Las ventajas e inconvenientes del CAD/CAM

Culcyt//Sistemas Computacionales
Las Ventajas e Inconvenientes del CAD/CAM
MI René Ramón Martínez Arroyo1 y MC Rodrigo Arturo Cárdenas y Espinosa2
RESUMEN
INTRODUCCION
Se discuten los fundamentos de
Debido entre otras cosas a la fuerte
sistemas
como
competencia china (Fishman, Ted C.
CAD/CAM,12 que en español se definen
2006) la mayor prioridad en la industria
como Diseño y Manufactura Asistidos
es
por Computadora. La inquietud nace por
automatizar los procesos para hacer los
un problema de encontrar el soporte
productos más competitivos y satisfacer a
técnico requerido dentro de este torbellino
los clientes ofreciéndoles artículos con
tecnológico en que vivimos, donde la
calidad de clase mundial, libres de
mayoría de los proveedores nos enseñan
defecto y justo a tiempo. Una de las
muy buenas presentaciones y nos hacen
formas
pensar que todo es muy fácil. Dentro del
automatización es la adaptación del
Análisis y Resultados de este trabajo se
Control
dan a conocer tanto los atributos como los
(CNC) a la operación de máquinas-
inconvenientes
herramientas, para dar solución a los
los
mencionados.
conocidos
de
De
estos
forma
sistemas
similar
minimizar
en
costos
que
Numérico
se
por
a
través
presenta
de
la
Computadora
se
problemas en la manufactura de piezas
exponen algunas conclusiones como; los
que presentan diseño complejo, como se
beneficios generados por los sistemas de
puede observar en la figura No. 1, a un
CAD/CAM, así como
operador controlando en forma manual
también las
realidades de estos apoyos.
los ejes X y Y de una máquina fresadora,
pero para operar simultáneamente los ejes
X, Y y Z, le haría falta una tercera mano.
1
Departamento de Ingeniería Industrial y Manufactura.
Instituto de Ingeniería y Tecnología. Universidad Autonoma de
Cd. Juárez. [email protected]
2
Instituto de Ingeniería. Universidad Nacional Autonoma de
Mexico. [email protected]
CULCyT//Septiembre–Diciembre, 2006
43
Año 3, No 16-17
sirve para automatizar y controlar todas
las funciones de la máquina tales como:
• Las velocidades de avance y de corte
• Los movimientos de los carros y del
cabezal
• Los cambios de sus herramientas de
Fig. 1. Operador controlando manualmente los
ejes X y Y de una fresadora
corte y de sus piezas de trabajo
• Las condiciones de funcionamiento de
En el año de 1945, el Instituto
la máquina en cuanto a su modo de
Tecnológico de Massachussets fabricó en
operar
forma experimental la primera máquina-
Fue evidente el interés que en la
herramienta de NC. Pero fue en 1952
industria se reflejó para lograr obtener
cuando realmente aparece la primera
pruebas
máquina basada en NC, en la exposición
tecnología
principios y mecanismos básicos de
(Amirouche, 1993).
selección, adopción, difusión, oferta y
El NC se ha desarrollado en
con
comercio
datos
tecnologías.
considerable con la rapidez de cambio de
computadora o información directa. El
los sistemas de CAD/CAM con sofisticada
término NC es aplicado debido a que
capacidad de programación de códigos de
Un
NC altamente configurables (Newman et
sistema NC comprende una lista ordenada
al., 2003).
de instrucciones, no es un método de
El CAD involucra el uso de
maquinado; es un medio para controlar la
computadoras
máquina.
para
crear
dibujos
y
modelos de productos. El CAD es una
La Unidad de Control, parte
herramienta poderosa que permite al
fundamental del NC, es un sistema que
diseñador conceptuar más fácilmente el
cuando se adapta a máquinas-herramienta,
CULCyT//Septiembre–Diciembre, 2006
otras
maquinado se presenta un progreso
y/o magnética, tarjetas, memoria de
matemática.
de
Paralelamente con estos desarrollos de
numéricos almacenados en cinta de papel
información
la
aplicada, se apegaba a los mismos
presenta hasta principios de los años 60’s
utiliza
que
microelectrónica, en su forma pura o
de Chicago. En Europa su inicio se
máquinas-herramienta,
de
producto que está diseñando en una
44
Año 3, No 16-17
pantalla y considerar diseños alternativos
fresadora maquinando una pieza trabajada
o modificaciones en el menor tiempo
en la computadora por medio de un
posible, lo cual le otorga una ventaja
sistema de CAD/CAM.
competitiva. La forma más básica del
CAD es representar un dibujo en dos
dimensiones
(2D).
En
términos
de
automatización, esto es analogado a un
procesador de dibujos comparado con un
procesador de palabras.
Fig. 2. Sistema de CAD/CAM integrado a una
máquina fresadora
El CAM, integrado al proceso de
producción, permite nuevos enfoques en
la
resolución
manufactura.
de
Otra
problemas
La tecnología del CAM permite
de
generar
característica
programas
de
NC
para
importante de los sistemas CAD/CAM es
maquinado sin necesidad de desarrollar el
su capacidad para generar las trayectorias
programa con códigos de lenguaje de
de maquinado para equipos tales como
programación
tornos,
taladradoras,
mencionado, y partiendo del diseño de la
electroerosionadoras, etc. Las máquinas-
pieza, se puede desarrollar el proceso de
herramientas de NC que no tienen
manufactura incluyendo la a simulación
integrado este software de CAM tienen
del maquinado. Asimismo
que codificar el programa en
bibliotecas contenidas en el mismo
fresadoras,
forma
se
NC
pueden
anteriormente
mediante
manual en la computadora, en donde cada
software
seleccionar
las
línea del programa es referida como un
herramientas y las condiciones óptimas de
bloque de instrucciones el cual consiste
trabajo.
en un sistema alfanumérico que define el
Debido a los beneficios que ambas
trabajo a efectuar por la máquina. Una
técnicas, CAD y CAM nos ofrecen, estas
requerimiento obligatorio en la utilización
se han integrado en una nueva tecnología
del CAM a través de la computadora es la
conocida inicialmente como Diseño y
integración al sistema de Diseño Asistido
Manufactura Asistidos por Computadora
por Computadora (Martínez, 2004). En la
(CAD/CAM). Cabe hacer mención del
siguiente figura se observa una máquina
cambio de la palabra Manufactura por
CULCyT//Septiembre–Diciembre, 2006
45
Año 3, No 16-17
Maquinado (Dee Tony, ets, 1996),
Sin embargo debemos ser realistas
quedando con el nombre de Diseño y
en nuestros propósitos, nadie puede
Maquinado Asistidos por Computadora
aprender CAD/CAM de la noche a la
(CAD/CAM), el cual de aquí en adelante
mañana. Desafortunadamente, a muchas
así lo usaremos. Esta nueva tecnología
compañías que pudieran beneficiarse de
permite la transferencia de la información
la
del diseño a la planeación para la
CAD/CAM,
fabricacion del producto sin necesidad de
oportunidad porque no conocen los
volver a dibujar el producto.
beneficios
implantación
naturaleza.
de
de
un
sistema
de
nunca
les
llega
esa
un
Entre
sistema
dichos
de
esta
beneficios,
tenemos los mencionados a continuación.
RESULTADOS Y DISCUSION
Incremento en la productividad de
Las
computadoras
nos
han
diseño: Por ejemplo, con el uso de
invadido en todas las áreas, las tenemos
algunos comandos dentro de un paquete
en la oficina, en la casa ya es muy común
de CAD, se pueden elaborar
utilizar las portátiles para llevarlas a
automáticamente las vistas de un diseño.
cualquier lugar. La compañía comercial
Presionando otra tecla podemos rotar el
de aviones “BOEING” usa computadoras
dibujo de una posición a otra, y de igual
en todas las fases de la producción de sus
forma si tecleamos otros comandos como
aviones. En la figura 3 nos muestra una
copiar, mover, borrar, estirar, etc.,
parte del modelado por computadora del
podemos rápidamente modificar el diseño,
diseño de un avión.
representando con esto un potencial que
pudiera considerarse realmente como sin
límite, la verdad en que a principios de
los 80’s no teníamos estos paquetes
computacionales y hacer una
modificaciones a un diseño, en ocasiones
no nos tomaba horas sino días enteros.
Fig. 3. Parte del modelado por computadora de un
avión
Incremento de productividad para
ingeniería: EL CAD/CAM permite que
CULCyT//Septiembre–Diciembre, 2006
46
Año 3, No 16-17
virtualmente la mayor parte de las tareas
de CAD/CAM mediante funciones de
de ingeniería puedan ser automatizadas,
diseño de ingeniería. El poder de las
con los consiguientes ahorros.
partes unidas, técnicamente hablando,
Por
ejemplo el modelado de una pieza o
puede ser utilizado para minimizar el
sistema puede ser muy útil y poderoso
material de desperdicio, como se puede
para emular y analizar el diseño. De igual
observar en la figura 4, en la cual se
forma se pueden manipular las figuras
aprecia la emulación del maquinado de
primitivas que existen dentro del software,
una pieza con un sistema de CAD/CAM.
que son entidades gráficas como esferas,
conos y otras figuras que se presentan en
3 dimensiones. Una mas de las más
sofisticadas herramientas de modelado de
estos sistemas es la que nos permite la
construcción de figuras con álgebra
booleana para modelos sólidos, cabe
mencionar que a pesar de estas virtudes,
no debemos esperar soluciones mágicas
Fig. 4. Emulación del maquinado de una pieza
con un sistema de CAD/CAM
de ellos y tampoco que por si solos, nos
El
eliminen el papeleo y burocracia de las
poder
de
CAD/CAM
es
verdaderamente enorme, un ejemplo de
empresas
ello es
Diseño de herramientas: El uso de un
la facilidad con que se puede
realizar un cambio de especificaciones
sistema de CAD/CAM simplifica
para modificar el producto. El cambio se
enormemente los trabajos de diseños para
efectúa
producción en máquinas-herramienta. Su
y
automáticamente
las
modificaciones se desarrollan en todo el
factor principal contribuyente es la base
sistema asociado con el modelo (Stover,
de datos a la cual se debe dar mucha
1984).
importancia para poder encadenar CAD y
Cabe mencionar que para obtener mejores
CAM. El corazón de la base de datos de
resultados, los usuarios deben de contar
estos sistemas es el modelo del producto.
con conocimientos por lo menos básicos
Este es una descripción geométrica de la
sobre máquinas-herramientas y de NC, ya
forma de la pieza introducida al sistema
CULCyT//Septiembre–Diciembre, 2006
47
Año 3, No 16-17
• Es un evento que se genera de la
que en ocasiones se requiere revisar y
modificar los códigos que generan los
noche a la mañana
• Acaba con la burocracia y elimina
sistemas de CAD/CAM.
el papeleo
• Provee soluciones mágicas
CONCLUSIONES
De lo presentado en las secciones
REFERENCIAS
anteriores podemos concluir lo siguiente:
1. Ninguna
técnica
programación
actual
manual
Amirouche Farid M. 1993. Computer Aided
Design and Manufacturing, US: Prentice-Hall.
de
de
Dee Tony, A. 1996. CAD-To-CAM Primer. US:
Modern Machine Shop: 69-74.
máquinas de control numérico
Fishman, Ted C. 2006. China, S.A. Cómo la
nueva potencia industrial desafía al mundo.
México: Debate.
por computadora puede igualar a
los
sistemas
disponibles
de
Newman S. T. et al. 2003. CAD/CAM solutions
for STEP-compliant CNC, International Journal of
Computer Manufacturing 16 (7-8), 590-597.
CAD/CAM.
2. El CAD/CAM, lo aplican gran
Martínez Arroyo, R. 2004. Criterios para
Seleccionar Sistemas de Diseño y Manufactura
Asistidos por Computadora (CAD/CAM).
Información Tecnológica: Vol. 15 (2), 91-94.
cantidad de empresas, su uso es
generalizado
en
el
mundo
Stover Richard N. 1984. An Analysis of
CAD/CAM Applications. US: Prentice-Hall.
moderno. No usarlo es dar una
gran ventaja a los competidores y,
prácticamente, quedar fuera de
mercado.
3. Los
siguientes
son
errores
comunes asociados al CAD/CAM:
CULCyT//Septiembre–Diciembre, 2006
48
Año 3, No 16-17