de los desechos biológicos
contaminados y materiales
utilizados
Observaciones:
PSP:
46
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Hora
inicio:
de
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Hora
de
término:
Evaluación:
47
de 1
Unidad
aprendizaje:
Práctica número:
Nombre
práctica:
Propósito
práctica:
de
de
2
la Elaboración de una hoja de procesos para
el mecanizado de partes.
la Al finalizar la práctica el alumno elaborará hojas de procesos de
acuerdo a la aplicación del lenguaje y especificaciones para el
maquinado de partes en CNC.
Escenario:
Aula.
Duración:
14 hrs.
Materiales
•
•
•
•
48
Hoja de papel bond.
Lápiz.
Goma.
Diseño de una pieza para
maquinar en fresadora.
Maquinaria y equipo
•
•
Herramienta
Vernier.
Piezas mecánicas.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Procedimiento
™ Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.
­ Utilizar la ropa y equipo de trabajo.
Esta práctica deberá realizarse de forma individual.
1. Identificar los pasos del proceso.
2. Definir el tipo de material y su preparación.
3. Definir el tipo de acabado de la pieza.
4. Evaluar las tolerancias de la pieza contra la precisión de la fresadora.
5. Determinar las condiciones de maquinado
6. Elaborar el Lay-Out del herramental.
7. Establecer el tiempo del ciclo de mecanizado.
8. Establecer las condiciones de seguridad e higiene.
9. Elaborar la hoja de procesos para la pieza dada.
10. Repetir esta práctica para piezas diferentes si el tiempo lo permite.
11. Elaborar un reporte de la práctica que incluya lo siguiente:
•
•
•
Sugerencias.
Observaciones.
Conclusiones.
4 Dar tratamiento a los residuos recuperables.
1 Disponer de los desechos biológicos contaminados
y materiales utilizados en los
contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
49
Lista de cotejo de la práctica
número 2:
Elaboración de una hoja de procesos para el
mecanizado de partes.
Nombre del alumno:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
Instrucciones:
De la siguiente lista marque con una 9 aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el
alumno durante su desempeño
Si
Desarrollo
No
No
Aplica
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó la ropa y equipo de trabajo.
1. Realizó esta práctica en forma individual.
2. Identificó los pasos del proceso.
3. Definió el tipo de material y su preparación.
4. Definió el tipo de acabado de la pieza.
5. Evaluó las tolerancias de la pieza contra la precisión la
fresadora.
6. Determinó las condiciones de maquinado.
7. Elaboró el Lay-Out del herramental.
8. Estableció el tiempo del ciclo de mecanizado.
9. Estableció las condiciones de seguridad e higiene.
10. Elaboró la hoja de procesos para la pieza dada.
11. Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos
solicitados.
4 Separar los residuos recuperables.
1 Dispuso de los desechos biológicos
contaminados y materiales
utilizados.
Observaciones:
PSP:
Hora
inicio:
50
de
Hora
de
término:
Evaluación:
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
RESUMEN
En este capítulo se establecieron los
fundamentos
para
determinar
las
necesidades de maquinado de una pieza a
partir de los requerimientos del diseño
para su fabricación en fresadora CNC.
Se tuvo que realizar el análisis de la
información contenida en el diseño de la
parte, tales como los materiales, las
dimensiones, las tolerancias, los acabados,
los
tratamientos
térmicos
y
las
consideraciones del maquinado para
procesos posteriores.
Entre las necesidades del maquinado se
estudiaron los materiales, su calidad, su
preparación, el cálculo de piezas por
unidad de materia prima, así como el
cálculo del desperdicio.
También se vieron aspectos primordiales
de la trigonometría y la geometría
euclidiana aplicada para el proceso de
fresado en C. N. C.
De igual manera se estudiaron las
características de la máquina, tales como
su capacidad, sus características de
Control Numérico y sus capacidades de
programación.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
En el segundo tema de este capítulo se
determinó la forma de elaborar una hoja
de procesos del maquinado de una pieza,
tomando como base la capacidad de la
fresadora elegido para la fabricación en
alta producción.
Antes de elaborar la hoja de procesos se
estudiaron, por un lado el herramental de
sujeción, de soporte y posicionamiento, el
de corte estándar, de corte especial, de
medición para alta producción y el LayOut de éste.
Entre las condiciones del maquinado de
una pieza específica, se consideraron, la
velocidad de avance de la herramienta, la
profundidad de corte y las revoluciones
del husillo.
Por último, se diseñó la hoja de procesos
con todos los elementos, con la
información relativa a los procesos para la
programación CNC y CAM, las normas
ISO-9000 y QS-9000 para la certificación
del proceso de maquinado y los aspectos
de seguridad e higiene correspondientes.
51
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS
1. Diga porqué es tan importante considerar los materiales de la pieza a
maquinar para determinar las necesidades de maquinado.
2. Mencione los principales puntos a revisar de la información contenida en el
diseño al determinar las necesidades de maquinado de una pieza.
3. Diga que contiene el Lay-Out del herramental.
4. Cuales son los principales puntos a considerar para la elaboración de la hoja de
procesos.
5.
¿Cuáles son las condiciones que se deben tomar en cuenta para el
maquinado de una pieza en una fresadora con CNC?
6.
¿Qué tipos de herramental se emplean en una fresadora con CNC?
7.
¿Cuáles son los elementos que se emplean en una fresadora con CNC?
52
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
PROGRAMAR LA FABRICACIÓN DE PARTES METÁLICAS EN
FRESADORA ASISTIDO POR CONTROL NUMÉRICO
COMPUTARIZADO.
Al finalizar el capitulo, el alumno programará la unidad de CNC de una
fresadora de alta producción de acuerdo con la aplicación del lenguaje de
la programación y especificaciones de la pieza para la fabricación de
piezas
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
53
MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
MAQUINADO DE PIEZAS EN
FRESADORA DE CONTROL
NUMERICO.
144 HRS.
Módulo
Unidad de
Aprendizaje
1. Diseñar el proceso
para fabricar partes
metálicas
en
fresadora
asistida
por control numérico
.
34 Hrs.
Resultados
de
Aprendizaje
2.
Programar
la
fabricación de partes
metálicas
en
fresadora
asistida
por control numérico
computarizado
110 Hrs.
2.1
Controlar
los
movimientos
de
la
fresadora C. N. C.
mediante
dispositivos
de
control
y
las
unidades de adquisición
de datos de entrada y
salida para programar el
proceso de manufactura
de una pieza.
30 Hrs.
2.2. Programar una
fresadora C. N. C. por
medio de sistemas de
coordenadas, unidades
de
adquisición,
y
lenguaje
de
programación para la
fabricación de una pieza
metal mecánica.
30 Hrs.
2.3. Elaboración de
partes en fresadora C.
N. C. programando la
secuencia del proceso y
usando el herramental
apropiado para lograr la
calidad en dimensiones
y acabado que el diseño
indique.
50 Hrs.
54
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
SUMARIO
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Ventajas y desventajas del uso del CNC.
Productividad del CNC.
Características
de
las
máquinas
operables con CNC.
Planeación para el uso del sistema
CNC.
Características del operador de una
fresadora CNC.
Características de un programador de
CNC.
Elementos de un programa de CNC.
Dispositivos
de
registro
y
acumuladores de memoria.
Display de lectura de los valores de las
coordenadas.
Sistemas de retroalimentación.
Sistemas de control numérico.
Unidad de entrada salida de datos.
Unidad interna de entrada y salida de
datos.
Unidad de cálculos y de enlace con los
elementos mecánicos
Control numérico para Máquinas
herramienta.
Programación manual.
Sistema de coordenadas cartesianas.
Tipos de control en dos ejes.
Control del eje “Z”.
Control de cuatro y cinco posiciones.
Sistemas de incremento.
Sistema absoluto.
Sistema de fijación a cero.
Computadoras para CNC.
Lenguajes de programación para CNC.
Programación
automática
del
Herramental APT.
Adaptación del APT.
Programación
automática
del
maquinado (Auto-Map).
Programación Compact II.
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Programación general de un proceso
APT.
Manejo de los ejes de una fresadora
CNC.
Operaciones con diámetro interior y
diámetro exterior.
Proporciones en el avance.
Velocidad del Husillo.
Formato de la información.
Interpolación lineal.
Interpolación circular.
Roscado.
Consideraciones del empleo del
herramental.
Herramientas de corte usadas en
fresadora CNC
Herramientas
de
ranurado
y
barrenado.
Herramental de corte especial.
Herramental de sujeción
Aditamentos de avance automático.
Verificación de primeras partes
Dimensional.
Acabado superficial.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
2.1.
2.1.1
Controlar los movimientos de la
fresadora CNC mediante sus
dispositivos de control y las
unidades de adquisición de datos
de entrada y salida para programar
el proceso de manufactura de una
pieza.
Características de
Sistema C. N. C.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
un
55
El programa es transmitido por medio de
las correspondientes señales eléctricas
para activar los motores que mueven a la
máquina. Las máquinas de control
numérico pueden ser programadas
manualmente, si se usa una computadora
para crear un programa, el proceso es
conocido como programación asistida por
computadora. El acceso empleado en este
texto será en forma de programación
manual.
FIGURA # 7. PUERTA COMPARATIVA
El control numérico ha sido empleado en
la industria por alrededor de 40 años. Un
simple control numérico es un método de
operación automática para una máquina
basado en un código de letras, números y
caracteres especiales. Un sistema de
instrucciones codificadas para ejecutar
una operación es llamado un programa.
Tradicionalmente los sistemas de control
numérico están compuestos de los
siguientes componentes:
- Perforadora: convierte las instrucciones
escritas a un correspondiente patrón
perforado. El patrón de perforaciones es
perforado a lo largo de la cinta la cual
pasa a través de este dispositivo, muchas
unidades antiguas usan un dispositivo de
tecleado conocido como Flexowriter, los
nuevos
dispositivos
incluyen
una
microcomputadora que se acopla a la
unidad de perforado de cinta.
- Lectora: la lectora lee el patrón de
perforaciones de la cinta y lo convierte a
un código de señales eléctricas.
- Controlador: recibe el código de señales
eléctricas de la lectora de cinta y
subsecuentemente hace que la máquina
de control numérico responda.
FIGURA # 8. PUERTA TIPO AND
56
- Máquina CN: responde a las señales
programadas por el controlador y de
acuerdo a estas la máquina ejecuta los
movimientos
requeridos
para
manufacturar la parte (encendido o
apagado de la rotación del husillo,
movimiento de la mesa o el husillo de
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
acuerdo a la programación en las
diferentes direcciones de los ejes, etc.) ver
figura 9.
6. Se mejora la planeación y distribución
de las operaciones de maquinado por
medio de la ingeniería.
Figura 9.Componentes de un sistema
tradicional CN.
Ya vistas cada una de las ventajas del C.
N. es conveniente definir que es el control
numérico
computarizado
y
sus
componentes.
Una máquina de control numérico
computarizado (CNC) es una máquina de
control numérico a la cual se le ha
agregado la característica de tener una
computadora.
Esta
computadora
es
conocida
comúnmente como la unidad de control
de la máquina o MCU (Machine Control
Unit). Las unidades de control para las
máquinas
de
control
numérico
normalmente
usan
dispositivos
electromagnéticos, esto significa que las
funciones de la máquina son controladas
por elementos físico-electrónicos los
cuales están contenidos en el controlador.
Por otro lado la computadora emplea un
software de tal forma que las funciones
de la máquina se encuentran codificadas
dentro de la computadora en el momento
de la manufactura. La ventaja es que estas
Los sistemas de control numérico ofrecen
las siguientes ventajas sobre los métodos
manuales de producción:
1. Mejor control del movimiento de las
herramientas n bajo óptimas condiciones
de corte.
2. Mejoran la calidad de la parte como así
mismo su repetibilidad.
3. Reducen los costos de herramentado, el
desgaste de herramientas y el tiempo de
puesta a punto de la máquina.
4. Reduce el tiempo de la manufactura de
las partes
5. Se reduce el porcentaje de desperdicio.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
57
no se borrarán cuando la máquina CNC
sea apagada. La memoria de la
computadora
que
mantiene
dicha
información es conocida como ROM (read
only memory). El MCU usualmente tiene
un teclado alfanumérico para adquirir la
información
directa
o
manual
o
programas de partes. Tales programas son
almacenados en la memoria RAM (random
access memory) de la computadora. Estos
programas pueden ser repasados editados
y procesados por el control.
Todos los programas que se encuentran
en RAM se pierden cuando la máquina
CNC es apagada, esos programas pueden
ser salvados en algún dispositivo auxiliar
de almacenamiento como puede ser cinta
perforada, cintas magnéticas, o discos
magnéticos. Las más recientes unidades
MCU tienen pantallas gráficas la cuales no
solo pueden mostrar el programa CNC
sino que también se pueden apreciar
también
los
recorridos
de
las
herramientas y los errores generados en el
programa.
Los componentes encontrados en casi
todos los sistemas CNC se muestran en la
ver figura 10.
- Unidad de control de la máquina:
genera,
almacena
y
procesa
los
programas CNC, esta unidad contiene
también el control de movimiento de la
máquina en forma de un programa de
software ejecutable ver figura 11.
- Máquina CN: responde a las señales
programadas por la unidad de control de
maquina y manufactura de parte.
Fig. 10. Componentes de un sistema CNC
58
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
No
se
requieren
operadores
con
experiencia.
Se reduce la fatiga del operador.
Mayor seguridad en las labores.
Aumento del tiempo de trabajo en corte
por maquinaria.
Fácil control de acuerdo con el programa
de producción lo cual facilita la
competencia en el mercado.
Fácil administración de la producción e
inventario
lo
cual
permite
la
determinación de objetivos o políticas de
la empresa.
Permite simular el proceso de corte a fin
de verificar que este sea correcto.
Figura 11. Unidad de control de máquina
(MCU).
•
Ventajas y desventajas del uso del
CNC.
El control numérico computarizado ha
abierto nuevas posibilidades y ventajas no
ofrecidas por otras máquinas CN; estas
son algunas de ellas:
Ventajas:
Mayor precisión y mejor calidad de
productos.
Mayor uniformidad en los productos
producidos.
Un operario puede operar varias máquinas
a la vez.
Fácil procesamiento de productos de
apariencia complicada.
Flexibilidad para el cambio en el diseño y
en modelos en un tiempo cortó.
Fácil control de calidad.
Reducción en costos de inventario,
traslado y de fabricación en los modelos y
abrazaderas.
Es posible satisfacer pedidos urgentes.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Desventajas:
Alto costo de la maquinaria.
Falta de opciones o alternativas en caso de
fallas.
Es necesario programar en forma correcta
la selección de las herramientas de corte y
la secuencia de operación para un
eficiente funcionamiento.
Los costos de mantenimiento aumentan,
ya que el sistema de control es más
complicado y surge la necesidad de
entrenar al personal de servicio y
operación.
Es necesario mantener un gran volumen
de producción a fin de lograr una mayor
eficiencia de la capacidad instalada.
•
Productividad del CNC.
Actualmente existe un ambiente de
grandes expectativas e incertidumbre.
Mucho de esto se da por los rápidos
cambios de la tecnología actual, pues
estos no permiten asimilarla en forma
adecuada de modo que es muy difícil
sacar su mejor provecho. También surgen
59
cambios rápidos en el orden económico y
político los cuales en sociedades como la
nuestra (países en desarrollo) inhiben el
surgimiento de soluciones autóctonas o
propias para nuestros problemas más
fundamentales.
Entre todos estos cambios uno de los de
mayor influencia lo será sin duda el
desarrollo de las nuevas políticas
mundiales de mercados abiertos y
globalización. Todo esto habla de una
libre competencia y surge la necesidad de
adecuar nuestras industrias a fin de que
puedan satisfacer el reto de los próximos
años. Una opción o alternativa frente a
esto es la reconversión de las industrias
introduciendo
el
elemento
de
la
automatización. Sin embargo se debe
hacerse en la forma más adecuada de
modo
que
se
pueda
absorber
gradualmente la nueva tecnología en un
tiempo adecuado; todo esto sin olvidar los
factores de rendimiento de la inversión y
capacidad de producción.
Uno de los elementos importantes dentro
de este resurgir de la automatización son
la Computarizado, las cuales brindan
algunas ventajas adicionales que son de
importancia considerar detenidamente.
Como se ha visto, las tendencias de
globalización
y
segmentación
internacional de los mercados son cada
vez más acentuadas.
Y como estrategia para enfrentar este
nuevo escenario, la automatización
representa una alternativa que es
necesario considerar.
Los países de mayor desarrollo, poseen
una gran experiencia en cuanto a
60
automatización se refiere y los problemas
que ellos enfrentan en la actualidad son
de características distintas a los nuestros.
Por lo cual es necesario precisar
correctamente ambas perspectivas.
•
Características de las máquinas
operables con CNC.
Existen cinco formas de automatizar en la
industria moderna, de modo que se
deberá analizar cada situación a fin de
decidir correctamente el esquema más
adecuado.
Los tipos de automatización son:
¾ Control Automático de Procesos
¾ El Procesamiento Electrónico de Datos
¾ La Automatización Fija
¾ El Control Numérico Computarizado
¾ La Automatización Flexible.
¾ El Control Automático de Procesos, se
refiere usualmente al manejo de
procesos caracterizados de diversos
tipos de cambios (generalmente
químicos y físicos); un ejemplo de esto
lo podría ser el proceso de refinación
de petróleo.
El
Proceso
Electrónico
de
Datos
frecuentemente es relacionado con los
sistemas de información, centros de
cómputo, etc. Sin embargo en la
actualidad también se considera dentro de
esto la obtención, análisis y registros de
datos
a
través
de
interfases
y
computadores.
La Automatización Fija, es aquella
asociada al empleo de sistemas lógicos
tales como:
Los sistemas de relevadores y compuertas
lógicas; sin embargo estos sistemas se han
ido flexibilizando al introducir algunos
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
elementos de programación como en el
caso de los (PLC’S) O Controladores
Lógicos Programables.
Un mayor nivel de flexibilidad lo poseen
las máquinas de control numérico
computarizado. Este tipo de control se ha
aplicado con éxito a Máquinas de
Herramientas de Control Numérico
(MHCN). Entre las MHCN podemos
mencionar: Fresadoras CNC.
Tornos CNC.
Máquinas de Electroerosionado
Máquinas de Corte por Hilo, etc. (Ver
figuras
# 12, 13 y 14)
FIGURA # 12. TORNO DE TORRETA Y EJE
“C”
FIGURA # 13. FRESADORA VERTICAL DE
CUATRO EJES
FIGURA # 14. TORNO Y FRESA CNC
El mayor grado de flexibilidad en cuanto a
automatización se refiere es el de los
Robots industriales que en forma más
genérica se les denomina como «Celdas de
Manufactura Flexible».
CNC. Se refiere al control numérico de
máquinas, generalmente Máquinas de
Herramientas.
Normalmente este tipo de control se
ejerce a través de un computador y la
máquina está diseñada a fin de obedecer
las instrucciones de un programa dado.
Esto se ejerce a través del siguiente
proceso:
¾ Dibujo del procesamiento
¾ Programación.
¾ Interfase.
¾ Máquinas Herramientas CNC.
La interfase entre el programador y la
MHCN se realiza a través de la interfase, la
cual puede ser una cinta perforada (Ver
figura # 15) y codificada con la
información del programa.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
61
Normalmente la MHCN posee una lectora
de la cinta.
FIGURA # 15. TARJETA PERFORADA
•
Planeación para el uso del sistema
CNC.
Un sistema no es u simplemente una
computadora o una red de computadoras
con su equipo periférico es también un
administrador de procesos que ha sido
automatizado
por
el
uso
de
computadoras. Muchas de las tareas
involucradas en la administración de
operaciones pueden ser hechas por o con
el
soporte
computarizado.
La
administración de procesos involucra el
procesamiento y la comunicación en tres
tipos de información de manufactura:
técnica, logística y administrativa. En este
caso vamos a describir el mayo sistema de
administración usado en manufactura
para manejar esos tipos de información.
El sistema técnico de información incluya
la generación de planes de proceso y
programas CN a partir de la información
del diseño. Los sistemas logísticos de
información están relacionados con la
planeación y programación de la
producción. Ellos pueden limitar a la
producción y al control de materiales o
cubrir el alcance entero de los recursos
planeando los procesos. Los sistemas de
62
información administrativa incluyen una
variedad de funciones de soporte. Muchos
de ellos relativos a evaluación del
desempeño de manufactura tales como
calidad, desempeño equipamiento, y
costo de la información.
Las computadoras pueden también ser
usadas para diseñar la arquitectura de una
línea
de
manufactura,
ambos
la
distribución física de las herramientas y el
flujo de los materiales y el producto.
Además las computadoras pueden ser una
valiosa herramienta para ayudar a
administrar la optimización de las
operaciones en manufactura. Este puede
incluir balanceo de línea, reducción de
inventario, mejoramiento del ciclo del
tiempo o usar técnicas estadísticas para el
control de proceso.
La planeación técnica del proceso.
La decisión sobre el cuándo es necesario
utilizar CNC’s muchas veces se resuelve en
base a un análisis de producción y
rentabilidad; sin embargo en nuestros
países subdesarrollados, muchas veces
existe un factor inercial que impide a los
empresarios realizar el salto tecnológico
en la medida que estas personas se
motiven a acercarse a estas tecnologías
surgirán múltiples alternativas financieras
y de producción que contribuirán a
mejorar el aspecto de rentabilidad de este
tipo de inversión. Por otro lado una vez
tomado este camino se dará una rápida
transferencia tecnológica a nivel de las
empresas incrementando el nivel técnico.
Fenómenos como éstos no son raros, pues
se dan muchas veces en nuestros países al
nivel de consumidores.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Somos consumidores de productos de alta
tecnología y nos adaptamos rápidamente
a los cambios que se dan en productos
tales como: Equipos de Alta Fidelidad,
Automóviles, Equipo de Comunicación y
Computadores. Entonces, ¿Por qué ser
escépticos? Y pensar que no somos
capaces de adaptar nuevas tecnologías
productivas
a
nuestra
experiencia
empresarial.
Veamos ahora como se decide la
alternativa de usar o no CNC. en términos
de producción:
Cuando se tienen altos volúmenes de
producción.
Cuando la frecuencia de producción de un
mismo artículo no es muy alta.
Cuando el grado de complejidad de los
artículos producidos es alto.
Cuando se realizan cambios en un artículo
a fin de darle actualidad o brindar una
variedad de modelos.
Cuando es necesario un alto grado de
precisión.
La principal tarea de la planeación técnica
para manufacturar es convertir la
información del diseño en información
que pueda ser usada para manufacturar el
producto. Este proceso normalmente
involucra una secuencia de pasos los
cuales empiezan con el diseño del
producto y terminan con la programación
de instrucciones que controlan la
operación del equipo de manufactura (ver
figura 16)
Figura
16.secuencias
de
pasos
programación de instrucciones.
y
Planeación técnica del proceso.
La técnica de la planeación de procesos es
la unión entre el desarrollo y la
manufactura organizados. La información
del diseño del producto es la primera
fuente de información técnica que
manufactura emplea para determinar
como hacer el producto final. Este diseño
o información de ingeniería normalmente
incluye información acerca del producto y
sus partes tal como:
9 Listas de materiales (listados completos
de las partes que componen el
producto final).
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
63
9 Geometría las formas físicas del
producto y sus partes.
o Dimensiones.
o Tolerancias.
o Materiales.
9 Requerimientos especiales (acabados
superficiales o tratamientos térmicos).
Normalmente toda esta información está
contenida e un dibujo de ingeniería el cual
ingeniería de manufactura emplea para
obtener la información que ellos necesitan
para planear los procesos de manufactura.
En la actualidad esta información es a
menudo encontrada en una computadora
dentro del sistema CAD (computer arded
design), esto puede ser almacenado en
forma de diseños de ingeniería o puede
ser incorporado a una computadora como
diseño del producto.
Manufactura usa un sistema para extraer
la información y para procesar esta
información es necesario adema planear y
operar los procesos de manufactura.
El primer paso de la planeación técnica de
procesos es llamado “planeación de
procesos» ingeniería de manufactura o
planeación
de
procesos
usan
la
información del diseño el cual describe al
producto para seleccionar los procesos y
las máquinas que pueden ser usadas para
fabricar y ensamblar las partes. El
planeador trabaja en los detalles de las
herramientas específicas y de los
dispositivos que van a ser requeridos para
controlar los parámetros críticos dentro de
la operación de la máquina.
El resultado final de esta actividad
normalmente toma la forma de un
“ruteo” de manufactura, este describe
64
enteramente y en detalle los procesos de
manufactura, incluyendo la secuencia de
operaciones y el establecimiento y control
de los límites en cada herramienta. El
siguiente paso es la programación CN; las
actividades de programación involucran la
definición de procesos y parámetros y el
desarrollo específico de instrucciones para
todo el equipo de manufactura controlado
por computadora.
El resultado es un conjunto de programas
computarizados que serán usados para
operar
las
herramientas.
En
las
operaciones de maquinado este paso
involucra la programación del CN para las
partes. En otros tipos de procesos de
manufactura el tipo de información puede
diferir pero la función es básicamente la
misma. en la manufactura de productos
eléctricos o electrónicos se deben
desarrollar programa de prueba en la
misma forma.
Realizará
un
resumen
individual
sobre
las
características de un sistema
de CNC.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia tecnológica.
™ Identificar los avances tecnológicos en
los sistemas de C. N. C.
El alumno:
• Investigará en internet o en manuales
cuales son los avances que se tienen en
cuanto a sistemas de C. N. C.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Competencia científico-teórica.
™ Identificar
la aplicación de los
conceptos
matemáticos
en
las
maquinas operables de C. N. C.
El alumno:
•
En el maquinado de una pieza en un
fresadora de C. N. C. identificar en
donde intervienen los algoritmos.
2.1.2
Principio del
funcionamiento de un
CNC.
Características del operador de
una fresadora CNC.
El operador de CNC deberá tener
conocimientos en geometría, álgebra y
trigonometría.
Deberá conocer sobre la selección y diseño
de la Herramienta de Corte.
Dominar los métodos de sujeción.
Uso de medidores y conocimientos de
metrología.
Interpretación de Planos.
Conocimientos de la estructura de la
máquina CNC.
de
Conocimientos de la programación CNC.
Conocimientos del
operación CNC.
Mantenimiento
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Existen algunos otros aspectos de tipo
humano que se derivan de la utilización
del control numérico; entre los que
podemos mencionar:
Una persona puede operar
máquinas simultáneamente.
varias
Mejora el ambiente de trabajo.
No se requiere de una gran experiencia.
El programa tiene el control de los
parámetros de corte.
•
Conocimientos
del
proceso
transformación mecánica.
Conocimientos generales de programación
y computadores personales.
y
Todos estos aspectos pueden representar
cambios culturales dentro del ambiente
del taller; sin embargo si se es hábil la
adaptación será bastante rápida.
Un operador experto en MHCN debe
conocer sus prestaciones y los límites
dentro de los que opera. No es suficiente
con amarrar la pieza y manipular el
armario de control. Para obtener los
resultados óptimos en programación CN
se debe de planificar toda la secuencia de
operaciones anticipadamente.
•
Características
de
programador de CNC.
un
El
programador
de
CNC
deberá
básicamente cumplir al 100% con los
puntos del párrafo anterior con la
salvedad de que además de todo eso
deberá conocer los lenguajes básicos de
programación de máquinas de control
numérico que veremos más adelante.
65
•
Elementos de un programa de
CNC.
Las aplicaciones de alta velocidad en
máquina herramienta exigen un nivel
mínimo de prestaciones a los CNC’s que
gestionan el proceso de mecanizado, de
modo que sean capaces de controlar las
altas velocidades y aceleraciones de los
ejes con el nivel de precisión requerido.
El procesamiento de los datos en el CNC
comienza por el intérprete del programa,
el cual descifra el programa escrito en
formato ISO (Ver figuras # 17 y 18) de
manera que pueda ser asimilado por
sistema de control y ejecutado en el
interpolador. Pero antes de que los datos
lleguen al interpolador es necesario
realizar una serie de transformaciones
como compensación de la geometría de la
herramienta,
escalado,
rotación,
cinemática de la máquina, etc. Después, el
interpolador actúa enviando a los servos
las consignas adecuadas.
FIGURA # 17. CODIGO EIA PARA CINTA
PERFORADA
FIGURA # 18. CODIGO ISO PARA CINTA
PERFORADA
En aplicaciones de contorneado, la forma
más habitual de especificar las trayectorias
que debe seguir la herramienta está
basada en la generación de una sucesión
de puntos entre los cuales se realizan
interpolaciones lineales.
Cuanta más precisión se exige, mayor es el
número de puntos, y el hecho de tener
que procesar toda esa cantidad de
información con precisión y a gran
velocidad impone la adopción de
soluciones específicas en los controles
numéricos para alta velocidad.
El CNC tiene que ser capaz de realizar las
operaciones manteniendo los diferentes
errores que se producen dentro de las
tolerancias establecidas. Para el trabajo en
alta velocidad, las exigencias son, como
cabe esperar, más severas debido sobre
todo a los altos valores de avance que se
requieren. En los siguientes puntos se
analizan las prestaciones que puede
disponer un CNC para trabajar en alta
velocidad.
Los actuales CNCs están, cada vez más,
basados en arquitecturas PC (Ver figura #
19), las cuales proporcionan discos duros
66
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
con capacidades de almacenamiento de
gigas, por lo que el problema del espacio
que existía antiguamente ya no es tal.
Además, la conexión a red de los CNCs
proporciona todas las ventajas añadidas
que supone una conexión de este tipo en
cuanto a la transmisión y utilización de
cualquier tipo de información.
capacidades de almacenamiento de gigas,
por lo que el problema del espacio que
existía antiguamente ya no es tal. Además,
la conexión a red de los CNCs proporciona
todas las ventajas añadidas que supone
una conexión de este tipo en cuanto a la
transmisión y utilización de cualquier tipo
de información.
Los fabricantes de CNC’s actuales están
apostando cada vez más por los
denominados controles abiertos, los
cuales
básicamente
aprovechan
la
arquitectura PC para permitir al usuario
implementar funciones propias, poniendo
a su alcance muchos recursos internos del
control.
FIGURA # 19. ORDENADOR PERSONAL
COMO CNC
Los fabricantes de CNC’s actuales están
apostando cada vez más por los
denominados controles abiertos, los
cuales
básicamente
aprovechan
la
arquitectura PC para permitir al usuario
implementar funciones propias, poniendo
a su alcance muchos recursos internos del
control.
•
Dispositivos
de
registro
acumuladores de memoria.
y
Muchos de los actuales programas
generados por los paquetes CAM para el
mecanizado de piezas en 3D, ocupan
varios megas de memoria debido a la
necesidad de mantener el error cordal a
un valor bajo.
Los actuales CNCs están, cada vez más,
basados en arquitecturas PC, las cuales
proporcionan
discos
duros
con
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
La utilización de la arquitectura PC y el
software estándar en dichos sistemas abre
enormemente las posibilidades de los
CNCs actuales. De esta manera, todo el
hardware y software que ha sido
desarrollado para el entorno PC puede
ahora ser utilizado directamente en los
CNCs. Por tanto, la integración con
periféricos, adquisición de datos, etc. se
solucionan fácilmente con sistemas
comerciales de terceros fabricantes,
diferentes de los fabricantes de CNCs.
La utilización de la arquitectura PC y el
software estándar en dichos sistemas abre
enormemente las posibilidades de los
CNCs
puede
ahora
ser
utilizado
directamente por tanto, la integración con
periféricos, adquisición de datos,
etc. se solucionan fácilmente con
sistemascomerciales
de
terceros
fabricantes, diferentes de los fabricantes
de CNCs. (Ver figuras # 20 y 21).
67
FIGURA # 20. COMPONENTES DE UN
SISTEMA CNC
FIGURA # 21. COMPONENTES DE UN
SISTEMA CNC
•
Display de lectura de los valores
de las coordenadas.
FIGURA # 22. ESQUEMA DE BUCLE,
COMPARACIÓN ACCION-RESULTADO
FIGURA # 23. ESQUEMA DE UN SISTEMA
CN
El corazón de un sistema CNC es un
ordenador que se encarga de realizar
todos los cálculos necesarios y de las
conexiones lógicas (Ver figuras # 22, 23 y
24).
FIGURA # 24. ESQUEMA DE UN SISTEMA
CNC
68
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Tendiendo a que el sistema CNC es el
puente de unión entre el operador y la
máquina-herramienta se necesitan dos
interfaces (traductores):
La interfaz del operador formado por el
panel de control y varios a él conectados
relacionados generalmente con
dispositivos de periféricos
almacenamiento (lectoras de cinta
perforada, casete, disqueteras, etc) o
impresión de la información (Ver figura #
25).
FIGURA # 25. DISPOSITIVOS EXTERNOS
PARA ALMACENAMIENTO
La interfaz de control de la máquinaherramienta que esta subdividido en
múltiples conexiones de control y que
afectan los actuadores de ejes, del husillo
principal, etc. hasta llegar al sistema
auxiliar de alimentación de energía (Ver
figura # 26).
FIGURA # 26. POSICIONADO DE EJE
MEDIANTE UN MOTOR PASO A PASO
El aspecto externo del panel de control de
las MHCN puede variar considerablemente
en función del fabricante, no obstante, los
componentes que en él aparecen se
pueden agrupar de forma genérica en:
Monitor: que incluye una pantalla CRT o
un panel de texto (en desuso) así como un
conjunto de diales analógicos o digitales,
chivatos e indicadores.
Mandos para el control máquina: Estos
permiten el gobierno manual o directo de
la MHCN en actividades análogas a las
ejecutadas
con
una
convencional
mediante manivelas, interruptores, etc.
Estos controles pueden ser empleados de
forma alternativa durante las operaciones
programadas
para
modificar
puntualmente el proceso.
Controles para la programación:
Generalmente se presentan como teclados
para la edición textual de programas y
datos almacenados. Presentan caracteres
alfabéticos, números e iconos o símbolos
de las funciones que ejecutan.
Para garantizar el funcionamiento correcto
de la MHCN y la aceptación de las
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
69
instrucciones por el ordenador, el panel de
control presenta un conmutador del modo
de operación.
Los modos de operación posibles son:
9
9
9
9
Programación (edición y gestión).
Modificación datos herramienta.
Gobierno manual.
Funcionamiento automático.
La selección de los modos se lleva a cabo
mediante un dial rotativo o con una
botonera siendo sencillo el cambio de uno
a otro (Ver figura # 27).
Programación: Muestran el texto de los
programas CN (actuando como un editor
sencillo) y el listado de nombres de
aquellos que están almacenados en la
memoria del ordenador.
Herramientas: Presentan la configuración
(dimensiones y correctores) de un
conjunto de herramientas almacenadas en
memoria.
En algunos casos puede aparecer también
el tiempo de uso remanente (vida
esperada).
Datos
máquina:
Muestran
algunos
parámetros esenciales como, la velocidad
máxima del cabezal y de los avances.
Mecanizado: Es habitual presentar de
forma continua las coordenadas de la
posición actual de la herramienta activa y
los datos cinemáticos en uso (velocidad de
giro y avances) así como otras variables de
status.
Funciones auxiliares: Como por ejemplo la
representación gráfica de la pieza y de las
operaciones
de
mecanizado
y
herramientas.
FIGURA # 27. BOTONES, JOYSTICK Y
RULETA DE AVANCE
•
Cuando
un
modo
está
activado
generalmente se constata por una señal
luminosa en el panel o por el un mensaje
de aviso en la pantalla.
Existen cinco formas de automatizar en la
industria moderna, de modo que se
deberá analizar cada situación a fin de
decidir correctamente el esquema más
adecuado.
La pantalla de datos y los indicadores de
un sistema CNC pueden desempeñar las
siguientes funciones:
70
Sistemas de retroalimentación.
Los tipos de automatización son:
Control Automático de Procesos.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
El Procesamiento Electrónico de Datos.
La Automatización Fija.
Tornos CNC.
Máquinas de Electroerosionado.
El Control Numérico Computarizado.
Máquinas de Corte por Hilo, etc.
La Automatización Flexible.
El Control Automático de Procesos, se
refiere usualmente al manejo de procesos
caracterizados de diversos tipos de
cambios (generalmente químicos
y
físicos); un ejemplo de esto lo podría ser el
proceso de refinación de petróleo.
El
Proceso
Electrónico
de
Datos
frecuentemente es relacionado con los
sistemas de información, centros de
cómputo, etc. Sin embargo en la
actualidad también se considera dentro de
esto la obtención, análisis y registros de
datos
a
través
de
interfaces
y
computadores.
La Automatización Fija, es aquella
asociada al empleo de sistemas lógicos
tales como:
Los sistemas de relevadores y compuertas
lógicas; sin embargo estos sistemas se han
ido flexibilizando al introducir algunos
elementos de programación como en el
caso de los (PLC’S) O Controladores
Lógicos Programables.
Un mayor nivel de flexibilidad lo poseen
las máquinas de control numérico
computarizado. Este tipo de control se ha
aplicado con éxito a Máquinas de
Herramientas de Control Numérico
(MHCN). Entre las MHCN podemos
mencionar:
El mayor grado de flexibilidad en cuanto a
automatización se refiere es el de los
Robots industriales que en forma más
genérica se les denomina como «Celdas de
Manufactura Flexible».
•
Sistemas de control numérico.
Desde los orígenes del control numérico
todos los esfuerzos se han encaminado a
incrementar la productividad, precisión,
rapidez y flexibilidad de las máquinasherramienta.
Su uso ha permitido la mecanización de
piezas muy complejas, especialmente en la
industria aeronáutica, que difícilmente se
hubieran podido fabricar de forma
manual.
La utilización de sistemas de control
abiertos aportará considerables beneficios,
no sólo a los fabricantes de control y
fabricantes de máquina-herramienta, sino
también al usuario final.
Permitirá la integración de módulos
propios, dando así a una empresa la
posibilidad de implementar, por ejemplo,
su sistema de programación específico
tanto a pie de máquina como en el
departamento de programación. Al
basarse en estándares, la integración en
un entorno CIM será fácil y económica.
Fresadoras CNC.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
71
También se obtendrán una reducción del
tiempo de desarrollo y un incremento de
la flexibilidad en la adaptación de los
controles a las demandas especiales de las
máquinas-herramienta y células de
producción.
Ejes de desplazamiento (Ver figuras # 28 y
29)
Finalmente, se reducirán los costes de
desarrollo, adaptación, puesta en marcha,
formación,
documentación
y
mantenimiento.
Las maquinas herramienta de control
numérico configuran una tecnología de
fabricación que de la mano de la
microelectrónica, la automática y la
informática industrial ha experimentado
en los últimos años un desarrollo
acelerado y una plena incorporación a los
procesos productivos, desplazando
progresivamente a las maquinas
convencionales, su capacidad de trabajo
automático y de integración de los
distintos equipos entre si y con los
sistemas de control, planificación y
gestión de formación, hacen del control
numérico (CN) la base de apoyo a unas
tecnologías de fabricación: el COM.fabricación flexible y el CIM fabricación
integrado por computadora (ver figura #
27).
FIGURA # 28. EJES PRINCIPALES DE UN
TORNO HORIZONTAL
FIGURA # 29. EJES PRINCIPALES DE UNA
FRESADORA VERTICAL
9 Transmisiones (Ver figura # 30).
FIGURA # 27. MICROCHIPS TIPICOS
Los sistemas de una MHCN, tal y como se
verán, son:
72
FIGURA # 30. SISTEMA DE TRANSMISIÓN
DE LA MESA DE TRABAJO
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
9 Dispositivos para la medida de la
posición o desplazamientos (Ver
figuras # 31 y 32).
FIGURA # 34. HUSILLO PRINCIPAL DE UN
TORNO
9 Sistemas para el sujeción de la pieza
(Ver figura # 35).
FIGURA # 31. SISTEMA DIRECTO PARA LA
MEDICION DE UNA POSICIÓN
FIGURA # 35. AMARRE DE UNA PIEZA EN
UN PLATO DE GARRAS
FIGURA # 32. SISTEMA INDIRECTO PARA
LA MEDICION DE UNA POSICIÓN
9 Cambiadores
figura # 36).
de
herramientas
(Ver
FIGURA
#
36.
CARRUSEL
HERRAMIENTAS DE UNA FRESADORA
DE
9 Husillo principal o cabezal (Ver figura
# 33).
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
73
9 Ejes de rotación y desplazamiento
complementarios (Ver figura # 37).
computación en las fresadoras de C.
N. C.
El alumno:
• Describirá la teoría de computación y
explicará de que manera se aplica en
las maquinas por C. N. C.
Competencia analítica.
™ Plantear nuevos procedimientos para
la
aplicación
de
sistemas
de
coordenadas en la programación de
C. N. C.
FIGURA # 37. DESPLAZAMIENTOS, EJES DE
UNA FRESADORA
La descripción de los dispositivos se aplica
al torno y a la fresadora, al ser estas dos
máquinas de mayor difusión en las
empresas de mecanizado.
El alumno:
• Elaborará un procedimiento para
aplicar correctamente los sistemas de
coordenadas en el maquinado de
piezas por C. N. C.
Competencia de información.
™ Desarrollar el hábito de la búsqueda
de información para su preparación
personal.
Realizará un cuadro sinóptico
donde
represente
las
principales características del
programador, elementos de
programa,
dispositivos,
acumuladores de memorias,
sistemas de retroalimentación
y los sistemas de control
numérico.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia científico-teórica.
™ Identificar la aplicación de la teoría de
74
El alumno:
• Realizará consulta en bibliografía y
páginas de internet para identificar el
funcionamiento de los sistemas de
retroalimentación.
2.1.3. Características del equipo
de un CNC.
Entrando en la propia arquitectura de los
equipos de control, podemos distinguir
cuatro subconjuntos funcionales:
9 Unidad de entrada-salida de datos.
9 Unidad
de
memorización
interpretación de órdenes.
e
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
9 Unidad de cálculo.
9 Órganos de enlace con la máquinaherramienta y servomecanismos.
En la figura 38 aparece un diagrama
general simplificado de un control
numérico de contorneo de tres ejes. El
diagrama para un equipo punto a punto y
paraxial
es
algo
más
sencillo,
especialmente en lo concerniente al
bloque de cálculo.
Figura 38. Diagrama general simplificado
de un control numérico de contorneo de
tres ejes.
Actualmente las MHCN emplean como
método de trabajo la modalidad CNC
exclusivamente.
Sin embargo, existen en el entorno de la
máquina
herramienta
referencias
continuas al la «tecnología CN». Es
importante conocer los escalones de dicha
tecnología y distinguir entre los términos
CN y CNC.
Sistemas CN básicos:
En las primeras máquinas-herramienta
dotadas de unidades de control numérico
el
programa
se
confeccionaba
externamente y debía ser transferido a la
MHCN mediante algún tipo de soporte
físico (disquete, casete o cinta perforada).
Estos programas CN podían ser puestos en
marcha o detenidos a pie de máquina,
pero no podían modificarse (editarse).
Las correcciones geométricas debidas a las
dimensiones de las herramientas y de los
dispositivos de sujeción tenían que
preverse
anticipadamente
en
la
programación y ser gestionadas de
manera exhaustiva. El operador montaba
las herramientas y los amarres pieza en
acuerdo
estricto
con
aquellas
consideraciones, utilizando generalmente
hojas de proceso o de datos de utillaje.
•
Unidad de entrada y salida de
datos.
Actualmente las MHCN emplean como
método de trabajo la modalidad CNC
exclusivamente.
Sin embargo, existen en el entorno de la
máquina
herramienta
referencias
continuas al la «tecnología CN». Es
importante conocer los escalones de dicha
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
75
tecnología y distinguir entre los términos
CN y CNC.
Sistemas CN básicos:
En las primeras máquinas-herramienta
dotadas de unidades de control numérico
el
programa
se
confeccionaba
externamente y debía ser transferido a la
MHCN mediante algún tipo de soporte
físico (disquete, casete o cinta perforada).
Estos programas CN podían ser puestos en
marcha o detenidos a pie de máquina,
pero no podían modificarse (editarse).
Las correcciones geométricas debidas a las
dimensiones de las herramientas y de los
dispositivos de sujeción tenían que
preverse
anticipadamente
en
la
programación y ser gestionadas de
manera exhaustiva. El operador montaba
las herramientas y los amarres pieza en
acuerdo
estricto
con
aquellas
consideraciones, utilizando generalmente
hojas de proceso o de datos de utillaje.
FIGURA # 38. TECLADO ALFANUMERICO
•
FIGURA # 39. TECLADO DE COMANDOS
Unidad interna de entrada y
salida de datos.
Sistemas
CNC:
(controlados
numéricamente por ordenador)
Presentan un ordenador como UC que
permite al operador comenzar (o
terminar) el programa y además realizar
modificaciones (editar) sobre el mismo a
pie de máquina manipulando los datos
con periféricos de entrada y salida (Ver
figuras # 38, 39 y 40).
FIGURA # 40. TECLAS DE FUNCIONES
76
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Las dimensiones de herramientas y
utillajes se definen durante el reglaje o
inicialización de las mismas, de forma
independiente al programa. Estos datos se
incorporan
automáticamente
a
la
programación durante la ejecución para
que sean llevadas a cabo las correcciones
pertinentes. Por esta razón el operador
puede editar los programas con menos
información de partida, limitándose a
seleccionar las herramientas o utillajes en
esa fase.
No existen diferencias entre CN y CNC con
relación a:
Lenguaje de programación
Tecnología de la máquina-herramienta
La
unidad
de
memorización
e
interpretación de órdenes
En los equipos que utilizan la cinta
perforada como órgano básico de entrada
de programas, y debido a que ciertas
órdenes deben mantenerse durante un
ciclo completo de mecanizado, se utilizan
registros
que
son
memorias
semiconductoras.
Estas
memorias
normalmente se duplican a fin de
incrementar la velocidad de operación del
sistema (memorias intermedias).
En los equipos actuales que utilizan el
teclado como órgano básico e entrada de
datos, la capacidad de la memoria se
incrementa notablemente, debido a que
en este caso se debe almacenar en
memoria el programa completo. Estos
equipos suelen utilizar memorias no
volátiles de acceso aleatorio ya sean del
tipo
permanente
(ferritas,
semiconductores amorfos , etc.)o casi
permanente (CMOS, CMOS-SOS, MOS
dinámicas etc.) en este último caso, si falla
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
la red, deberá mantenerse en memoria la
información durante varios días. Para este
fin se utilizan vertías recargables de
níquel-cadmio de pequeña capacidad.
En los equipos actuales que poseen
memoria central existen también registros
intermedios dado que se interpretan a la
vez varios bloques de programa.
En una utilización normal, una vez
almacenado un programa completo en
memoria, el control numérico inicia su
lectura para posterior ejecución. Los
bloques se van leyendo secuencialmente.
En estos bloques está toda la información
necesaria para la ejecución de una
operación de mecanización (cota a
alcanzar, velocidad, forma de realizar el
trayecto, etc.).
La misión de la unidad de interpretación
es, a partir del programa, indicar a la
unidad de cálculo qué tipo de operación
de mecanizado se va a realizar y cómo
debe realizarse.
•
Unidad de cálculos y de enlace
con los elementos mecánicos.
En adición a las funciones geométricas
para el control de los desplazamientos los
sistemas CNC disponen de otras para el
gobierno de la máquina: funciones
máquina. El número de estas y la forma en
que se ejecutan dependen, tanto de la
propia MHCN, cómo de las posibilidades
de la UC.
Las funciones máquina que se enumeran a
continuación son un ejemplo de las
actividades complementarias que pueden
ser programadas y que en algunos casos
afectan a tareas auxiliares de la MHCN:
77
Comienzo del giro y
velocidad del cabezal.
control
de
la
Posicionado angular del cabezal.
Activación del refrigerante a una presión
de salida dada (Ver figura # 41).
Esto se ejerce a través del siguiente
proceso:
Dibujo del procesamiento
Programación.
Interfase.
Máquinas Herramientas CNC.
La interfase entre el programador y la
MHCN se realiza a través de la interfase, la
cual puede ser una cinta perforada y
codificada con la información del
programa. Normalmente la MHCN posee
una lectora de la cinta.
•
FIGURA # 41. SALIDA DE REFRIGERANTE
POR HERRAMIENTA
Mantenimiento del avance constante.
La mayoría de las capacidades de las
MHCN se pueden configurar como
funciones máquina con el objeto de
automatizar al máximo los procesos de
fabricación.
•
Control numérico para Máquinas
herramienta.
CNC. Se refiere al control numérico de
máquinas, generalmente Máquinas de
Herramientas.
Normalmente este tipo de control se
ejerce a través de un computador y la
máquina está diseñada a fin de obedecer
las instrucciones de un programa dado.
78
Programación manual.
Existen dos formas de programación
comúnmente empleados:
La Programación Manual.
La
Programación
Asistida
por
Computadora (CAP.).
La programación manual, la realizada por
el operador, ya sea directamente, en la
Máquina de Herramienta de Control
Numérico (MHCN) o a través de un
computador personal.
Luego de realizar el programa en el
computador, éste se codifica en una cinta
perforada, para que las instrucciones sean
leídas por la MHCN.
En el caso de la programación asistida por
computadora, la figura de la pieza se
dibuja y se diseña a través de un
programa CAD/ CAM y luego de tener el
diseño, éste se programa a través del CAM
al lenguaje de CNC; es decir el mismo
programa CAM, genera el programa para
la MHCN.
Programación Manual vs. Programación
por Computadora
Veamos ahora en forma comparativa
como sería la producción de una pieza a
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
través de programación manual vs.
programación por computadora.
Programación Manual:
30 días de diseño manual de la pieza
3 días de programación
30 días de correcciones de diseño y
programa
10 días de producción en serie
Total: 72 días.
Programación Asistida por Computadora:
20 días de diseño y programación
simultáneo
2 días de correcciones
10 días de producción en serie
Total: 32 días
Como se puede ver la programación
asistida por computadora da una gran
ventaja competitiva; por lo cual resulta
importante, que si ya se cuenta con
máquinas de CNC, entonces debe existir
un importante respaldo en programas
(software) orientados a dar una mayor
flexibilidad y ventaja.
Realizará un cuadro sinóptico
donde
diferencie
las
principales características de la
unidad de entrada, interna,
unidad de cálculos y de enlace
con los elementos mecánicos.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia tecnológica.
™ Identificar los avances tecnológicos en
los sistemas de C.N.C.
•
Realizará consulta en internet y
bibliografía acerca de los avances
tecnológicos en unidades de entrada y
salida de datos, unidades de cálculo y
enlace con los elementos mecánicos.
Competencia analítica.
™ Plantear nuevos procedimientos para
la programación manual.
El alumno:
•
Elaborará un procedimiento para la
programación manual de una pieza
resaltando las diferencias con el
propuesto por El PSP.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
2.2. Programar una fresadora CNC por
medio de sistemas de coordenadas,
unidades de adquisición, y lenguaje
de programación para la fabricación
de una pieza metal mecánica.
2.2.1
Coordenadas.
Los equipos CNC ejecutan operaciones de
maquinado
efectuando
algunos
movimientos de movimiento lineal y
movimiento rotatorio.
El método de movimiento es diseñado por
el fabricante de la máquina y puede variar
de una máquina a otra. Por ejemplo la
mesa puede moverse en sentido
horizontal plano (movimiento sobre los
ejes X,Y) y el usillo puede moverse en el
plano vertical (movimiento en el eje Z).
El alumno:
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
79
•
Sistema
de
cartesianas.
coordenadas
Las mejoras en el campo de la máquinaherramienta van encaminadas a obtener la
máxima libertad de movimientos, con una
elevada rigidez y con una mínima masa a
desplazar. Es decir, conseguir unas altas
características dinámicas de máquina. La
mejora de dichos aspectos debe llevar,
como resultado final, a una mayor
velocidad de mecanizado y a una mejor
precisión y acabado, conduciendo a un
aumento de la productividad, tanto por el
menor tiempo de mecanizado como por la
disminución de procesosde acabado.
La
configuración
de
máquina
convencional esta basada en una
estructura en serie. Dicha estructura
presenta tantos ejes como grados de
libertad
dispuestos
en
serie
y
normalmente de acuerdo con unos ejes
cartesianos X, Y, Z además de unos ejes de
rotación, si es necesario (Ver figura # 42).
Este tipo de disposición no requiere un
gran esfuerzo de control ya que cada eje
de la máquina controla un grado de
libertad cartesiano.
FIGURA #42. CENTRO DE MECANIZADO
DE 6 EJES
Frente a esa facilidad en el control, las
máquinas con una configuración en serie
presentan la desventaja de que cada eje
deba soportar carga en todas las
direcciones, y deba soportar y mover los
ejes que van montados sobre él. Esta
característica conduce a una alta masa a
mover y por lo tanto a unas bajas
características dinámicas de máquina.
Esto se hace especialmente patente en
grandes máquinas.
•
Tipos de control en dos ejes.
De acuerdo al tipo de control los sistemas
CNC se subdividen en tres categorías en
nivel creciente de prestaciones: Punto a
punto, paraxial y continuo (Ver figuras #
43, 44 y 45).
FIGURA # 43. CONTROL CONTINUO
80
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
FIGURA # 44. CONTROL PARAXIAL
FIGURA # 45. CONTROL PUNTO A PUNTO
El control punto a punto permite el
posicionado de la herramienta de acuerdo
a
puntos
programados
mediante
movimientos simples en cada eje en vacío.
Esto supone el que no se pueda controlar
la trayectoria de la herramienta en trabajo.
Dependiendo del tipo de control los
motores de cada eje actúan separada o
conjuntamente hasta que se alcanza la
posición deseada.
El control punto a punto se usa
habitualmente en taladradoras o en
sistemas de soldadura por puntos.
El
control
paraxial
permite,
adicionalmente a los desplazamientos
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
rápidos en vacío, el avance de la
herramienta en carga, según trayectorias
paralelas a los ejes básicos de la MHCN.
En dichas trayectorias sólo actúa un único
motor (el que ejecuta el desplazamiento
en ese eje) controlándose la distancia a
recorrer y la velocidad del avance.
Este tipo de control se emplea en
cepilladoras CN y fresas o tornos sencillos.
El control continuo permite:
Los desplazamientos rápidos de la
herramienta en vacío.
Avances en carga paralelos a los ejes
básicos.
Avances en carga hasta cualquier punto
arbitrario
de
la
pieza
utilizando
interpolaciones rectas o circulares.
Existen diferentes niveles de complejidad
en los controles continuos en relación a la
capacidad de actuar con varios ejes para
poder
obtener
trayectorias
de
herramientas por interpolación más o
menos complejas. En este contexto
conviene distinguir los planos afectados
por la interpolación. Así se habla de
contorneo 2D, 2D y 1/2, y 3D.
Las prestaciones de una MHCN no se
miden por el número de ejes sino por el
número de ejes que puede mover
(controlar) de forma simultánea para
describir trayectorias.
Un control de tipo continuo puede actual
como paraxial o punto a punto, y un
paraxial como punto a punto. Las
situaciones inversas no son viables.
Un control de contornos 2D permite llevar
a cabo interpolaciones lineales y circulares
con la intervención de dos ejes básicos de
desplazamiento.
El contorno queda dentro del plano
formado por ambos ejes. Si la MHCN tiene
tres ejes básicos pero su capacidad es de
contornos es 2D, el tercer eje sólo
81
determina la posición relativa del plano
mencionado.
En fresado, el tercer eje determinaría la
profundidad o altura y el contorno a
fresar que se definiría con los otros dos.
Un control de contornos 2D y 1/2 permite
la ejecución de contornos 2D en cualquier
plano definido por dos desplazamientos
básicos quedando el eje ortogonal
solamente
hábil
para
definir
profundidades. En las
máquinas-herramienta de tres ejes con
CNC se da generalmente este tipo de
situación, pudiéndose definir contornos
en los tres planos
XY, YZ y ZX. En fresadoras conlleva la
posibilidad de realizar cajeras en
cualquiera de los tres planos.
Un control de contornos 3D permite
interpolar linealmente y circularmente en
el espacio tridimensional. Esto supone que
la
máquina
debe
desplazar
simultáneamente sus tres ejes para poder
definir trayectorias rectas o circulares en
cualquier plano.
•
Control del eje “Z”.
En máquinas con eje “z”, este eje une
directamente la base de la máquina con
una plataforma móvil sobre la que va
montado el cabezal, de ahí se puede decir
que los ejes están dispuestos de forma
paralela (Ver figura # 46).
FIGURA # 46. CIRCUITO DE CONTROL
PARA POSICIONAMIENTO DE EJES
El
alto
costo,
principalmente
computacional, que requiere controlar las
longitudes de los distintos brazos de un
mecanismo de estas características hizo
que su utilización no se extendiese - salvo
en el caso de aplicaciones donde dicho
costo estuviese justificado, como es el
caso de los simuladores de vuelo.
Hoy en día dicho costo ha sufrido una
espectacular
reducción
y
están
apareciendo
otras
aplicaciones,
especialmente en el mundo de la
máquina-herramienta. Las primeras de
estas
aplicaciones
introdujeron
el
concepto de “Hexápodo”, derivado del
tipo de arquitectura paralela utilizada; la
base de la máquina se encuentra ligada al
cabezal mediante seis brazos, los cuales
mediante la variación de su longitud
consiguen la orientación exigida en la
herramienta.
Las principales ventajas de la arquitectura
paralela son las siguientes:
Estructura más simple.
Menor inercia.
Menor coste.
Y sus principales inconvenientes se
resumen en los siguientes puntos:
Volumen de trabajo muy irregular con
relación al volumen prismático deseable.
Gran tamaño global de la máquina, en
comparación con el volumen de trabajo.
Complejidad de control. Constante
interpolación de 5 ejes y complejas rutinas
de control no lineal.
Dificultad de puesta a punto.
Dificultad de compensación de errores.
82
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
•
Control de
posiciones.
cuatro
y
cinco
Algunas MHCN disponen de mesas
giratorias y/o cabezales para cabezales
orientables.
En ellas la pieza puede ser mecanizada por
diferentes
planos
y
ángulos
de
aproximación.
Los ejes sobre los que giran estas mesas y
cabezales se controlan de forma
independiente y se conocen con el
nombre de ejes complementarios de
rotación. Su velocidad se regula también
de forma autónoma.
U, V, W.
Tornos con más de dos ejes de
desplazamiento pueden considerarse a
aquellos que incorporan una segunda
torreta portaherramientas.
Este sistema se emplea en fabricación de
piezas voluminosas a fin de elevar la
productividad mediante el mecanizado
simultáneo con dos herramientas.
Las dos torretas pueden controlarse de
forma independiente recibiendo los ejes la
designación Z y X (desplazamientos de la
torreta principal) y W y U (adicional) (Ver
figura
# 47).
-
Los ejes complementarios de rotación se
designan en la programación CN como A,
B, C.
Debido a las exigencias impuestas por la
complejidad de ciertas piezas otras MHCN
están dotadas de más de tres ejes de
desplazamiento principal.
Los centros de mecanizado presentan
usualmente en adición a los tres
principales, un cuarto eje para la
orientación del cabezal, un quinto para el
giro de la mesa y hasta un sexto (W) de
aproximación de la herramienta.
La trayectoria de la herramienta se define
mediante
la
composición
de
los
desplazamientos en X, Y y Z.
En muchos casos el eje W sólo opera
cuando el resto de los ejes permanecen
fijos y se usa para trabajos menores de
taladrado en cualquier dirección.
Los
ejes
complementarios
de
desplazamiento se designan en la
programación CN como
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
FIGURA # 47. MOVIMIENTO DE TORRETA
Los ejes de rotación complementarios en
torneado se emplean para orientar el
plato según un ángulo deseado de forma
coaxial respecto del eje de de rotación
principal del cabezal. En este giro
adicional la velocidad es fija y solo afecta
al posicionado de la pieza.
También existe la posibilidad de paradas
del plato según ángulos establecidos
controlando el husillo principal.
83
•
Sistemas de incremento.
Las posiciones de los elementos móviles
de las MHCN se pueden medir mediante
dos sistemas: directo e indirecto.
El sistema directo utiliza una escala de
medida ubicada en la guía de la mesa de
la máquina (Ver figuras 48, 49 y 50).
FIGURA # 50. MESAS TRANSPORTABLES
DE UNA FRESADORA
Las imprecisiones en el giro del sinfín o en
su acoplamiento no afectan a este método
de medida. Un resolver óptico determina
la posición por conteo directo en la rejilla
o regleta graduada y transforma esta
información a señales eléctricas para su
proceso por la UC (Ver figura # 51).
FIGURA # 48. MESA FRESADORA CON
TORNILLOS DE APRIETE
FIGURA # 51. ESQUEMA INTERCAMBIO DE
SEÑALES
FIGURA # 49. MESA
CABEZAL BASCULANTE
84
GIRATORIA
Y
En el sistema indirecto la posición de la
mesa se calcula por la rotación en el sinfín
(Ver figuras # 52, 53 y 54). Un revolver
registra el movimiento de un disco
graduado solidario con el sinfín.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
La UC calcula la posición del mediante el
número de pasos o pulsos generados
durante el desplazamiento.
FIGURA # 54.
ACCIONAMIENTO
RECIRCULANTES
FIGURA # 52. ACOPLAMIENTO PARA
FRESADORAS
FIGURA # 53. ACOPLAMIENTO PARA
TORNOS
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
ACOPLAMIENTO POR
DE
BOLAS
Para conocer las posición exacta de
cualquier elemento móvil de una MHCN a
lo largo de un eje de desplazamiento se
emplean un conjunto de dispositivos
electrónicos y unos métodos de cálculo.
Estos elementos constan, básicamente, de
una escala graduada (similar a un
escalímetro) y el resolver capaz de «leer»
dicha escala.
Atendiendo a al método de lectura y
forma de la escala se distingue entre:
medición de posiciones absolutas. medida
de posiciones por incrementos
El término «incremental» ( incremento =
desplazamiento pequeño de longitud fija)
se emplea para designar los movimientos
relativos a algún punto significativo
distinto del origen absoluto y que,
además, puede variar.
Durante el movimiento la UC lleva a cabo
un conteo del número de incrementos
(divisiones) en las que la nueva posición
difiere de la anterior (Ver figura # 55).
85
FIGURA # 55. MEDIDA DE LA POSICIÓN
POR INCREMENTOS O INCREMENTAL
Es imprescindible que la lectura pueda
llevarse a cabo en todo el rango de
desplazamiento del eje en cuestión. A
cada posición definida dentro de ese
rango la UC le asigna un valor numérico.
La escala se codifica generalmente en
sistema binario.
La
medición
de
posiciones
por
incrementos emplea una escala con un
sistema de división simple. La rejilla esta
dividida en sectores blanco/negro sobre
los que pasa el resolver durante el
movimiento. Este cuenta el número de
sectores blanco/negro obteniendo el valor
del
desplazamiento
por
diferencia
respecto a su posición previa. Para
garantizar que la medida se realiza
correctamente, inmediatamente después
de inicializarse la UC se debe de medir la
posición inicial respecto al cero máquina.
A esta posición de inicio se le conoce
como «punto de referencia». Tan pronto
como la máquina a asignado el punto de
referencia el resolver comienza a
suministrar posiciones relativas al último
punto mediante lectura/conteo de la
escala.
•
86
Sistema absoluto.
Las posiciones de los elementos móviles
de las MHCN se pueden medir mediante
dos sistemas: directo e indirecto.
El sistema directo utiliza una escala de
medida ubicada en la guía de la mesa de
la máquina. Las imprecisiones en el giro
del sinfín o en su acoplamiento no afectan
a este método de medida. Un resolver
óptico determina la posición por conteo
directo en la rejilla o regleta graduada y
transforma esta información a señales
eléctricas para su proceso por la UC.
En el sistema indirecto la posición de la
mesa se calcula por la rotación en el
sinfín. Un revolver registra el movimiento
de un disco graduado solidario con el
sinfín. La UC calcula la posición del
mediante el número de pasos o pulsos
generados durante el desplazamiento.
Para conocer la posición exacta de
cualquier elemento móvil de una MHCN a
lo largo de un eje de desplazamiento se
emplean un conjunto de dispositivos
electrónicos y unos métodos de cálculo.
Estos elementos constan, básicamente, de
una escala graduada (similar a un
escalímetro) y el resolver capaz de «leer»
dicha escala.
Atendiendo a al método de lectura y
forma de la escala se distingue entre:
medición de posiciones absolutas (Ver
figura # 56).
FIGURA # 56. MEDIDA DE LA POSICIÓN
ABSOLUTA
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Medida de posiciones por incrementos
La utilización del adjetivo «absoluto» para
la medición de los desplazamientos
supone que las posiciones estimadas son
independientes del estado puntual de la
máquina o de su control al estar referidas
a un punto invariante conocido como
«origen absoluto».
La medición de posiciones absolutas
emplea un sistema de escalas codificadas
y ordenadas por múltiplos similares a un
escalímetro.
Es imprescindible que la lectura pueda
llevarse a cabo en todo el rango de
desplazamiento del eje en cuestión. A
cada posición definida dentro de ese
rango la UC le asigna un valor numérico.
La escala se codifica generalmente en
sistema binario.
•
Sistema de fijación a cero
Las MHCN se pueden medir mediante dos
sistemas: directo e indirecto.
El sistema directo utiliza una escala de
medida ubicada en la guía de la mesa de
la máquina. Las imprecisiones en el giro
del sinfín o en su acoplamiento no afectan
a este método de medida. Un resolver
óptico determina la posición por conteo
directo en la rejilla o regleta graduada y
transforma esta información a señales
eléctricas para su proceso por la UC.
En el sistema indirecto la posición de la
mesa se calcula por la rotación en el
sinfín. Un revolver registra el movimiento
de un disco graduado solidario con el
sinfín. La UC calcula la posición del
mediante el número de pasos o pulsos
generados durante el desplazamiento.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Para conocer la posición exacta de
cualquier elemento móvil de una MHCN a
lo largo de un eje de desplazamiento se
emplean un conjunto de dispositivos
electrónicos y unos métodos de cálculo.
Estos elementos constan, básicamente, de
una escala graduada (similar a un
escalímetro) y el resolver capaz de «leer»
dicha escala.
Atendiendo a al método de lectura y
forma de la escala se distingue entre:
medición de posiciones absolutas y
medida de posiciones por incrementos
La utilización del adjetivo «absoluto» para
la medición de los desplazamientos
supone que las posiciones estimadas son
independientes del estado puntual de la
máquina o de su control al estar referidas
a un punto invariante conocido como
«cero máquina».
Para conocer la posición actual del
desplazamiento se hace siempre referencia
al cero máquina (origen absoluto) que es
un punto físico, conocido e invariante de
la MHCN.
Es imprescindible que la lectura pueda
llevarse a cabo en todo el rango de
desplazamiento del eje en cuestión. A
cada posición definida dentro de ese
rango la UC le asigna un valor numérico.
La escala se codifica generalmente en
sistema binario.
Elaborará en forma grupal un
resumen de los sistemas de
coordenadas y características
del CNC.
87
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia lógica.
™ Resolver problemas que involucren el
razonamiento lógico y matemático.
El alumno:
•
Determinará la aplicación del sistema
de coordenadas en el maquinado de
una pieza por C.N.C.
Competencia de información.
™ Desarrollar el hábito de la búsqueda
de información para su preparación
personal.
El alumno:
•
Realizará consulta en páginas de
internet y bibliografía en donde mas
puede aplicarse aparte de las
fresadoras de C.N.C los tipos de
control en dos ejes, control de eje z,
control de cuatro y cinco posiciones,
sistemas de incremento y sistema de
fijación a cero.
2.2.2
técnico de programación y acceso a una
computadora.
•
Computadoras para CNC.
Existen en el mercado numerosos
fabricantes de CNCs especialmente
diseñados para el mecanizado de alta
velocidad, entre ellos podemos citar los
siguientes: Fidia, Fagor, Heidenhain,
Siemens, Fanuc, Selca, Num, etc.
•
Lenguajes de programación de
CNC.
Como ya hemos dicho, el programa hecho
en un computador; sólo podrá ser leído
por la MHCN, a través de una lectora de
cinta.
Esta cinta debe contener en forma
codificada las instrucciones del programa.
Existen dos tipos de códigos o lenguajes
para cintas perforadas: El código ISO (Ver
figura # 57).
Programación CNC.
Normalmente las compañías tienen solo
dos o tres máquinas CN y se ha visto que
ellas necesitan asistencia computacional
para algunos de los trabajos que ellas
hacen.
FIGURA # 57. CODIGO ISO PARA CINTA
PERFORADA
El Código EIA (Ver figura # 58).
Si ellas no tienen una computadora ellas
pueden rentarlas por tiempo o alquilar un
especialista el cual tenga el conocimiento
88
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
presentar los comandos más básicos del
APT. Para una información más completa
se deberán consultar los manuales de
programación APT.
FIGURA # 58. CODIGO EIA PARA CINTA
PERFORADA
Estas cintas son normalmente de una
pulgada de ancho y poseen ocho canales
o líneas de perforación; es decir disponible
para ser perforados.
Tabla 2
También posee unas perforaciones más
pequeñas con el propósito de su
alimentación en la perforadora o lectora.
Normalmente la MHCN posee un
interruptor para adecuarse al tipo de
programa en la cinta, ya sea ISO o EIA. Lo
mismo que se revisa en un protocolo de
compatibilidad a fin de que la
comunicación
de
datos
entre
el
computador y la MHCN, sea correcto y
oportuno.
•
Programación
automática
Herramental APT.
del
El lenguaje APT es muy amplio y está
compuesto por muchas y muy variadas
reglas.
Esta sección no es en ningún caso de
comprensión, aquí solamente se van a
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
FIGURA # 59.
89
Figura 61
Tabla 3 comandos de líneas.
Figura 62. Parte maquinada empleando
los comandos part, drive y chak surfaces
para guiar los maquinamientos de la
herramienta.
Figura 60
90
Comandos para Especificar el Movimiento
de la Herramienta.
El programador dirige la herramienta a lo
largo
de
la
geometría
definida
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
previamente por medio de los comandos
de movimiento de herramienta. La
computadora siempre usa tres superficies
para auxiliar la guía de cortador a lo largo
del conjunto programado. Esas superficies
son identificadas de la siguiente manera:
9 Part surface: guía la herramienta hacia
el fondo
9 Drive surface: guía la herramienta
lateralmente
9 Check surface: detiene el movimiento
de la herramienta a lo largo de los
movimientos anteriores.
9
Figura 63
•
Adaptación del APT.
En el caso de los carruseles (almacenes) de
herramientas, para cambiar la herramienta
se emplea un manipulador o garra
adicional (Ver figuras # 64 y 65). La UC de
la máquina interrumpe el mecanizado
para que el manipulador extraiga del
carrusel, que ha girado hasta colocar al
útil deseado en la posición de cambio, la
nueva herramienta. Simultáneamente la
garra opuesta del manipulador extrae la
herramienta en uso del cabezal. Un volteo
del manipulador coloca la nueva en el
cabezal y a la usada en el hueco (estación)
dejado por la primera en el almacén. La
operación solo dura segundos.
Tabla 4
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
91
FIGURA # 64. AMARRE DE UNA PIEZA EN
UN PLATO DE GARRAS
FIGURA # 65. CONOS
•
Programación
automática
maquinado (Auto-Map).
del
computacionales y las especificaciones
de maquinado.
9 Establecimiento de las definiciones
geométricas
9 Establecimiento del movimiento de las
herramientas
9 Establecimiento
de
término
de
movimientos
para
regresar
la
herramienta a una posición segura al
inicio de la máquina y prepararla para
el nuevo ciclo.
Los comandos de esta sección son
empleados para especificar información
importante de identificación y maquinado.
Esta información deberá ser introducida
antes
de
programar
cualquier
especificación del movimiento de las
herramientas
Figura 66. Elaboración del programa APT
para el fresado y barrenado de la pieza.
Cuando se esta trabajando con el dibujo
de la parte el programador procede a
elaborar el programa requerido en APT; el
programa usualmente consiste en cuatro
partes principales.
9 El establecimiento de parámetros de
referencia describe las operaciones
Tabla 4
92
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Una fórmula empírica nos indica las
proporciones relativas de los diferentes
átomos de un compuesto.
•
Programación Compact II.
Elementos de programación de lenguaje
del compact II.
El compact II es similar al APT en la
estructura de sus comandos. La sintaxis de
los comandos es compatible con Compact
II sin embargo requiere el uso de una
mayor asociación de términos en mayor o
menor grado. Cuando se usa una mayor
relación de términos se establece el tipo
de operación que va a ser efectuado,
cuando se emplea una menor correlación
de términos sé esta definiendo donde o
como va a ser ejecutada la operación.
Tabla 5
La menor relación de términos puede
aparecer en cualquier secuencia.
Comandos para especificar geometría.
Los siguientes comandos son usados para
definir la geometría que va a ser
maquinada.
Compact II permite al usuario establecer
un origen (Origen de la parte) con
respecto al cero absoluto de la máquina.
Los
siguientes
comandos
estarán
referenciados a la base de coordenadas
XB, YB, ZB.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Figura 67.
Usa los siguientes comandos para definir
las líneas más trazadas en la Figura 67.
93
Tabla 6
Figura 68
Use los siguientes comandos para definir los círculos mostrados en la figura 69.
94
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Tabla 7
Figura 69
Comandos para especificar los parámetros de referencia de inicio.
Hay seis tipos básicos de comando los cuales deben ser introducidos antes que ningún otro
comando de movimiento de herramienta. Esos comandos se describen como sigue:
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
95
Tabla 8
Figura 70
Comandos para especificar el movimiento de la herramienta.
En esta sección se van a tratar los comandos de movimiento de herramienta más básicos, si
es necesaria una mayor información se recomienda acudir al manual de programación
Compact II.
96
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Tabla 9
Figura 71
Elaboración de un programa completo en compact II.
El proceso de elaboración de un programa en Compact II es muy similar al efectuado para
APT. El programador inicia con el diseño de la parte procediendo a establecer la definición
de la geometría y el movimiento de las herramientas.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
97
Figura 72. Elaboración de un programa en compact II para fresado y barrenado de la figura.
Tabla 10
98
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Tabla 11
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
99
•
Programación
proceso APT.
general
de
un
En la botonera que controla las funciones
de programación se puede distinguir entre
las teclas empleadas para la transcripción
de los datos de entrada (caracteres) y
aquellas que inician cualquier comando
del ordenador (como la tecla <ENTER> o
<INTRO>) (Ver figuras # 73 y 74).
operadores matemáticos elementales (+,,/ ,.). Con este juego tipográfico se puede
redactar el texto del programa CN carácter
a carácter.
Algunos paneles incorporan teclas con las
funciones
de
programación
más
importantes o usuales de forma explícita,
lo que reduce o abrevia la escritura del
programa (Ver figura # 75). Dichas
funciones aparecen designadas de forma
directa con su texto sobre la tecla o con
icono que la describe (tal es el caso de los
desplazamientos).
FIGURA # 73. FUNCIONES MAQUINA
FIGURA # 74. TECLAS DE FUNCIONES
Para la escritura de datos, los paneles de
control incorporan un juego de caracteres
reducido compuesto por las letras
(mayúsculas) con significado en la
programación CN (G, M, F, ...), números y
100
FIGURA # 75. FUNCIONES
PROGRAMABLES
Las teclas de comandos del ordenador se
emplean para la ejecución de tareas como
la corrección, almacenamiento, listado y
arranque de los programas CN así como
para su emisión hacia los periféricos
externos (Ver figura # 76).
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
™ Resolver problemas que involucren
razonamiento lógico y matemático.
el
El alumno:
•
Determinará de que manera influyen los
códigos numéricos en la programación de C. N.
C.
Competencia de información.
FIGURA # 76. TECLADO DE COMANDOS
Se pueden identificar porque incorporan
abreviaciones o símbolos.
Ejemplo 1: Las letras y números pulsados
aparecen en la pantalla. Tras la edición del
bloque de programación (frase) su
validación y memorización por el
ordenador sólo se llevará acabo pulsando
una tecla de confirmación que puede
tener la abreviación <INTRO>, <STORE>,
<ENTER> o <INPUT>.
Ejemplo: Para activar un programa CN y
proceder a su edición el sistema CNC debe
encontrarse en el modo de programación.
Para llevar acabo este cometido pueden
aparecer teclas con la abreviación
<PROGRAMAR>,
<EDIT>, <PROGRAMMING>, <EDITOR>
™ Desarrollar el hábito de la búsqueda de
información para su preparación personal.
El alumno:
•
Realizará consulta en páginas de internet y
bibliografía para identificar cuales son los
diferentes tipos de lenguajes de programación y
cuales son sus aplicaciones en el maquinado
de piezas por fresadora de C .N. C.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
2.3
Elaboración de partes en fresadora
CNC programando la secuencia del
proceso y usando el herramental
apropiado para lograr la calidad en
dimensiones.
2.3.1 Programado
de
fresadora CNC.
una
•
Investigará en forma individual
cuales son las computadoras
para CNC los tipos de lenguaje
que utilizan, la forma en que
se programa el herramental.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia lógica.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Manejo de los ejes de una
fresadora CNC.
En la descripción de las MHCN se utiliza
siempre el concepto de «eje»: direcciones
de los desplazamientos principales de las
partes móviles de la máquina como la
mesa portapiezas, cabezal, torreta.
Las MHCN están provistas de un número
de ejes principales característico que hace
factibles los trabajos de mecanizado sobre
la pieza.
101
Estos ejes se designan covencionalmente
como X, Y y Z.
Los tornos disponen de dos ejes
principales, mientras que las fresadoras
están dotadas de tres.
En los tornos los ejes X y Z se asocian al
desplazamiento del carro principal sobre
el que se desliza ortogonalmente el
portaherramientas (como por ejemplo una
torreta
o
revolver).
Mediante
la
combinación de ambos movimientos se
pueden describir trayectorias oblicuas.
Las fresadoras disponen de tres ejes X, Y y
Z. Dos de ellos se asocian al movimiento
en un plano horizontal de la mesa de
trabajo, mientras que el tercero es el
desplazamiento vertical del cabezal de la
máquina. Si la fresadora dispone de una
mesa fija, es el cabezal el que ejecuta los
tres desplazamientos.
En trabajos de mecanizado de formas
complejas se requieren MHCN dotadas de
más ejes de desplazamiento.
La designación y descripción de los ejes de
cada tipo de MHCN se encuentra
normalizda.
La disposición de los carros móviles en las
MHCN puede ser muy sofisticada, dando
origen a una gran variedad de diseños /
modelos tanto en fresadoras como tornos.
Los fabricantes de MHCN determinan
dichas disposiciones en función de los
requerimientos en cuanto a capacidad de
carga y precisión de posicionado. Esta
disposición viene condicionada por:
La forma de la trayectoria a recorrer (Ver
figura # 77).
102
FIGURA # 78. GENERACIÓN DE UNA
TRAYECTORIA DE HERRAMIENTA
Las propiedades de las superficies de
contacto.
Las exigencias de apriete o sellado.
•
Operaciones con el diámetro
interior y diámetro exterior.
Para ser capaces de describir círculos ya
sea con diámetro interior o exterior en un
sistema de coordenadas bidimensional se
requiere establecer el centro del círculo y
un radio.
Para determinar círculos en un sistema de
coordenadas tridimensional es necesario
además especificar el plano del círculo.
Si la herramienta se desplaza de un punto
inicial hasta un punto final dado mediante
una trayectoria circular, nos encontramos
ante lo que se llama interpolación circular.
Los arcos de circunferencia se pueden
recorrer en el sentido horario o en el
sentido antihorario.
Si el sistema de control tiene más de 2 ejes
se requiere la entrada del plano en el que
se encuentra el arco de circunferencia: por
ejemplo, en los planos XY, YZ o XZ.
Una vez elegido el plano del arco, el
mecanizado se puede realizar en varias
pasadas de profundidad.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
La interpolación circular a velocidad rápida
no es posible normalmente.
se consigue un rango más o menos
variado de velocidades de giro.
•
En la mayor parte de las MHCN el
elemento que acciona el cabezal es un
motor de corriente continua. Esto
proporciona una variedad casi infinita de
velocidades de giro, las cuales se procesan
mediante un tacómetro.
Proporciones en el avance.
Se conoce como avance al movimiento de
la herramienta en la dirección de
mecanizado.
Es, por tanto, un desplazamiento
(generalmente expresado en mm) que
generalmente se calcula de forma relativa.
El programador puede asignar este valor
en dos unidades en función de:
revoluciones
pieza
(giro
completo)
(Ejemplo:
0,2 mm/rev), minutos.
(Ejemplo: 40 mm/min)
En los programas CN este valor viene
precedido de la letra «F» (de «feed rate»
en inglés).
El avance se relaciona directamente con la
velocidad de la operación de mecanizado.
Por esta razón su valor se determina
teniendo presentes la fuerza de corte
disponible y el estado superficial deseado.
•
Velocidad del Husillo.
El husillo principal ejecuta: el movimiento
rotativo de la pieza en los tornos.
La rotación de herramienta en las
fresadoras y taladradoras.
El husillo puede accionarse por: motores
de corriente alterna de tres fases.
Motores de corriente continúa.
En el primer caso la regulación de la
velocidad de giro se lleva a cabo mediante
un reductor de engranajes. Dependiendo
del diseño y complejidad de este reductor
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Todo ello permite al programador
establecer la velocidad de giro de forma
casi arbitraria, dentro del rango y
capacidad del motor.
Los motores de corriente continua
incorporan frecuentemente reductores en
la transmisión de dos o cuatro salidas para
la obtención de los pares más favorables
en
las
diferentes
operaciones
de
mecanizado.
En los tornos el husillo se conecta
directamente a un adaptador o nariz que
lo hace solidario con el plato de garras
que sujeta la pieza de trabajo. En las
fresadoras este adaptador contiene el
sistema de colocación de las fresas o
herramientas.
Atendiendo a las diferentes posibilidades
de amarre y a las innumerables
configuraciones
de
herramientas
existentes en el mercado, los adaptadores
del husillo siguen unas pautas de diseño
normalizadas que capaciten su conexión a
múltiples dispositivos.
Las fresadoras universales así como las
taladradoras y mandrinadoras disponen
frecuentemente de dos husillos principales
en disposición horizontal o vertical que
pueden ser empleados de forma opcional
y alternativa
103
(Ver figuras # 79 y 80).
máquina (o programador) introduce en el
sistema de control.
El sistema de control lee el programa CN y
convierte la información que contiene en
pulsos de control para la máquinaherramienta.
El desarrollo de un programa CN es
determinado por el fabricante del sistema
bajo unas pautas estandarizadas.
FIGURA # 79. DISPOSICIÓN DEL HUSILLO
HORIZONTAL
FIGURA # 80. DISPOSICIÓN DEL HUSILLO
VERTICAL.
•
Formato de la información.
El sistema de control de una máquinaherramienta CNC es el responsable en
activar las funciones de la máquinaherramienta
necesarias
para
cada
secuencia particular de operaciones.
Para que esto ocurra, el computador del
sistema de control tiene que ser
informado de cómo va a tener lugar.
Esta información toma la forma de
programa CN que el operador de la
104
Los siguientes apartados ilustran cómo
siguen estas pautas los programas CN.
En un programa de CN, las operaciones
para mecanizar una pieza en la máquina
herramienta son declaradas en un
formulario que el sistema de control
puede entender.
Un operador que conozca una máquinaherramienta convencional requiere una
planificación de trabajo y un plano de la
pieza para poder procesarla. De acuerdo a
la información contenida en estos
documentos, obtendrá las materias primas
necesarias, herramientas, equipo de
mantenimiento, etc. y, tras la preparación,
comenzará inmediatamente con las
operaciones de mecanizado.
La planificación de trabajo y el plano
indican al operador qué operaciones se
requieren.
De cualquier forma, el proceso decidido y
los datos de corte seleccionados son
generalmente decididos sólo cuando se
lleva a cabo el proceso de mecanizado
actual.
El mecanizado siguiendo un programa CN
es diferente:
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
En este caso, todas las operaciones de
mecanizado
deben
establecerse
previamente y en el orden correcto, junto
con las condiciones de avance, velocidad
de giro, etc., y estos detalles almacenarse
en el programa CN.
Una vez introducido el programa CN en el
sistema de control, puede ejecutarse
tantas veces como se desee.
Al operador tan sólo le queda:
9 -preparar la máquina,
9 -monitorizar
las
secuencias
de
mecanizado,
9 -efectuar la inspección,
9 -cargar, fijar y liberar las piezas y
9 -recambiar
las
herramientas
desgastadas.
Si algunas operaciones deben llevarse a
cabo de forma diferente a la especificada
en el programa CN, los puntos apropiados
del programa CN deben modificarse.
En un sistema de control CNC, tales
modificaciones pueden ser realizadas
directamente por el operador de la
máquina.
Otras condiciones adicionales pueden
consistir en: información geométrica (p.e.
datos de coordenadas. X20, Y40, Z30),
información tecnológica (p.e. avance:
F0.2; F40; velocidad de giro: S1000) e
información de programación
(p.e. nombre de bloques de programa:
P50=comienzo de bloque en programa
nº50; Q60= final de bloque en programa
nº60)
Subrutinas:
Los programas de CN con secuencias de
mecanizado repetitivas incluyen un
número de instrucciones que tienen que
ser programadas varias veces.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Para que el programador no tenga que
escribir y/o introducir instrucciones
repetidamente, hay formas de preparar
secciones de programas repetitivas como
subrutinas
que
son
almacenadas
separadamente en el sistema de control.
Cuando se ejecuta el programa principal
para una pieza concreta, se llama a la
subrutina
mediante
instrucciones
especiales en el punto adecuado, siendo
insertada en la secuencia general de
mecanizado.
Al final de la subrutina, una instrucción
devuelve el control al programa principal.
Un programa CN consta básicamente de
instrucciones.
Estas instrucciones son convertidas por el
sistema de control en pulsos de control
para la máquina herramienta
Ejemplo:
Si en el programa aparece:
«Desplazamiento rápido a X=40, Z=20»,
esto origina que se activen los motores de
los ejes X y Z, manteniéndose así hasta
llegar a la posición X=40, Z=20.
Las instrucciones de un programa CN
están acompañas habitualmente de
condiciones adicionales. En este ejemplo,
significaría:
Una instrucción junto con las condiciones
adicionales constituye un bloque de
programa.
Un programa CN consiste por tanto en
una secuencia de bloques de programa
como:
Los bloques de programa pueden
identificarse por números de bloque (p.e.
N10, N20, etc.) y hay sistemas de control
en los que, por norma, cada bloque de
programa es numerado, mientras que en
105
otros sistemas de control sólo se numeran
aquellos bloques que el programador
considera por jugar un papel determinado
en el programa.
El lenguaje de programación de un
sistema de control determina las reglas
con las que deberán construirse los
bloques de programa en un programa CN
(Ver figuras # 81 y 82).
FIGURA # 61. SÍMBOLOS DESCRIPTIVOS
de la letra de dirección con la que la
palabra comienza.
La letra de dirección de instrucción más
importante es la G. Las instrucciones G
(G00 a G99) controlan principalmente los
desplazamientos de herramienta (por ello
también se les llama «funciones de
desplazamiento»).
Las letras de dirección para funciones
suplementarias son:
X, Y, Z: datos de coordenadas
F: velocidad de avance
S: velocidad de giro
En el lenguaje de programación de un
sistema de control CNC, el fabricante
especifica: qué instrucciones pueden
programarse,
qué
funciones
suplementarias son posibles en conexión
con instrucciones individuales y qué letras
de dirección y secuencias de números
forman las instrucciones y funciones
suplementarias.
Cuando se introduce un programa CN, el
sistema de control verifica si se han
respetado las reglas del lenguaje de
programación (p.e. si pueden añadirse
funciones
suplementarias
a
una
instrucción). Sin embargo, la introducción
por el programador de coordenadas
equivocadas sólo puede detectarse
durante la ejecución del programa.
•
FIGURA # 82. SIMBOLOS USADOS COMO
COMANDOS DE PROGRAMACIÓN
Las bases del lenguaje de programación
usado en sistemas de control CNC están
estandarizadas.
Las palabras de programa se emplean
como instrucciones o como condiciones
suplementarias (funciones), dependiendo
106
Interpolación lineal.
En este tipo de trayectoria el sistema CNC
calcula un conjunto de posiciones
intermedias a lo largo de un segmento
recto definido entre dos puntos dados.
Durante el desplazamiento de una
posición
intermedia
a
otra,
los
movimientos en cada uno de los ejes
afectados se corrigen continuamente de
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
tal manera que la trayectoria no se desvía
de la recta prefijada más allá de la
tolerancia permitida.
•
donde los ajustes son tan cerrados en sus
tolerancias que con un machuelo
convencional
sería
prácticamente
imposible lograrlos.
Interpolación circular.
El sistema CNC calcula un conjunto de
posiciones intermedias a lo largo del
segmento circular definido entre dos
puntos dados.
Durante el desplazamiento de una
posición
intermedia
a
otra,
los
movimientos en cada uno de los ejes
afectados se corrigen continuamente de
tal manera que la trayectoria no se desvía
de la la circunferencia prefijada más allá
de la tolerancia permitida.
•
Roscado.
El
roscado
en
maquinaria
CNC
normalmente se hace con machuelos
comunes y corrientes, sin embargo es muy
importante tener en mente que la
utilización de herramientas de alta
velocidad o de materiales de gran
duración siempre es posible en este tipo
de maquinaria, por ejemplo; un machuelo
convencional de acero rápido es muy
probable que dure unas 3,000 piezas
antes de perder su filo y requerir ser
cambiado, un machuelo de material
sinterizado tal vez dure unas 10 o 12,000
piezas y un machuelo de carburo sólido
andará en el orden de las 50 a 75,000
piezas antes de requerir cambio, se han
trabajado también con gran éxito
machuelos formadores, los cuales no
cortan el material, sino que, como su
nombre lo dice, forma la cuerda, por lo
que los acabados son extraordinarios, este
tipo de maquinados se utiliza mucho
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Elaborará en forma individual
un resumen de los principales
aspectos que se deben tomar
en
cuenta
para
la
programación.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia lógica.
™ Manejo de lenguajes de programación
para el maquinado de piezas en
fresadora de C. N. C.
El alumno:
•
De acuerdo a la maquina a operar y al
tipo de pieza a realizar realizará el
programa de maquinado mostrando
donde se utiliza la trigonometría.
2.3.2.
Herramental
fresadora de CNC.
•
para
Consideraciones del empleo del
herramental.
En el maquinado de alta velocidad
podemos decir que la herramienta es un
factor clave. El maquinado de alta
velocidad no existiría si no se dispusiera de
herramientas capaces de soportar las
nuevas condiciones de mecanizado, en
107
especial las elevadas temperaturas de
oxidación. El desgaste y los altos costes de
las herramientas suponen actualmente
una limitación en el mecanizado. Una
limitación que va decreciendo poco a
poco. Pero cuales son las causas más
comunes por las que se desgastan las
herramientas:
Desgaste
por
abrasión:
desgaste
producido por el contacto entre materiales
más duros que la herramienta y la propia
herramienta rayándola y desgastándola.
Desgaste por adhesión: cuando en la zona
de corte debido a las altas temperaturas,
el material de corte y la herramienta se
sueldan y, al separarse, parte de la
herramienta se desprende.
Desgaste por difusión: desgaste producido
por el aumento de la temperatura de la
herramienta, con lo que se produce una
difusión entre las redes cristalinas de la
pieza y la herramienta, debilitando la
superficie de la herramienta.
Estas propiedades permitirán mecanizar
con altas velocidades de corte, aumentar
la vida de las herramientas, permitir
obtener la mejor calidad superficial y
dimensional posible en la pieza a
mecanizar.
•
Herramientas de corte usadas en
la fresadora CNC.
Para realizar el estudio de las herramientas
seleccionaremos los tres campos clave en
una herramienta: material, geometría y
recubrimiento.
Material:
Aceros para trabajos en frío o en caliente No se utilizan en el maquinado de alta
velocidad.
Acero rápido: una aleación de metales que
contiene alrededor de un 20% de
partículas duras. Apenas se utilizan en el
maquinado de alta velocidad.
El material de la herramienta debe cumplir
con habilidades específicas tales como:
Ser suficientemente dura para resistir el
desgaste y deformación pero tenaz para
resistir los cortes intermitentes e
inclusiones.
Carburo cementado o metal duro: hecho
con partículas de carburo unidas por un
aglomerante a través de un proceso de
sinterizado. Los carburos son muy duros y
representan de 60% a 95% del volumen
total. Los más comunes son: Carburo de
tungsteno (WC), carburo de titanio (TiC),
carburo de tantalio (TaC), carburo de
niobio (NbC). El aglomerante típico es el
cobalto (Co). Son muy adecuados para el
mecanizado de aluminio y silicio.
Ser químicamente inerte en relación al
material de la pieza de trabajo y estable
para resistir la oxidación, para evitar que
se genere el filo recrecido y desgaste
prematuro.
Carburo cementado recubierto: la base de
carburo cementado es recubierta con
carburo de titanio (TiC), nitruro de titanio
(TiN), óxido de aluminio (Al2O3) y nitruro
de titanio carbono (TiCN), nitruro de
Fallas mecánicas: fallas producidas por
estrategias,
condiciones
de
corte,
herramientas, etc. inadecuadas.
108
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
titanio y aluminio (TiAlN). La adhesión del
recubrimiento
será
mediante
CDV
(deposición química por vapor), PVD
(deposición física por vapor) y MTCVD
(deposición química por vapor a
temperatura media). Buen equilibrio entre
la tenacidad y la resistencia al desgaste.
Cermets (CERamic / METal): Aunque el
nombre es aplicable incluso a las
herramientas de carburo cementado, en
este caso las partículas base son de TiC,
TiCN, TiN en vez de carburo de tungsteno.
El aglomerante es níquel-cobalto. Buena
resistencia al desgaste y formación de
cráteres, alta estabilidad química y dureza
en caliente. Baja tendencia a la oxidación y
a la formación del filo recrecido. Son de
gran dureza y resistencia a la abrasión en
detrimento de su tenacidad. Los cermets
se aplican mejor a aquellos materiales que
producen una viruta dúctil, aceros y las
fundiciones dúctiles.
Los modernos aleados TaNbCy MoC
añadidos incrementan la resistencia de los
cermets ante el choque cíclico propio de la
operación de fresado.
Cerámicos: Existen dos tipos básicos de
cerámica: Las basadas en óxido de
aluminio
(Al2O3) y las de nitruro de silicio (Si3N4).
Son duras con alta dureza en caliente, y
no reaccionan químicamente con los
materiales de la pieza. Sin embargo son
muy frágiles. - Ideales para el mecanizado
de piezas en duro y como reemplazo de
las operaciones de rectificado.
Nitruro de Boro Cúbico (CBN): Es uno de
los materiales más duros. Ocupa el
segundo lugar después del diamante.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Dreza extrema en caliente, excelente
resistencia al desgaste y en general buena
estabilidad
química
durante
el
mecanizado. Es frágil, pero más tenaz que
las cerámicas.
Diamante policristalino (PCD): Es casi tan
duro como el diamante natural. Este
diamante sintético tiene una increíble
resistencia al desgaste y una baja
conductividad térmica. Sin embargo, son
muy frágiles. La vida de la herramienta es
hasta cien veces mayor que la del carburo
cementado. Desventajas: las temperaturas
de corte no deben exceder 600 ºC, no
puede ser usado para cortar materiales
ferrosos porque existe afinidad, y no sirve
para cortar para materiales tenaces.
Geometría:
Espiga (cuello) cónica: Con el fin de
mejorar la rigidez.
Alma de gran diámetro: Mayor estabilidad
a la herramienta, reduce las vibraciones y
el riesgo de mellado de los filos. Menor
flexión y una mejor tolerancia de la pieza
mecanizada.
Cuello de la herramienta rebajado: Mayor
alcance en cajeras profundas. Evita el
contacto y los roces. Reduce las
vibraciones.
Mango cilíndrico largo: Para una mejor
sujeción y equilibrio.
Ángulo de desprendimiento negativo (15º):
Mayor estabilidad y resistencia del filo.
Menor tiempo de contacto con la viruta. El
calor se transmite a la viruta. Mínima
tolerancia de radio. Mejor acabado
109
superficial. Menor necesidad de pulido.
Producto final más próximo a la forma
definitiva.
Canales de evacuación de viruta según el
tipo de material a mecanizar.
Aleaciones ligeras: Arista muy viva para
permitir un corte suave evitando la
adherencia
de
material
al
filo.
Herramientas de pocos labios (2) con
ángulos de hélice de 25º a 30º y paso
largo para facilitar la evacuación de
grandes caudales de viruta.
Materiales duros: Pasos y longitudes de
corte cortos, mayor rigidez. Mucha hélice
para disminuir la resistencia al corte y
mejorar el acabado. Herramientas de
muchos labios (4- 8): Breve contacto con
la viruta - menor absorción de calor, viruta
corta.
Las características principales de los
recubrimientos se resumen en los
siguientes puntos:
Aumentan la dureza en los filos de corte
de la herramienta.
Facilitan la disipación del calor acumulado
en el filo de corte.
Baja conductividad térmica que favorece
la eliminación del calor a través de la
viruta.
Aumentan la resistencia a la abrasión,
disminuyen la afinidad herramienta-pieza
El grosor del recubrimiento varía entre
0.0001”y 0.0005”.
Los recubrimientos se aplican mediante
deposición química de vapor o deposición
física de vapor.
Herramientas enterizas y de insertos:
Recubrimientos de TiAlN.
Enterizas: Mayor precisión, rigidez y
equilibrado. Mejor calidad de pieza.
Disposición de herramientas de cualquier
diámetro. Elevado coste. Distintos tipos de
material. Dificulta a la hora del afilado:
necesidad de una estrecha relación
proveedor-usuario.
Son los que más se utilizan actualmente, y
poco a poco van dejando atrás los demás.
Los recubrimientos TiAlN multicapa están
remplazando los de TiCN, y los monocapa
a los de TiN.
TiAlN (multicapa y monocapa) son
recubrimientos extraduros (PVD) basados
en nitruro de titanio aluminio que
destacan por su dureza, estabilidad
térmica y resistencia a ataques químicos.
Protegen las aristas de corte por abrasión
y adhesión así como por carga térmica.
De insertos: Menos rígida: Menor
precisión superficial y dimensional.
Diámetros cercanos a los 8mm. Solo metal
duro para MAV. Normalmente para
desbaste, necesita mucha potencia. Menor
coste. Facilidad de reposición.
Recubrimientos:
110
Multicapa: combina la elevada tenacidad
de la estructura multicapa, con su alta
dureza 3.000 (Hv 0.05) y la buena
estabilidad térmica, 800ºC, y química de la
capa TiAlN.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Así protege las herramientas de corte de
acero rápido y metal duro contra el
desgaste prematuro producido por
tensiones severas. Debido a su estabilidad
térmica, permite trabajar en mecanizados
a altas velocidades e incluso en seco o con
mínima cantidad de lubricante.
Monocapa:
desarrollado
para
su
aplicación en fresas de metal duro
utilizadas en condiciones de mecanizado
severas. Su elevada dureza, 3.500 (Hv
0.05), y notable estabilidad térmica,
800ºc, y química hacen que sea óptimo
para las fresas que se utilizan en el
mecanizado de materiales térmicamente
tratados empleados, como por ejemplo en
moldes, punzones, matrices y utillajes de
forja.
Recubrimiento de diamante.
Se utiliza en herramientas para mecanizar
materiales muy abrasivos como el grafito.
Durante el mecanizado de estos materiales
las
herramientas
se
desgastan
rápidamente y la calidad de las superficies
mecanizadas y la precisión dimensional
son pobres. Con las herramientas
recubiertas de diamante, un recubrimiento
cuya dureza es superior a los 8.000Vickers,
además de obtener una vida útil más larga
y poder aumentar las velocidades de corte,
disminuyendo así de manera importante el
tiempo de mecanizado, se consigue un
buen acabado de la superficie y una
buena precisión dimensional.
Recubrimiento WC/C:
Realizado por deposición física al vapor a
temperaturas alrededor de los 200 ºC. Al
realizarse el proceso de recubrimiento en
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
alto
vacío,
las
propiedades
del
recubrimiento
son
sustancialmente
mejores que las logradas a presión
atmosférica (proyección térmica), o en
gases y baños (nitruración, galvanizado).
Los recubrimientos tienen un espesor de
capa de solo unas micras de espesor y son
la ultima operación dentro de los
componentes
de
precisión.
Este
recubrimiento presenta una combinación
única de características: Bajo coeficiente
de fricción, alta resistencia al desgaste,
una excelente capacidad de carga.
Recubrimientos de TiAlN
combinado con WC/C.
monocapa
Este recubrimiento hace frente a todos
aquellos mecanismos de desgaste que se
dan en la formación y evacuación de
viruta. Este recubrimiento combina la alta
dureza
y
estabilidad
térmica
del
recubrimiento TiAlN con las buenas
propiedades
de
deslizamiento
y
lubricación del recubrimiento WC/C. Se
utiliza sobre todo en taladrados y
roscados.
•
Herramientas
barrenado.
de
ranurado
y
Las herramientas de ranurado y barrido de
una máquina CNC son normalmente las
mismas que se utilizan en cualquier otra
máquina, sin embargo es muy importante
saber aprovechar las bondades de una
máquina controlada por computadora,
que puede generar altas velocidades en el
husillo, ya que en la actualidad existen
una
cantidad
casi
ilimitada
de
herramientas con recubrimientos o
materiales especiales,
111
cermets, cerámicas, diamantes, etc., que
son capaces de producir piezas en rangos
de 20,000, 50,000 o hasta 100,000 sin
tener que cambiar la herramienta o
reafilarla, de igual manera para formas de
rasurado caprichosas o para diámetros de
rasurado fuera de cualquier estándar es
relativamente fácil la utilización de
herramientas estándar adecuadas a un
programa especial de maquinado con
rutas especificas o interpolaciones para
generar diámetros.
corte.
El alumno:
•
2.3.3.
Herramental
tecnología avanzada.
•
Elaborará en forma grupal un
cuadro
sinóptico
de
las
consideraciones y las principales
herramientas que se utilizan en
la fresadora de CNC.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia científico-teórica.
™ Identificar las estructuras moleculares
de los aceros comunes y los aceros
inoxidables.
El alumno:
•
Investigará
las
propiedades
y
características que deben reunir los
aceros para herramienta y la forma en
que se unen las moléculas para formar
un acero para herramienta.
Analizará las propiedades de los
materiales de terminando que tipo de
metal es para asignar un tipo de
herramienta de corte.
de
Herramental de corte especial.
Una herramienta completa de MHCN
presenta generalmente las siguientes
partes:
9 acoplamiento.
9 portaherramientas (cuerpo, mango o
portaplaquita).
9 punta herramienta (plaquita).
El acoplamiento es el elemento que inserta
la herramienta en el seno del cabezal de la
MHCN (fresadoras) o en la torreta
(tornos).
La morfología de los mangos y de las
plaquitas es la responsable de las
posibilidades de mecanizado y de los
acabados a obtener en las piezas de
trabajo (Ver figura # 83).
Competencia lógica.
™ Analizar las principales características
que se deben tomar en cuanta para la
selección de las herramientas de
112
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
FIGURA # 83. SISTEMA INDIRECTO PARA
LA MEDICION DE UNA POSICIÓN
El sistema de montaje entre
portaplaquitas y plaquita puede variar:
el
Los portaplaquitas generalmente se fijan
al acoplamiento mediante sujeciones de
montaje rápido: roscas, bridas de apriete,
pasadores, sistemas de inserción tipo
«snap».
En
algunas
ocasiones
el
portaplaquita y el acoplamiento pueden
constituir una única pieza.
Las puntas de las herramientas pueden
estar unidas al mango permanentemente
(soldadas). Sin embargo es más habitual el
uso
de
sistemas
de
plaquitas
intercambiables que se fijan mediante
tornillos, palancas, bridas, etc. Las
plaquitas al disponer de varios filos
pueden alternar, invertir o cambiar
definitivamente cuando sufren cualquier
deterioro.
•
En fresado se emplean las siguientes
formas de sujeción:
Sargentos
y
apoyos
con
formas
escalonadas, ajustables en altura o
bloques con varias facetas de contacto,
con pernos y resortes de apriete
demontaje-desmontaje rápido.
9 Placas angulares de apoyo.
9 Palancas
de
apriete.
Mordazas
mecánicas autocentrables
9 Platos o mesas magnéticas.
9 Mesas y dispositivos modulares de uso
universal.
9 Apoyos de diseño específico o especial
(Ver figura # 84).
Herramental de sujeción.
Existen diferentes mecanismos para
amarrar la pieza en los tornos CN:
9 Platos universales de dos, tres o cuatro
garras autocentrables.
9 Platos frontales para la colocación de
sargentos para agarre de formas
irregulares.
9 Mandriles autocentrables.
9 Pinzas para la sujeción de piezas
cilíndricas pequeñas.
9 Puntos y contrapuntos con arrastre
para piezas esbeltas.
9 Lunetas escamoteables para apoyo
intermedio.
9 Conos.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
FIGURA # 84.
ESPECÍFICO.
APOYOS
DE
DISEÑO
Los dispositivos de sujeción permiten
asegurar la pieza a la mesa de trabajo
(fresado) o al cabezal (torneado) (Ver
figura # 85).
113
En fresado las presiones de apriete no
resultan tan críticas. El aspecto más crítico
en la sujeción en estas máquinas es la
rapidez de montaje / desmontaje y la
precisión en el posicionado de la pieza en
la mesa de trabajo.
El sistema de amarre debe permitir una
fácil carga / descarga de la pieza de
trabajo y garantizar la repetibilidad en la
colocación estable y precisa de la misma
en el seno de la MHCN. Compatibilizar
todo ello puede resultar costoso en
tiempo y dinero.
FIGURA #
FRESADORA
85.
CABEZAL
DE
UNA
El número de funciones controlables que
están relacionadas con estos sistemas
depende de la forma de alimentación de
piezas (manual o automática) y de la
complejidad del sistema de amarre.
En los tornos el plato de garras se puede
abrir y cerrar mediante instrucciones
programadas de CN.
También se puede establecer por
programa la presión de cierre de las
garras. La elección de la fuerza de apriete
depende generalmente de la velocidad de
giro del cabezal; velocidades elevadas
demandan las presiones mayores al
aumentar la acción de la fuerza
centrifuga. Como es habitual que las
MHCN trabajen a velocidades de giro
(corte) elevadas y esto podría suponer
presiones que dañasen la pieza, estas
incorporan mecanismos de compensación
de las fuerzas centrifugas. El diseño de las
mismas se basa de mantener una presión
estable del accionamiento de cierre
hidráulico a velocidades de giro elevadas.
114
Los sistemas de sujeción específicos
mediante componentes normalizados y
modulares se utilizan frecuentemente.
Estos dispositivos deben permitir el
mecanizado completo sin operaciones de
montaje / desmontaje.
El mecanizado de piezas esbeltas con
torno puede demandar el uso de un
elemento de apoyo en el extremo libre de
la pieza conocido como contrapunto.
Este elemento incorpora dos funciones
adicionales en la programación CN:
Posicionar contrapunto.
Aproximar o retirar contrapunto.
En unión al contrapunto, la estabilización
de la pieza de trabajo puede requerir la
presencia de la luneta de apoyo lateral.
Este mecanismo incorpora las siguientes
funciones:
Abrir luneta.
Cerrar luneta.
Posicionado transversal.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Aproximación / retirada.
En numerosas ocasiones es conveniente
equipar las fresadoras con un sistema dual
de mesas de trabajo que permite realizar
operaciones de transporte y amarre de
piezas fuera de máquina.
óptimo de las MHCN hacen necesaria la
intervención de refrigerantes que, además,
mejoran la lubricación y remoción de la
viruta (Ver figura # 86).
La colocación de la mesa en la posición de
trabajo puede realizarse con funciones CN
específicas, así como las paradas y
comienzo de los bloques de mecanizado
propiamente dichos.
Debido a la gran variedad que existe de
herramientas de mecanizado para MHCN
los acoplamientos para herramientas, ya
sea para su conexión a cabezales o a
torretas, siguen ciertos estándares de
diseño.
Las dimensiones del acoplamiento deben
coincidir de forma exacta con las del
hueco (en el extremo del cabezal o en la
torreta) garantizando rigidez, precisión de
posicionado y fácil extracción.
En herramientas para fresadoras, y en
general para todas las rotativas, se utilizan
acoplamientos cónicos estándar (ISO). Este
método garantiza la rapidez en el cambio
y el autocentrado entre el eje del husillo
principal y la herramienta.
En torneado los acoplamientos están
conformados por bloques roscados
estándar con conexión por «snap» u otro
sistema al portaherramientas. Este diseño
proporciona a la herramienta un plano de
apoyo respecto de la torreta muy estable.
FIGURA # 86. TUBERÍAS FLEXIBLES PARA
REFRIGERACIÓN
Para la refrigeración precisa de pieza y
herramienta en la zona de contacto se
emplean
convencionalmente
tuberías
flexibles o manguitos que orientan la
aspersión hacia la zona deseada.
Muchas MHCN permiten la refrigeración
directa del mecanizado a través de canales
que incorpora el cuerpo de la herramienta.
Este sistema permite una refrigeración
óptima de las zonas de corte.
Debido a la proyección de las virutas y a
las salpicaduras que conlleva el uso de
refrigerantes es muy común que las MHCN
dispongan de paneles de protección o
carenados que aíslen la zona de trabajo
(Ver figura # 87).
Las elevadas velocidades de corte que se
recomiendan en el aprovechamiento
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
115
FIGURA # 88. BOTONES, JOYSTICK Y
RULETA DE AVANCE
FIGURA # 87. PANEL BASICO DE UN
SISTEMA CNC
•
Aditamentos
automático.
de
avance
Los mandos de control máquina inician o
detienen actividades básicas de la MHCN
En muchas ocasiones se trata de
interruptores
ON/OFF
asociados
a
funciones individuales (todo / nada) como
por ejemplo: «activar / cortar refrigerante»
o «arranchar parar cabezal».
Es habitual que estas funciones aparezcan
representadas mediante un icono inscrito
en el botón correspondiente.
Existen diversos mandos para desplazar y
controlar el avance de los ejes básicos de
la MHCN de forma directa: Botoneras,»
joystick» y ruletas / diales (Ver figura #
88).
116
Se suele incorporar un botón para cada
sentido
de
avance,
indicando
la
designación normalizada del eje (con su
signo).
El joystick desempeña la misma labor que
los
botones
siendo,
quizás,
más
ergonómico.
La
ruletas
(o
diales
analógicos) se emplean en el caso que el
desplazamiento (+ o -) del eje pueda ser
referido a un movimiento rotativo. La
ruleta suele estar graduada de forma
simétrica y su sentido de giro (horario o
antihorario) produce efecto análogo en la
rotación del eje correspondiente.
Para
poder
modificar
los
valores
programados de avances y giros muchos
paneles incorporan un dial de variación
porcentual de dichos parámetros.
Con este sistema se puede modificar el
avance o la velocidad de giro del cabezal
durante el mecanizado en curso,
indicando el porcentaje deseado respecto
al valor programado (el 100% mantiene el
valor programado, mientras que un 50%
lo reduciría a la mitad) (Ver figura # 89).
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
• Dimensional.
Las distintas longitudes de montaje que
presentan las herramientas al ser fijadas a
la torreta (o al cabezal) supone que, si se
desea mantener una trayectoria de trabajo
dada con herramientas distintas, aquel
elemento debe desplazase verticalmente,
en función de cada herramienta, para
corregir dicha diferencia (Ver figura # 90).
FIGURA # 89. MANDO PARA EL CONTROL
PORCENTUAL DE GIRO
Los operadores utilizan este mando para
reducir los parámetros cinemáticos de la
MHCN durante la fabricación de la primera
pieza del lote y verificar la correcta marcha
de las operaciones de mecanizado.
Las funciones máquina comandadas desde
el panel generalmente se identifican por
símbolos o iconos. Estos iconos suelen ser
estándar.
• Verificación de primeras partes.
La verificación de primeras partes es una
práctica muy común en las empresas
modernas, y gracias a la gran precisión y a
la gran repetibilidad que se puede obtener
de una máquina controlada por CNC, la
confianza de una primera pieza verificada
dentro de especificación, normalmente
garantiza que todas las demás piezas de la
corrida de producción estarán también
dentro de especificación, cuando las
primeras partes verificadas tienen alguna
o
algunas
dimensiones
fuera
de
especificación es obligación del operador
de la máquina saber interpretar los
resultados de las mediciones y corregir lo
necesario en el programa de la máquina
para meter piezas a especificación.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
FIGURA # 90. DIFERENCIA DE LONGITUD
Para garantizar la precisión dimensional
en el mecanizado de una pieza con una
MHCN su UC debe tener noción exacta de
las dimensiones de cada herramienta
empleada.
Las dimensiones básicas de una fresa son
la longitud (L) y el radio de corte (R). En
herramientas de torno dichos parámetros
son la longitud (L) y el decalaje transversal
(Q) (ver figura # 91) En herramientas de
torno dichos parámetros son la longitud
(L) y el decalaje transversal (Q) (ver figura
# 92).
117
FIGURA # 91. DIMENSIONES BASICAS DE
UNA FRESA
FIGURA # 92. DIMENSIONES BASICAS DE
UNA HERRAMIENTA DE TORNO
Las dimensiones básicas de la herramienta
quedan referidas respecto del punto de
montaje del acoplamiento con el hueco
correspondiente del cabezal (o torreta) de
la MHCN.
El establecimiento de las dimensiones
básicas (reglaje) de las herramientas en las
MHCN
Se realiza de dos formas:
Mediante una prueba de mecanizado: En
este caso se almacenan unas dimensiones
aproximadas de la herramienta en la UC.
Después se lleva a cabo una operación de
mecanizado sencilla que es verificada
dimensionalmente. Las desviaciones en las
dimensiones de la operación real sobre las
teóricas se pueden calcular e incorporar
seguidamente, como datos para el reglaje
correcto de útil.
Mediante un equipo de prereglaje
(externo o incorporado a la MHCN): Estos
dispositivos verifican dimensionalmente
las herramientas calculando directamente
sus dimensiones básicas respecto del
punto de montaje.
Los sistemas externos de prereglaje de
herramientas utilizan un sistema de
118
montaje y fijación idéntico al existente en
la MHCN. Las dimensiones se calculan por
procedimientos ópticos o mecánicos. Los
datos se incorporan dentro de un sistema
informático al que puede conectarse la UC
a través de una pastilla electrónica de
datos o mediante comunicación por cable.
Cuando el prereglaje óptico se verifica en
la MHCN la herramienta se ubica en su
estación de trabajo. Se debe posicionar el
cabezal (o torreta) en un punto tal que
permita la visión correcta del útil por el
sistema
de
medida
pasando
la
información dimensional directamente a la
UC que gobierna toda la instalación.
Para determinar las dimensiones básicas
de una herramienta, garantizar que las
asuma
la
UC
e
inicializar
convenientemente la MHCN, se requiere
un conjunto de apoyos externos como
puntos de contacto o patrones de
referencia, paradas de los indicadores de
recorrido, mandriles de centrado, sensores
de medida, etc (Ver figura # 93).
FIGURA # 93. ELEMENTOS DE APOYO
AUXILIAR EN TORNEADO
La asignación del «cero de herramienta»
se lleva a cabo de la siguiente forma:
En primer lugar, se hace contacto en una
superficie de la pieza a mecanizar con una
herramienta de referencia o palpador
almacenando la UC la medida obtenida
como la altura «cero» o de referencia.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
A continuación se deberán introducir en la
UC las diferencias entre las alturas de las
herramientas de trabajo y la de referencia.
9 velocidades de corte elevadas,
9 profundidades de corte bajas,
9 avances reducidos.
Durante el mecanizado la UC corrige de
forma automática las trayectorias de cada
herramienta
con
esas
diferencias,
describiendo un recorrido único sobre la
pieza ajustada a la altura de referencia o
«cero».
•
Investigará en forma individual
cuales son las principales
herramientas de tecnología
avanzada.
Acabado superficial.
Un programador debe determinar qué
propiedades de la pieza requieren
atención especial a la hora de
confeccionar el programa CN partiendo de
su plano.
CONTEXTUALIZACIÓN
Competencia analítica.
™ Comprenderá la función de cada uno
de los dispositivos para la sujeción de
herramientas.
El tamaño y la forma de la pieza afectan a:
La elección del método y sistema de
sujeción, así como, a la presión de apriete
requerida.
El alumno:
•
La determinación de la herramienta y su
forma de actuación (contornos especiales,
internos o externos, etc.).
Un amarre carente de rigidez puede
suponer la aparición de vibraciones o
deflexiones en la pieza (esta es la
justificación del contrapunto o las lunetas
en el torneado, o de algunos amarres
especiales en fresado).
Para
conseguir
buenos
acabados
superficiales se debe garantizar la
formación de viruta favorable (mediante
rompevirutas) y emplear una geometría de
herramienta adecuada para el material. Se
recomienda en este caso además:
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
comparará y determinará como
influyen las posiciones de cada uno de
los dispositivos para la sujeción de
herramientas.
Competencia ambiental.
™ Crear una cultura del reciclaje de
materiales.
El alumno:
•
•
Analizará las propiedades de los
materiales que se desechan y
determinará cuales son para reciclar
eligiendo un lugar específico.
119
PRÁCTICAS Y LISTAS DE COTEJO
de 2
Unidad
aprendizaje:
Práctica número:
Nombre
práctica:
Propósito
práctica:
de
de
3
la Visita al área de Programación CNC de
una empresa industrial.
la Al finalizar la práctica el alumno identificará las ventajas de una
fresadora con sistema CNC, con respecto de los tornos
convencionales mediante las especificaciones de los proveedores
para la toma de decisiones en el maquinado de piezas.
Escenario:
1) Aula, 2) Empresa
Industrial.
Duración:
14 hrs.
Materiales
•
•
•
•
•
120
Tabla de campo.
Hojas de papel bond.
Lápiz.
Goma.
Las
copias
de
información técnica que
se requieran.
Maquinaria y equipo
•
Herramienta
De seguridad marcado
por la empresa.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Procedimiento
™ Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.
­ Utilizar la ropa y equipo de trabajo.
Para el desarrollo de la práctica se recomiendan grupos de 6 a 8 alumnos.
• Utilizar lentes de seguridad.
• Verificar los elementos y condiciones de seguridad de la maquina antes de iniciar la
practica.
Escenario 1
1. Elegir una empresa que opere fresadoras de control numérico.
Escenario 2
2. Acudir con el responsable del área de programación.
3. Observar los diferentes tipos de fresadoras CNC empleados por la empresa.
4. Hacer un listado de los códigos y comandos más empleados en la programación.
5. Observar los sistemas de control para determinar la introducción de datos.
6. Comentar con el programador sobre las ventajas de una fresadora con sistema CNC, con
respecto a los convencionales.
7. Observar en el desarrollo de programación de un sistema CNC.
8. Observar el uso de dispositivos de registro y de guardar memoria en un sistema CNC.
9. Localizar los sistemas de retroalimentación y de control de datos.
10. Identificar la unidad de control para el uso de herramentales.
11. Observar los sistemas de alimentación de material.
12. Clasificar las características de programación.
13. Elaborar un reporte de práctica que incluya lo siguiente:
• Resumen de la visita a la empresa industrial.
• Observaciones.
• Conclusiones.
4 Dar tratamiento a los residuos recuperables.
1 Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los
contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
121
Lista de cotejo de la práctica
número 3:
Visita al área de Programación CNC de una empresa
industrial.
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una 9 aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el
alumno durante su desempeño
Sí
Desarrollo
No
No
Aplica
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó la ropa y equipo de trabajo.
1. Siguió las medidas de seguridad e higiene de la empresa.
2. Observó los diferentes tipos de fresadoras CNC empleados por
la empresa.
3. Hizo un listado de los códigos y comandos más empleados en la
programación.
4. Observó los sistemas de control para determinar la introducción
de datos.
5. Comentó con el programador sobre las ventajas de una
fresadora con sistema CNC, con respecto a los convencionales.
6. Observó en el desarrollo de programación de un sistema CNC.
7. Observó el uso de dispositivos de registro y guardó memoria en
un sistema CNC.
8. Localizó los sistemas de retroalimentación y de control de
datos.
9. Identificó la unidad de control para el uso de herramentales.
10. Observó los sistemas de alimentación de material.
11. Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos
solicitados.
4 Separar los residuos recuperables.
1 Dispuso de los desechos biológicos
utilizados.
122
contaminados y materiales
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Observaciones:
PSP:
Hora
inicio:
de
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Hora
de
término:
Evaluación:
123
de 2
Unidad
aprendizaje:
Práctica número:
Nombre
práctica:
Propósito
práctica:
de
de
4
la Programación de una fresadora CNC.
la Al finalizar la práctica, El alumno programará una fresadora CNC
mediante la interpretación de especificaciones de la hoja de
procesos para realizar el maquinado de piezas.
Escenario:
Taller de Máquinas
herramientas y CNC
del Plantel
Duración:
26 hrs.
Materiales
•
•
•
•
•
124
Tabla de campo.
Hojas de papel bond.
Lápiz.
Goma.
Croquis de una pieza
acotada.
Maquinaria y equipo
•
Herramienta
Fresadora de CNC.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Procedimiento
™ Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.
­ Utilizar la ropa y equipo de trabajo.
•
•
•
•
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Verificar las fuentes de energía.
Utilizar lentes.
Evitar tener alimentos y bebidas en el área de trabajo.
No fumar en el área de trabajo.
Definir las coordenadas de los puntos de maquinado de una pieza.
Emplear los ejes de control de una fresadora CNC.
Emplear el sistema absoluto de coordenadas.
Emplear el sistema de incremento de coordenadas.
Emplear el sistema de fijación a cero.
Emplear el uso de los lenguajes de programación.
• APT.
• AXAPT.
• COPMCAT II.
• PROMO.
• GTL .
• AFAPT.
7. Efectuar dos o más ciclos para comprobar la programación.
8. Realizar un resumen de la práctica que incluya:
9. Hoja de proceso de la pieza.
10. Programación elaborada para la pieza.
• Observaciones.
• Conclusiones.
4 Dar tratamiento a los residuos recuperables.
1 Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los
contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
125
Lista de cotejo de la práctica
número 4:
Programación de una fresadora CNC.
Nombre del alumno:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
Instrucciones:
De la siguiente lista marque con una 9 aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el
alumno durante su desempeño
Sí
Desarrollo
No
No
Aplica
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó la ropa y equipo de trabajo.
1. Siguió las medidas de seguridad e higiene del taller.
2. Definió las coordenadas de los puntos de maquinado de una
pieza.
3. Empleó los ejes de control de una fresadora CNC.
4. Empleó el sistema absoluto de coordenadas.
5. Empleó el sistema de incremento de coordenadas.
6. Empleó el sistema de fijación a cero.
7. Empleó el uso de los lenguajes de programación.
8. Efectuó en vacío dos o más ciclos para comprobar la
programación.
9. Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos
solicitados.
4 Separar los residuos recuperables.
1 Dispuso de los desechos biológicos
contaminados y materiales
utilizados
Observaciones:
PSP:
Hora
inicio:
126
de
Hora
de
término:
Evaluación:
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
de 2
Unidad
aprendizaje:
Práctica número:
Nombre
práctica:
Propósito
práctica:
de
de
5
la Fabricación de piezas en fresadora con
CNC.
la Al finalizar la práctica, El alumno fabricará piezas en fresadoras con
CNC verificando las especificaciones de la hoja de procesos para su
uso industrial.
Escenario:
Taller de Máquinas
herramienta y CNC
del plantel
Duración:
36 hrs.
Materiales
•
•
•
•
•
•
•
Tabla de campo.
Hojas de papel bond.
Lápiz.
Goma.
Hoja de proceso de
programación.
Dibujo de una pieza
acotada.
Material que indique el
diseño.
Maquinaria y equipo
•
•
Fresadora CNC.
Equipo de seguridad
indicado
por
el
reglamento de taller.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
Herramienta
•
•
De sujeción, indicada
para el proceso.
De corte, indicada para
el proceso.
127
Procedimiento
™ Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.
­ Utilizar la ropa y equipo de trabajo.
• Verificar las fuentes de energía.
• Utilizar lentes
• Evitar tener alimentos y bebidas en el área de trabajo.
• No fumar en el área de trabajo.
1. Efectuar un estudio de las necesidades de maquinado de la pieza a fabricar en fresadora
CNC.
2. Efectuar un estudio de la capacidad de maquinado en una fresadora CNC.
3. Efectuar una selección del material a emplear.
4. Efectuar una selección del herramental de corte y sujeción de acuerdo al Lay-Out del
proceso.
5. Efectuar el desarrollo de la programación en una fresadora CNC.
6. Efectuar varios ciclos en vacío del programa para verificar su funcionamiento.
7. Colocar el material específico del proceso de fabricación.
8. Realizar ciclo de maquinado.
9. Observar ciclo de maquinado y cotejar contra la programación.
10. Verificar pieza maquinada de acuerdo con el diseño y proceso de fabricación.
11. Obtener un reporte dimensional de la pieza.
12. Repetir esta práctica para piezas diferentes, si el tiempo lo permite.
13. Realizar un reporte de la práctica que incluya lo siguiente:
• Hoja de procesos.
• Programa del ciclo de operación de la fresadora CNC.
• Reporte dimensional de la pieza resultante.
• Observaciones.
• Conclusiones.
4 Dar tratamiento a los residuos recuperables.
1 Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los
contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.
128
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Lista de cotejo de la práctica
número 5:
Fabricación de piezas en fresadora con CNC.
Nombre del alumno:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
Instrucciones:
De la siguiente lista marque con una 9 aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el
alumno durante su desempeño
Sí
Desarrollo
No
No
Aplica
­ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
­ Utilizó la ropa y equipo de trabajo.
1. Siguió las medidas de seguridad e higiene del taller.
2. Efectuó un estudio de las necesidades de maquinado de la
pieza a fabricar en fresadora CNC.
3. Efectuó un estudio de la capacidad de maquinado en una
fresadora CNC.
4. Efectuó una selección del material a emplear.
5. Efectuó una selección del herramental de corte y sujeción de
acuerdo al Lay-Out del proceso.
6. Efectuó el desarrollo de la programación en una fresadora CNC.
7. Efectuó varios ciclos en vacío del programa, para verificar su
funcionamiento.
8. Colocó el material específico del proceso de fabricación.
9. Realizó el ciclo de maquinado.
10. Observó el ciclo de maquinado
y cotejó contra la
programación.
11.
Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos
solicitados.
4 Separar los residuos recuperables.
1 Dispuso de los desechos biológicos
contaminados y materiales
utilizados.
Observaciones:
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
129
PSP:
Hora
inicio:
130
de
Hora
de
término:
Evaluación:
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
RESUMEN
En este capítulo se abordó la forma como
se deben controlar los movimientos de la
fresadora
de
Control
Numérico
Computarizado (CNC) mediante sus
dispositivos, así como las unidades de
adquisición de datos de entrada y salida
para
programar
el
proceso
de
manufactura de una pieza.
Para esto, se estudiaron las características
de un sistema ce CNC, viendo las ventajas
y desventajas de su uso, su productividad,
así como las características de las
máquinas operables con CNC, y la
planeación para el uso del CNC.
Posteriormente se estudió el principio de
funcionamiento
de
un
CNC,
las
características del operador de una
fresadora CNC, las características de un
programador de CNC, los elementos de un
programa de CNC, los dispositivos de
registro y acumuladores de memoria, el
display de lectura de valores de las
coordenadas,
los
sistemas
de
retroalimentación y los sistemas de control
numérico.
Al término de este primer tema se vieron
las características del equipo de un CNC,
sus unidades de entrada-salida de datos,
la interna de entrada-salida de datos, la de
cálculos y de enlace con los elementos
mecánicos, y, el control numérico para
máquinas herramienta y la programación
manual.
En el segundo tema de este capítulo se
estudió cómo programar una fresadora
CNC por medio de sistemas de
coordenadas, unidades de adquisición y
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
lenguaje de programación para la
fabricación de una pieza metal mecánica.
Los sistemas de coordenadas estudiados
fueron los de coordenadas cartesianas, los
tipos de control en dos ejes, el control del
eje “Z”, el control de cuatro y cinco
posiciones, los sistemas de incremento, el
sistema absoluto y el sistema de fijación a
cero.
Se estudió la programación CNC,
contemplando para ello las computadoras
y los lenguajes para CNC, la programación
automática del herramental APT, la
adaptación del APT, la programación
automática
del
maquinado,
la
programación
Compact
II
y
la
programación general de un proceso APT.
En el tercer tema se pusieron las bases
para la elaboración de partes en torno
CNC programando la secuencia del
proceso y usando el herramental
apropiado para lograr la calidad en
dimensiones.
Primeramente se consideró el programado
de una fresadora CNC, para lo cual se
trató del manejo de los ejes, de las
operaciones con diámetro interior y con
diámetro exterior, de las proporciones en
el avance, de la velocidad del Husillo, del
formato de la información, de la
interpolación lineal y circular y del
roscado.
Después se consideró lo relativo al
herramental,
sobre
todo
las
consideraciones del empleo, de las
herramientas de corte usadas en la
fresadora CNC, de las herramientas de
ranurado y barrenado.
131
Por último, en este capítulo se trató del
herramental de tecnología avanzada, en
particular el relativo a corte especial y de
sujeción, así como los aditamentos de
avance automático, la verificación de
primeras partes, el dimensional y aquel
relativo al acabado superficial.
132
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS
1. ¿Cuáles son los sistemas empleados en un sistema CNC?
2. Mencione cuatro tipos de lenguajes de programación empleados en un sistema CNC
3. ¿Cuál es la ventaja de una fresadora con CNC.
4. ¿Qué elementos se toman en cuenta para la programación de una fresadora con CNC?
5. Mencione tres tipos de sistemas de control numérico.
6. ¿Cuáles son las condiciones que se deben tomar en cuenta para una operación con
Diámetro Exterior y con Diámetro Interior para una fresadora con CNC?
7. Mencione que condiciones deben tomarse en cuenta para la verificación de primeras
partes en una máquina herramienta con CNC
8. Mencione cuatro ventajas del uso de CNC
9. Mencione cuatro desventajas del uso de CNC
10. Diga en que se basa el posicionado lógico en los cambiadores de herramientas
11. Mencione brevemente en que se basa la configuración de una máquina convencional.
12. Diga que se hace normalmente en los motores de corriente continua para obtener pares
más favorables para la operación.
13. Diga en que consiste la interpolación lineal.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
133
GLOSARIO DE TÉRMINOS
Es una opción o alternativa frente al desarrollo de las nuevas
políticas mundiales de mercados abiertos y globalización
mediante la reconversión de las industrias. Los tipos de
automatización son: el Control Automático de Procesos, el
Procesamiento Electrónico de Datos, la Automatización Fija, el
Control Numérico Computarizado y la Automatización Flexible.
Avance
La velocidad de avance es generalmente especificada
introduciendo un desplazamiento por minuto. En cualquier caso,
también puede introducirse como un desplazamiento por
revolución de fresa o por diente de corte. En el programa
CN, el avance está caracterizado por la letra de código F.
Elemento de la herramienta especial de corte que inserta la
Acoplamiento
herramienta en el seno del cabezal de la MHCN (fresadora) o en la
torreta (torno).
El ángulo de corte es aquel ángulo que ayuda a direccional las
Ángulo de corte
virutas y a proteger a la herramienta del calentamiento excesivo y
la acción abrasiva en general ;en el ángulo positivo de corte los
esfuerzos de la herramienta de corte tienden a decrecer y en el
ángulo negativo se incrementa la fuerza de corte.
Componente del torno que soporta todos los componentes, tales
Bancada
como el cabezal delantero, el chuck, la torreta y el cabezal trasero
listados y tiene un contenedor para recibir las virutas que caen.
Nomenclatura de herramienta que consiste en el ángulo al cual
BR: ( back Rake)
está inclinada la herramienta para poder direccional
adecuadamente las rebabas que surgen del corte. Este ángulo
está formado por la cara superior del inserto de carburo y la línea
principal de la superficie del porte herramientas.
Componente del torno CNC en el que se encuentra la flecha que
Cabezal delantero
transmite el movimiento al husillo.
Componente del torno que sirve de soporte a la punta derecha de
Cabezal trasero
la pieza de trabajo.
CAD
(computer Diseño asistido por computadora.
aided
design)
Carburo cementado Material para los insertos fabricado usando carburo de tungsteno
sintetizado en una matriz de cobalto. Algunos de estos carburos
contienen carburo de titanio, carburo de tantalio u otros
materiales aditivos
Automatización
134
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Carburo recubierto
Centro
maquinado
Cerámica
Cinta de Mylar
Material usado para los insertos cuya resistencia al desgaste
puede ser mejorada de un 200% a un 500% empleando
recubrimientos de materiales resistentes al desgaste. Los
materiales empleados en estos recubrimientos pueden ser,
carburo de titanio y óxido de aluminio (cerámica). Ambos
recubiertos ofrecen un excelente desempeño en aceros, fundición
gris, y materiales no ferrosos.
de El centro de maquinado es el ultimo desarrollo en la tecnología
del CNC; este sistema viene equipado con intercambiadores
automáticos de herramientas los cuales tienen la capacidad de
cambiar hasta 90 o mas herramientas. Muchos de ellos están
equipados con contenedores rectangulares movibles llamados
pallets. Estos contenedores son empleados para cargar y
descargar automáticamente las piezas. Con una simple puesta a
punto el centro de maquinado puede efectuar operaciones tales
como fresado, barrenado, conizado abocardado y muchas otras
mas. Adicionalmente el centro de maquinado puede utilizar
diversos cabezales para ejecutar diversas tareas en muchas
diferentes caras de la parte y ángulos específicos. El centro de
maquinado reduce los tiempos de producción y los costos debido
a que reduce la necesidad de mover la parte de una máquina a
otra.
Una cerámica es un material muy duro formado sin metal. Este
material se caracteriza por su excepcional resistencia al desgaste y
al calor. El material más popular para elaborar la cerámica es él
oxido de aluminio. Frecuentemente se emplea un aditivo como
óxido de titanio o carburo de titanio. La principal desventaja con
la cerámica es que ésta tiene muy baja resistencia a los golpes y al
impacto, de tal forma que la cerámica solamente puede ser usada
en operaciones donde los impactos son bajos.
Es una cinta perforada de una pulgada de ancho y puede estar
hecha de papel o de Mylar (el Mylar es un plástico duro y
resistente) o de un laminado de Mylar y aluminio. La cinta
de papel es la más económica, ésta está tratada para resistir al
agua y al aceite y es la más popular. La cinta de Mylar es mucho
más cara pero es muy durable. Ésta se sigue empleando aún en
las industrias manufactureras para almacenar información como
cinta maestra.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
135
Cinta magnética
Controlador
Control numérico
Chuck
Diamante
Cinta que viene usualmente en forma de cassette utilizando cinta
de ¼ in de ancho. El programa es almacenado en forma de un
patrón magnético en la cinta; un lector de cinta lee el patrón y lo
convierte al correspondiente código eléctrico; la información es
recuperada avanzando o retrocediendo la cinta de manera
secuencial, el mejoramiento en la protección de la cinta ha
incrementado su uso un poco más.
Componente del sistema de control numérico que recibe el
código de señales eléctricas de la lectora de cinta y
subsecuentemente hace que la máquina de control numérico
responda.
El control numérico es un método de operación automática para
una máquina basado en un código de letras, números y
caracteres especiales y que ha sido empleado en la industria por
alrededor de 40 años.
Componente del torno que conecta al husillo y sujeta la pieza de
trabajo
Material del que existen dos tipos, uno que es cristal natural
obtenido de los diamantes con una alta resistencia al desgaste,
pero muy baja resistencia al impacto; el otro consiste en
pequeños cristales de diamantes sintéticos unidos entre ellos a
altas temperaturas y presiones en un sustrato de carburo. Este
material fue desarrollado por General Electric bajo el nombre de
Compacx. Este tipo de material muestra muy buena resistencia al
choque.
Diskette
Dispositivo en forma circular que sirve para almacenar programas
en forma de un patrón magnético; está hecho para girar cuando
se está operando y puede ser leído por cabezas grabadoras en la
unidad del disco. Se conoce también como floppy disk (disco
suave)el cual ha llegado a ser el método más popular de entrada y
almacenamiento y es usado con microcomputadoras y estaciones
de trabajo.
Disk pack
Es usado para DNC con servidores de cómputo remotos; la
capacidad de almacenamiento de un disco es mucho mayor que
la capacidad de almacenamiento de la cinta. El disco es un medio
de acceso aleatorio. Esto significa que cualquier información en
cualquier posición del disco puede ser encontrada y recuperada
casi instantáneamente.
136
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Se relaciona con la capacidad para mantener la precisión de
trabajo cuando aparecen esfuerzos en el seno de la máquina.
Este factor depende de las propiedades de los materiales
empleados en la construcción de las guías, apoyos y
transmisiones de la MHCN, así como de los ajustes y dimensiones
relativas entre dichos elementos.
ECEA: (end cutting Nomenclatura de herramienta que significa el ángulo que sirve
para mantener un claro entre la herramienta y la superficie de
edge
trabajo durante una operación de corte interna o externa.
angle)
Estabilidad
dinámica
EC: (end clearance Nomenclatura de herramienta que significa el ángulo que nos
permite que el final de la herramienta no interfiera en el corte.
angle)
EIA
Frenteado
(Electronic Industries Association): Asociación de Industrias
Electrónicas.
Operación básica del torno en la que se efectúa el corte del final
de la pieza resultando un extremo perpendicular o a escuadra con
respecto de la línea del centro de la pieza. Al efectuar esta
operación se deberá producir una superficie plana y de acabado
suave. Para esta operación la herramienta recorre la pieza en
dirección perpendicular a su línea de centro.
Herramental
sujeción
en fresas
de Las formas de sujeción de la pieza en la fresa son a través de
sargentos y apoyos con formas escalonadas, ajustables en altura o
bloques con varias facetas de contacto, con pernos y resortes de
apriete de montaje-desmontaje rápido; con placas angulares de
apoyo; con palancas de apriete; con mordazas mecánicas
autocentrables; con platos o mesas magnéticas; con mesas y
dispositivos modulares de uso universal; con apoyos de diseño
específico o especial.
Norma ISO-9001
Se emplea en el caso de una empresa que desea asegurar la
calidad de los productos o servicios que provee a un cliente
mediante un contrato. Abarca la calidad en el diseño, la
producción, la instalación y el servicio post-venta.
de Es una herramienta de corte especial que generalmente presenta
las siguientes partes: acoplamiento, portaherramientas (cuerpo,
mango o portaplaquita) y punta herramienta (plaquita).
Herramienta
MHCN
ISO
(International Standarization Organization): Organización
Internacional para estandarizar.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
137
Lectora
Lay-Out
herramental
del
Máquina CN
Máquina de CNC
(Control Numérico
Computarizado)
Máquina de corte
por laser
Máquina
electroerosionadora
por filamento (wire
EDM)
138
Componente del sistema de control numérico que lee el patrón de
perforaciones de la cinta y lo convierte a un código de señales
eléctricas.
Es normalmente proporcionado por el fabricante de la
herramienta o de la máquina y en el se muestra cual es la parte a
maquinar, la herramienta con que se va a hacer el maquinado, las
velocidades de corte y avances de herramienta recomendados, las
longitudes de calibración de la herramienta y en general todos los
datos relacionados con la puesta a punto de la herramienta y de
la pieza a maquinar.
Máquina de Control Numérico que responde a las señales
programadas por el controlador y de acuerdo a éstas la máquina
ejecuta los movimientos requeridos para manufacturar la parte (
encendido o apagado de la rotación del husillo, movimiento de la
mesa o el husillo de acuerdo a la programación en las diferentes
direcciones de los ejes, etc.).
La máquina de control numérico computarizado (CNC) es una
máquina de control numérico a la cual se le ha agregado la
característica de tener una computadora. Esta computadora es
conocida comúnmente como la unidad de control de la máquina
o MCU (Machine Control Unit).
Es una máquina de CNC (de control numérico computarizado)
que utiliza un intenso rayo concentrado de luz láser para cortar la
parte; el material bajo el rayo láser desaparece rápidamente bajo
la alta temperatura y es vaporizado; si el poder del rayo es
suficiente éste puede penetrar a través del material. Debido a que
no hay fuerzas mecánicas involucradas las partes cortadas con
láser sufren una mínima distorsión. Esta máquina ha sido muy
efectiva en el barrenado de ranuras y agujeros.
Equipo de manufactura en el que se aplica la tecnología CNC (de
control numérico computarizado) y que utiliza un alambre
delgado (0.0008 a 0.012 in.) como electrodo; este alambre está
guiado por dos rodillos y corta la parte como una sierra de cinta,
el material es removido por la erosión causada por una chispa que
se mueve horizontalmente con el alambre; el CNC es empleado
para controlar los movimientos horizontales de la mesa. Esta
máquina es muy usada para producir insertos de moldes, dados
de estrucción y herramientas de forma.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
MCU
Computadora usada para almacenar y procesar los programas
CNC adquiridos. Esta computadora es conocida comúnmente
como la unidad de control de la máquina o MCU (Machine
Control Unit). El MCU usualmente tiene un teclado alfanumérico
para adquirir la información directa o manual o programas de
partes.
Método
Conversacional
(no estandarizado)
Método alternativo de programación y consiste en usar el
controlador conversacional de CNC. Este método puede ser usado
para producción de partes simples, pero para piezas más
complejas.
Método
digitalización
de El método de Digitalizar implica una representación digital o
numérica de un objeto o dibujo; esto puede ser hecho mediante
el uso de un mecanismo y un código de posicionamiento. Un
método alternativo emplea un mecanismo electro óptico o
electromagnético para seguir un dibujo a escala colocado en la
cama de un digitalizador especial. La información obtenida es
procesada por una computadora además de generar la
información CN. La digitalización proporciona un medio de
introducir la información física a una base de datos digital.
Método de gráficas
basadas
en
computadora
de
programación
de
partes.
El método de Graficas basadas en computadora de programación
de partes es un método que permite la creación de una base de
datos digital en el sistema CAD para ser usada directamente y
crear una base de herramientas esto permite un máximo nivel de
información. En este método el programador CN se deberá
mantener siguiendo el plan de procesos para indicar las
operaciones que deben tomar lugar en cada parte de la
geometría de la pieza.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
139
Método
del
lenguaje
asistido
por
computadora
de programación de
partes.
Método
programación
CN manual.
Perforadora.
140
El método del Lenguaje asistido por computadora de
programación de partes es un método que emplea un alto nivel
de lenguaje, el cual como las herramientas de programación
automática APT (automatically programmed tools) o compact II
para escribir un manuscrito o fuente de programa. Este programa
contiene definiciones de la pieza a trabajar y de la geometría de la
herramienta de corte una descripción de los movimientos de la
herramienta y la secuencia de funciones de la máquina. Entonces
estos recursos pueden ser procesados por la computadora. La cual
puede ser graficada para su verificación. La información puede ser
procesada para generar el control de la máquina.
Si el lenguaje base de programación es ampliamente usado, este
será básicamente compatible con CIM que es el requerimiento
para recrear redefinir y reinterpretar la geometría, más bien que el
uso de la información del diseño almacenado en una base de
datos digital.
de El método de programación manual es conocido como
programación por números; esta requiere trabajar con el diseño
para computar los valores numéricos precisos para la secuencia de
localizaciones en las cuales la herramienta va a moverse en las
operaciones que va a efectuar. Esta información es formada
usando la combinación de códigos apropiados para la unidad de
control de herramientas de la máquina; el método de entrada
(cinta perforada) es preparado y el programa es checado por
medio de un ciclo en vacío de la máquina o por medio de una
grafica obtenida en el graficador desde la propia máquina. La
programación manual está elaborada a un nivel de lenguaje
máquina. Este método de programación es básicamente
incompatible con la filosofía de operación CIM, aunque puede ser
apropiado para un pequeño taller que opere CN.
Componente del sistema de control numérico que convierte las
instrucciones escritas a un correspondiente patrón perforado. Este
patrón de perforaciones es perforado a lo largo de la cinta la cual
pasa a través de este dispositivo; muchas unidades antiguas usan
un dispositivo de tecleado conocido como flexowriter; los nuevos
dispositivos incluyen una microcomputadora que se acopla a la
unidad de perforado de cinta.
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Planeación
procesos.
de Es el primer paso de la planeación técnica de procesos y también
se llama ingeniería de manufactura; para ello se usa la
información del diseño el cual describe al producto para
seleccionar los procesos y las máquinas que pueden ser usadas
para fabricar y ensamblar las partes; se trabaja en los detalles de
las herramientas especificas y de los dispositivos que van a ser
requeridos para controlar los parámetros críticos dentro de la
operación de la máquina.
Plaquita o punta Elemento de la herramienta especial de corte que puede estar
unida al mango de manera permanente o soldada; sin embargo,
herramienta.
es más usual el uso de plaquitas intercambiables fijadas mediante
tornillos, palancas, bridas u otros medios.
Portaplaquitas.
Elemento de la herramienta especial de corte que generalmente
se fija al acoplamiento mediante sujeciones de montaje rápido:
roscas, bridas de apriete, pazsadores, sistemas de inserción tipo
“snap”.
Precisión
Dimensional.
Es la precisión de dimensiones de una pieza mecanizada en una
máquina herramienta de control numérico; en una fresa las
dimensiones básicas son la longitud (L) y el radio de corte (R); en
el torno los parámetros son la longitud (L) y el decalaje transversal
(Q).
Reglaje.
Consiste en el establecimiento de las dimensiones básicas de las
herramientas en la máquina de control numérico, lo cual se
realiza de dos formas: mediante una prueba de mecanizado, para
lo cual se lleva a cabo una prueba de mecanizado sencillo y se
verifica dimensionalmente; y, mediante un equipo de prereglaje,
mediante el cual se verifica dimensionalmente las herramientas
calculando sus dimensiones básicas respecto del punto de
montaje.
Programa.
Es un sistema de instrucciones codificadas para ejecutar una
operación. El programa es transmitido por medio de las
correspondientes señales eléctricas para activar los motores que
mueven a la máquina. Las máquinas de control numérico pueden
ser programadas manualmente; si se usa una computadora para
crear un programa, el proceso es conocido como programación
asistida por computadora.
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
141
Programación CN.
Consiste en la actividad de programación que involucra la
definición de procesos y parámetros y el desarrollo específico de
instrucciones para todo el equipo de manufactura controlado por
computadora. El resultado es un conjunto de programas
computarizados que serán usados para operar las herramientas.
En las operaciones de maquinado este paso involucra la
programación del CN para las partes. En otros tipos de procesos
de manufactura el tipo de información puede diferir pero la
función es básicamente la misma. En la manufactura de
productos eléctricos o electrónicos se deben desarrollar programa
de prueba en la misma forma.
Rasurado.
Maquinado que es ejecutado mediante la programación de un
corte lineal con una especificación de profundidad; la
profundidad es necesaria para hacer que el diámetro del ranurado
se uniforme. La herramienta deberá estar detenida en el fondo de
la ranura por al menos una revolución del husillo.
Ruteo
manufactura.
de Es el resultado final de la planeación de procesos, y describe
enteramente y en detalle los procesos de manufactura,
incluyendo la secuencia de operaciones y el establecimiento y
control de los límites en cada herramienta.
SCEA (side cutting Nomenclatura de herramienta que significa el ángulo que nos
ayuda a mejorar el corte produciendo pequeñas virutas en la
edge angle).
operación de torneado.
SC: (side clearance
angle).
Este es el ángulo que permite que la parte lateral de la
herramienta no interfiera en el corte .
SR:
(side
angle).
rake Nomenclatura de herramienta que consiste en el ángulo que nos
sirve para direccionar las virutas hacia un lado de la herramienta y
este ángulo se encuentra formado por la cara superficial del
inserto
y
la
superficie
transversal
del
cuerpo
del
portaherramientas.
TNR:
(tool
radio).
nose Nomenclatura de herramienta que significa radio del filo,y nos
sirve para producir un acabado superficial aceptable y alargar la
vida de la herramienta.
142
Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.
Es la capacidad de la máquina para soportar los esfuerzos o
solicitaciones externas. Esta consideración esta presente de
forma esencial en el diseño de la cimentación, bancada y
estructura de la máquina.
Rigidez térmica
Se asocia a la forma en que varía la precisión de trabajo de la
MHCN cuando se producen variaciones de temperatura, ya sean
debidas a al calor generado durante el mecanizado, al
calentamiento local de motores o a cambios de la temperatura
ambiente (en condiciones muy exigentes de precisión puede
suponer la ubicación de la máquina en una sala climatizada).
Unidad de control Componente del sistema CNC que genera, almacena y procesa los
programas CNC; esta unidad contiene también el control de
de la máquina.
movimiento de la máquina en forma de un programa de software
ejecutable.
Rigidez mecánica
Se introduce directamente en revoluciones por minuto, por
códigos numéricos que se asignan a las varias velocidades
disponibles en la máquina. En el programa de control numérico,
la velocidad de giro tiene la letra código S.
Verificación
de Es una práctica muy común en las empresas modernas que
consiste en verificar que dentro de una corrida de producción, la
primeras partes.
primera pieza cumpla con los parámetros de especificación; esto
garantizará que las demás piezas también; de otra forma se hacen
las correcciones pertinentes.
Velocidad de
fresado
Maquinado de Piezas en Fresadora de C. N.
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BIBLIOGRAFÍA
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Maquinado de Piezas en Fresadora C. N.