Informe - Escuela de Ingeniería Eléctrica

Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Eléctrica
IE – 0502 Proyecto Eléctrico
Puesta en marcha del CNC lathe 5300 Lab-Volt®
del laboratorio de control
Por:
José Roberto Zúñiga Paniagua
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio
Diciembre del 2009
Puesta en marcha del CNC lathe 5300 Lab-Volt®
del laboratorio de control
Por:
José Roberto Zúñiga Paniagua
Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica
de la Facultad de Ingeniería
de la Universidad de Costa Rica
como requisito parcial para optar por el grado de:
BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
Aprobado por el Tribunal:
_________________________________
Ing. Aramis Pérez Mora
Profesor Guía
______________________________
Ing. Noel Anderson Bryan
Profesor lector
______________________________
Ing. Harold Moreno
Profesor lector
DEDICATORIA
Primero que todo quiero dedicarle este trabajo a Dios por todo lo que me ha dado en el
transcurso de mi vida y por darme fortalezas para llegar hasta este punto.
A mis padres, por su entera dedicación para brindarme una buena educación, tanto
académica como moral. Les dedico este trabajo que es uno de los frutos de todo ese
esfuerzo que me han inspirado a realizar. A mis hermanos que me brindan su amor y son la
fuente de muchas alegrías en el día a día.
A mis amigos, quienes hacen de cada día de esfuerzo algo llevadero y divertido y me han
motivado en momentos difíciles. En especial a Víctor Valverde, quien fue compañero de
trabajo en el laboratorio de control durante todo el semestre y a Gustavo Obando que junto
con Víctor desde el colegio han estado siempre ahí
iii
RECONOCIMIENTOS
A Aramis Pérez Mora, mi profesor guía, quien no solo me dio la oportunidad de realizar
este proyecto sino que también me aportó su ayuda en las dudas planteadas.
A Noel Anderson y Harold Moreno, quienes estuvieron dispuestos a ayudarme como
lectores del proyecto.
A Johan Molina, quien mostró gran interés en el proyecto y me ayudó con ciertas
características del equipo utilizado, además del aporte de ideas para la realización de
diseños.
Además a todas las personas que en alguna forma me ayudaron en la realización del
proyecto.
iv
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................................... ix
ÍNDICE DE TABLAS ....................................................................................................... xiii
NOMENCLATURA .......................................................................................................... xiv
RESUMEN ..........................................................................................................................xv
CAPÍTULO 1: Introducción ..................................................................................................1
1.1
Objetivos .................................................................................................................. 1
1.1.1
Objetivo general ................................................................................................ 1
1.1.2
Objetivos específicos ........................................................................................ 2
1.2
Metodología ............................................................................................................. 2
CAPÍTULO 2: El torno: Características, historia y evolución ..............................................3
2.1. Características generales de los tornos ........................................................................ 3
2.2. Partes del torno ............................................................................................................ 6
2.2.1. Bancada ................................................................................................................. 6
2.2.2. Cabezal.................................................................................................................. 7
2.2.3. Carro ..................................................................................................................... 7
2.2.4. Contrapunto .......................................................................................................... 7
2.3. Operaciones del torno .................................................................................................. 8
2.3.1. Refrentado............................................................................................................. 8
2.3.2. Desbastado ............................................................................................................ 8
2.3.3. Acabado ................................................................................................................ 9
v
2.3.4. Rebordes ............................................................................................................... 9
2.3.5. Limado ................................................................................................................ 10
2.3.6. Pulimento ............................................................................................................ 10
2.3.7. Moleteado ........................................................................................................... 10
2.3.8. Conos .................................................................................................................. 10
2.3.9. Ranurado ............................................................................................................. 11
2.3.10. Separado............................................................................................................ 11
2.4. Historia del torno ....................................................................................................... 12
2.4.1. Control numérico (NC) ....................................................................................... 13
2.4.2. Control numérico directo (DNC) ........................................................................ 17
2.5. Control numérico por computadora (CNC) ............................................................... 17
2.5.1. Manufactura con asistencia de la computadora .................................................. 18
2.5.2. Ventajas del uso de las MHCNC ........................................................................ 20
2.5.3. Desventajas del uso de las MHCNC ................................................................... 22
2.5.4. Funcionamiento adecuado de la máquina ........................................................... 24
CAPÍTULO 3: Implementación del torno CNC 5300 Lab-Volt® ......................................26
3.1. Diseño de una pieza ................................................................................................... 26
CAPÍTULO 4: Guía práctica de laboratorio ........................................................................39
4.1. Descripción general del torno CNC 5300 Lab-Volt® ............................................... 40
vi
4.2. Práctica 1: Función manual y función automática del torno...................................... 40
4.3. Práctica 2: Alimentación y velocidad de giro en el torno .......................................... 41
4.4. Práctica 3: Modos de operación y dimensionamiento ............................................... 42
4.5. Práctica 4: Principales códigos G .............................................................................. 42
CAPÍTULO 5: Conclusiones y recomendaciones ...............................................................44
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................47
Apéndice A: Funcionamiento del torno CNC 5300 Lab-Volt® ..........................................49
A.1. Especificaciones de funcionamiento ......................................................................... 51
A.1.1. Alineación de los componentes ......................................................................... 51
A.1.2. Herramienta de corte .......................................................................................... 51
A.1.3. Temperatura durante el corte ............................................................................. 55
A.1.4. Avance, profundidad y velocidad de corte ....................................................... 56
A.2. Programación de la pieza .......................................................................................... 61
A.2.1. Bloques .............................................................................................................. 62
A.2.2. Códigos de programación .................................................................................. 64
A.2.3. Modos de operación ........................................................................................... 66
A.2.4. Datos iniciales y de referencia ........................................................................... 69
A.3. Modo de trabajo del torno CNC 5300 Lab-Volt ® ................................................... 70
A.3.1. Modo Manual ..................................................................................................... 71
A.3.2. Modo automático ............................................................................................... 72
vii
A.3.3. Menu de configuración ...................................................................................... 82
A.4. Principales códigos G ............................................................................................... 83
A.4.1. G01 Interpolación lineal .................................................................................... 83
A.4.2. G02 Arcos en sentido de las manecillas del reloj .............................................. 84
A.4.3. G03 Arcos en sentido contrario a las manecillas del reloj ................................. 87
A.4.4. G81 Ciclo de torneado horizontal (Desbastado) ................................................ 89
A.4.5. G82 Refrentado .................................................................................................. 91
A.4.6. G83 Ciclo de torneado cónico (corte inclinado) ................................................ 93
A.4.7. G84 Interpolación circular a favor de las manecillas del reloj .......................... 95
A.4.8. G85 Interpolación circular en contra de las manecillas del reloj ....................... 96
APÉNDICE B ......................................................................................................................99
APÉNDICE C ....................................................................................................................106
APÉNDICE D ....................................................................................................................116
APÉNDICE E ....................................................................................................................126
APÉNDICE F ....................................................................................................................136
ANEXOS ...........................................................................................................................148
viii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Torno manual [5] .................................................................................................... 3
Figura 2.2 Revolución y corte del material [14] ....................................................................... 4
Figura 2.3 Fijación de la pieza en el mandril [4]...................................................................... 5
Figura 2.4 Ejes coordenados en el torno [14] ........................................................................... 6
Figura 2.5 Operación de refrentado en el torno [14]................................................................. 8
Figura 2.6 Operación de desbastado en el torno [14] ............................................................... 9
Figura 2.7 Operación de ranurado en el torno [2] .................................................................. 11
Figura 2.8 Torno CN [5]......................................................................................................... 15
Figura 2.9 Sistema cartesiano [14].......................................................................................... 16
Figura 2.10 Torno CNC [5] .................................................................................................... 18
Figura 3.1 Modelo de pieza a realizar................................................................................... 27
Figura 3.2 Configuración inicial del programa de pieza....................................................... 27
Figura 3.3 Primer bloque de programación .......................................................................... 29
Figura 3.4 Emulación de primer bloque de programación ................................................... 29
Figura 3.5 Segundo bloque de programación ....................................................................... 30
Figura 3.6 Emulación de segundo bloque de programación ................................................. 31
Figura 3.7 Tercer bloque de programación ........................................................................... 31
Figura 3.8 Emulación de tercer bloque de programación ..................................................... 32
Figura 3.9 Cuarto bloque de programación .......................................................................... 33
Figura 3.10 Emulación de cuarto bloque de programación .................................................. 33
Figura 3.11 Quinto bloque de programación ........................................................................ 34
ix
Figura 3.12 Emulación de quinto bloque de programación .................................................. 34
Figura 3.13 Sexto bloque de programación .......................................................................... 35
Figura 3.14 Emulación de sexto bloque de programación .................................................... 35
Figura 3.15 Sétimo bloque de programación ........................................................................ 36
Figura 3.16 Emulación de sétimo bloque de programación ................................................. 36
Figura 3.17 Octavo bloque de programación........................................................................ 37
Figura 3.18 Emulación de octavo bloque de programación ................................................. 37
Figura 3.19 Resultado obtenido en el torno .......................................................................... 38
Figura A.1 Torno CNC 5300 Lab-Volt® [15] ........................................................................ 50
Figura A.2 Ángulos efectivos de la herramienta [5] .............................................................. 53
Figura A.3 Orientación adecuada de la herramienta [5] ........................................................ 54
Figura A.4 Ubicación de la herramienta en el momento del corte [5] ................................... 54
Figura A.5 Posición de la herramienta según dureza [2] ....................................................... 54
Figura A.6 Alimentación o avance de la herramienta [5] ...................................................... 56
Figura A.7 Velocidad de corte respecto a la velocidad de giro y diámetro [5] ...................... 59
Figura A.8 Velocidad de giro y de corte [14] ......................................................................... 60
Figura A.9 Bloque de programación..................................................................................... 64
Figura A.10 Determinación del modo de operación incremental o absoluto ....................... 67
Figura A.11 Modo incremental [14] ....................................................................................... 68
Figura A.12 Modo absoluto [14]............................................................................................. 68
Figura A.13 Posición inicial [5] ............................................................................................. 69
x
Figura A.14 Dato de referencia [5] ........................................................................................ 70
Figura A.15 Panel de control [6] ............................................................................................ 70
Figura A.16 Menú principal [6] ............................................................................................. 71
Figura A.17 Modo manual [6] ................................................................................................ 72
Figura A.18 Medidas de emergencia [6] ................................................................................ 73
Figura A.19 Level 4 Software for Mill and Lathe Version 4.0 ............................................ 75
Figura A.20 Programación línea por línea ............................................................................ 76
Figura A.21 Modo conversacional de la programación línea por línea ................................ 76
Figura A.22 Compilador del programa de control ................................................................ 77
Figura A.23 Emulador del programa de control ................................................................... 77
Figura A.24 Diferentes formas de emulación ....................................................................... 79
Figura A.25 Configuración de la herramienta ...................................................................... 80
Figura A.26 Torno en modo automático ............................................................................... 80
Figura A.27 Conexión del torno con la computadora ........................................................... 81
Figura A.28 Programa de pieza lista para descargarse al torno ............................................ 81
Figura A.29 Descarga del programa de pieza hacia el torno ................................................ 82
Figura A.30 Programa de pieza descargado y listo para ejecutarse ...................................... 82
Figura A.31 Bloque de programación de código G01 .......................................................... 84
Figura A.32 Bloque de programación de código G02 .......................................................... 85
Figura A.33 Emulación de bloque de programación de código G02 (convexo) .................. 86
Figura A.34 Emulación de bloque de programación de código G02 (cóncavo) ................... 86
xi
Figura A.35 Bloque de programación de código G03 .......................................................... 87
Figura A.36 Emulación de bloque de programación de código G03 (cóncavo) ................... 88
Figura A.37 Emulación de bloque de programación de código G03 (convexo) .................. 88
Figura A.38 Ciclo de desbastado horizontal ......................................................................... 89
Figura A.39 Bloque de programación de código G81 .......................................................... 90
Figura A.40 Emulación de bloque de programación de código G81 .................................... 91
Figura A.41 Ciclo de refrentado ........................................................................................... 91
Figura A.42 Bloque de programación de código G82 .......................................................... 92
Figura A.43 Emulación de bloque de programación de código G82 .................................... 93
Figura A.44 Bloque de programación de código G83 .......................................................... 94
Figura A.45 Emulación de bloque de programación de código G83 .................................... 94
Figura A.46 Emulación de bloque de programación de código G83 (cono inverso) ........... 95
Figura A.47 Bloque de programación de código G85 .......................................................... 97
Figura A.48 Emulación de bloque de programación de código G85 (convexo) .................. 97
Figura A.49 Emulación de bloque de programación de código G85 (cóncavo) ................... 98
xii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla A.1 Alimentación recomendada según material [5] ..................................................... 56
Tabla A.2 Niveles de alimentación en el CNC 5300 [5] ........................................................ 57
xiii
NOMENCLATURA
NC
Control numérico “Numerical Control”
MH
Máquina herramienta
DNC
Control numérico directo “Direct numerical control”
CNC
Control numérico por computadora “Computer numerical control”
MHCNC
Máquinas herramienta controladas numéricamente por computadora
PRZ
Cero de referencia programado “Programmed reference zero”
xiv
RESUMEN
El trabajo realizado consiste en la puesta en marcha del torno CNC 5300 Lab-Volt®
del laboratorio control, para esto fue necesario primero la instalación de la tarjeta y el
estudio de cada una de las funciones del equipo mediante los diferentes manuales
proporcionados por el profesor guía.
Posterior a la instalación y comprensión del equipo, se procedió a la realización de
piezas para poner a prueba el funcionamiento y los diferentes parámetros de importancia en
la realización de estas.
Una vez comprendido el funcionamiento se diseñó una pieza propia con los
diferentes códigos disponibles y para complementar el objetivo del proyecto de aplicar el
equipo en futuros cursos, se planteó una guía de laboratorio con varias prácticas
representativas del equipo y sus principales características.
Se observó en el transcurso del proyecto que los parámetros como la profundidad, la
velocidad de corte y la alimentación o arrastre, son de importancia en el resultado obtenido
con el torno. Además se mostró que la programación de pieza consiste de un proceso
sencillo y no muy tedioso. Se observó que el código G84 del programa de control utilizado
posee un error, razón por la cual no puede ser empleado, sin embargo puede ser corregido si
se pone en contacto con Lab-Volt. Con este proyecto se pudo poner en funcionamiento un
equipo que estaba en desperdicio y se espera pueda ser utilizado posteriormente con fines
académicos.
xv
CAPÍTULO 1: Introducción
El CNC Lathe 5300 Lab-Volt® presenta la característica de poder emplearse de
manera automatizada, que en la actualidad es una característica muy común y necesaria en
los procesos industriales, lo que hace muy útil la comprensión y utilización de este tipo de
equipo, ya que es un reflejo a pequeña escala de lo que se puede encontrar en el nivel
laboral, el cual se dirige a procesos más ágiles y efectivos, donde la participación humana
se ve disminuida, siendo remplazada por controles más precisos, exactos y rápidos para
obtener resultados mejores tanto en calidad como en economía.
Mediante el trabajo con el CNC Lathe 5300 Lab-Volt®, se pretende aprovechar los
recursos disponibles para los estudiantes. Pues se podrá disponer de este para futuras
aplicaciones académicas, que junto con la investigación de las distintas funciones de este, y
la consecuente realización de una guía de trabajo, podrá servir como complemento para
cursos del área de automática, en donde los estudiantes puedan hacer uso del equipo de una
forma guiada. Se espera con este trabajo no sólo cumplir un requisito, sino ayudar de
alguna manera a las generaciones venideras con alternativas de estudio que no se limiten
sólo a la teoría.
1.1
Objetivos
1.1.1
Objetivo general
Poner en funcionamiento el CNC Lathe 5300 Lab-Volt®.
1
1.1.2
Objetivos específicos
Comprobar el buen funcionamiento del CNC Lathe 5300 Lab-Volt®.
Implementar las distintas funciones del equipo.
Elaborar una guía de laboratorio donde se pongan en práctica las distintas funciones
del CNC Lathe 5300 Lab-Volt®.
1.2
Metodología
El desarrollo de este proyecto constó de varias etapas detalladas a continuación:
1- Lectura y comprensión de los manuales de uso del equipo CNC Lathe 5300 LabVolt® además de cualquier otro material que pueda ser de utilidad para lograr un
funcionamiento adecuado.
2- Instalación de la tarjeta del controlador numérico y el software para el uso del modo
automático del equipo.
3- Experimentación con las distintas funciones y aplicaciones del CNC Lathe 5300
Lab-Volt® tanto en su modo manual, como con las demostraciones del modo
automático pertenecientes al software anteriormente instalado.
4- Aplicación de los códigos G para la programación de un diseño propio que
demuestre las distintas aplicaciones que pueden ser realizadas mediante el modo
automático.
5- Elaboración de una guía de laboratorio que desarrolle las distintas funciones del
equipo y sea de utilidad en un futuro para ser aplicada como complemento en algún
curso de la carrera.
2
CAPÍTULO 2: El torno: Características, historia y evolución
2.1. Características generales de los tornos
El torno es una máquina herramienta (Figura 2.1) diseñada exclusivamente para
cortar material. Este tipo de corte se refiere a quitar material que tiene una pieza en exceso,
logrando así una forma o dimensión determinada.
Figura 2.1 Torno manual [5]
El torno es quizá una de las primeras máquinas herramientas que se construyeron.
Es también una de las más adaptables y de uso más extenso, ya que en esta máquina se
realizan la mayor parte de los trabajos del taller mecánico, debido a que un gran porcentaje
del material que se corta en este es cilíndrico. El torno tiene una gran importancia a nivel
industrial desde los inicios de la Revolución Industrial.
Es una máquina herramienta que permite mecanizar piezas de forma geométrica
mediante revolución (Figura 2.2). Su nombre proviene del latín tornus, que significa giro o
3
vuelta. La función principal del torno es generar formas y piezas de trabajo cilíndricas. Esto
se hace mediante la rotación de la pieza, la cual se sostiene en el cabezal o fijada entre los
puntos de centraje, mientras se aplica una herramienta de corte que tiene movimiento
longitudinal y transversal a la pieza y que es empujada con una avance regulado contra esta,
cortando en láminas o trozos, según el tipo de herramienta o movimiento que se emplea
para cierto resultado deseado.
Figura 2.2 Revolución y corte del material [14]
La pieza se monta en el mandril que está en el extremo del husillo (eje principal)
(figura 2.3). La herramienta va montada en el carro que se mueve longitudinalmente sobre
la bancada. El carro tiene además un mecanismo para el movimiento transversal de la
herramienta. Una combinación de estos movimientos puede lograr cualquier trayectoria.
4
Figura 2.3 Fijación de la pieza en el mandril [4]
Los tornos se clasifican según su diseño y por la tarea que realizan en torno paralelo
horizontal, torno revólver, torno automático, torno copiador, torno vertical, torno al aire y
torno de control numérico.
El torno posee dos ejes de trabajo, normalmente denominados Z y X, en el cual el
eje Z representa movimientos horizontales (Z+ hacia la derecha y Z- hacia la izquierda),
mientras que el eje X representa movimientos verticales (X + hacia abajo y X- hacia arriba),
tal como se muestra en la figura 2.4. La herramienta de corte se encuentra situada sobre un
carro que se mueve sobre unas guías o rieles paralelos al eje Z, y a su vez, sobre este, se
encuentra otro que se mueve en sentido del eje X. En ocasiones se puede encontrar un
tercer carro llamado charriot, el cual se utiliza para movimientos inclinados, para diseñar
figuras como conos entre otros. El desplazamiento de la herramienta a lo largo del eje Z o
de rotación, genera la operación denominada cilindrado, mientras que el movimiento en X
genera la acción denominada refrentado.
5
Figura 2.4 Ejes coordenados en el torno [14]
Los tornos usualmente tienen solo esas dos clases de movimientos (horizontal y
vertical) sin embargo, algunos como los tornos copiadores, automáticos y de Control
Numérico poseen sistemas que permiten el desplazamiento de los dos carros de forma
simultánea, por lo que se puede generar piezas más elaboradas, mediante movimientos
inclinados o circulares. Mientras que los tornos paralelos llevan montado el tercer carro, de
accionamiento manual y giratorio, llamado charriot que se mencionó anteriormente.
2.2. Partes del torno
El torno costa de cuatro partes principales que son la bancada, el cabezal, el carro y
el contrapunto
2.2.1. Bancada
Es la parte fundamental del torno, ya que soporta las partes móviles de este. Consta
de cuatro guías talladas en toda su longitud. Con respecto a esta parte se alinean y ajustan el
resto de las partes del torno.
6
2.2.2. Cabezal
Es la parte donde se monta la pieza y la que da el movimiento de giro. Las partes del
cabezal son: el bastidor, la cual es la caja que soporta todas las partes del cabezal. El
husillo, que es una flecha hueca, bastante robusta montada sobre buje y baleros, cuya
función es transmitir el movimiento giratorio a la pieza. El mandril, que va montado en uno
de los extremos del husillo y soporta la pieza.
2.2.3. Carro
Es la parte del torno que proporciona el movimiento a la herramienta. El carro va
montado sobre la bancada y sus partes son: torres portaherramientas que es la parte que
sujeta la herramienta y va montada en la parte superior del carro, en ocasiones el torno trae
múltiples torres, para de esta manera montar varias herramientas a la vez y hacer más
sencillo el cambio de una a otra. El carro auxiliar se encarga de proporcionar una gran
ayuda para todas las tareas que se realizan en él como lograr la posición correcta de la
herramienta. Carro transversal, el cual sirve para dar profundidad de corte a la herramienta.
Además del delantal, que es la parte frontal del carro donde van montados todos los
mecanismos de control del carro.
2.2.4. Contrapunto
Se le conoce también como cabeza móvil, este realiza funciones como apoyar
cuando se trabaja con una pieza muy larga, para el centrado de piezas, entre otras.
7
2.3. Operaciones del torno
Algunas de las operaciones comunes que se efectúan en un torno son las siguientes:
2.3.1. Refrentado
El refrentado es una operación de escuadramiento que se efectúa en los extremos de
la pieza de trabajo (figura 2.5). Es necesario que los centros del torno estén alineados. La
finalidad del refrentado es producir una superficie plana desde la cual se tomen medidas y
además para cortar la pieza de trabajo a una longitud deseada. Esta operación implica el
corte del material de forma tal que el resultado final es totalmente perpendicular respecto a
la línea del centro de la pieza. La herramienta es alimentada para que trabaje hasta llegar al
centro de la pieza
Figura 2.5 Operación de refrentado en el torno [14]
2.3.2. Desbastado
El desbastado se utiliza para remover la mayor parte del material sobrantes con la
mayor rapidez posible y dejar concéntrico el diámetro de la pieza de trabajo (Figura 6).
Implica la remoción de material desde al diámetro externo del material en rotación. Esta
8
eliminación puede crear distintas formas según la forma en que se haga el movimiento, ya
sea de forma horizontal, inclinada o curva.
Figura 2.6 Operación de desbastado en el torno [14]
2.3.3. Acabado
La finalidad del torneado de acabado es darle el tamaño requerido y un buen
acabado de superficie a la pieza de trabajo. La punta de la herramienta debe tener una ligera
curvatura y el avance se debe graduar entre 0.003 y 0.005 pulgadas. Es necesario que los
centros del torno estén alineados con exactitud, de lo contrario la pieza puede quedar
cónica.
2.3.4. Rebordes
Se le denomina reborde, escalón u hombro, a la sección que une cada diámetro
cuando se maquina más de un diámetro. Los rebordes escuadrados, con filete y biselados
son los más comunes.
9
2.3.5. Limado
El limado en torno se utiliza para eliminar rebabas, marcas de herramienta y
esquinas agudas. No se considera correcto limar un diámetro para darle su tamaño
requerido, porque el exceso de limado producirá un diámetro ovalado.
2.3.6. Pulimento
El pulimento es una operación de acabado, por lo general después de limar, para
mejorar el acabado de superficie de la pieza de trabajo. El acabado obtenido en el diámetro
está en relación con la aspereza y tipo de tela abrasiva utilizada. Una tela abrasiva de grano
fino produce mejor acabado de superficie.
2.3.7. Moleteado
El moleteado es un proceso para grabar rebajos en forma de rombo, o rectos, en la
superficie de la pieza de trabajo. Las finalidades del moleteado son mejorar el aspecto de la
pieza y dar una mejor superficie para asirla. Para ello, se aplica a presión una herramienta
moleteadora que tiene un juego de rodillos cilíndricos y endurecidos, con el dibujo contra la
pieza de trabajo en rotación.
2.3.8. Conos
Un cono o conicidad se puede definir como un aumento o disminución uniformes en
el diámetro de una pieza de trabajo al medir su longitud. Un cono ofrece un método rápido
y exacto para alinear las partes de la máquina y para sujetar herramientas tales como
barrenas y brocas, tornos de centro y rimas.
10
2.3.9. Ranurado
El ranurado, llamado a veces rebajado, es el proceso de cortar una configuración
ranurada en un cilindro, para esto se requiere que la herramienta sea dirigida de manera
perpendicular a la pieza. La forma de herramienta de corte y la profundidad del avance
determinan la forma de la ranura. Las ranuras cuadradas, redondas o en V son comunes en
el trabajo de taller mecánico. La operación de ranurado reduce el diámetro y tiende a
debilitar la pieza de trabajo en ese punto; por lo tanto, se debe tener cuidado al ranurar. Esto
ocurre en especial con piezas de trabajo sujetas entre centros porque la pieza se debilita y se
puede doblar en la ranura, lo cual inutilizará y puede dañar la herramienta. Dado que la
forma de la ranura la determina la forma de la herramienta de corte, el procedimiento es
similar para las diversas ranuras (Figura 2.7).
Figura 2.7 Operación de ranurado en el torno [2]
2.3.10. Separado
Esta función puede ser utilizada para separar la pieza trabajada del resto de la barra
de material. El movimiento es similar al de revestimiento, ya que se hace de manera
11
perpendicular y hasta llegar al centro del material, sin embargo la función de este
movimiento es cortar la pieza una vez que sea finalizada.
2.4. Historia del torno
El hombre inventó y desarrolló el torno con la intención de poder dar forma a
diversos utensilios, instrumentos o piezas a partir de la madera u otros materiales. El torno,
es una de las primeras máquinas inventadas, cerca del año 850 a. C. Con el tiempo se
fueron perfeccionando los diseños de esta herramienta y en el año 1250 se inventó el torno
de pedal y pértiga flexible, que representó un gran avance sobre el accionado por arquillo,
puesto que permitía dejar las manos del operario libres para manejar la herramienta. A
inicios del siglo XV se implementó al torno un sistema de transmisión por correa, mediante
el cual era posible hacer de la rotación del torno un movimiento continuo. Para finales de
este mismo siglo, el pedal fue combinado con un vástago y una biela, de forma tal que se
creó el torno de accionamiento continuo, lo que implicaba el uso de biela-manivela, que
debía ser combinada con un volante de inercia para superar los puntos muertos.
Posteriormente se comenzaron a mecanizar metales no férreos, como latón, cobre y
bronce y se implementaron algunas mejoras como el mandril (pieza metálica, cilíndrica en
donde se mantiene sujeta la pieza a trabajar), las cuales mantuvieron invariante dicha
máquina durante varios siglos.
En Inglaterra, a inicios de la Revolución industrial, se desarrollaron tornos capaces
de dar forma a una pieza metálica. Con la implementación del torno pesado industrial para
metales en el siglo XVIII, se hizo posible la producción en serie de piezas de precisión. En
12
este período se realizaron varios avances en este campo, como el torno industrial con
portaherramientas deslizante,
luego se conectó este con el husillo, por lo que la
herramienta de corte ya se podía mover a una velocidad constante. En 1820, se introdujeron
los tornos copiadores, en los que una rueda palpadora seguía el contorno de un patrón para
una caja de fusil y torneaba una caja idéntica al guiar la herramienta cortante.
Posteriormente se inventó el torno revólver, el cual permitía soportar varias herramientas al
mismo tiempo, lo cual permitía un más fácil intercambio de estas, cambios que luego se
simplificaron aún más con la implementación de tornos de revólver automáticos.
Poco a poco se fueron implementando herramientas a los tornos que permitieran
procesos más cercanos a la automatización, el cual fue un proceso paralelo al desarrollo de
las computadoras. Para el año 1952, se empezaron a utilizar las computadoras para la
manipulación de máquinas, pero no fue hasta inicios de los años setenta con el desarrollo
del microprocesador, que se hizo posible remplazar las herramientas convencionales por
herramientas que pudieran ser controladas.
2.4.1. Control numérico (NC)
En los primeros años de la década de 1940, la manufactura estaba encaminada en
una vía, la producción en masa. La economía estaba demandando un gran volumen de
precios buenos y competitivos. La automatización era la llave para satisfacer la demanda
del mercado. Sin embargo, las máquinas automáticas eran caras y eran requeridos grandes
espacios para estas máquinas. Por lo tanto, la producción en masa fue dirigida a la media de
los consumidores. Esto resultó en mediocridad en masa y consecuentemente en
13
insatisfacción de los clientes. La máquina-herramienta de control numérico es el intento de
conjugar la automatización y flexibilidad.
La primera herramienta desarrollada para el control por computadora de los tornos,
fue el control numérico o NC por sus siglas en inglés. Este fue diseñado para ser manejado
por cintas perforadas y principalmente para el uso de fresadoras, sin embargo también se
empleó para el uso de tornos. El control numérico ha sido utilizado en la industria por
varias décadas.
El control numérico básicamente es un método de operación automática de una
máquina para el control exacto del movimiento de esta, está basado en un código de letras,
números y caracteres especiales. La unión de instrucciones codificadas para la operación y
ejecución es llamada programa de pieza. En este sistema, el programador toma cierta
información en forma de valores numéricos que son directamente insertados, almacenados
de alguna forma o medio de entrada y automáticamente leído y decodificado para que la
máquina que se está controlando los convierta en un correspondiente movimiento al ser
aplicado este programa por el operador. En el caso del NC, la computadora era programada
para producir una cinta perforada, este programa era trasladado en las señales eléctricas
correspondientes que podían ser leídas por el gabinete de control para alimentar a los
motores que hacían funcionar la máquina.
El procedimiento en un NC era ingresar en la memoria de la computadora la
información del dibujo en una forma muy precisa, pero a la vez muy complicada. El
programa almacenado en esta cinta se le denomina programa de pieza. Este programa es
14
leído de la cinta como una serie de pequeños bloques y la información es interpretada por el
control como una serie de señales, las cuales ajustan la velocidad de rotación o el
movimiento de la herramienta para el corte del material. Estas instrucciones numéricas eran
escritas o programadas con anterioridad y eran alimentadas dentro de la unidad principal de
control, donde eran almacenadas, interpretadas y cambiadas a señales que son entendidas
por la MH. En la figura 2.8 se muestra un diagrama del torno CN.
Figura 2.8 Torno CN [5]
La unidad principal de control consiste de un sistema de dispositivos electrónicos
interpretadores y en general es el director de todas las operaciones de la máquina. Las
instrucciones codificadas pueden controlar los deslizamientos de la máquina, velocidades
de giro, cantidad de alimentación, secuencia de operaciones de la máquina y en ciertos
casos puede seleccionar la herramienta de corte para cada operación. El rol del operador de
la máquina es reducido a abrir el dispositivo donde está almacenado el programa, empezar
15
el ciclo, cargar y descargar la pieza de trabajo y observar la operación de la máquina. Las
instrucciones de la máquina pueden ser fácilmente cambiadas con solo abrir otro archivo en
el dispositivo de almacenamiento utilizado
El control numérico está basado en el principio de coordenadas rectangulares
descubierto por el filósofo y matemático francés, René Descartes. El sistema cartesiano está
compuesto por tres líneas direccionales llamadas ejes, que se intersecan mutuamente en un
ángulo de 90º. Con el uso de estas coordenadas, un punto específico en el espacio puede ser
descrito en términos matemáticos a lo largo de estos ejes perpendiculares. El punto de
intersección es conocido como origen. Cada plano formado por los ejes genera cuatro
cuadrantes. El valor y signo de un par ordenado indican la distancia de un punto desde el
origen y el cuadrante en que se localiza. Lo anterior se muestra en la siguiente figura.
Figura 2.9 Sistema cartesiano [14]
Como este control se implementó a mediados del siglo XX, las computadoras en
este entonces eran de gran tamaño y poco rentables, por lo que solo algunas grandes
organizaciones podían costearlas. Además, la máquina tenía un alto costo y no era
16
confiable, en la medida que se descomponía con frecuencia, por lo tanto no se difundió en
su totalidad. Poco después fue perfeccionada gradualmente con la aplicación de la
electrónica a través de los transistores.
2.4.2. Control numérico directo (DNC)
Los primeros sistemas de control numérico directo, DNC por sus siglas en inglés,
eran capaces de controlar un gran número de máquinas herramienta.
Algunas compañías no estaban muy dispuestos a aceptar el DNC porque no cambiaba
mucho respecto al NC, simplemente significaba un remplazo del lector de la cinta, ya que
contaba con un programa supervisor que se encargaba de administrar bien la información y
entregarla a la máquina adecuada. Además se mantenían los problemas del NC, como el
alto costo y la relativamente poca confiabilidad de las computadoras que se debían emplear
para su uso.
Con el desarrollo de las computadoras y su consecuente disminución en tamaño y
precio, fue adquiriendo mayor popularidad y se fue desarrollando de mejor forma hasta
convertirse en controles inteligentes que pasaron a conocerse como CNC. El torno desde su
creación ha sido objeto de perfeccionamientos y mejoras continuas al grado de que hoy es
una máquina herramienta de alta precisión, capaz de maquinar piezas redondas con
tolerancias muy precisas, ya que estas máquinas eliminan la posibilidad de error humano
2.5. Control numérico por computadora (CNC)
El control numérico por computadora evolucionó a partir de las aplicaciones del
control numérico directo o DNC de finales de la década de los sesenta e inicios de la
17
década de los setenta. Muchos de los problemas del DNC pudieron superarse al asignar a
cada máquina herramienta su propia computadora, lo cual fue posible con el desarrollo
paralelo de los microprocesadores. Mediante la operación computarizada de la máquina se
logra alcanzar el ideal de flexibilidad, confiabilidad, repetición y precisión uniforme y
elevada, a un precio competitivo, lo que generó la rápida difusión.
Por lo regular, se programa individualmente de manera directa o a través del enlace
con un equipo central de cómputo. En la figura 2.10 se muestra un diagrama del torno
CNC.
Figura 2.10 Torno CNC [5]
2.5.1. Manufactura con asistencia de la computadora
Todas las MH requieren algún tipo de sistema de control para sus operaciones y
movimientos. El más versátil sistema de control ha sido el hombre, pero está muy lejano de
ser el más confiable. Tiene una memoria limitada y puede ser influenciado por el ambiente
que le rodea. Su velocidad es lenta e inconstante y su habilidad para repetir dimensiones y
coordinar más de una dimensión es extremadamente limitada.
18
Los sistemas de control han sido desarrollados para superar las muchas deficiencias
del hombre como sistema de control. Instrucciones para la máquina como movimientos,
posicionamiento, giro y secuencia han sido construidas en la máquina en forma de
dispositivos tanto mecánicos como eléctricos.
Esta técnica consiste en un conjunto de sistemas de cómputo enlazados entre sí que
coordinan las instalaciones productivas manufactureras en su totalidad, así, no solo incluye
máquinas herramienta de control numérico individuales, sino también el flujo de materias
primas, un número determinado de robots, el flujo de productos procesados, así como el
transporte interno que parte del almacén y regresa al mismo, dirigiéndose de una estación
productiva a otra. También se incluyen las actividades de control de calidad y ensamble.
Cuanto mayor sea el grado de capacidad tecnológica, menos obstáculos se
presentan. El grado de capacidad tecnológica se correlaciona positivamente con el nivel de
desarrollo económico y social de un país o de una entidad de producción.
Algunos factores importantes en la decisión de utilizar un CNC en la manufactura
de una pieza incluyen la cantidad de piezas a ser maquinadas, los requerimientos de estas,
el costo de las herramientas, el diseño y el costo de la máquina CNC, entre otros. Otro
aspecto importante del uso de las MHCNC está relacionado con las características de los
productos, formas complejas e irregulares, así como con la precisión uniforme. En términos
generales, estas características físicas incluyen aquellas piezas que no se pueden producir a
mano con las máquinas universales.
19
Es importante que el programador pueda visualizar la imagen que desea en tres
dimensiones y la pueda plasmar en un diagrama de dos dimensiones para luego diseñar el
programa que se basa en este último, de lo contrario no se obtiene el buen desempeño que
se espera.
2.5.2. Ventajas del uso de las MHCNC
En lo que se refiere al producto, las MHCNC tienen la capacidad de elaborar formas
que las MH operadas manualmente no pueden lograr. En adición, la máquina puede repetir
estas tareas en el momento que se solicite, en la medida que se almacenen las instrucciones
precisas de producción y las necesidades de insumo en una forma repetible y recuperable.
Por lo que la MHCNC es muy apropiada donde la producción es esencialmente heterogénea
o donde el diseño es de alta complejidad, lo cual no representa ninguna diferencia para esta.
Con la computadora ha cambiado la forma en cómo los programas son escritos,
comprobados y efectuados. Entre algunas de las más importantes mejoras provistas por la
computadora se encuentra la programación sin el equipo conectado o el uso de lenguajes de
programación asistida por computadora.
En el NC había una gran presencia de cableado, ya que todas las funciones de la
máquina eran controladas por elementos mecánicos o electrónicos físicos que se
encontraban dentro del controlador. Por otro lado el CNC tiene una menor presencia de
cableado, ya que las funciones de la máquina son codificadas dentro de la computadora a la
hora de la producción de la pieza.
20
Los ahorros más importantes que la MHCNC conlleva posiblemente están
relacionados con el capital de trabajo. El tiempo de preparación se reduce sustancialmente
debido a que se puede guardar el programa de producción. Además por el hecho que para
las MHCNC el tiempo muerto o no productivo es drásticamente reducido.
Con el uso de las MHCNC la producción se limita a las demandas inmediatas, lo
cual elimina virtualmente la necesidad de almacenamiento. Esto implica que la velocidad
circulante del capital de trabajo tienda a aumentar considerablemente y que las
instalaciones de almacenamiento se reduzcan, lo cual da como resultado ahorros
sustanciales en el capital.
Para las MHCNC, la inspección de calidad se ve reducida en comparación con las
máquinas convencionales, ya que en estas la inspección se debía realizar de forma precisa
para cada pieza, ya que la mínima perturbación podía generar diferencias entre una pieza y
otra, lo cual no es necesario para el caso de la MHCNC, que con la elevada y uniforme
calidad de las piezas que produce, se reduce el número de piezas defectuosas, razón por la
cual, luego de ser aprobada la programación, las piezas requieren de poca inspección, ya
que es el mismo diseño para todas y solo se debe de tener cuidado de desperfectos en el
material u otros casos aislados, lo cual adicionalmente significa ahorros de capital.
Para tener una gran exactitud a la hora de trabajar con equipos de forma manual es
necesaria una gran experiencia y mucho tiempo para desarrollarla, sin embargo con equipos
controlados numéricamente se pueden tener tolerancias incluso menores y no es necesario
21
que el operario esté relacionado con el equipo para mantener la exactitud, ya que esta
depende directamente del equipo de control.
En el caso de las máquinas convencionales, el operario debe participar desde la
selección del método hasta la indicación de cada uno de los movimientos, velocidades y
alimentaciones que se deseen variar, ya que todo esto se encuentra bajo el control de este.
En el caso de las MHCNC, la manipulación física de la máquina por el operario es reducida
en gran manera, ya que todas esas indicaciones están incluidas en la programación de la
pieza. Por lo que las MHCNC ahorran también mano de obra, debido a que un solo hombre
puede manejar varias máquinas, lo que supone un potencial ahorrador de mano de obra
sustancial.
El tiempo de producción de la pieza puede ser medido y tener un mayor control a
nivel de producción, ya que el elemento humano ha sido eliminado en gran parte del
proceso, que es quien a diferencia de la máquina, puede variar su tiempo de producción
muy fácilmente.
2.5.3. Desventajas del uso de las MHCNC
Además de las desventajas que comparten con las máquinas convencionales, como
el hecho de la necesidad de comprar herramientas caras, o que el tiempo de corte es lento,
estos equipos de control presentan ciertas desventajas respecto a estos otros. Entre las
principales desventajas se encuentra el alto precio del equipo, que es mucho más caro que
uno sin este tipo de control. Además el hecho de que los errores no son eliminados del todo,
porque a pesar de que la acción del operario es mínima, un trabajo descuidado puede
22
ocasionar errores en el resultado, ya sea que seleccione los botones equivocados, o haga
una mala alineación de la herramienta o del material a trabajar. También es importante un
experto que se encargue de la programación de las piezas, ya que sin este la elaboración de
piezas se puede ver limitada.
Las MHCNC no pueden hacer nada más de lo que eran capaces de hacer antes de
introducirle una unidad de control, ya que no hay nuevos principios involucrados. El
posicionamiento y el manejo de las cuchillas son controlados, pero son las mismas partes
que lo componen a ambas.
El tiempo de inactividad de la máquina herramienta CNC para moverse de una
posición a otra para nuevos cortes está limitado únicamente por la capacidad de respuesta
de la máquina, ya que esta recibe las órdenes desde la unidad de control y las realiza sin
vacilación.
Un problema de este control, es que es del tipo de lazo abierto, es decir que ninguna
información es transportada desde la máquina a la unidad de control, por lo que no revisa
ninguna medida para indicar que cierto movimiento específico se haya realizado, o si se
realizó de la manera apropiada, incluso si se llega a soltar la pieza, el control no se entera
de ello y sigue realizando los movimientos que siguen en la programación. Si se toma en
cuenta que los componentes pueden verse afectados con el tiempo, la temperatura, la
humedad o la lubricación, la acción deseada puede no estarse efectuando de la forma
esperada si no se le da el adecuado mantenimiento y calibración.
23
Sin embargo, a pesar de estas desventajas, se puede considerar que no son de gran
peso en comparación con las ventajas que presenta, ya que la mayoría de estas desventajas,
pueden ser corregidas con un buen uso de la máquina y un adecuado seguimiento.
2.5.4. Funcionamiento adecuado de la máquina
Para que la máquina tenga un buen desempeño y haga notorias las ventajas respecto
a sus predecesores, es necesario que cumpla con ciertas características muy importantes
como la exactitud, la repetibilidad y la confiabilidad.
Hay muchos factores que pueden afectar la exactitud de una máquina, como la base
utilizada como apoyo, la lubricación del equipo, las cargas y fuerzas en el corte,
temperatura del ambiente, el material por ser maquinado, el tipo de herramienta de corte y
el sostén de la herramienta, por lo que deben ser tomados en cuenta para obtener un
resultado exacto.
La repetibilidad es la comparación entre las mismas dimensiones de cada pieza
maquinada. Entre mayor la repetibilidad y la exactitud en la máquina, mayor es el precio.
Similarmente que para tener una buena exactitud en la máquina, se debe tener ciertos
cuidados para que la máquina trabaje con un buen nivel de repetibilidad, como por ejemplo
el hecho de que el operador debe tener cuidado de colocar la pieza en el dispositivo de
sostén de manera que no se encuentre doblada o en una posición distinta a la adecuada.
La confiabilidad es una meta muy importante en las máquinas controladas
numéricamente para los fabricantes y usuarios. Es difícil encontrar expertos en el uso de
equipos donde es necesario un alto nivel de exactitud, pero esta experiencia puede ser
24
plasmada mediante este tipo de control. Los clientes demandan productos cada vez con
mayor exactitud y repetibilidad, por lo que es importante para los productores contar con un
equipo confiable.
25
CAPÍTULO 3: Implementación del torno CNC 5300 Lab-Volt®
3.1. Diseño de una pieza
Una vez que se han estudiado las diferentes características importantes a considerar
a la hora de realizar una pieza y los distintos códigos que pueden ser utilizados en el diseño
de esta (ver apéndice A), se procede a hacer uso del conocimiento adquirido.
Inicialmente se debe seleccionar el material a trabajar, para el caso actual se utiliza
el cilindro de nylon disponible para el uso de este torno. Para la escogencia y posterior
diseño de la pieza, es necesario conocer las medidas disponibles para trabajar. El cilindro
tiene un diámetro de 19,6 mm y una longitud original de 64 mm, sin embargo se debe
considerar la pérdida de longitud debido a que esta debe ser insertada y además posee un
ámbito de seguridad para impedir que se dé una colisión entre el mandril y la herramienta
de corte. Posterior a esta consideración se obtiene que la distancia total de trabajo es de 44
mm.
Para el diseño de la pieza se plantea la siguiente figura, la cual consiste en la forma
de un reloj de arena. Es importante considerar que posee una parte inclinada que debería ser
curva, de manera similar al lado izquierdo, sin embargo, para esto es necesario la
utilización del código G84 para interpolación circular en sentido de las manecillas del reloj,
cuya programación es errónea y no se puede utilizar con el programa de control disponible.
Una opción posible es realizar varios cortes horizontales que juntos se aproximen a la curva
y que finalmente se dé el acabado deseado con el código G02 que realizaría el corte final,
sin embargo, esto a demás de ser un procedimiento tedioso y poco confiable, requiere la
26
repetición de muchos pasos que no es el interés de este diseño, por esta razón se decidió
suplantar esta curva por una línea inclinada, así de esta forma se aprecia además el
funcionamiento del código G83.
Figura 3.1 Modelo de pieza a realizar
Para el diseño de esta pieza, se tomaron las siguientes condiciones iniciales para el
tipo de programación a realizar.
Figura 3.2 Configuración inicial del programa de pieza
27
Además, si se observa las medidas de la pieza a realizar, se aprecia que está
diseñado con una longitud de 47 mm, lo cual excede en 3 mm la longitud que permite
trabajar la pieza, sin embargo esta consideración se realizó debido a que los primeros 3mm
de la pieza poseen el diámetro original, por lo cual no es necesario realizar ningún trabajo,
lo que indica que estos 3 mm pueden ser suplantados por la parte sobrante de la pieza.
Por el tipo de herramienta que se posee (herramienta de mano derecha), se trabaja
de derecha a izquierda. A continuación se muestra bloque por bloque la programación y su
debida acción en el torno.
Inicialmente la herramienta se encuentra en la esquina inferior derecha, razón por la
cual es necesario ubicarla en el primer bloque, en la posición donde se comenzará a realizar
el trabajo de corte. Esta acción es realizada mediante el código G01, el cual solicita los
valores deseados de X y Z, que para el tipo de programación en modo absoluto, consiste en
la posición deseada respecto al dato de referencia. La alimentación, la velocidad de giro y
la herramienta a utilizar, sin embargo estos datos no son de importancia para este bloque de
programación porque no hacen contacto con el material, pero si interfieren con el resto de
bloques. Este primer bloque de programación se aprecia en la figura 3.3.
28
Figura 3.3 Primer bloque de programación
La acción realizada por este bloque de programación se ve ejemplificada en la
siguiente figura, la cual muestra la nueva posición de la herramienta de corte según los
datos insertados.
Figura 3.4 Emulación de primer bloque de programación
29
El segundo bloque, consiste en la utilización del código G81, que realiza refrentado
mediante interpolaciones lineales, es decir, cortes horizontales de manera gradual hasta
llegar al punto solicitado. Para este bloque se ingresa de forma similar al bloque anterior,
las coordenadas finales tanto en X como en Z, posterior a estas, se encuentra el dato de la
profundidad del corte que realizará la herramienta, el cual repetirá hasta alcanzar la
posición indicada.
Figura 3.5 Segundo bloque de programación
La acción realizada por el segundo bloque de programación se aprecia en la figura
3.6, la cual representa el corte horizontal que define la base del reloj de arena.
30
Figura 3.6 Emulación de segundo bloque de programación
Para el tercer bloque de programación, se utiliza de nuevo el código G01, para
ubicar la herramienta en una nueva posición.
Figura 3.7 Tercer bloque de programación
31
Esta nueva posición se refleja en la figura siguiente, según los datos ingresados en el
bloque.
Figura 3.8 Emulación de tercer bloque de programación
En este nuevo punto, se procede mediante el código G83 a realizar un corte cónico,
es decir de manera inclinada, insertando las coordenadas finales, tal y como se ha hecho en
los otros códigos. Debido a que este corte también se realiza de manera gradual, se debe
indicar la profundidad de cada uno de los cortes. Los valores de alimentación, velocidad de
giro y herramienta, se mantienen constantes en este caso para el resto de la programación.
Este cuarto bloque se presenta en la figura 3.9.
32
Figura 3.9 Cuarto bloque de programación
La acción realizada por este bloque se muestra en la siguiente figura, cuyo resultado
final consiste en un cono inverso.
Figura 3.10 Emulación de cuarto bloque de programación
33
Posteriormente se vuelve a utilizar el código G01 para ubicar la herramienta en la
nueva posición.
Figura 3.11 Quinto bloque de programación
Esta nueva ubicación que se ha indicado en el quinto bloque, se puede apreciar en la
figura 3.12.
Figura 3.12 Emulación de quinto bloque de programación
34
En esta posición se vuelve a utilizar el código G81, tal y como se muestra en la
figura 3.13.
Figura 3.13 Sexto bloque de programación
Este corte realizado representa la parte media del reloj de arena, tal y como se
muestra a continuación.
Figura 3.14 Emulación de sexto bloque de programación
35
Antes de hacer el último corte se debe ubicar nuevamente la herramienta mediante
el código G01, tal como se muestra a continuación.
Figura 3.15 Sétimo bloque de programación
Figura 3.16 Emulación de sétimo bloque de programación
36
Finalmente se utiliza el código G85 para realizar un corte circular en sentido
contrario a las manecillas del reloj. Además de los demás datos que fueron insertados para
los otros códigos, se debe ingresar el valor del radio que complete la trayectoria a seguir.
Figura 3.17 Octavo bloque de programación
Figura 3.18 Emulación de octavo bloque de programación
37
Al crear esta pieza mediante el procedimiento anteriormente mencionado, se obtiene
el siguiente resultado
Figura 3.19 Resultado obtenido en el torno
Se aprecia que el resultado obtenido es tal como se diseñó e incluso las dimensiones
ingresadas son las obtenidas en esta pieza final. Lo cual demuestra la utilidad del torno
CNC 5300 Lab-Volt ® y su facilidad de uso, idóneo para el uso de los estudiantes.
38
CAPÍTULO 4: Guía práctica de laboratorio
Como se mencionó en la introducción de este proyecto, la finalidad de la inversión
en estos equipos es que sean utilizados por los estudiantes para la familiarización con
equipos de control, en este caso un control numérico por computadora.
Se apreció en el capítulo anterior que la instalación de la tarjeta fue realizada de
manera correcta y que los distintos movimientos estaban funcionando adecuadamente,
excepto la correspondiente al código G84, sin embargo esto por cuestiones del programa
de control y no del equipo. Es claro que no tiene sentido la puesta en marcha del equipo y
el correspondiente análisis realizado si no se pone a disposición de los estudiantes. Para
esto es necesario que los estudiantes que se dispongan a utilizar el equipo, conozcan las
medidas de seguridad y de adecuado funcionamiento del equipo para que de esta forma
evitar accidentes y preservar el equipo en buen estado.
Además de las características que debe tomar en cuenta el estudiante a la hora de
realizar un trabajo en el torno CNC 5300 Lab-Volt ®, necesita de una guía que le presente
poco a poco las funciones, características y modos en que se puede trabajar el torno, ya
que no se puede pretender que el estudiante deba comprender cada uno de los aspectos
para poder comenzar a utilizarlo, sino que lo más adecuado es mediante varias prácticas
hacer uso poco a poco de cada aspecto.
Estas guías de laboratorio serán analizadas por separado más adelante, pero
pueden ser vistas detalladamente en los apéndices. De forma general, estas consisten en
una guía introductoria del funcionamiento general del equipo que será utilizado en todas
las prácticas. Además de guías de trabajo enfocadas a tareas específicas que cuentan
con una pequeña nota teórica que trata los temas específicos de la práctica, posterior a
39
esto se presenta el procedimiento a seguir, el cual consiste en la elaboración o
programación de una o varias piezas en las cuales se utilice y se le dé énfasis al tema
tratado de dicha práctica. Finalmente se presentará una serie de preguntas que el
estudiante mediante lo realizado estará capacitado para responder de una forma acertada
y así demostrar si quedaron claros los conocimientos impartidos en la práctica.
4.1. Descripción general del torno CNC 5300 Lab-Volt®
Esta se encuentra en el apéndice B y su principal función es impartir los
conocimientos más generales, tal y como lo indica su nombre, para que de esta forma el
estudiante antes de realizar alguna práctica, cuente con la información necesaria para
efectuar lo que se le pide realizar.
Esta información es manejada como una guía inicial con dos objetivos principales,
el primero se debe a que lo contenido en esta sección es de importancia no solo para la
primera práctica, sino que también en el resto de estas, por lo que de esta manera se da a
entender que lo tratado en esta descripción general se debe tener claro para cada una de
las prácticas a realizar. El otro objetivo de esta separación, es para no sobrecargar de
información la primera práctica, convirtiendo este en un documento muy largo y con
información más general de lo que se va a tratar en dicha guía.
4.2. Práctica 1: Función manual y función automática del torno
Esta se encuentra en el apéndice C y el objetivo principal de esta es la
comprensión de los dos modos de funcionamiento del torno, el modo manual y el modo
automático, con la intención de que el estudiante realice una comparación entre ambos al
ver las diferencias y ventajas de unos sobre otro.
40
Esto se pretende ejemplificar mediante la elaboración de piezas iguales, en la
medida de lo posible, tanto en el modo manual como en el modo automático. Esto va a
ser meramente aproximado, debido a las limitaciones del modo manual, sin embargo esta
es una de las conclusiones a las que debe llegar el estudiante mediante esta práctica.
Además de realizar este trabajo comparativo, el estudiante comprenderá los
principios básicos del modo automático, el cual será el utilizado en las prácticas
siguientes. La elaboración del programa de la pieza (guiada por el procedimiento indicado
en la guía) a comparar con la del modo manual y la posterior utilización de los programas
de demostración del programa de control, servirán de forma introductoria para ir
familiarizando al estudiante con este modo.
4.3. Práctica 2: Alimentación y velocidad de giro en el torno
En el apéndice D se puede encontrar esta práctica, la cual tiene como principal
motivo el inculcar al estudiante la importancia de la determinación de los parámetros de
funcionamiento del torno y que de esta forma pueda distinguir el resultado ante la
variación de estos.
El modo de realización de esta práctica será dedicando una pieza programada a
cada parámetro, en la cual se realizarán varios cortes pero a diferentes valores ya sea de
alimentación o de velocidad de giro. Mediante esta metodología se pretende minimizar el
gasto de material, ya que no se desperdiciaría una pieza por cada nivel de alimentación o
velocidad de giro, sino que en una misma se incluiría la diversificación de este parámetro
para su posterior análisis.
El estudiante debe comprender que la variación de estos parámetros generará
piezas con mejor o peor acabado o que el tiempo de producción puede ser incrementado
41
o reducido. De esta forma podrá percibir que la determinación de estos parámetros se
hacen con ciertos criterios y no deben ser elegidos a la ligera, sino que deben ser
escogidos para el resultado óptimo según el material, la pieza u otros factores.
4.4. Práctica 3: Modos de operación y dimensionamiento
Esta práctica se encuentra en el apéndice E y se plantea con la intención de que el
estudiante conozca las distintas formas en que puede programar una pieza y como puede
seleccionarlos según sea más conveniente a partir de la forma en como el diseño de la
pieza haya sido dimensionado.
Para evitar el desperdicio de material, se realizarán ambos temas de forma
paralela, por lo que en una misma pieza se verá el efecto de un tipo de operación y un
tipo de dimensionamiento, sin embargo se realizarán dos piezas, debido a que no se
pueden realizar combinaciones entre ambos tipos de operación, ni de dimensionamiento,
en un solo programa.
Posterior a la programación y creación de las dos piezas, el estudiante deberá
comparar si el modo de operación absoluto presenta alguna ventaja respecto al
incremental o viceversa, o si la equivocación en un bloque de programación generará el
mismo resultado en ambos modos de operación. Similarmente, para el modo de
dimensionamiento, podrá notar si existe una diferencia notoria entre el dimensionamiento
en milímetros o en pulgadas y los cuidados que se deben tener según la forma en que
fueron dados los datos y el modo que se desee utilizar.
4.5. Práctica 4: Principales códigos G
Esta se encuentra en el apéndice F y entre los objetivos de esta práctica se
encuentra la comprensión de la importancia de los códigos G para el diseño de piezas,
42
además el estudio de algunos de los códigos más importantes para la elaboración de las
distintas formas.
La aplicación de estos códigos se realizará mediante la programación de una pieza
dirigida, para de esta forma aclarar el funcionamiento de cada una de estos y conocer
además sus limitaciones.
Mediante esta práctica se pretende también que el estudiante haga uso del
conocimiento adquirido en las prácticas anteriores y utilice su criterio para determinar que
parámetros utilizar y que modos de operación y dimensionamiento utilizar, pero ahora con
el conocimiento de cómo funciona cada uno de estos códigos. Esto se procura realizar a
través del diseño propio de una pieza de parte del estudiante, que incluya a estos.
43
CAPÍTULO 5: Conclusiones y recomendaciones
El torno CNC 5300 Lab-Volt® es muy útil para la comprensión de las MHCNC, ya
que este representa en pequeña escala el funcionamiento de este tipo de máquinas, las
cuales se pueden encontrar en la industria a diario. Este equipo presenta varias funciones
que le permiten realizar piezas de gran complejidad, lo cual unido a la precisión que posee,
permite conseguir buenos resultados a la hora de su utilización.
El resultado final de la pieza a realizar depende de muchos factores como la
velocidad y alimentación empleados, la herramienta de corte, entre otros. Por lo cual deben
ser tomados en cuenta a la hora de realizar un programa de pieza, ya que pueden variar de
forma importante el resultado o incluso llegar a dañar el equipo. Siempre existe un
equilibrio entre los parámetros de manera tal que se obtenga lo requerido sin tener un
excedente de otras pérdidas como el tiempo o recursos.
Mediante el uso de la programación por bloque fue posible realizar una pieza
inventada, lo cual demostró el buen funcionamiento del equipo y la posibilidad de poder ser
utilizado en algún curso de la carrera y completar la parte teórica vista en este. Esta
programación por bloque representa una alternativa muy útil que sustituye la programación
línea por línea que requiere un mayor conocimiento de programador de cada uno de los
códigos a utilizar, ya que mediante los bloques se pueden dar órdenes al torno de una
manera más sencilla y práctica e incluso en un solo bloque se puede indicar lo que
normalmente requiere varias líneas de trabajo. Además esta vía presenta una interfaz muy
útil y comprensible, lo cual facilita al usuario su utilización.
44
Sin embargo, el programa de control presenta algunos problemas, tal es el caso del
encontrado en el código G84, el cual posee un error en la programación de bloques con
dicha función, lo que hizo imposible su uso, ya que este código es el encargado de realizar
cortes circulares graduales en sentido de las manecillas del reloj, razón por la cual es
necesario ingresar el valor del radio que permite hacer la interpolación entre el punto inicial
y el punto final con la curvatura deseada, pero este valor no es solicitado por el bloque, lo
que genera un error a la hora de la emulación del programa y por ende la imposibilidad de
utilizarlo en el torno mediante la programación por bloque. Además al ser un software
viejo, presenta algunos problemas a la hora de utilizarlo. Por esta razón se recomienda
contactar con Lab-Volt para solucionar el problema con la programación del código G84
mediante bloques y a su vez conseguir un software mejor que presente menos problemas,
para que de esta manera puedan ser utilizadas todas las funciones disponibles del torno y no
hayan limitaciones a la hora de la programación tal y como pasó con el diseño del reloj de
arena.
El “Level 4 Software for Mill and Lathe Version 4.0” utilizado en este proyecto
presenta un menú de ayuda muy útil, el cual explica detalladamente cada una de las
funciones disponibles del programa, con ejemplos y especificaciones de cada uno de las
opciones que pueden ser seleccionadas. Esta representa una buena guía para los usuarios
que no saben mucho de la forma de operación del programa de control.
Se puede buscar un complemento de este software utilizado para pasar directamente
del dibujo a la programación de la pieza, si esto es posible. Además de la exploración de las
45
funciones de diseño auxiliado por computadora disponibles en este programa de control, ya
que de esta manera se pueden realizar programas de una forma más eficiente, sin tener que
estudiar el funcionamiento de cada uno de los códigos. Esta investigación se puede realizar
en otro proyecto de graduación, para que de esta manera, se pueda sacar el máximo
provecho al torno.
Se recomienda utilizar el equipo en los laboratorios del área de automática como es
el caso del curso control e instrumentación de procesos industriales, el cual requiere de
diversas prácticas para la parte del laboratorio, la cual actualmente es escasa. De esta
forma, se aprovechan los recursos disponibles de la universidad y a la vez los estudiantes
salen mejor preparados al terminar su plan de estudios.
46
BIBLIOGRAFÍA
[1] Boon, G; A. Mercado. “Automatización flexible en la industria”, 1ª edición. Editorial
Limusa. México. 1990.
[2] Chacón L. “Tecnología mecánica 1: Máquinas herramienta”, 1ª edición. Editorial
Limusa. México. 1981.
[3] Donaldson C; G. LeCain; V. Goold. “Tool design”, 3ª edición. Editorial Mc-Graw-Hill.
Estados Unidos. 1973.
[4] Krar S; J Oswald; J Amand. “Operación de máquinas herramientas”, 1ª edición.
Editorial McGraw-Hill. México. 1985.
[5] Lab-Volt. “User´s Guide: CNC lathe level 2 for 5300 CNC lathe or 5500 CNC
lathe”, 1ª edición. Estados Unidos. 1998.
[6] Lab-Volt. “Instructor Guide: 5300 CNC lathe”, 1ª edición. Estados Unidos. 1999.
[7] Lab-Volt. “Student manual: 5300 CNC lathe”, 1ª edición. Estados Unidos. 1999.
[8] Lab-Volt. “Instructor´s Guide: CNC lathe level 3 for 5300 CNC lathe or 5500 CNC
lathe”, 1ª edición. Estados Unidos. 1998.
[9] Lab-Volt. “User manual: Lathe level 3 “s” series software for 3s CNC (Model DM5300) or 5s CNC lathe (Model DM-5500)”, 1ª edición. Estados Unidos. 1997.
[10] Lab-Volt. “User manual: Lathe level 3 “s” series software for 3s CNC (Model
DM-5300) or 5s CNC lathe (Model DM-5500)”, 1ª edición. Estados Unidos. 1997.
[11] Lab-Volt. “Student manual: Lathe level 3 “s” series software for 3s CNC (Model
DM-5300) or 5s CNC lathe (Model DM-5500)”, 1ª edición. Estados Unidos. 1998.
47
[12] Lab-Volt. “5300 and 5500 CNC lathes level 4 documentation”, 1ª edición. Estados
Unidos. 1999
[13] Luggen, W. “Fundamentals of numerical control”, 1ª edición. Editorial Delmar
Publishers. New York, Estados Unidos. 1984.
[14] Valentino J; J. Goldenberg. “Introduction to computer numerical control”, 2ª
edición. Editorial Prentice-Hall. New Jersey, Estados Unidos. 1993.
[15]
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
(5300).
http://www.labvolt.com/products/automation-and-robotics/cnc-lathes/5300-cnclathe-5300/coverage
[16]
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
(5300)
datasheet.
http://www.labvolt.com/downloads/datasheet/dsa5300.pdf
[17] Toolingu. Especificaciones de CNC para el torno 225. http://www.toolingu.com/class301225-especificaciones-de-cnc-para-el-torno.html
[18] Wikipedia. Torno. http://es.wikipedia.org/wiki/Torno
[19] Wikipedia. Torno control numérico. http://es.wikipedia.org/wiki/Torno_CNC
48
Apéndice A: Funcionamiento del torno CNC 5300 Lab-Volt®
El torno CNC 5300 ha sido diseñado como un pequeño torno robusto y
completamente funcional que puede ser controlado desde una computadora de casa. La
facilidad con la cual este puede ser conectado a la computadora y ser utilizado, hace de este
torno una herramienta interesante, versátil y muy valiosa. Este provee entrenamiento en
diseño asistido por computadora (CAD) y fabricación asistida por computadora (CAM) por
medio del microprocesador.
El sistema permite a los estudiantes practicar el controlado numérico por
computadora, los códigos, la programación y edición, además de aprender a operar los
componentes del torno, los controles, herramientas, a establecer un cero de referencia
programado, a seguir los pasos necesarios para producir una pieza específica y a aplicar el
lenguaje de códigos a la tecnología actual de tornos.
El torno CNC consta de un torno horizontal, construido con una cama de acero, un
cabezal delantero, y contrapunto. Se pueden mecanizar piezas de materiales blandos como
plásticos y ceras, así como algunos materiales más duros, tales como aluminio y bronce. En
la figura A.1 se muestra el torno CNC 5300 Lab-Volt®.
49
Figura A.1 Torno CNC 5300 Lab-Volt® [15]
Las piezas pueden ser torneadas en una gran variedad de ranuras, huecos y cortes.
El material es montado en el torno usando un mandril de tres mordazas, que lo mantiene
centrado y lo mantiene en su lugar. Dos husillos, dirigidos por un motor, son usados para
mover las deslizaderas que cargan la herramienta de corte a los largo de los ejes X y Z. La
velocidad del motor puede ser programada a diferentes tasas hasta un máximo de 356
mm/min (14 in/min), mientras que la velocidad de giro del mandril y la pieza es controlada
por un motor de 160 W que puede variar esta velocidad desde 0 hasta 2800 revoluciones
por minuto. La máquina puede ser alimentada con 120 o 220 Vac.
Entre otras de las características de la máquina se encuentran el botón de paro de
emergencia, el sensor de la ventana para parar en caso de abrirse, la habilidad de reiniciar
programas desde el punto de paro luego de que una interrupción por seguridad ha sido
corregida, la opción de usar de modo manual el torno, sensores que limitan el movimiento
de los carros, de forma que la herramienta no choque contra el mandril, entre otras.
50
Para el control del torno se cuenta con un programa, el cual es una aplicación de
Windows de 32 bits que puede ser utilizado en sistemas operativos simples. El programa
ofrece una herramienta de simulación que muestra gráficamente los parámetros de la pieza
diseñada mediante un emulador en dos dimensiones y una interfaz estándar.
A.1. Especificaciones de funcionamiento
Como se mencionó anteriormente, el torno CNC presenta grandes ventajas, pero
para esto es necesario que se tomen ciertos cuidados y medidas para lograr un buen
funcionamiento y desempeño, ya que una sola de las variables que no se encuentre en su
óptimo funcionamiento, puede afectar el resultado de la pieza final.
A.1.1. Alineación de los componentes
La alineación de los puntos del torno es de gran importancia ya que muchas
operaciones se realizan considerando que estos puntos están alineados, un punto se coloca
en el cabezal y el otro en el contrapunto. La alineación de los puntos es importante porque
de esta depende la calidad de las operaciones de torneado.
A.1.2. Herramienta de corte
Para asegurar que la pieza torneada posea un buen resultado es necesario considerar
una adecuada selección de la herramienta de corte, es decir que una MHCNC es solo tan
buena como lo es la herramienta de corte, a pesar de que el giro puede ser más exacto, la
máquina más rígida y el sistema de posicionamiento más preciso que su equivalente en una
máquina convencional.
51
El CNC puede solamente mover o posicionar apropiadamente las herramientas de
corte a lugares específicos y rotar la pieza de trabajo a la velocidad deseada de giro. La
herramienta de corte es realmente la que hace todo el trabajo de remover el material de la
pieza, por lo que la única forma de que una MHCNC pueda ser usada eficientemente es a
través del apropiado uso y cuidado de las herramientas de corte.
La exactitud repetida en el posicionamiento de la máquina promete un alto grado de
calidad, sin embargo, esta exactitud depende de la exactitud de la las herramientas de corte
utilizadas. Por ejemplo, si esta se desprende, dobla o rompe durante la elaboración de una
pieza, el beneficio de la exactitud proporcionado por el control se pierde.
Por esta razón, la decisión para la compra de la herramienta de cortes debe recibir la
misma consideración que la que se le brinda a la compra de la máquina.
Se utilizan herramientas de corte para torno de diversas formas, según el trabajo que
se vaya a efectuar. Las herramientas para corte izquierdo que tienen el filo en el lado
derecho se utilizan para tornear la pieza hacia la contrapunta. Las herramientas de corte
derecho, que tienen el filo en el lado izquierdo, se utilizan para tornear la pieza hacia el
mandril. Otras herramientas específicas para crear ranuras, las cuales tienen ambos lados
iguales pero opuestos. Una herramienta de corte para torno, por lo general, se conoce por la
operación que efectúa.
Para asegurar una acción de corte adecuada, la herramienta debe ser ubicada
correctamente, de manera que los ángulos formados con la pieza de trabajo sean los
óptimos. El ángulo formado entre la tangente al punto de corte y la parte angosta de la
52
herramienta (top rake), suele rondar entre los 20º y 30º. Este ángulo es de gran importancia
para producir un buen acabado con el mínimo de fuerza ejercida, es decir que si no se
cumple esta característica, se pueden generar fuerzas mucho más grandes en la herramienta
y muy probablemente un acabado no muy bueno. Además, el ángulo formado entre la
tangente al punto de corte y la parte larga de la herramienta (front clearance) se debe tomar
en cuenta, este ronda entre los 3º y 6º y es esencial para asegurar una acción de corte
limpia.
Estos ángulos se ejemplifican en las siguientes figuras.
Figura A.2 Ángulos efectivos de la herramienta [5]
53
Figura A.3 Orientación adecuada de la herramienta [5]
Figura A.4 Ubicación de la herramienta en el momento del corte [5]
La herramienta de torno corta mejor si tiene los ángulos correctos. Aunque un
ángulo muy pronunciado produce un filo mucho más agudo, se puede debilitar la
herramienta. Mientras que la falta de un ángulo evita que la herramienta pueda cortar.
Figura A.5 Posición de la herramienta según dureza [2]
El material de la herramienta es parte de las características a tomar en cuenta. Hay
una gran variedad de materiales usados para la realización de estas. La mayoría de los
tornos pequeños trabajan con herramientas de acero de alta velocidad (HSS). Otros
54
materiales tales como carburos, cerámicas y diamantes son usados particularmente para
corte rápido y donde se espera que la herramienta permanezca en buen estado por largo
tiempo.
A.1.3. Temperatura durante el corte
Usualmente se utilizan fluidos en la máquina con dos propósitos, el primero lubricar
la herramienta ante la acción del corte, la segunda enfriarla, debido a que mucha de la
energía usada en el corte genera calor, la cual generalmente provoca el calentamiento del
material y la herramienta. El sobrecalentamiento usualmente produce un resultado más
áspero en comparación con el trabajo a una temperatura más razonable. Además puede
ocasionar el desgaste o embotamiento de los bordes de la herramienta hasta llegar incluso a
causar que se afloje. El exponer a una temperatura muy alta también puede ocasionar que la
herramienta pierda poco a poco su dureza.
El sobrecalentamiento durante el maquinado es causado por la realización de cortes
que son muy pesados, o sea, que el material se está removiendo de manera muy rápida.
Estos cortes pesados generan fuerzas de corte muy grandes tanto en la herramienta como el
mismo torno, por lo que incluso puede sobrecargar el motor de giro, de movimiento de los
carros, o los husillos.
La razón con que se debe remover el material depende de los pasos seleccionados
en el programa de la pieza, tanto en las alimentaciones escogidas como el grosor del
material que se esta removiendo. Mientras que se mantengan dentro de los límites
55
razonables, es decir, que los valores máximos no sean utilizados o al menos no por mucho
tiempo, no se ocasionará este sobrecalentamiento, incluso sin el uso de algún líquido.
A.1.4. Avance, profundidad y velocidad de corte
La alimentación o avance es la distancia que recorre la punta de la herramienta de
corte a lo largo o hacia el interior de una superficie en una pieza. En los tornos, la
alimentación se expresa en milímetros por revolución.
Figura A.6 Alimentación o avance de la herramienta [5]
La correcta elección de la alimentación depende de varios factores, por ejemplo del
material del acabado requerido, el cual generalmente será mejor entre más lento se mueva,
a continuación se muestra un ejemplo de valores adecuados considerando estos parámetros.
Tabla A.1 Alimentación recomendada según material [5]
Aluminio
Bronce
Acero
dulce
Alimentación por velocidad de giro
Cortes pesados
Cortes de acabado
mm
pulg
mm
Pulg
0,4-0,75 0,015-0,03 0,10-0,25 0,005-0,01
0,37-2,0 0,015-0,08 0,20-1,25 0,008-0,05
0,45-1,2
0,010-0,02
56
0,07-0,25
0,003-0,01
También según la forma de la herramienta, ya que algunas herramientas de nariz
redonda pueden ser utilizadas con alimentaciones mayores que las herramientas
convencionales. Además de la potencia requerida, debido a que conforme mayor es la
alimentación, mayor es la potencia consumida. El torno CNC 5300 Lab-Volt ® cuenta con
distintas alimentaciones según el uso requerido, a continuación se muestra una tabla que
muestra dichos valores.
Tabla A.2 Niveles de alimentación en el CNC 5300 [5]
Alimentación
Alimentación real
Alimentación / rev @1000 rpm
Nº
mm/s
pulg/s
mm
Pulg
1
2,54
0,1
0,152
0,006
2
1,3
0,05
0,078
0,003
3
1
0,04
0,062
0,0025
4
0,845
0,035
0,051
0,002
5
0,726
0,03
0,044
0,0017
6
0,635
0,025
0,038
0,0015
7
0,55
0,022
0,033
0,0013
8
0,498
0,02
0,03
0,0012
9
Alimentación muy lenta
La profundidad de corte es la distancia desde el fondo del corte a la superficie sin
cortar de la pieza, medida en ángulo recto con la superficie maquinada. La profundidad de
corte varía en función de dos puntos principales, si el corte es para desbastar o para dar un
buen acabado. Si se trata de desbastar, la profundidad de corte debe ser grande, si se trata
de acabado, la profundidad de corte debe ser pequeña.
La velocidad de corte es la velocidad superficial o rapidez con la cual un punto en la
circunferencia de la pieza de trabajo se pasa frente a la herramienta de corte y se expresa en
57
metros por minuto o en pies por minuto. Los tornos están diseñados para trabajar con el
husillo a diversas velocidades y para maquinar piezas de trabajo de diferentes diámetros y
materiales.
Existe una velocidad de corte correcta para cada combinación de forma de
herramienta, material de esta y de la pieza a maquinar, para el óptimo funcionamiento, sin
embargo estas condiciones son un compromiso entre los requerimientos de acabado,
consumo de poder, tiempo de vida de la herramienta y el tiempo más corto posible de
maquinado. Todos los materiales tienen un rango de velocidad de corte en el cual el
material se puede maquinar con mayor eficiencia y sin estropear la herramienta. Cuando la
velocidad de corte es demasiado grande, las herramientas de corte se queman, embotan,
desafilan o incluso pueden romperse, provocando pérdidas económicas y de tiempo al
considerar el tiempo requerido en la instalación de la nueva o restaurada herramienta.
Mientras que cuando la velocidad de corte es demasiado baja, el tiempo requerido para la
operación es mucho mayor lo que ocasiona grandes pérdidas de tiempo.
La velocidad de corte recomendada para diversos materiales ha sido determinada
por los productores de materiales y fabricantes de herramientas de corte como las más
convenientes para la larga duración de la herramienta y el volumen de producción. Al
ajustar la velocidad del husillo, debe ser lo más cercana posible a esta velocidad
recomendada o calculada, pero nunca mayor. Si la acción de corte es satisfactoria se puede
aumentar la velocidad de corte; si no es satisfactoria, o hay vibración o traqueteo de la
pieza de trabajo, se debe reducir la velocidad. En la siguiente figura se muestra una útil guía
58
para determinar la velocidad de giro del torno CNC 5300 Lab-Volt® requerida para piezas
de diferentes diámetros y para distintas alimentaciones según si se desea un corte fuerte o
uno de acabado.
Figura A.7 Velocidad de corte respecto a la velocidad de giro y diámetro [5]
Es importante tener en cuenta que cuando se está refrentando un diámetro grande y
la velocidad de giro es constante, la velocidad de corte varía desde un máximo en el
diámetro más externo hasta casi cero al acercarse al centro de rotación, ya que si
recordamos la fórmula de la velocidad tangencial, esta es directamente proporcional al
59
radio. Por lo tanto no es posible seleccionar una óptima velocidad, pero lo que se hace
usualmente en la práctica es escoger una velocidad apropiada para el diámetro más largo.
Figura A.8 Velocidad de giro y de corte [14]
En general, la velocidad, la alimentación y profundidad se determinan según los
siguientes factores:
1- Tipo operación que se está realizando: Si la operación es de desbastado, en términos
generales se puede decir que la velocidad de corte debe ser baja, pero no menor que la parte
inferior del rango de velocidad, la profundidad debe ser grande y el avance grande o
mediano. Si la operación es de acabado, la velocidad puede ser grande, pero el avance y la
profundidad deben ser pequeños.
2- Rigidez de la máquina: Ningún material debe trabajarse con velocidades, avances y
profundidades que provoquen vibraciones en la máquina.
3- Clase y rigidez del material que se está cortando: Existen gran variedad de materiales
con distintas durezas y otras propiedades físicas que afectan la velocidad de corte. La
rigidez en la sujeción del material también afecta la velocidad, ya que ningún material debe
trabajarse causando vibraciones en el mismo.
60
4- Clase de material del cortador: Los cortadores se fabrican en diferentes tipos de
materiales, algunos soportan mayor velocidad que otros.
5- Tipo de herramienta empleada: Las herramientas que son difíciles de afilar y además
costosas deben trabajarse con velocidades que aseguren una vida costeable.
6- Uso de refrigerante: Cuando se usa refrigerante la vida de la herramienta se prolonga, el
acabado de la pieza es más terso ya que el refrigerante enfría y lubrica la herramienta de
corte, además arrastra las rebabas.
A.2. Programación de la pieza
El primer paso a considerar antes de preparar cualquier programa de pieza es
estudiar cuidadosamente al dibujo de esta. El dibujo indica como se ve la pieza, el material,
tolerancias, acabado de la superficie, tratamiento del material (en caso de ser requerido) y
cualquier otro requerimiento. A partir del dibujo es que el programador determina si puede
maquinar la pieza y la forma en que lo puede hacer.
Cuando se programa un equipo con CNC, el programador usualmente determina las
alimentaciones y velocidades basadas en el tipo de herramienta, su diámetro, el tipo de
material, acabado deseado, etc. Se suele optimizar las alimentaciones y velocidades para
aprovechar la máquina y la herramienta de corte de la forma más productiva posible.
La operación de corte de manera automática requiere dos tipos de programas. El
primero es el programa de control, el cual debe ser instalado en la computadora antes de
poder realizar alguna acción. El segundo programa es el programa de pieza, el cual debe ser
desarrollado e ingresado por el usuario para que el torno realice una pieza en particular.
61
El programa de control incluye la información y los controles que permiten al
usuario ingresar la información del programa de pieza. Una vez que se ha ingresado de
manera correcta el programa de control, este despliega las diferentes opciones para que el
usuario realice la acción que necesite, ya sea generar un nuevo programa o abrir uno
realizado anteriormente.
La información para el programa de la pieza es obtenida del dibujo del componente
a realizar. La información tiene que ser ingresada mediante la guía del programa de control,
el cual como se mencionó anteriormente posee un emulador, el cual muestra paso a paso las
acciones indicadas en el programa de la pieza. Esta característica previene de un posible
daño al torno y de grandes desperdicios de material, además permite la creación, revisión y
almacenado de los programas de las piezas sin la necesidad de tener conectado el torno
CNC.
Un programa es una secuencia de bloques que describen en detalle los movimientos
a la máquina CNC para que los ejecute en orden y fabrique una pieza. Los programas son
ejecutados bloque por bloque. El orden en que estos aparecen es el orden en que son
procesados.
A.2.1. Bloques
Se le llama bloque a una completa línea de información hacia la máquina CNC
relacionada con una operación en específico. Está compuesto por una letra o un arreglo de
palabras. Los bloques pueden variar en longitud. En estos, el programador incluye esas
62
palabras requeridas para ejecutar alguna función de la máquina en particular, como
movimientos de la herramienta, o giro de la pieza.
La programación mediante bloques es un método que se utiliza en lugar de la
creación del programa línea por línea. Los bloques proveen una simple y consistente
interfaz que permite a los usuarios del programa de control, crear simples programas de
piezas sin tener que desarrollar los amplios conocimientos que se requieren para diseñar los
programas mediante el modo de edición por línea.
El editor por bloque permite al usuario crear bloques de comandos que son
ejecutados en orden. Cada bloque consiste de un comando principal con los parámetros
opcionales requeridos para dicho comando. Las alimentaciones, cambios de herramienta y
velocidades de giro son elegidos en cada bloque y son automáticamente incluidos en el
programa final. Los bloques pueden ser agregados, cambiados o borrados, según lo necesite
el programador.
En la figura siguiente se muestra una imagen de la programación de un bloque en el
programa de control. En el lado derecho se muestran las funciones disponibles para ejecutar
mediante bloques y su respectivo código, lo cual le evita al programador tener que
aprenderse una gran cantidad de códigos o conseguirlos. En la parte superior izquierda se
muestran el estado actual del torno, tanto la posición de la herramienta, como la
alimentación, la velocidad de giro y la herramienta. Inferior a esto, se presenta la
especificación de los parámetros a detallar en el bloque, para este caso se seleccionó la
función de interpolación circular en sentido contrario a las manecillas del reloj, según esta
63
selección se solicitan distintos valores, los cuales en este caso son la posición final deseada,
la profundidad de cada corte, la alimentación, la velocidad de giro, la herramienta y el
radio. Una vez que estos parámetros son ingresados, se selecciona la opción de agregar, lo
cual genera un nuevo bloque y mantiene el anterior.
Figura A.9 Bloque de programación
A.2.2. Códigos de programación
Conforme el CNC se hizo más popular, fue necesario estandarizar lo máximo
posible la forma en cómo la información era ingresada en la computadora para crear el
programa de la pieza. Por esta razón hay estándares internacionales para la codificación de
numerosas operaciones realizables en el torno CNC y otras MH. La lista de códigos es muy
extensa y fue desarrollada a través de los años para satisfacer las necesidades. Este tipo de
codificación fue originalmente desarrollado para el uso con cintas perforadas pero se
mantuvo su uso para la programación con CNC.
64
La primera palabra en un código de función es el número de secuencia. Su propósito
es identificar cada bloque de información de tal manera que pueda ser distinguido del resto,
por ejemplo la letra G. Los códigos G son los más extendidos.
Funciones de preparación o códigos G: Las funciones de preparación o código de
ciclo es un número de dos dígitos precedido por la letra G. Este código, conocido como
código G, especifica el modo en el cual la máquina CNC se mueve a lo largo de los ejes de
programación. El modo de movimiento es indicado por el valor numérico que prosigue a la
letra G. Los códigos G se pueden distribuir en dos grandes categorías:


Modal, cuya especificación se mantiene en efecto para todos los bloques subsecuentes a
menos que sea remplazado por otro código G modal.
No modal, cuya especificación afectará solamente el bloque en el cual este aparece.
Funciones misceláneas o códigos M: Las funciones misceláneas consisten en una
variedad de órdenes auxiliares en el control numérico. Estos comandos son funcionales al
inicio o fin de un ciclo y consisten en números de dos dígitos precedidos de la letra M, que
activan funciones auxiliares. Los códigos M especifican funciones de la máquina CNC que
no están relacionadas a movimientos dimensionales o de ejes. A diferencia de los códigos
G, estos no preparan al controlador para actuar en un modo particular cuando procesan las
otras palabras en un bloque, sino que dirigen al controlador para ejecutar inmediatamente la
función indicada.
65
A.2.3. Modos de operación
El dibujo del diseño de la pieza a ser maquinada debe contener toda la información
requerida de las dimensiones. A esta información básica debe ser agregada otra
información, la cual puede ser comprobada a partir del dibujo.
En la mayoría de los casos, las dimensiones dadas en el dibujo no están en la forma
adecuada para poder ser usados inmediatamente para la programación de la pieza. Esta
información de las dimensiones para el torno CNC puede ser ingresado por medio de dos
modos, el modo absoluto y el modo incremental. Estos modos no deben ser mezclados
durante la programación de una misma pieza. Anteriormente los tornos poseían solo uno de
los dos modos, por lo que era necesario la elección de uno de estos a la hora de diseñar la
máquina, pero en la actualidad suelen poseer ambos modos como es el caso del torno CNC
5300 Lab-Volt®.
Si las dimensiones en el diseño están dadas de forma incremental, el programador
simplemente debe programar un bloque con la función G91 y el sistema inmediatamente se
ajusta para entradas incrementales. Si por lo contrario, el diseño está dimensionado en
forma absoluta, el programador debe usar el código G90, para adecuar la entrada. En el
caso del software utilizado, mediante bloques se puede hacer la selección en el modo
deseado.
66
Figura A.10 Determinación del modo de operación incremental o absoluto
Modo incremental: El dimensionamiento incremental, también conocido como
dimensionamiento delta, es usado para denotar la diferencia entre dos cantidades. Cada
dimensión es localizada desde la última posición de la herramienta establecida hasta la
próxima. Los cálculos son realizados desde la ubicación de la herramienta hasta donde se
dirige. El uso de signos de mas (+) o menos (-) envuelve un nuevo aspecto cuando es usado
en este modo. Un valor positivo no se refiere a un cuadrante específico, sino que indica que
el movimiento es hacia la derecha o hacia abajo, a lo largo del eje de interés. De manera
similar, para un valor negativo indica un movimiento hacia la izquierda o hacia arriba. El
problema de este modo es que si uno de los movimientos incrementales tiene un error, los
subsecuentes movimientos serán incorrectos también.
67
Figura A.11 Modo incremental [14]
Modo absoluto: En el dimensionamiento absoluto o de base, todas las posiciones
son dadas como distancias desde el mismo punto de referencia o locación cero u origen. A
diferencia del dimensionamiento incremental, este referencia todos los movimientos desde
el mismo punto de referencia y no influye donde quedó la herramienta en su último
movimiento. Una ventaja de este sobre el incremental radica en que no se arrastran errores
de posicionamiento. Sin embargo, esto no implica que el dimensionamiento absoluto sea
mejor que el incremental, sino que para cada aplicación que se esté realizando puede ser
uno más apto que el otro o simplemente puede ser irrelevante el modo seleccionado.
Figura A.12 Modo absoluto [14]
68
A.2.4. Datos iniciales y de referencia
Para que la introducción de los datos en el programa sean bien ejecutados,
independientemente del modo en que se han insertado, se requiere que la herramienta
reconozca donde está en relación a la pieza de trabajo antes que se comiencen los
movimientos para cortarla.
Es necesario que la herramienta sea posicionada al final de la cara de la materia
prima asegurada en el mandril y luego esta información es ingresada en la configuración de
la máquina. De esta forma, la computadora recibe las coordenadas donde se ubica la pieza.
La posición inicial es a la posición a la que regresa la herramienta después de haber
completado todas las operaciones de la máquina a través del programa de una pieza.
También es el punto donde empiezan las indicaciones para el dimensionado en modo
incremental. Este es además el punto donde la herramienta empieza a maquinar el
programa, es decir, antes de que empiece a entrar en acción el primer bloque de
información. En la figura se muestra la ubicación de este punto inicial
Figura A.13 Posición inicial [5]
69
El dato de referencia es la posición absoluta a partir del cual todas las dimensiones
de X y Z son medidas mientras se trabaja en modo absoluto. El punto está localizado en la
intersección del fin de la pieza a maquinar, con la línea central de esta. Este es determinado
por la computadora a partir del diámetro de la barra ingresada después de realizar un
pequeño corte al inicio del torneo. En la figura se muestra la ubicación de este dato de
referencia.
Figura A.14 Dato de referencia [5]
A.3. Modo de trabajo del torno CNC 5300 Lab-Volt ®
Luego de inicializar el torno CNC 5300 Lab-Volt ® se debe proceder a seleccionar
el modo de funcionamiento en el panel de control del torno, el cual se muestra a
continuación.
Figura A.15 Panel de control [6]
70
El panel de control cuenta con una pantalla, la cual en un inicio pone a disposición
del usuario el menú principal, mediante el cual se puede elegir el modo de funcionamiento
del torno de manera manual, de manera automática o configurarlo, tal y como se muestra en
la figura 3.16. Esta selección se puede realizar mediante el uso de las flechas y su posterior
aceptación al apretar el botón “enter”.
Figura A.16 Menú principal [6]
A.3.1. Modo Manual
Si el modo seleccionado es el modo manual, todas las configuraciones de
velocidades, alimentaciones y coordenadas que sean requeridas, deben ser ejecutadas por
medio del panel de control. Para el movimiento de la cuchilla es necesario únicamente el
uso de las flechas, como se muestra en la figura 3.15 y se mencionó anteriormente, la
flecha hacia la derecha realiza el movimiento en el sentido de +Z, hacia la izquierda el
movimiento en -Z, hacia arriba en la dirección de –X y hacia abajo para mover en sentido
de +X. La velocidad con que se desplace en cualquiera de estas direcciones, depende de la
alimentación que se le brinde, que puede ser modificada al seleccionar la opción “feed rate”
y posterior a esto el valor necesario para la operación. Para realizar la acción de corte, se
debe agregar un valor de giro a la pieza, lo cual se agrega al seleccionar la opción “spindle
speed" y seleccionando cualquiera de los distintos valores disponibles en el torno. Para
71
ambas opciones, la elección se hace mediante las flechas (izquierda y derecha) y
posteriormente se aprueba con el botón “enter”. Todos estos datos son mostrados en la
pantalla mientras se efectúan los movimientos, tal y como se manifiesta en la figura
siguiente.
Figura A.17 Modo manual [6]
Es importante considerar que aunque el modo manual es una forma poco práctica de
trabajar, es necesario su uso antes de la aplicación de un programa, ya sea para ubicar la
herramienta en la posición adecuada o para insertar las medidas del material a ser
empleado.
A.3.2. Modo automático
Este modo es utilizado para preparar al torno para recibir instrucciones desde una
fuente externa. A continuación se presenta el proceso mediante el cual el operador
realizaría una pieza anteriormente diseñada.
Primero que todo, el operador debe estar consciente de las normas de seguridad
necesarias al usar el equipo, tanto para este modo como para el manual, ya que como este
está construido para remover material plástico o incluso metales suaves, posee una gran
potencia en sus motores. Entre las medidas preventivas se encuentran: utilizar anteojos o
protección para los ojos, cerrar siempre la puerta del torno antes de operarlo y no abrirla
durante el funcionamiento de este, esperar hasta que el torno se detenga completamente
72
para proceder a abrir la puerta y extraer la pieza maquinada, no permitir que la herramienta
choque con el mandril, no dejar desatendido el torno mientras realiza una pieza, retirar con
cuidado la pieza de manera de no cortarse con la herramienta y conocer las distintas
paradas de emergencia de este, las cuales se muestran en la siguiente figura.
Figura A.18 Medidas de emergencia [6]
Además de las distintas formas para detener el funcionamiento del torno en caso de
emergencia, este posee varios dispositivos que dan seguridad al operador del equipo, tal es
el caso de la puerta, la cual posee un interruptor magnético que impide el funcionamiento o
lo detiene, si la puerta no está apropiadamente cerrada. También posee interruptores para
los límites en Z de los carros deslizantes para que de esta forma no se den choques entre la
herramienta y el mandril o el contrapunto.
Una vez entendidas las instrucciones de seguridad, se puede proceder a trabajar con
el torno, para esto, se coloca el material a trabajar en el mandril, insertando este a presión
en el agujero y posteriormente se asegura y fija con la ayuda de las mordazas, las cuales se
73
pueden aflojar o socar con el movimiento de los dos discos del mandril que se puede
simplificar con la utilización de dos barras de tensión en un movimiento contrario.
Una vez asegurado el material y removidas las barras de tensión se enciende el
equipo, mediante el interruptor que se encuentra en el lado izquierdo del torno. Luego se
debe esperar unos segundos mientras este se inicializa, hasta mostrar en el panel de control
el modo de funcionamiento. Inicialmente se debe seleccionar el modo manual, ya que es
necesario antes de descargar el programa, determinar el cero de referencia programado o
PRZ por sus siglas en inglés. El PRZ o posición X0 Z0, se encuentra en el eje central del
material y justamente después de las mordazas del mandril, dejando una pequeña distancia
de seguridad. La posición de la herramienta es definida a partir de este PRZ.
Para esto se debe ubicar el filo izquierdo de la herramienta en el costado derecho del
material y en el borde inferior del cilindro. En esta ubicación, se insertan las dimensiones
del material empleado para que de esta forma se determine el PRZ. Al seleccionar en el
panel de control “Zero” seguido de +X, es solicitado el valor del diámetro del material, el
cual se ingresa mediante los números asignados para cada botón en el panel de control,
seguido del botón “enter” (el valor que indica el panel es el radio, puesto que el punto de
referencia es el eje central). Similarmente, pero para +Z, se ingresa el valor de la longitud
del material empleado, medición que se hace a partir de las mordazas que es la distancia
real que puede ser maquinada. Entre mejor ubicada esté la pieza al ingresar estos datos, más
preciso es el resultado de la pieza, para esto es necesario también que la barra a tornear
74
posea las mismas mediciones que las programadas. Una vez determinado el PRZ, se regresa
al menú principal mediante el botón “Esc”, donde se puede elegir el modo automático.
Para poder cargar o diseñar un programa de una pieza, se necesita del programa de
control, en este caso se utilizó el “Level 4 Software for Mill and Lathe Version 4.0”. Una
vez que se ha completado este paso, se abre el programa y se muestra lo siguiente.
Figura A.19 Level 4 Software for Mill and Lathe Version 4.0
Se observa el menú del programa y una barra de herramientas, las cuales presentan
enlaces (último de izquierda a derecha) a la ayuda proporcionada por el programa, la cual
explica detalladamente cada una de las funciones realizables para el programa. Si se
selecciona “File” y luego “Open”, se puede abrir algún programa realizado anteriormente.
Para el caso que se presentará, se utilizará un programa de demostración incluido en el
programa de control, esta pieza es llamada “PPAWN” y al seleccionarse abre una ventana
donde viene la programación, que como se observa a continuación es programada en modo
línea a línea.
75
Figura A.20 Programación línea por línea
Este archivo muestra cada uno de los pasos de la programación realizada, los cuales
pueden ser modificados si se desea. Por ejemplo, si no se posee un conocimiento de la
operación que realiza cada código se puede seleccionar en el menú “Edit” y posteriormente
“Conversational” o también mediante la selección del botón F2 y la programación se
presentará de la forma vista en la figura A.21.
Figura A.21 Modo conversacional de la programación línea por línea
76
Una vez que se considerado terminado el programa o se quiere verificar el resultado
de lo programado, se puede hacer uso del emulador. Antes de esta emulación, el programa
debe ser compilado para verificar la correcta programación en términos de códigos
existentes, esta compilación se puede realizar al seleccionar “Lathe” y luego “Compile”, o
seleccionando Alt+F9. Sin embargo, si se escoge “Lathe” y posteriormente “Emulator” se
compila automáticamente el programa. Esta operación tarda unos cuantos segundos y si es
adecuada, se mostrará de la siguiente forma.
Figura A.22 Compilador del programa de control
Al seleccionar “OK”, se abre la siguiente ventana
Figura A.23 Emulador del programa de control
77
En esta se presentan en la parte superior izquierda, un recuadro con cuatro botones y
de subtítulo “control”, estos botones se encargan de la activación del emulador. El botón
verde (izquierda superior del recuadro) inicia la emulación, mientras que el rojo (derecha
superior) la detiene. La flecha en color amarillo (izquierda inferior) es utilizada para volver
al material al estado inicial, mientras que el botón ubicado en la parte inferior derecha de
este recuadro permite visualizar paso por paso cada uno de los códigos y así detectar que
paso y exactamente que código no fue programado de la forma deseada. Mediante la
operación normal también se muestra que código es el que está efectuando, sin embargo
para un mayor detalle es mejor utilizar este último.
Inferior al recuadro anterior se presenta otro de subtítulo “view”, mediante el cual se
determina la forma en cómo será vista la emulación. Este recuadro se puede separar en dos
partes, la parte superior que presenta la posibilidad de ver la pieza completa o solamente la
mitad. La parte inferior del recuadro determina la forma en que se observará la emulación,
el botón izquierdo muestra cada uno de los cortes removiendo el material por la misma
herramienta, mientras que el botón derecho simplemente hace los trazos de cada uno de los
movimientos. Las combinaciones de estas funciones se muestran a en la figura 3.24.
78
Figura A.24 Diferentes formas de emulación
El primero utilizado presenta la ventaja de mostrar tanto las líneas de cada
movimiento en el hemisferio superior, como los cortes removiendo el material en el
hemisferio inferior. El PRZ se encuentra ubicado en el cruce de los ejes X y Z para cada
una de las vistas. La emulación presenta trazos en color rojo y en color azul, en el caso de
los primeros, son utilizados para indicar movimientos de la herramienta de corte fuera del
contacto del material, mientras que los trazos en color azul, representan movimientos de la
herramienta mientras remueve material.
Es muy importante confirmar que la herramienta seleccionada es la correcta para así
asegurar el mayor grado de calidad en el proceso de corte. Si alguna información es
79
incorrecta se debe ingresar la adecuada. Para verificar estos datos se selecciona en el menú
“Options”, seguido de “Tools” y luego “Tool Setup”, lo que genera la aparición de la
siguiente ventana, la cual muestra el número de herramienta que para el caso del torno
utilizado es la que se posee y los datos que debe tener para un buen funcionamiento.
Figura A.25 Configuración de la herramienta
Luego, en el equipo se procede a seleccionar en el panel de control la opción
“Remote” y se muestra la siguiente figura.
Figura A.26 Torno en modo automático
En este momento el torno se encuentra preparado para recibir la información
proveniente de la computadora, desde la cual se descargará el programa realizado y
verificado. Antes de hacer esta operación de descarga, es oportuno verificar la
comunicación entre el equipo y la computadora, lo cual se puede realizar seleccionando en
80
el menú principal “Options”, seguido de “Communications” y la opción “Remote Setup”,
lo que despliega la figura A.27, en la cual se debe verificar que esté programado para el
modelo 5300 y esté conectado mediante el puerto serial al que se conectó en la
computadora.
Figura A.27 Conexión del torno con la computadora
Finalmente, se selecciona en el menú principal la opción “Lathe” seguido de
“Download”. Este proceso también se puede realizar seleccionando el ícono en la barra de
herramientas o apretando Alt+F10. Posterior a esto se despliega la siguiente ventana.
Figura A.28 Programa de pieza lista para descargarse al torno
81
Esto indica que el programa está listo para ser transmitido y al aceptar dicha
transmisión hacia el torno, se desplegará en el panel de control lo siguiente.
Figura A.29 Descarga del programa de pieza hacia el torno
Lo anterior se mostrará durante unos segundos, mientras recibe la información de
parte de la computadora. Una vez que se acabe este proceso, la pantalla del panel de control
mostrará el siguiente recuadro.
Figura A.30 Programa de pieza descargado y listo para ejecutarse
La aceptación de este programa en el torno, iniciará la acción del torno según lo
establecido en la programación.
A.3.3. Menu de configuración
El menú de configuración
(figura A.16) contiene la opción de seleccionar la
alimentación, unidades de la distancia y los sonidos del teclado del panel de control. Le
permite al operador el cambio de unidades entre milímetros y pulgadas. También este menú
puede ser usado para activar o desactivar el sonido emitido cuando es seleccionado algún
botón del teclado del panel de control. Se utilizan las flechas en X para desplazarse entre
82
las configuraciones a cambiar y en el sentido de Z para desplegar las opciones. Finalmente
se selecciona el botón “Enter” para aceptar los cambios realizados y volver al menú
principal.
A.4. Principales códigos G
Algunos de los códigos G relacionados con el torneado que están disponibles para
el torno CNC 5300 Lab-Volt ® se presentan a continuación.
A.4.1. G01 Interpolación lineal
Esta instrucción indica a la herramienta el movimiento desde su posición actual
hacia una nueva posición definida por los nuevos valores de X y Z que han sido ingresados
en el bloque. La velocidad de la herramienta es de aproximadamente 4,5mm/s (0,17 pulg/s).
La herramienta para esta función, se mueve en una línea recta entre los dos puntos aún si
cambian tanto el valor en X como en Z, para tal caso la computadora calcula la línea recta
requerida.
En la figura siguiente se muestra la programación de un bloque con esta función
utilizando el modo absoluto. Para este caso se tienen valores iniciales de 0,75pulg y 2,5pulg
para X y Z respectivamente y se pretende mediante este bloque trasladar la cuchilla al
punto con medidas 1pulg y 2,75pulg para X y Z respectivamente. Mediante la simulación
para esta función no es notorio el cambio visualmente, pero el objetivo de esta es ubicar la
herramienta en el lugar indicado para de esta forma poder ejecutar una función de corte.
83
Figura A.31 Bloque de programación de código G01
A.4.2. G02 Arcos en sentido de las manecillas del reloj
Esta operación genera el movimiento de la herramienta en un camino circular en
sentido de las manecillas del reloj. El torno CNC 5300 Lab-Volt ® es capaz de tornear
arcos circulares con un alto grado de exactitud, ya que el programa lleva a cabo una
operación completa de interpolación. En el corte de un arco, el programa de control calcula
la posición exacta de la herramienta de manera que la curva sea producida de manera
exacta. Para este código como el de las otras operaciones curvas, se debe considerar un
ángulo posible para los dos puntos en cuestión, de lo contrario si este es muy pequeño
impide que el programa de control encuentre una interpolación entre ambos puntos. Por lo
que a la hora de realizar la emulación indicará el error, el cual al modificarlo será aceptado
solo si este es correcto, de lo contrario indicará el valor mínimo permitido.
84
La programación de esta operación mediante bloques se muestra en la siguiente
figura. Anterior a esto fue necesaria la ubicación de la herramienta de corte en el punto
inicial deseado mediante un bloque con la operación G01.
Figura A.32 Bloque de programación de código G02
Según los datos ingresados en el bloque de la figura anterior, para este código G02
se ingresan los valores de la posición final en X y en Z, los cuales son 0.45 pulg y 2 pulg
respectivamente. Para este caso se pide el dato del radio de la circunferencia a la que
pertenecen la posición actual y la deseada, que se seleccionó de 0,1 pulg. Además los
valores de la alimentación, velocidad de giro y la herramienta, los cuales dependen de
varios aspectos anteriormente mencionados. Para este bloque anterior se obtiene la
siguiente pieza en la emulación.
85
Figura A.33 Emulación de bloque de programación de código G02 (convexo)
Para una programación similar, pero intercambiando entre sí el valor de Z en el
punto inicial y del final, se obtiene para esta misma operación una acción en la pieza de la
siguiente forma.
Figura A.34 Emulación de bloque de programación de código G02 (cóncavo)
86
A.4.3. G03 Arcos en sentido contrario a las manecillas del reloj
Esta operación es muy similar a la G02, solo que el movimiento que realiza es en
contra de las manecillas del reloj. Este comando causa el movimiento de la herramienta en
un camino circular y es utilizado para tornear radios de fileteo o radios similares. A
continuación se muestra un bloque programado con dicho comando
Figura A.35 Bloque de programación de código G03
Como se aprecia, la programación es igual para el código G02, ya que la única
diferencia es el sentido de giro del corte, el cual es asignado al escoger este código. Al
emular este programa diseñado, el resultado es el obtenido en la figura A.36.
87
Figura A.36 Emulación de bloque de programación de código G03 (cóncavo)
De forma similar para un movimiento de izquierda a derecha, se obtiene un
resultado de la siguiente forma.
Figura A.37 Emulación de bloque de programación de código G03 (convexo)
88
A.4.4. G81 Ciclo de torneado horizontal (Desbastado)
En la operación de este comando, el torno es capaz de tornear diámetros paralelos,
es decir reducir el diámetro de la pieza. El programador debe ingresar la información
relacionada al diámetro por ser cortado, la longitud que se desea extender este radio y la
profundidad de cada corte, esto último es recomendable realizarlo mediante pasos pequeños
para no forzar la herramienta ni el torno con un corte muy brusco o pesado. El ciclo
consiste del movimiento en la dirección de –Z para hacer el primer corte hasta la longitud
deseado, luego se aleja en la dirección de +X en un valor igual a la profundidad del corte
realizado, y regresa a la posición inicial de Z, una vez ahí se desplaza en el sentido +X en
una magnitud igual al doble de la profundidad y vuelve a repetir el mismo proceso hasta
alcanzar el diámetro deseado, tal como se muestra en la figura.
Figura A.38 Ciclo de desbastado horizontal
En caso de que el último corte a realizar sea de menor magnitud que la profundidad
del corte especificada inicialmente, la computadora realiza el ajuste necesario para que este
ultimo corte produzca el diámetro final deseado y no uno mayor, esto evita al programador
89
el tener que realizar cálculos del valor de profundidad de cada corte para que de esta forma
coincida con el diámetro final, sino que este valor puede ser seleccionado de manera rápida
y solamente considerando lo mejor para el resultado. Al final del último corte, la
herramienta se mantiene en el lugar donde terminó. A continuación se muestra un bloque
de programación utilizando dicho comando.
Figura A.39 Bloque de programación de código G81
Al ejecutar el programa con este bloque, se obtiene un resultado como el de la
figura siguiente. En este se muestra en la parte inferior el resultado final de la pieza y en la
parte superior cada uno de los cortes realizados hasta llegar al resultado final, esto era
visible para los otros comandos, sin embargo coincidían con el resultado final al tratarse de
un único corte.
90
Figura A.40 Emulación de bloque de programación de código G81
A.4.5. G82 Refrentado
Esta operación consiste en un corte en el cual la herramienta se mueve en la
dirección del eje X. Este código es similar al código G81, pero los pasos de corte son en la
dirección del eje Z, tal y como se muestra en la figura A.41. Similarmente al código
mencionado, el último corte lleva a la herramienta de corte a la posición requerida en X y Z
y se detiene en esa posición.
Figura A.41 Ciclo de refrentado
91
A continuación se muestra un bloque de programación para la operación de
refrentado de código G82. Para esta función, es requerido ingresar los valores de la
posición en X y Z finales, en este caso 0,1 pulg y 2,1 pulg respectivamente, en modo
absoluto. Además los valores de la alimentación y la velocidad de giro del mandril y al
estar esta función compuesta por varios cortes, la profundidad con que se harán estos.
Figura A.42 Bloque de programación de código G82
Al emplear el emulador, se obtiene un resultado como el de la figura A.43, en el
cual se aprecia que para este caso las líneas de corte son verticales. Este movimiento se
puede emplear por ende para cortar el largo de la pieza, si se hace llegar la herramienta de
corte hasta el centro.
92
Figura A.43 Emulación de bloque de programación de código G82
A.4.6. G83 Ciclo de torneado cónico (corte inclinado)
El torno CNC 5300 Lab-Volt ® tiene la capacidad de producir en la pieza un gran
ámbito de cortes cónicos, siempre y cuando se emplee la herramienta correcta. En este
movimiento se incluyen los radios de cada extremo del corte y la longitud en el eje Z de
este. La herramienta debe ser ubicada inicialmente mediante el código G01 al punto donde
se desea iniciar esta operación. El tipo de corte manejado por este código inicia con cortes
similares a los realizados por el código G81, pero de manera inclinada, por lo que reduce el
diámetro de la pieza conforme se dirige al punto deseado, hasta un último corte en el cual
se encarga de alcanzar el resultado de corte cónico deseado.
Para la programación del bloque es necesario tomar en cuenta la capacidad de la
herramienta al igual que para las funciones anteriormente mencionadas, ya que para ciertos
movimientos o condiciones es necesario cambiar a otra herramienta.
93
En la figura siguiente, se muestra el bloque de programación para el ciclo de
torneado cónico. En este se muestra en la parte superior los datos del torno antes de ejecutar
el bloque, inferior a estos se encuentran los datos ingresados en el bloque. Para este caso en
modo absoluto, se busca como posición final los valores de 0,3 pulg y 2,5 pulg para X y Z
respectivamente, una alimentación de nivel 4 y una velocidad de giro de 1300 rev/min.
Figura A.44 Bloque de programación de código G83
Para los datos anteriores, se obtiene mediante el emulador, una pieza de la siguiente
forma.
Figura A.45 Emulación de bloque de programación de código G83
94
También se pueden crear mediante esta operación, conos inversos o negativos, los
cuales se caracterizan por el hecho que el diámetro menor es el más cercano al mandril.
Figura A.46 Emulación de bloque de programación de código G83 (cono inverso)
A.4.7. G84 Interpolación circular a favor de las manecillas del reloj
Esta operación produce formas convexas o independientes según en la posición en
que se encuentra la herramienta y la dirección en que se dirige. Si se dirige en la dirección
de Z+, el resultado será una forma cóncava. Si el movimiento es en el sentido de Z-,
entonces la forma obtenida será convexa. La forma final es una línea curva en sentido de
las manecillas del reloj desde la posición actual, hasta la ubicación definida en el bloque, el
cual debe tener un valor menor de X (modo absoluto). Similar al código G83 para torneado
de conos, la herramienta de corte realiza cortes horizontales de manera escalonada hasta
llegar al punto final y luego en un último corte es dada la forma curva con el radio
correspondiente.
95
El programa de control presenta un error respecto a esta función, ya que los datos
solicitados en el bloque no son los necesarios e incluso no se solicita el radio, el cual
impide luego al emulador efectuar la figura.
A.4.8. G85 Interpolación circular en contra de las manecillas del reloj
Similarmente al código G84, esta operación puede generar formas convexas o
cóncavas según la dirección del movimiento. A diferencia del código G84, el movimiento
hacia la derecha genera formas convexas y el movimiento hacia la izquierda formas
cóncavas. El resto de características son las mismas que para la interpolación circular a
favor de las manecillas del reloj.
Para la programación del bloque es necesario, luego de haber ubicado la
herramienta en el punto inicial del corte, ingresar ciertos datos para efectuar dicho corte,
tales como las coordenadas de la posición final de la herramienta, los cuales son para el
ejemplo de la figura A.47 de 0,3 pulg y 1,8 pulg para X y Z en el mismo orden. Al ser una
operación realizada mediante múltiples cortes horizontales inicialmente, cada uno de estos
cortes se debe realizar a un específico grosor de corte, que para el caso a ejemplificar se
eligió de 0,05 pulg. Luego se seleccionan los valores de alimentación, velocidad de giro y
herramienta según los resultados requeridos y finalmente el radio de la curvatura que
relacionará el punto inicial con el punto final, el cual se escogió de 0,8 pulg. En caso de ser
un radio muy pequeño, puede no existir un arco que cumpla tanto las coordenadas como
dicho radio.
96
Figura A.47 Bloque de programación de código G85
Al utilizar el emulador del programa para verificar si la programación equivale con
el diseño dibujado (en este caso solamente se ponen valores de prueba), se obtiene la
siguiente figura.
Figura A.48 Emulación de bloque de programación de código G85 (convexo)
97
Como se aprecia en la figura A.48, específicamente en la parte superior al eje Z, a
diferencia de las funciones G02 y G03, el corte tanto en esta operación como la del código
G84 se hace por pasos y no un único corte, esto se aprecia mediante las líneas azules que
muestran los cortes hasta llegar al resultado final.
Además mediante una programación similar pero intercambiando la coordenada en
Z para el punto de inicio y el punto final, se obtiene una figura como la que se muestra a
continuación.
Figura A.49 Emulación de bloque de programación de código G85 (cóncavo)
98
APÉNDICE B
Descripción general del torno CNC 5300 Lab-Volt®
Elaborado por: José Roberto Zúñiga Paniagua
El torno CNC 5300 ha sido diseñado como un pequeño torno robusto y
completamente funcional que puede ser controlado desde una computadora de casa.
El sistema permite a los estudiantes practicar el controlado numérico por
computadora, los códigos, la programación y edición, además de aprender a operar los
componentes del torno, los controles, herramientas, a establecer un cero de referencia
programado, a seguir los pasos necesarios para producir una pieza específica y a aplicar el
lenguaje de códigos a la tecnología actual de tornos.
Se pueden mecanizar piezas de materiales blandos como plásticos y ceras, así como
algunos materiales más duros, tales como aluminio y bronce. En la figura siguiente se
muestra el torno CNC 5300 Lab-Volt®.
Figura 1. Torno CNC 5300 Lab-Volt®
99
La máquina puede repetir las tareas en el momento que se solicite, en la medida que
se almacenen las instrucciones precisas de producción y las necesidades de insumo en una
forma repetible y recuperable.
Otras de sus características es que posee un botón de paro de emergencia, un sensor
en la ventana para parar en caso de abrirse, la habilidad de reiniciar programas desde el
punto de paro luego de que una interrupción por seguridad ha sido corregida, la opción de
usar de modo manual el torno, sensores que limitan el movimiento de los carros, de forma
que la herramienta no choque contra el mandril, entre otras.
El torno posee dos ejes de trabajo, denominados Z y X, en el cual el eje Z representa
movimientos horizontales (Z+ hacia la derecha y Z- hacia la izquierda), mientras que el eje
X representa movimientos verticales (X+ hacia abajo y X- hacia arriba), tal como se muestra
en la figura 2.
Figura 2. Sistema cartesiano en el torno
Para el control del torno se cuenta con un programa, el cual ofrece una herramienta
de simulación que muestra gráficamente los parámetros de la pieza diseñada mediante un
100
emulador en dos dimensiones y una interfase estándar. La conexión entre el torno y la
computadora se hace mediante un cable serial de nueve pines.
Medidas para un buen funcionamiento
La alineación de los puntos del torno es de gran importancia ya que de esta depende
la calidad de las operaciones de torneado. El material a trabajar se debe colocar en el
mandril que está en el extremo del husillo, este se inserta a presión en el agujero y
posteriormente se asegura y fija con la ayuda de las mordazas. En el caso de este torno, se
trata de un mandril de tres mordazas que lo mantiene centrado y en su lugar, tal como el
ejemplo de la figura 3.
Figura 3. Fijación de la pieza en el mandril
El tipo de herramienta utilizada es también de gran importancia y su consideración
repercute en gran manera en el funcionamiento del equipo. Se utilizan herramientas de
corte para torno de diversas formas, según el trabajo que se vaya a efectuar. Las
herramientas de corte derecho como la usada en este equipo, tiene el filo en el lado
izquierdo y se utiliza para tornear la pieza hacia el mandril.
101
Además es recomendable utilizar un aceite como el 3 en 1 para lubricar la
herramienta ante la acción del corte y enfriarla, debido a que mucha de la energía usada en
el corte genera calor. El sobrecalentamiento usualmente produce un resultado más áspero
en comparación con el trabajo a una temperatura más razonable. Además puede ocasionar
el desgaste o embotamiento de los bordes de la herramienta hasta llegar incluso a causar
que se afloje o también puede ocasionar que la herramienta pierda poco a poco su dureza.
El sobrecalentamiento durante el maquinado es causado por la realización de cortes que son
muy pesados, por esta razón es recomendable realizar los cortes de una forma gradual y no
como un único corte.
Según el resultado que se desee y el acabado de este, se debe considerar el valor
manejado de velocidad y de alimentación o arrastre, además de la profundidad de cada uno
de los cortes realizados, ya que según estos se pueden obtener superficies más ásperas o
lisas o tiempos más reducidos o prolongados.
Configuración del PRZ
Es de gran importancia la configuración del PRZ (cero de referencia programado) o
posición X0 Z0, que se encuentra en el eje central del material y justamente después de las
mordazas del mandril, dejando un pequeño espacio de seguridad. A partir de esta
configuración es que se insertan los datos de la pieza a trabajar para que de esta manera la
herramienta realice se ubique respecto a este punto.
A pesar de que el PRZ es útil para el modo automático del torno, inicialmente se
debe seleccionar el modo manual, para determinar este PRZ. Para esto se debe ubicar el filo
102
izquierdo de la herramienta de corte en el costado derecho del material y en el borde
inferior del cilindro.
En esta ubicación, se insertan las dimensiones del material empleado para que de
esta forma se determine el PRZ. Al seleccionar en el panel de control “Zero” seguido de
+X, es solicitado el valor del diámetro del material. Similarmente, pero para +Z, se ingresa
el valor de la longitud del material empleado, medición que se hace a partir del límite del
equipo con las mordazas que es la distancia real que puede ser maquinada. Una vez
determinado el PRZ, se regresa al menú principal mediante el botón “Esc”, donde se puede
elegir el modo automático.
Medidas de seguridad
Entre las medidas preventivas se encuentran: utilizar anteojos o protección para los
ojos, cerrar siempre la puerta del torno antes de operarlo y no abrirla durante el
funcionamiento de este, esperar hasta que el torno se detenga completamente para proceder
a abrir la puerta y extraer la pieza maquinada, no permitir que la herramienta choque con el
mandril, no dejar desatendido el torno mientras realiza una pieza, retirar con cuidado la
pieza de manera de no cortarse con la herramienta y conocer las distintas paradas de
emergencia de este, las cuales se muestran en la siguiente figura.
103
Figura 3. Medidas de seguridad del torno
El equipo posee varios dispositivos que dan seguridad al operador, tal es el caso de
la puerta, la cual posee un interruptor magnético que impide el funcionamiento o lo detiene,
si la puerta no está apropiadamente cerrada. También posee interruptores para los límites en
Z de los carros deslizantes para que de esta forma no se den choques entre la herramienta y
el mandril o el contrapunto. Además del botón de paro por emergencia, el cual puede ser
vuelto activar únicamente con la llave.
Bibliografía
Lab-Volt. “User´s Guide: CNC lathe level 2 for 5300 CNC lathe or 5500 CNC lathe”, 1ª
edición. Estados Unidos. 1998.
Lab-Volt. “Instructor´s Guide: 5300 CNC lathe”, 1ª edición. Estados Unidos. 1999.
Luggen, W. “Fundamentals of numerical control”, 1ª edición. Editorial Delmar Publishers.
New York, Estados Unidos. 1984.
104
Valentino J; J. Goldenberg. “Introduction to computer numerical control”, 2ª edición.
Editorial Prentice-Hall. New Jersey, Estados Unidos. 1993.
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
(5300).
http://www.labvolt.com/products/automation-and-robotics/cnc-lathes/5300-cnclathe-5300/coverage
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
http://www.labvolt.com/downloads/datasheet/dsa5300.pdf
105
(5300)
datasheet.
APÉNDICE C
Práctica 1: Función manual y función automática del torno
Elaborado por: José Roberto Zúñiga Paniagua
Introducción
Al inicializarse el torno, se muestra en el panel de control el menú principal,
mediante el cual se puede elegir el modo de funcionamiento del torno de manera
manual, de manera automática o configurarlo, tal y como se muestra en la figura 1.
Figura 1. Menú principal
En el modo manual se indican mediante el panel de control, los datos de la
velocidad de giro (“spindle speed), el avance (“feed rate”) y el movimiento de la
cuchilla mediante los botones de dirección indicados por X y Z, en sentidos positivo o
negativo.
El modo automático es utilizado para preparar al torno para recibir instrucciones
desde una fuente externa. La operación de corte de manera automática requiere dos
tipos de programas. El primero es el programa de control, el cual debe ser instalado en
la computadora antes de poder realizar alguna acción, que para el caso nuestro se
dispone del “Level 4 Software for Mill and Lathe Version 4.0”. El segundo programa
es el programa de pieza, el cual debe ser desarrollado e ingresado por el usuario para
que el torno realice una pieza en particular.
Un programa de pieza es una secuencia de bloques. Los programas son
ejecutados bloque por bloque. El orden en que estos aparecen es el orden en que son
procesados. Se le llama bloque a una completa línea de información hacia la máquina
CNC relacionada con una operación en específico.
En la figura 2 se muestra una imagen de la programación de un bloque en el
programa de control. En el lado derecho se muestran las funciones disponibles para
ejecutar mediante bloques y su respectivo código. En la parte superior izquierda se
muestran el estado actual del torno, tanto la posición de la herramienta, como la
alimentación, la velocidad de giro y la herramienta. Inferior a esto, se presenta la
especificación de los parámetros a detallar en el bloque. Una vez que estos parámetros
son ingresados, se selecciona la opción de agregar “add”, lo cual genera un nuevo
bloque y mantiene el anterior. En caso de que se desee cambiar uno anteriormente
realizado, se selecciona la opción “change”.
Figura 2. Bloque de programación
Si se selecciona abrir algún programa realizado anteriormente se abre una
ventana donde viene la programación. En el caso de los ejemplos demostrativos propios
del programa de control, la programación es realizada mediante programación línea por
línea, sin embargo esta requiere mayor conocimientos de los códigos relacionados con
cada operación.
107
Una vez que se considerado terminado el programa o se quiere verificar el
resultado de lo programado, se puede hacer uso del emulador que posee el programa de
control, el cual muestra paso a paso las acciones indicadas en el programa de la pieza.
Esta característica previene de un posible daño al torno y de grandes desperdicios de
material, además permite la creación, revisión y almacenado de los programas de las
piezas sin la necesidad de tener conectado el torno CNC.
Para accesar a este emulador se escoge “Lathe” en el menú del programa y
posteriormente “Emulator”, se compila automáticamente el programa y al aceptar se
abre la siguiente ventana.
Figura 3. Emulador del programa de control
En la figura 3 se presentan en la parte superior izquierda, un recuadro con cuatro
botones y de subtítulo “control”, estos botones se encargan de la activación del
emulador. El botón verde (izquierda superior del recuadro) inicia la emulación, mientras
que el rojo (derecha superior) la detiene. La flecha en color amarillo (izquierda inferior)
es utilizada para volver al material en el estado inicial, mientras que el botón ubicado en
la parte inferior derecha de este recuadro permite visualizar paso por paso cada uno de
los códigos, conforme se aprieta el botón.
Inferior al recuadro “control” se presenta otro de subtítulo “view”, mediante el
cual se determina la forma en como será vista la emulación. Este recuadro se puede
108
separar en dos partes, la parte superior que presenta la posibilidad de ver la pieza
completa o solamente la mitad. La parte inferior del recuadro determina la forma en que
se observará la emulación, el botón izquierdo muestra cada uno de los cortes
removiendo el material por la misma herramienta, mientras que el botón derecho
simplemente hace los trazos de cada uno de los movimientos.
La emulación presenta trazos en color rojo y en color azul, en el caso de los
primeros, son utilizados para indicar movimientos de la herramienta de corte fuera del
contacto del material, mientras que los trazos en color azul, representan movimientos de
la herramienta mientras remueve material.
Luego de terminar con este proceso y estar satisfecho con lo obtenido se procede
a la realización de la pieza. En el equipo se procede a seleccionar en el panel de control
la opción “Remote” y se muestra la siguiente figura.
Figura 4. Recuadro obtenido al seleccionar el modo automático
Finalmente, se selecciona en el menú principal la opción “Lathe” seguido de
“Download”. Posterior a un tiempo de espera en el que se descarga el programa, se
acepta esta descarga y luego en el torno mediante el panel de control, lo que inicia la
fabricación de la pieza.
Procedimiento
1- Encienda el torno CNC 5300 Lab-Volt® y espere a que este se inicialice.
2- Seleccione el menú de configuración y verifique o modifique el modo de
dimensionamiento en milímetros, que será el utilizado para esta práctica
109
3- Inserte el material a trabajar en el mandril cuidadosamente y procure que esté se
encuentre fijo y bien orientado.
4- Mida el diámetro del cilindro y la longitud de la pieza ya insertada, desde el
límite de seguridad en –Z (para esto, en el modo manual desplace el carro
horizontal hacia la izquierda hasta que no se pueda mover) hasta el borde
derecho de esta. Esto anteriormente para verificar la posibilidad de realizar la
siguiente figura.
Figura 5. Pieza a realizar en el torno
5- Proceda a realizar la pieza mediante el modo manual. Para esto es recomendable
hacer cortes pequeños y no un único corte.
6- Seleccione en el panel de control la opción “Spindle speed" y aumente la
velocidad de giro hasta un valor de 1800 rpm. Luego seleccione “Enter” para
mantener este valor mientras usa el torno.
7- Ubique la herramienta en la esquina inferior derecha del material, pero sin
realizar ningún corte. En este punto, observe las coordenadas brindadas por el
panel de control en X y Z, ya que respecto a estas es que debe realizar el cambio
en posición de manera que se obtenga las dimensiones especificadas.
8- Primero realice gradualmente la disminución del radio de 3mm, movilizándose
una pequeña distancia en –X y luego en el sentido –Z, de forma que se alcancen
los 40mm, posteriormente se ubica la herramienta en el punto de inicio anterior
110
y se vuelve a desplazar en –X una pequeña distancia y así sucesivamente hasta
alcanzar de la manera más exacta los 3mm.
9- Realice de manera similar la otra disminución del radio de 3mm, pero esta vez
en lugar de rebanar 40mm en el sentido de –Z son 20mm.
10- Finalizada la pieza, elimine el giro del mandril y movilice la herramienta a un
punto lejano de la pieza para poder extraerla.
11- Repita los pasos 3 y 4 y proceda a realizar la pieza mediante el modo
automático.
12- Abra el programa “Level 4 Software for Mill and Lathe Version 4.0” y en la
barra de herramientas seleccione la opción “New” y rellene la ventana
emergente de la siguiente manera.
Figura 6. Configuración inicial del programa
De lo anterior, la selección de modo en bloque y las coordenadas en modo
absoluto no pueden variarse. Las unidades dependen de cómo fueron medidas
estas, sin embargo el modelo a realizar está en milímetros, por lo que se
recomienda seguir estas unidades. El tamaño de la pieza depende de las
111
mediciones realizadas, donde X corresponde al diámetro y Z a la longitud que se
puede trabajar.
13- Luego de aceptar, emerge una nueva ventana, al seleccionar “Add” se agrega y
se aceptan los bloques de programación. El primer bloque será el mostrado en la
figura 6. En este se muestran unas coordenadas, las cuales corresponden al radio
y a la longitud útil del material respectivamente.
Figura 7. Primer bloque de programación
14- Luego se crean en el orden mostrado los bloques mostrados en las figuras 7, 8 y
9. Basadas en una medición de 18,6mm de diámetro y 44mm de largo como se
mostró en la configuración inicial.
112
Figura 8. Segundo bloque de programación
Figura 9. Tercer bloque de programación
113
Figura 10. Cuarto bloque de programación
15- Luego de agregar el último bloque, emule para verificar que la pieza obtenida
sea la deseada
16- Configure el PRZ y proceda a realizar la pieza en el torno.
17- Retire la pieza terminada del mandril y repita los pasos 3 y 4.
18- En el mismo programa de control, seleccione la opción “Open” y seleccione el
ejemplo demostrativo “PPAWN” perteneciente al programa. Luego proceda a
generar la pieza tal y como en el caso anterior.
Cuestionario
1- ¿Se presentan diferencias significativas en el resultado de la pieza hecha
manualmente a la realizada automáticamente? ¿Coinciden en ambas piezas las
mediciones respecto al modelo?
2- ¿Qué ventajas presenta el modo automático respecto al modo manual?
3- ¿Qué importancia tiene el emulador en la generación de piezas por el modo
automático?
4- A partir del diseño del ejemplo demostrativo, ¿Qué diferencias en el movimiento
presenta este modo respecto al modo manual?
114
Bibliografía
Lab-Volt. “User´s Guide: CNC lathe level 2 for 5300 CNC lathe or 5500 CNC lathe”, 1ª
edición. Estados Unidos. 1998.
Lab-Volt. “Instructor´s Guide: 5300 CNC lathe”, 1ª edición. Estados Unidos. 1999.
Luggen, W. “Fundamentals of numerical control”, 1ª edición. Editorial Delmar
Publishers. New York, Estados Unidos. 1984.
Valentino J; J. Goldenberg. “Introduction to computer numerical control”, 2ª edición.
Editorial Prentice-Hall. New Jersey, Estados Unidos. 1993.
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
(5300).
http://www.labvolt.com/products/automation-and-robotics/cnc-lathes/5300-cnclathe-5300/coverage
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
http://www.labvolt.com/downloads/datasheet/dsa5300.pdf
115
(5300)
datasheet.
APÉNDICE D
Práctica 2: Alimentación y velocidad de giro en el torno
Elaborado por: José Roberto Zúñiga Paniagua
Introducción
La velocidad de giro consiste en la velocidad con que rota el mandril, esta
influye directamente en la velocidad de corte, la cual es la velocidad superficial o
rapidez con la cual un punto en la circunferencia de la pieza de trabajo se pasa frente a
la herramienta de corte. Es importante considerar que la velocidad de corte es
inversamente proporcional al radio, por lo que para una misma velocidad de giro se
pueden tener distintas velocidades de corte.
Los tornos están diseñados para trabajar con el husillo a diversas velocidades y
para maquinar piezas de trabajo de diferentes diámetros y materiales. Esta velocidad de
giro del mandril puede ser programada a diferentes tasas hasta un máximo de
2800rev/min. Todos los valores que pueden ser elegidos se encuentran en la tabla 1.
Tabla 1. Velocidades de giro del mandril disponibles en el torno
Velocidad
(rpm)
200
300
500
800
1000
1200
1400
1600
1800
2100
2300
2500
2700
2800
116
La alimentación o avance es la distancia que recorre la punta de la herramienta
de corte a lo largo o hacia el interior de una superficie en una pieza. El torno CNC 5300
Lab-Volt ® cuenta con distintas alimentaciones según el uso requerido, en la tabla 2 se
muestra una tabla que muestra dichos valores.
Tabla 2. Alimentaciones disponibles en el torno
Alimentación
Nº
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Alimentación real
Alimentación / rev @1000 rpm
mm/s
pulg/s
mm
Pulg
2,54
0,1
0,152
0,006
1,3
0,05
0,078
0,003
1
0,04
0,062
0,0025
0,845
0,035
0,051
0,002
0,726
0,03
0,044
0,0017
0,635
0,025
0,038
0,0015
0,55
0,022
0,033
0,0013
0,498
0,02
0,03
0,0012
Alimentación muy lenta
En general, la velocidad, y la alimentación se determinan según los siguientes
factores:
1- Tipo operación que se está realizando: Si la operación es de desbastado, en términos
generales se puede decir que la velocidad de corte debe ser baja, pero no menor que la
parte inferior del rango de velocidad, y el avance grande o mediano. Si la operación es
de acabado, la velocidad puede ser grande, pero el avance debe ser pequeño.
2- Rigidez de la máquina: Ningún material debe trabajarse con velocidades y
alimentaciones que provoquen vibraciones en la máquina.
3- Clase y rigidez del material que se está cortando: Existen gran variedad de materiales
con distintas durezas y otras propiedades físicas que afectan la velocidad de corte. La
rigidez en la sujeción del material también afecta la velocidad, ya que ningún material
debe trabajarse causando vibraciones en el mismo.
117
4- Clase de material del cortador: Los cortadores se fabrican en diferentes tipos de
materiales, algunos soportan mayor velocidad que otros.
5- Tipo de herramienta empleada: Las herramientas que son difíciles de afilar y además
costosas deben trabajarse con velocidades que aseguren una vida costeable.
6- Uso de refrigerante: Cuando se usa refrigerante la vida de la herramienta se prolonga,
el acabado de la pieza es más terso ya que el refrigerante enfría y lubrica la herramienta
de corte, además arrastra las rebabas.
Procedimiento
1- Encienda el torno CNC 5300 Lab-Volt® y espere a que este se inicialice.
2- Seleccione el menú de configuración y verifique o modifique el modo de
dimensionamiento en milímetros, que será el utilizado para esta práctica
3- Inserte el material a trabajar en el mandril cuidadosamente y procure que esté se
encuentre fijo y bien orientado.
4- Mida el diámetro del cilindro y la longitud de la pieza ya insertada, desde el
límite de seguridad en –Z (para esto, en el modo manual desplace el carro horizontal
hacia la izquierda hasta que no se pueda mover) hasta el borde derecho de esta. Esto
anteriormente para verificar la posibilidad de realizar la siguiente figura.
Figura 1. Pieza a trabajar
118
5- Abra el programa “Level 4 Software for Mill and Lathe Version 4.0” y en la barra
de herramientas seleccione la opción “New” y rellene la ventana emergente de la
siguiente manera.
Figura 2. Configuración inicial del programa
6- Luego de aceptar, emerge una nueva ventana para la creación de cada uno de los
bloques, mediante los cuales primero se analizará el efecto de la alimentación y las
variaciones de esta entre uno y otro corte. A continuación se presentan los bloques
en el mismo orden de aparición.
Figura 3. Primer bloque de programación
119
Figura 4. Segundo bloque de programación
Figura 5. Tercer bloque de programación
Figura 6. Cuarto bloque de programación
120
Figura 7. Quinto bloque de programación
Figura 8. Sexto bloque de programación
Como se logra apreciar, la figura escalonada se realizada por cortes con distintos
niveles de alimentación, donde cada uno es del mismo grosor y longitud.
7- Luego de agregar el último bloque, emule para verificar que la pieza obtenida
sea la deseada
8- Configure el PRZ y proceda a realizar la pieza en el torno.
9- Mida en la medida de lo posible lo que tarda la herramienta realizando un
corte horizontal en cada tipo de alimentación.
121
10- Una vez terminada, retire la pieza terminada del mandril y repita los pasos 3,
4 y 5.
11- Ahora se analizará el efecto de la velocidad de giro y las variaciones de esta
entre un corte y otro. Similarmente al caso con la alimentación, realice la pieza
siguiendo las instrucciones dadas en los siguientes bloques.
Figura 9. Primer bloque de programación
Figura 10. Segundo bloque de programación
122
Figura 11. Tercer bloque de programación
Figura 12. Cuarto bloque de programación
Figura 13. Quinto bloque de programación
123
Figura 14. Sexto bloque de programación
Como se observa, la figura escalonada se realizada por cortes con distintas
velocidades de giro.
12- Repita los pasos 7 y 8. Note además el comportamiento con el roce entre el
material y la herramienta.
13- Finalmente, retire la pieza
Cuestionario
1- ¿Existen diferencias significativas en el resultado final entre los distintos niveles
de alimentación?
2- ¿El tiempo de corte es igual para los 3 niveles de alimentación? ¿Es el tiempo
una razón para seleccionar un nivel sobre otro?
3- ¿El resultado final presenta diferencias importantes entre las distintas
velocidades de giro?
4- ¿Es igual para las distintas velocidades el comportamiento al darse el roce entre
la herramienta y el material? ¿Por qué es importante considerar esto?
124
Bibliografía
Lab-Volt. “User´s Guide: CNC lathe level 2 for 5300 CNC lathe or 5500 CNC lathe”, 1ª
edición. Estados Unidos. 1998.
Lab-Volt. “Instructor´s Guide: 5300 CNC lathe”, 1ª edición. Estados Unidos. 1999.
Luggen, W. “Fundamentals of numerical control”, 1ª edición. Editorial Delmar
Publishers. New York, Estados Unidos. 1984.
Valentino J; J. Goldenberg. “Introduction to computer numerical control”, 2ª edición.
Editorial Prentice-Hall. New Jersey, Estados Unidos. 1993.
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
(5300).
http://www.labvolt.com/products/automation-and-robotics/cnc-lathes/5300-cnclathe-5300/coverage
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
http://www.labvolt.com/downloads/datasheet/dsa5300.pdf
125
(5300)
datasheet.
APÉNDICE E
Práctica 3: Modos de operación y dimensionamiento
Elaborado por: José Roberto Zúñiga Paniagua
Introducción
El torno CNC 5300 Lab-Volt® cuenta con la posibilidad de ingresar los datos de
dos formas distintos, tal y como se muestra en la figura 1, esto puede ser mediante
pulgadas o milímetros. La selección de este dimensionamiento se hace al inicio de la
creación de un programa, razón por la cual no se puede cambiar este dato en media
programación. La selección del dimensionamiento en el programa de control se
ejemplifica en la siguiente figura.
Figura 1. Determinación del modo de dimensionamiento
Estos datos, ya sean en milímetro o pulgadas, pueden ser ingresados en el torno
CNC por medio de dos modos, el modo absoluto y el modo incremental. Estos modos
tampoco pueden ser mezclados durante la programación de una misma pieza. En la
figura 2 se aprecia la selección de este modo de operación.
126
Figura 2. Determinación del modo de operación
Modo incremental: El dimensionamiento incremental, también conocido como
dimensionamiento delta, es usado para denotar la diferencia entre dos cantidades. Cada
dimensión es localizada desde la última posición de la herramienta establecida hasta la
próxima. Los cálculos son realizados desde la ubicación de la herramienta hasta donde
se dirige. El uso de signos de mas (+) o menos (-) envuelve un nuevo aspecto cuando es
usado en este modo. Un valor positivo no se refiere a un cuadrante específico, sino que
indica que el movimiento es hacia la derecha o hacia abajo, a lo largo del eje de interés.
De manera similar, para un valor negativo indica un movimiento hacia la izquierda o
hacia arriba.
El problema de este modo es que si uno de los movimientos incrementales tiene
un error, los subsecuentes movimientos serán incorrectos también.
Figura 3. Operación en modo incremental
127
La posición inicial es el punto donde empiezan las indicaciones para el
dimensionado en modo incremental. En la figura 4 se muestra la ubicación de este punto
inicial
Figura 4. Posición inicial, inicio del modo incremental
Modo absoluto: En el dimensionamiento absoluto o de base, todas las posiciones
son dadas como distancias desde el mismo punto de referencia o locación cero u origen.
A diferencia del dimensionamiento incremental, este referencia todos los movimientos
desde el mismo punto de referencia y no influye donde quedó la herramienta en su
último movimiento, por ende no se arrastran errores de posicionamiento.
Figura 5. Operación en modo absoluto
El dato de referencia es la posición de la cual todas las dimensiones de X y Z son
medidas mientras se trabaja en modo absoluto. Este es determinado por la computadora
128
a partir del diámetro y longitud de la barra ingresados. En la figura 6 se muestra la
ubicación de este dato de referencia.
Figura 6. Dato de referencia, inicio del modo absoluto
Procedimiento
1- Encienda el torno CNC 5300 Lab-Volt® y espere a que este se inicialice.
2- Inserte el material a trabajar en el mandril cuidadosamente y procure que esté
se encuentre fijo y bien orientado.
3- Mida el diámetro del cilindro y la longitud de la pieza ya insertada, desde el
límite de seguridad en –Z (para esto, en el modo manual desplace el carro
horizontal hacia la izquierda hasta que no se pueda mover) hasta el borde
derecho de esta. Esto anteriormente para verificar la posibilidad de realizar la
siguiente figura.
Figura 7. Pieza a trabajar en milímetros y modo incremental
129
4- Abra el programa “Level 4 Software for Mill and Lathe Version 4.0” y en la
barra de herramientas seleccione la opción “New” y rellene la ventana
emergente de la siguiente manera.
Figura 8. Configuración inicial del programa de la primera pieza
5- Posterior a esta ventana, se realizan cada uno de los bloques que se muestran
en las figuras siguientes. Se debe recordar que en esta ocasión al ser modo
incremental, la herramienta inicia en el punto llamado “posición inicial” que se
encuentra a 1 pulgada (25,4 mm) en dirección de +Z y además que el
movimiento siempre se hace respecto a la última posición.
Figura 9. Primer bloque de programación
130
6- En la misma programación se inserta un bloque con información errónea, para
de esta forma ver como afecta en el resultado final de la pieza, esto se muestra
en el siguiente bloque. Luego de esto los bloques se trabajan como si no se
hubiera cometido tal error.
Figura 10. Segundo bloque de programación con error programado
Figura 11. Tercer bloque de programación
131
Figura 12. Cuarto bloque de programación
7- Luego de agregar el último bloque, emule para verificar que la pieza obtenida
sea la deseada. En este caso se notará un error como fue previsto, sin embargo se
descargará así.
8- Configure el PRZ y proceda a realizar la pieza en el torno.
9- Una vez terminada, retire la pieza terminada del mandril y repita los pasos 2 y
3, pero ahora el programa se realizará para el dimensionamiento en pulgadas y
operación absoluta, tal como se muestra en la configuración inicial en la figura
13. Para las dimensiones en pulgadas es necesario hacer la conversión, ya que el
modelo está en milímetros
Figura 13. Configuración inicial del programa
132
10- Ahora se procede a la creación de los bloques, tomando en cuenta que cada
dato ingresado se realizado a partir del dato del dato de referencia.
Figura 14. Primer bloque de programación
11- Similarmente a lo realizado con la primera pieza, se ingresa a continuación
un dato erróneo y posteriormente los demás en la forma adecuada.
Figura 15. Segundo bloque de programación con error programado
133
Figura 16. Tercer bloque de programación
Figura 17. Cuarto bloque de programación
12- Repita los pasos 7 y 8 y luego retire la pieza
Cuestionario
1- ¿Qué factor considera que determina la selección del modo de
dimensionamiento?
2- ¿Existes diferencias notorias entre los dos modos de operación?
3- ¿Se obtuvo el mismo resultado ante el error provocado de la misma magnitud
para el modo absoluto y el incremental?
4- ¿En que afecta un error en un dato para cada modo de operación?
134
Bibliografía
Lab-Volt. “User´s Guide: CNC lathe level 2 for 5300 CNC lathe or 5500 CNC lathe”, 1ª
edición. Estados Unidos. 1998.
Lab-Volt. “Instructor´s Guide: 5300 CNC lathe”, 1ª edición. Estados Unidos. 1999.
Luggen, W. “Fundamentals of numerical control”, 1ª edición. Editorial Delmar
Publishers. New York, Estados Unidos. 1984.
Valentino J; J. Goldenberg. “Introduction to computer numerical control”, 2ª edición.
Editorial Prentice-Hall. New Jersey, Estados Unidos. 1993.
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
(5300).
http://www.labvolt.com/products/automation-and-robotics/cnc-lathes/5300-cnclathe-5300/coverage
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
http://www.labvolt.com/downloads/datasheet/dsa5300.pdf
135
(5300)
datasheet.
APÉNDICE F
Práctica 4: Principales códigos G
Elaborado por: José Roberto Zúñiga Paniagua
Introducción
Los códigos G también llamados funciones de preparación, consisten de dos
dígitos precedido por la letra G. Este código, especifica el modo en el cual la máquina
CNC se mueve a lo largo de los ejes de programación. El modo de movimiento es
indicado por el valor numérico que prosigue a la letra G.
G01 Interpolación lineal
Esta instrucción indica a la herramienta el movimiento desde su posición actual
hacia una nueva posición definida por los nuevos valores de X y Z que han sido
ingresados en el bloque. En la figura siguiente se muestra la programación de un bloque
con esta función utilizando el modo absoluto. Para este caso se tienen valores iniciales
de 0,75pulg y 2,5pulg para X y Z respectivamente y se pretende mediante este bloque
trasladar la cuchilla al punto con medidas 1pulg y 2,75pulg para X y Z respectivamente.
Figura 1. G01 Interpolación lineal
G81 Ciclo de torneado horizontal (Desbastado)
En la operación de este comando, el torno es capaz de tornear diámetros
paralelos, es decir reducir el diámetro de la pieza. El programador debe ingresar la
136
información relacionada al diámetro por ser cortado, la longitud que se desea extender
este radio y la profundidad de cada corte, esto último es recomendable realizarlo
mediante pasos pequeños para no forzar la herramienta ni el torno. En caso de que el
último corte a realizar sea de menor magnitud que la profundidad del corte especificado
inicialmente, la computadora realiza el ajuste necesario para que este último corte
produzca el diámetro final deseado y no uno mayor. A continuación se muestra un
bloque de programación utilizando dicho comando.
Figura 2. G81 Ciclo de torneado horizontal
Al ejecutar el programa con este bloque, se obtiene un resultado como el de la
figura siguiente.
Figura 3. Emulación de código G81
137
G82 Refrentado
Esta operación consiste en un corte en el cual la herramienta se mueve en la
dirección del eje X. Este código es similar al código G81, pero los pasos de corte son en
la dirección del eje Z.
A continuación se muestra un bloque de programación para la operación de
refrentado de código G82. Similarmente, para esta función, es requerido ingresar los
valores de la posición en X y Z finales, en este caso 0,1 pulg y 2,1 pulg. Además los
valores de la alimentación y la velocidad de giro del mandril y al estar esta función
compuesta por varios cortes, la profundidad con que se harán estos.
Figura 4. G82 Refrentado
Al emplear el emulador, se obtiene un resultado como el siguiente.
Figura 5. Emulación de código G82
138
G83 Ciclo de torneado cónico (corte inclinado)
En este movimiento se reduce el radio de la pieza de una forma ascendente, es
decir que cada vez disminuye más el radio generando una forma inclinada. La
herramienta debe ser ubicada inicialmente mediante el código G01 al punto donde se
desea iniciar esta operación. El tipo de corte manejado por este código se realiza de
forma escalonada hasta llegar al punto deseado.
En la figura siguiente, se muestra el bloque de programación para el ciclo de
torneado cónico. Para este caso en modo absoluto, se busca como posición final los
valores de 0,3 pulg y 2,5 pulg para X y Z respectivamente, una alimentación de nivel 4
y una velocidad de giro de 1300 rev/min.
Figura 6. G83 Ciclo de torneado cónico
Para los datos anteriores, se obtiene mediante el emulador, una pieza como la
obtenida en la figura 7.
139
Figura 7. Emulación de código G83
G85 Interpolación circular en contra de las manecillas del reloj
Esta operación se realiza en el sentido contrario a las manecillas del reloj y
puede generar formas convexas o cóncavas según la dirección del movimiento. El
movimiento hacia la derecha genera formas convexas y el movimiento hacia la
izquierda formas cóncavas.
Para la programación del bloque es necesario, luego de haber ubicado la
herramienta en el punto inicial del corte, ingresar ciertos datos para efectuar dicho corte,
tales como las coordenadas de la posición final de la herramienta, los cuales son para el
ejemplo de la figura 8 de 0,3 pulg y 1,8 pulg para X y Z respectivamente, un grosor en
los cortes de 0,05 pulg y valores de alimentación, velocidad de giro y herramienta según
los resultados requeridos y finalmente el radio de la curvatura que relacionará el punto
inicial con el punto final, el cual se escogió de 0,8 pulg para este caso. En caso de ser un
radio muy pequeño, puede no existir un arco que cumpla tanto las coordenadas como
dicho radio.
140
Figura 8. G85 Interpolación circular en contra de las manecillas del reloj
Al utilizar el emulador se obtiene la siguiente figura.
Figura 9. Emulación de código G85
Diseño de una pieza
Antes de realizar un diseño se deben conocer el diámetro y la longitud del
cilindro, en el cual se debe considerar la pérdida de longitud debido a que este debe ser
insertado y además posee un rango de seguridad para impedir que se dé una colisión
entre el mandril y la herramienta de corte.
Como se trabaja con una herramienta de corte de mano derecha, lo mejor es
realizar los cortes de derecha a izquierda.
141
Procedimiento
1- Encienda el torno CNC 5300 Lab-Volt® y espere a que este se inicialice.
2- Inserte el material a trabajar en el mandril cuidadosamente y procure que esté se
encuentre fijo y bien orientado.
3- Mida el diámetro del cilindro y la longitud de la pieza ya insertada, desde el
límite de seguridad en –Z (para esto, en el modo manual desplace el carro horizontal
hacia la izquierda hasta que no se pueda mover) hasta el borde derecho de esta. Esto
anteriormente para verificar la posibilidad de realizar la siguiente figura.
Figura 10. Diseño a realizar
4- Inicie el programa “Level 4 Software for Mill and Lathe Version 4.0” y en la
barra de herramientas seleccione la opción “New” y rellene la ventana emergente de
la siguiente manera.
Figura 11. Configuración inicial
142
5- Genere los bloques siguientes de la misma manera y en el mismo orden
planteado
Figura 12. Primer bloque de programación
Figura 13. Segundo bloque de programación
Figura 14. Tercer bloque de programación
143
Figura 15. Cuarto bloque de programación
Figura 16. Quinto bloque de programación
Figura 17. Sexto bloque de programación
144
Figura 18. Sétimo bloque de programación
Figura 19. Octavo bloque de programación
6- Luego de agregar el último bloque, emule para verificar que la pieza obtenida
sea la deseada. El emulador mostrará un problema relacionado con el radio,
debido a que el radio insertado no es capaz de generar un arco con los puntos
dados, por esta razón se debe volver al programa y cambiar dicho dato, el cual
puede ser como el que se muestra a continuación.
145
Figura 20. Octavo bloque de programación modificado
7- Configure el PRZ y proceda a realizar la pieza en el torno.
8- Una vez terminada la pieza, extráigala.
9- Elabore una pieza utilizando algunas de las funciones explicadas
Cuestionario
1- ¿Cual es la importancia de manejar las operaciones como códigos conocidos
internacionalmente?
2- ¿Que limitaciones pueden presentar las distintas operaciones realizadas?
3- ¿Qué parámetros o características fueron de importancia o pudieron afectar en el
diseño de la pieza propia?
Bibliografía
Lab-Volt. “User´s Guide: CNC lathe level 2 for 5300 CNC lathe or 5500 CNC lathe”, 1ª
edición. Estados Unidos. 1998.
Lab-Volt. “Instructor´s Guide: 5300 CNC lathe”, 1ª edición. Estados Unidos. 1999.
Luggen, W. “Fundamentals of numerical control”, 1ª edición. Editorial Delmar
Publishers. New York, Estados Unidos. 1984.
146
Valentino J; J. Goldenberg. “Introduction to computer numerical control”, 2ª edición.
Editorial Prentice-Hall. New Jersey, Estados Unidos. 1993.
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
(5300).
http://www.labvolt.com/products/automation-and-robotics/cnc-lathes/5300-cnclathe-5300/coverage
Lab-Volt.
CNC
Lathe
System,
Light
Duty
http://www.labvolt.com/downloads/datasheet/dsa5300.pdf
147
(5300)
datasheet.
ANEXOS
Diagrama de pines del cable serial
Especificaciones del torno CNC 5300 Lab-Volt®
148
Valores recomendados para los distintos materiales
149
Códigos de programación
150
151
152
153