UNIVERSIDAD VERACRUZANA

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELÉCTRICA
“MANUAL DE OPERACIÓN Y PRACTICAS
DE CNC“
MONOGRAFÍA
Que para obtener el título de:
INGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICISTA
PRESENTA:
LUIS FERNANDO SÁNCHEZ NARANJO
DIRECTOR:
ING. YAZMIN RIVERA PEÑA
XALAPA, VER.
SEPTIEMBRE 2015
ii
AGRADECIMIENTOS
A toda mi familia y a las personas que siempre creyeron en mí y que siempre estuvieron alentándome para seguir, en especial, a mis padres y mi hermana que
han sido las personas más importantes a lo largo de este proceso.
Gracias.
iii
Índice
Contenido
INTRODUCCION ................................................................................................................ 1
I. Antecedentes ................................................................................................................. 3
1.1 Antecedentes CNC ...................................................................................................... 4
1.2 Antecedentes CAD/CAM............................................................................................ 6
II. Marco Teórico ............................................................................................................... 8
2.1 Sistemas CAD/CAM/CAE.......................................................................................... 9
2.2 SITEMA CAD ...........................................................................................................11
2.3 Sistema CAM ............................................................................................................ 13
2.4 Sistema CAE ............................................................................................................. 14
2.5 Ventajas e inconvenientes del Sistema ...................................................................... 15
2.5.1 Ventajas .................................................................................................................. 15
2.5.2 Inconvenientes ....................................................................................................... 17
2.6.1 Áreas de aplicación de los Sistemas CAD ............................................................ 19
2.6.2 AREAS DE APLICACION DE LOS SISTEMAS CAM ..................................... 21
2.6.3 Áreas de aplicación de los Sistemas CAE ............................................................. 21
2.7 CNC .......................................................................................................................... 22
2.7.1 Ventajas y desventajas del CNC ............................................................................ 23
2.7.2 Características del CNC ......................................................................................... 25
2.7.3 Principio de Funcionamiento ................................................................................. 26
2.7.4 Movimiento de los Ejes en un CNC ...................................................................... 28
2.7.5 Motores en un CNC ............................................................................................... 31
2.7.6 Sistema de Control de Ejes .................................................................................... 32
2.7.7 Sistema de coordenadas ......................................................................................... 33
2.7.8 Ejes de Herramienta y Planos de Trabajo. ............................................................. 35
2.7.9 Puntos de Referencia en Máquinas CNC. .............................................................. 36
2.8 Ajustes de Máquina (offsets) .................................................................................... 38
2.9 Conceptos Básicos de Maquinado. ........................................................................... 41
2.10 Programación .......................................................................................................... 48
2.10.1 Programación Básica ........................................................................................... 50
III.
Operación del CNC .................................................................................................. 57
3.1 Uso de Sheetcam ....................................................................................................... 58
3.2 Uso de Mach3 ........................................................................................................... 71
3.3 Máquina de CNC ...................................................................................................... 79
3.4 Mantenimiento y normas de seguridad ..................................................................... 81
3.4.1 Tipos de mantenimiento. ........................................................................................ 82
3.4.2 Mantenimiento y conservación .............................................................................. 84
3.4.3 Seguridad ............................................................................................................... 86
3.4.3.1 Recomendaciones generales ............................................................................... 86
IV.
Prácticas ................................................................................................................... 96
CONCLUSIONES ............................................................................................................ 106
Bibliografía ....................................................................................................................... 107
iv
Índice de Tablas
Tabla 1. Antecedentes CAD-CAM……………………………………………………..7
Tabla 2. Los 3 tipos de aplicaciones del CAD-CAM………………………………..18
Tabla 3. Áreas de aplicación CAD-CAM…………………………………………….19
v
Índice de Imágenes
Contenido
Fig. 1-1 Primera máquina de CNC ......................................................................... 4
Fig. 1-2 Primera generación de maquinas de CNC con grandes controladores ..... 5
Fig. 2-1 Almacén de herramientas CNC ............................................................... 27
Fig. 2-2 Tornillo embalado .................................................................................... 28
Fig. 2-3 Tuerca ..................................................................................................... 28
Fig. 2-4 Acoplamiento de Tuerca y tornillo............................................................ 29
Fig. 2-5 Ball Screw ............................................................................................... 29
Fig. 2-6 Desplazamientos de la tuerca ................................................................. 29
Fig. 2-7 Sistema tuerca-tornillo ............................................................................. 30
Fig. 2-8 Movimiento de ejes en caso de un torno ................................................. 30
Fig. 2-9 Movimiento combinado ........................................................................... 31
Fig. 2-10 Tercer eje, no fijado a los otros dos ejes. .............................................. 31
Fig. 2-11 Sistema de control de ejes .................................................................... 33
Fig. 2-12 Movimiento interpolado ......................................................................... 33
Fig. 2-13 Movimiento curvilíneo ............................................................................ 34
Fig. 2-14 Sistema de coordenadas absolutas ...................................................... 35
Fig. 2-15 Sistema de coordenadas incrementales................................................ 36
Fig. 2-16 Ejes de una fresadora ........................................................................... 36
Fig. 2-17 Ejes de un torno .................................................................................... 37
Fig. 2-18. Puntos de referencia para fresadora .................................................... 38
Fig. 2-19 Puntos de referencia para el torno ........................................................ 39
Fig. 2-20 Casos de offset con diferentes herramientas según sea el caso para el
maquinado............................................................................................................ 40
Fig. 2-21 Offset en una maquina Emco ................................................................ 40
Fig. 2-22 Posición del corte de la herramienta. .................................................... 41
Fig. 2-23 Origen de coordenadas para la herramienta N ................................... 41
Fig. 2-24 Longitud y diametro del cortador ........................................................... 42
Fig. 2-25 Se muestra un inserto fracturado .......................................................... 45
Fig. 2-26 Herramientas más comunes para torno ................................................ 46
Fig. 2-27 Insertos con recubrimiento .................................................................... 47
Fig. 2-28 En esta figura se muestran algunas herramientas para fresar ............. 48
Fig. 3-1 Sheetcam. ............................................................................................... 58
Fig. 3-2 Diseño en Autocad .................................................................................. 59
Fig. 3-3 Distribución de capas en autocad ........................................................... 59
Fig. 3-4 Archivo con extensión DXF ..................................................................... 60
Fig. 3-5 Importar dibujo ........................................................................................ 61
Fig. 3-6 opciones de dibujo .................................................................................. 61
Fig. 3-7 Opciones de máquina ............................................................................. 62
Fig. 3-8 Trabajando sobre .................................................................................... 62
Fig. 3-9 Mostrar mesa .......................................................................................... 63
Fig. 3-10 Material de trabajo ................................................................................. 64
Fig. 3-11 Operación .............................................................................................. 64
Fig. 3-12 Contorno................................................................................................ 65
Fig. 3-13 Cajeado ................................................................................................. 66
Fig. 3-14 Taladrado............................................................................................... 67
Fig. 3-15 Especificaciones para contorno ............................................................. 68
Fig. 3-16 Especificaciones para cajeado .............................................................. 68
vi
Fig. 3-17 Simulación ............................................................................................. 69
Fig. 3-18 Ejecutar post procesador....................................................................... 70
Fig. 3-19 Guardar código G .................................................................................. 70
Fig. 3- 20 Mach3................................................................................................... 71
Fig. 3-21 interfaz de Mach3 .................................................................................. 71
Fig. 3-22 Pantalla de desarrollo del código G ....................................................... 72
Fig. 3-23 Pantalla de posición actual de los ejes .................................................. 72
Fig. 3-24 Pantalla de simulación........................................................................... 73
Fig. 3-25 Pnael de control de Mach3 .................................................................... 73
Fig. 3-26 Modificaciones adicionales de Mach3 ................................................... 74
Fig. 3-27 Cargar código G .................................................................................... 75
Fig. 3-28 Abrir código G ........................................................................................ 75
Fig. 3-29 Teclas de movimiento para la herramienta de corte .............................. 76
Fig. 3-30 Posición de los ejes antes de comenzar el corte .................................. 77
Fig. 3-31 Reducir la velocidad de avance ............................................................. 78
Fig. 3-32 Botón de marcha ................................................................................... 78
Fig. 3-33 Maquina de CNC del laboratorio de Mecánica (fresadora) ................... 79
Fig. 3-34 Botones de encendido, reset y stop. ..................................................... 80
Fig. 3-35 Herramienta en posición para comenzar ............................................... 80
Fig. 3-36 Corte de la pieza ................................................................................... 81
Fig. 3-37 Mantenimiento y Normas de Seguridad ................................................ 82
Fig. 3-39 Mantenimiento y conservación .............................................................. 86
Fig. 3-40 Seguridad .............................................................................................. 87
Fig. 3-41 En caso de incendio .............................................................................. 88
Fig. 3-42 Riesgo eléctrico ..................................................................................... 89
Fig. 3-43 Manejo de máquinas ............................................................................. 90
Fig. 3-44 Manejo de herramienta.......................................................................... 91
Fig. 3-45 Protección personal ............................................................................... 92
Fig. 3-46 En caso de accidentes………………………………………………………95
vii
INTRODUCCION
La automatización de los procesos industriales a través de los años ha dado lugar
a un avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible gracias a una
serie de factores entre los que se encuentran las nuevas tecnologías en el campo
mecánico, la introducción de los computadores, y sobre todo el control y la
regulación de sistemas y procesos.
La incorporación de los computadores en la producción es, sin lugar a dudas, el
elemento puente que está permitiendo lograr la automatización integral de los
procesos
industriales.
La
aparición
de
la
microelectrónica
y
de
los
microprocesadores ha facilitado el desarrollo de técnicas de control complejas, la
robotización, la implementación de sistemas de gobierno y la planificación. Todos
estos elementos llevan consigo la reducción de costos, el aumento de la
productividad y la mejora de la calidad del producto.
La primera época de la automatización estuvo marcada por la aplicación de
dispositivos capaces de controlar una secuencia de operaciones y el comienzo
del estudio sobre la regulación automática. Además, a nivel de empresa, se
desarrolló el concepto de producción continua tanto para la fabricación de
productos típicamente continuos, como para los de tipo discreto.
La segunda época, desde la Segunda Guerra Mundial hasta nuestros días, se ha
caracterizado por la aparición de la microelectrónica y con ello la de los
computadores, y a su vez por el gran avance de la Teoría del Control. También en
esta época, la introducción de los robots industriales en la fabricación de series
pequeñas y medianas ha incrementado sustancialmente la flexibilidad y
autonomía de la producción.
El presente trabajo tiene la finalidad de proporcionar al alumno una herramienta
que facilite y ayude a comprender el proceso de operación de nuestra máquina de
CNC, así como, prácticas en las cuales deberán poner a prueba los
conocimientos adquiridos en este manual.
1
Este manual está conformado de cuatro capítulos. El capítulo 1 denominado
“Antecedentes” es el punto de partida de nuestro manual. Aquí encontramos los
diferentes procesos y cambios a los que fueron sometidos a lo largo de la historia
los diferentes tipos de máquinas de CNC. En el segundo capítulo, “Marco
Teórico”, se concentra la atención en el par de sistemas que hacen posible el
diseño y la fabricación, como los el CAD y el CAM respectivamente. En el tercer
capítulo, “Operación de la máquina de CNC”, se explica el procedimiento que se
debe llevar a cabo para operar de manera correcta la máquina de CNC y así
poder aprovecharla al máximo y de la manera correcta. Y en el cuarto y último
capítulo, “Prácticas”, se sugieren un par de prácticas que ponen a prueba los
procesos de operación la máquina de CNC y se puede apreciar el resultado final
de dicho proceso.
2
I. Antecedentes
3
1.1 Antecedentes CNC
El pleno desarrollo del control numérico se da alrededor de 1994. Sin embargo,
los inicios de aplicación de un proceso de control, aplicado a máquinas, data de
1824, y fue el comerciante francés Joseph Marie Charles conocido como Joseph
Marie Jacquard quien invento el tejedor Británico Jacquard.
.
Fue hasta en el año de 1947 cuando se concibe y se aplica el principio control
numérico moderno, el Sr. Jhon C. Parsons, de Parsons Corporation de Traverse
City, Michigan, fabricante de paletas de rotor para helicóptero, invento la forma de
conectar una computadora con una perforadora de plantillas. El señor Parsons
utilizó tarjetas perforadas para programar una computador digitron IBM.
Dos años más tarde La U.S. Air Material Command le otorgo un contrato a la
Parsons
Corporation
que
tuvo
como
subcontratista
al
laboratorio
de
servomecanismos del Instituto Tecnológico de Massachussets (ITM).
En 1951 el ITM se hace cargo de todo el proyecto y en 1952 se muestra con éxito
el prototipo de la actual máquina de CN, una fresadora Cincinnati Hidrotel
modificada, y se crea el término de control numérico en dicho instituto.
Dicha fresadora tenía la capacidad de coordinar los movimientos de sus ejes de
coordenadas para mecanizar una superficie compleja. Las primeras máquinas
CNC comerciales se presentaron en la feria Nacional Machine Tool Show de
1955.
Fig. 1-1 Primera máquina de CNC
4
La primera generación de máquinas CNC utilizaba grandes equipos controladores
de válvulas de vacío, que consumían una gran cantidad de energía eléctrica y
generaban mucho calor. Los modelos de la segunda generación sustituyeron los
tubos de vacío por transistores de mayor fiabilidad, con menor consumo de
energía y que ocupaban menos espacio. Estas máquinas de la primera y segunda
generación de controladores no tenían memoria. El controlador tenía que ser
alimentado con instrucciones, de una en una desde una fuente externa, como
puede ser un lector de cinta. El controlador aceptará una sola instrucción (o
comando), ejecutará ese comando, aceptará el comando siguiente, lo ejecutará y
así sucesivamente.
Fig. 1-2 Primera generación de maquinas de CNC con grandes controladores
Los comandos se codifican en una cinta de papel. A medida que la cinta pasa a
través del lector de cinta, un solo bloque de información (el comando) se lee y se
transmite al controlador para su ejecución. Después de la ejecución, el
controlador envía una señal al lector de cinta, indicándole que está listo para otro
comando. El lector de la cinta lee el siguiente bloque, y así sucesivamente, hasta
que se lee toda la cinta, pasa al controlador, y se ejecuta. El último comando en la
cinta era un código para hacer que el lector parase y rebobinase la cinta.
Si bien de inmediato se demostró que estas máquinas CNC podían ahorrar
5
costes, eran tan diferentes que su uso tardó en hacerse popular entre los
fabricantes. Con el fin de promover su adopción, el ejército de Estados Unidos
compró 120 máquinas de control numérico y las prestó a varios fabricantes para
que pudieran familiarizarse con ellas. El lenguaje estándar G-Code se desarrolló
en el Laboratorio de Servomecanismos del MIT en 1958, siendo adoptado por
muchos fabricantes de maquinaria (almadeherrero, 2013).
En 1957 la compañía japonesa Fujitsu (FANUC) desarrollo una perforadora
revólver que utilizaba el control con cintas. Dos años más tarde, en 1959 se
produce una perforadora de plantillas de CN. Al mismo tiempo Fujitsu y Hitachi se
asocian
e
introducen
al
mercado
la
fresadora
de
CN.
De las 39 unidades existentes en 1965 el número de máquinas de CN en el
mercado, aumentó a 860 en 1969, de las cueles el 40 por ciento eran tornos.
Todas esta maquinas son identificadas como de primera generación y estas eran
programadas en un lenguaje de muy bajo nivel, el cual requería la especialización
del programador para su utilización.
1.2 Antecedentes CAD/CAM
Cabe mencionar que para el desarrollo del CNC la evolución del lenguaje de
programación era parte fundamental, a modo de resumen, la siguiente tabla
muestra algunos de los hechos más relevantes de la evolución del CAD/CAM
(lenguajedeingenieria, 2013).
Años 50 y 60
Un ordenador ocupa una habitación y cuesta cientos de
millones Primera pantalla gráfica en el MIT
Concepto de programación de control numérico Primeras
máquinas herramienta.
Cada compañía desarrolla su propio y peculiar sistema de
CAD (GM) Lápiz óptico: inicio de los gráficos interactivos
Aparición comercial pantallas de ordenador
Utilizado por la industria del automóvil, aeronáutica y
compañías muy grandes
6
Años 70
Los minicomputadores son cabinas y cuestan unos pocos
millones CAD significa Computer Aided Drafting
Aparecen los primeros sistemas 3D (prototipos)
Potencia de los sistemas limitada
Modelado de elementos finitos, control numérico
Aparecen empresas como Computervision o Applicon
Celebración del primer SIGGRAPH y aparición de IGES
Principios 80
Incremento de potencia (32 bits)
Se extiende la funcionalidad de las aplicaciones CAD
Superficies complejas y modelado sólido
Los sistemas de CAD son caros todavía
Finales 80
Se
incrementa
Nace
Autocad yellosinterés
PC´s en el modelado 3D frente al dibujo
2D
Menor precio y mayor funcionalidad de los sistemas
Los sistemas potentes están basados en estaciones Unix
El mercado del CAD se generaliza en las empresas
Principios 90
Automatización completa procesos industriales
Integración
técnicas
diseño,
análisis,
simulación
y
fabricación Tecnología de supervivencia
Estaciones PC
Nuevas
funcionalidades:
modelado
sólido,
paramétrico,
Finales 90 -
restricciones
Internet e Intranets lo conectan todo El precio del Hardware
Siglo XXI
cae
La potencia aumenta
Gran cantidad de aplicaciones
Se impone el PC
TABLA 1
7
II. Marco Teórico
8
2.1 Sistemas CAD/CAM/CAE.
Ambas siglas provienen de su denominación en inglés. Para diseñar usaremos el
C.A.D. (Computer Aided Design), mientras que para la fabricación se emplea el
C.A.M. (Computer Aided Manufacturing).
El diseño y fabricación con ayuda de computadora, comúnmente llamado
CAD/CAM es una tecnología que podría descomponerse en numerosas
disciplinas pero que normalmente abarca el diseño gráfico, el manejo de bases
de datos para el diseño y la fabricación, control numérico de máquinas
herramientas, robótica y visión computarizada.
Históricamente los CAD comenzaron como una ingeniería tecnológica
computarizada, mientras los CAM eran tecnologías semiautomáticas para el
control de máquinas de forma numérica. Pero estas dos disciplinas se han ido
mezclando gradualmente hasta conseguir una tecnología suma de las dos, de
tal forma que los sistemas CAD/CAM son considerados, hoy en día, como una
disciplina única identificable.
El Diseño y la fabricación asistidos por ordenador (CAD/CAM) es una
disciplina que estudia el uso de sistemas informáticos como herramienta de
soporte en todos los procesos involucrados en el diseño y la fabricación de
cualquier tipo de producto. Esta disciplina se ha convertido en un requisito
indispensable para la industria actual que se enfrenta a la necesidad de mejorar
la calidad, disminuir los costes y acortar los tiempos de diseño y producción. La
única alternativa para conseguir este triple objetivo es la de utilizar la potencia
de las herramientas informáticas actuales e integrar todos los procesos, para
reducir los costes (de tiempo y dinero) en el desarrollo de los productos y en su
fabricación.
La evolución del CAD/CAM es como sigue:
• SISTEMAS PIS (Sistema de información de imágenes)
Un sistema de este tipo es una forma especial de sistema de información que
permite la manipulación, almacenamiento, recuperación y análisis de datos de
imágenes. La lista de nuevas aplicaciones dentro del proceso digital de imágenes
9
ha crecido al incluir CAD interactivo, procesamiento de datos geográficos,
sensores remotos para estudiar los recursos de la tierra, procesamiento de datos
relativos a economía agrícola, aplicaciones a la cartografiá y a la realización de
mapas.
• ANALISIS DE IMAGENES VARIABLES EN EL TIEMPO (Sistema CATVI)
Los CATVI comprenden métodos y técnicas de procesamiento de imágenes
variables en el tiempo, con el fin de encontrar diferencia entre las secuencias de
una escena, transmitida por un sensor de visión y almacenadas en un
computador, y que son causados por el movimiento de objetos o del sensor.
• SISTEMAS FMS. (Sistema de Fabricación Flexible)
La arquitectura de la red de ordenadores en un FMS es jerárquica con tres
niveles de operación. Un computador, maestro o principal, ejerce el control del
sistema de computadores, el segundo nivel de computadores subordinados al
principal se denomina Módulo de Control Numérico, el cual supervisa las
operaciones de la máquina-herramienta.
El nivel más bajo de control por ordenador es el sistema de Control Numérico
Computarizado el cual está directamente relacionado con la máquinaherramienta.
• SISTEMAS AM. (Fabricación Autónoma)
Los Sistemas AM están relacionados con las metodologías de tomas de decisión
necesarias para la planificación y el control. Los AM pueden descomponerse en
dos niveles, la Fábrica y la Célula de fabricación.
• SISTEMAS ISIS. (Sistema de Inteligencia Artificial)
Es un sistema de Inteligencia Artificial capaz de solucionar el problema de cómo
construir de forma precisa en el tiempo adecuado, los inventarios reales y
manejarlos en el ambiente de una empresa.
• CELULAS TRANSPORTABLES.
Es un sistema diseñado para usar una gran variedad de máquinas (cada una de
las cuales se comunica con el sistema en diferentes lenguajes), coordinarlas y
operar con ellas sin fallos.
10
La evolución de CAD/CAM ha sido debida, en gran parte, a que esta tecnología
es fundamental para obtener ciclos de producción más rápidos y productos
elaborados de mayor calidad. Así, han sido espectaculares sus recientes
desarrollos: el diseño 3D, la automatización total de industrias, los sistemas de
control descentralizados, los análisis y diseños cartográficos, o el análisis de
objetos en movimiento (CATVI), que pueden representar alguno de estos logros.
Básicamente, las condiciones que deben reunir los sistemas CAD/CAM podrían
resumiese en:
1. El sistema debe ayudar al diseñador a realizar un trabajo mediante
relaciones mutuamente efectivas. Es decir, el computador debe
realizar aquellas tareas en las que es más eficiente que el operador
humano.
2. El sistema debe ayudar en todos los procesos, desde el diseño
conceptual al control numérico (NC).
3. En la etapa de diseño conceptual, el sistema deberá facilitar una
presentación efectiva del objeto diseñado.
2.2 SITEMA CAD
CAD es el acrónimo inglés de Computer Aided Design, y significa Diseño Asistido
por Computador. La tecnología CAD se dirige a los centros técnicos y de diseño
de una amplia gama de empresas: sector metalmecánico, ingeniería electrónica,
sector textil y otros.
El uso de la tecnología CAD supone para el diseñador un cambio en el medio de
plasmar los diseños industriales: antes se utilizaba un lápiz, un papel y un tablero
de dibujo
.
Con el CAD, dispone de un ratón, un teclado y una pantalla de ordenador donde
observar el diseño. Así, un computador, al que se le incorpora un programa de
CAD, le permite crear, manipular y representar productos en dos y tres
dimensiones. Esta revolución en el campo del diseño ha venido de la mano de la
11
revolución informática.
Las mejoras que se alcanzan son:
- Mejora en la representación gráfica del objeto diseñado: con el CAD el modelo
puede aparecer en la pantalla como una imagen realista, en movimiento, y
observable desde distintos puntos de vista. Cuando se desee, un dispositivo de
impresión (plotter) proporciona una copia en papel de una vista del modelo
geométrico.
- Mejora en el proceso de diseño: se pueden visualizar detalles del modelo,
comprobar colisiones entre piezas, interrogar sobre distancias, pesos, inercias,
etc. En conclusión, se optimiza el proceso de creación de un nuevo producto
reduciendo costes, ganando calidad y disminuyendo el tiempo de diseño.
En resumen, se consigue una mayor productividad en el trazado de planos,
integración con otras etapas del diseño, mayor flexibilidad, mayor facilidad de
modificación del diseño, ayuda a la estandarización, disminución de revisiones y
mayor control del proceso de diseño.
Un buen programa CAD no sólo dispone de herramientas de creación de
superficies, sino también de posibilidades de análisis y verificación de las mismas,
entendiendo por superficies correctas aquéllas cuyos enlaces entre ellas son
continuos en cuanto a tangencia y curvatura, y sin contener zonas donde se ha
perdido continuidad de curvatura.
No obstante, al no ser posible detectar todos los defectos, en muchos casos es
aconsejable fabricar un modelo real de la pieza a fin de poder analizar mejor el
resultado obtenido, sobre todo en aquellos casos en que a partir de las superficies
creadas en el CAD se diseña el molde. Para fabricar dichos modelos se utilizan
tecnologías de fabricación rápida de prototipos.
Además de la verificación de las superficies, un programa CAD avanzado permite
trazar superficies paralelas a las creadas, por ejemplo generando la piel interna
de la pieza a partir de la piel externa en el caso de piezas con un espesor
12
uniforme conocido y debe tener los elementos necesarios para conseguir realizar
sobre el modelo CAD todas las actividades de ingeniería de diseño necesarias
(nerviado, fijaciones, centradores, elementos rigidizadores).
2.3 Sistema CAM
La ingeniería CAM hace referencia concretamente a aquellos sistemas
informáticos que ayudan a generar los programas de Control Numérico
necesarios para fabricar las piezas en máquinas con CNC. A partir de la
información de la geometría de la pieza, del tipo de operación deseada, de la
herramienta escogida y de las condiciones de corte definidas, el sistema calcula
las trayectorias de la herramienta para conseguir el mecanizado correcto, y a
través de un pos procesado genera los correspondientes programas de CN con la
codificación especifica del CNC donde se ejecutarán. En general, la información
geométrica de la pieza proviene de un sistema CAD, que puede estar o no
integrado con el sistema CAM. Si no está integrado, dicha información geométrica
se pasa a través de un formato común de intercambio gráfico. Como alternativa,
algunos sistemas CAM disponen de herramientas CAD que permiten al usuario
introducir directamente la geometría de la pieza, si bien en general no son tan
ágiles como las herramientas de un sistema propiamente de CAD.
Algunos sistemas CAM permiten introducir la información geométrica de la pieza
partiendo de una nube de puntos correspondientes a la superficie de la pieza,
obtenidos mediante un proceso de digitalizado previo. La calidad de las
superficies mecanizadas depende de la densidad de puntos digitalizados. Si bien
este método acorta el tiempo necesario para fabricar el prototipo, en principio no
permite el rediseño de la pieza inicial.
La utilización más inmediata del CAM en un proceso de ingeniería inversa es para
obtener prototipos, los cuales se utilizan básicamente para verificar la bondad de
las superficies creadas cuando éstas son críticas. Desde el punto de vista de la
ingeniería concurrente es posible, por ejemplo, empezar el diseño y fabricación
de parte del molde simultáneamente al diseño de la pieza que se quiere obtener
con el molde, partiendo de la superficie externa de la pieza mientras aún se está
diseñando la parte interna de la misma.
13
2.4 Sistema CAE
Bajo el nombre de ingeniería asistida por computador (Computer Aided
Engineering) se agrupan habitualmente tópicos tales como los del CAD y la
creación automatizada de dibujos y documentación. Es necesario pasar la
geometría creada en el entorno CAD al sistema CAE. En el caso en que los dos
sistemas no estén integrados, ello se lleva a término mediante la conversión a un
formato común de intercambio de información gráfica.
Sin embargo, el concepto de CAE, asociado a la concepción de un producto y a
las etapas de investigación y diseño previas a su fabricación, sobre todo cuando
esta última es asistida o controlada mediante computador, se extiende cada vez
más hasta incluir progresivamente a la propia fabricación. Podemos decir, por
tanto, que la CAE es un proceso integrado que incluye todas las funciones de la
ingeniería que van desde el diseño propiamente dicho hasta la fabricación.
Antes de la aparición de los paquetes de diseño, los diseñadores solo contaban
con su ingenio y un buen equipo de delineantes que transportaban al papel sus
ideas con un cierto rigor. Es quizás, por este motivo, por el que los primeros
paquetes de diseño surgieron como réplica a estos buenos dibujantes, con la
ventaja de la facilidad de uso, edición y rapidez.
Conforme el hardware evolucionaba y disminuían los costes de los equipos, los
programas eran más rápidos y las bases de datos de mayor tamaño, fue
apareciendo un fenómeno de insatisfacción en los usuarios, un buen programa de
dibujo no bastaba, era necesario un sistema que diseñara el producto desde el
principio (boceto) hasta el final (pieza terminada), siguiendo unas reglas de
diseño.
Para realizar la ingeniería asistida por computador (CAE), se dispone de
programas que permiten calcular cómo va a comportarse la pieza en la realidad,
en aspectos tan diversos como deformaciones, resistencias, características
térmicas, vibraciones, etc.
Usualmente se trabaja con el método de los elementos finitos, siendo necesario
mallar la pieza en pequeños elementos y el cálculo que se lleva a término sirve
para determinar las interacciones entre estos elementos.
14
Mediante este método, por ejemplo, se podrá determinar qué grosor de material
es necesario para resistir cargas de impacto especificadas en normas, o bien
conservando un grosor, analizar el comportamiento de materiales con distinto
límite de rotura. Otra aplicación importante de estos sistemas en el diseño de
moldes es la simulación del llenado del molde a partir de unas dimensiones de
éste dadas, y el análisis del gradiente de temperaturas durante el llenado del
mismo.
La realización de todas estas actividades CAE dependerá de las exigencias del
diseño, y suponen siempre un valor añadido al diseño al detectar y eliminar
problemas que retrasarían el lanzamiento del producto.
En resumen, los sistemas CAE nos proporcionan numerosas ventajas:
- Facilidad, comodidad y mayor sencillez en la etapa de diseño.
- Rapidez, exactitud y uniformidad en la fabricación.
- Alto porcentaje de éxito.
- Eliminación de la necesidad de prototipos.
- Aumento de la productividad.
- Productos más competitivos.
- Fácil integración, sin problemas adicionales, en una cadena de fabricación.
- Se obtiene un producto económico, de óptima calidad y en el menor tiempo
posible (Paraninfo., 2002).
2.5 Ventajas e inconvenientes del Sistema
2.5.1 Ventajas
El diseño a través de cualquier sistema CAD/CAM aporta innumerables ventajas,
si bien no todas inciden directamente en el costo final del producto. En función de
esta incidencia las dividiremos en cualitativas y cuantitativas; no obstante es
preciso resaltar la relatividad de esta división, pues lo que para algunos puede
suponer un abaratamiento directo del producto, para otros puede suponer un
encarecimiento. Será, pues, necesario, una vez examinados los posibles pros y
contras, analizar la situación particular de cada individuo.
15
No se trata, por tanto, de dar una receta mágica para adoptar la solución ideal,
sino una guía a desarrollar.
A. Ventajas cualitativas. Son aquellas que pueden no aportar un aumento
directo de productividad.
 Mayor calidad.
 Mejor imagen.
 Mejor capacidad de respuesta.
 Mayor precisión en dimensiones y posibilidad de trabajar en
tamaños microscópicos.
 Posibilidad de diseñar directamente conjuntos
 Despiece automático
 Acotación automática o semiautomática
 Proyecciones automáticas sobre superficies no planas
 Perspectivas cónicas y axonométricas automáticas en 3D
 Ocultación automática de vistas
 Secciones automáticas
 Imágenes realistas con o sin movimiento
A. Ventajas cuantitativas
 Elimina la fase de calcado
 Posibilidad ilimitada en reducciones y planos de detalle
 Mayor precisión, rapidez y menor tiempo
 En modificaciones, el tiempo es mucho menor que con métodos
tradicionales
 En planos con elementos repetitivos, dibujados previamente en
“bibliotecas”
 En trasvase de información
 En archivado de planos menos espacio, mejor conservación, facilita
la posibilidad de modificación
 Flexibilidad; el lugar de trabajo puede variar fácilmente, con solo
transportar un disco
 Superposición de trabajos, varias personas pueden abordar un
mismo proyecto simultáneamente
16
 Reducción de tiempos muertos
2.5.2 Inconvenientes
 Altos costes iniciales (gran inversión requerida para su adquisición).
 La necesidad de un adecuado entrenamiento y aprendizaje por parte del
profesional y/o del técnico para manejar el sistema
 El “CAD” no registra lo que no ve, precisa de preparaciones nítidas
 El factor humano. Ergonomía y reciclaje
 Averías. Las posibles averías en los equipos informáticos pueden paralizar
todos los departamentos implicados, debido a que el computador es el
depositario de toda la información que se ha ido generando. Para evitar
esta paralización, es preciso realizar copias externas de seguridad.
 Imprevistos. Tales como averías, cortes de tensión en la red eléctrica,
errores del operador, etc. Para evitarlos será preciso asegurarse un
suministro provisional de equipos, estabilizadores de tensión, salvaguardas
automáticos de los trabajos…
 Consumibles
 Primeros planos. Generalmente los primeros planos son los que inciden
menos en el ahorro de tiempo de ejecución e incluso, en algunos casos, se
tarda más tiempo.
 Mantenimiento. De equipos informáticos y/o software, que generalmente
incluye consultas y actualizaciones a nuevas versiones.
 Evolución veloz de hardware y software. Los plazos de amortización no
deben ser superiores a tres años, si no se quiere perder el tren de la
innovación y de la puesta al día continua, puesto que en los programas
más evolutivos comercializan una nueva versión cada año y generalmente
necesitan entornos más potentes que los anteriores, obligando a cambiar
de computador.
2.6 Aplicación de los Sistemas CAD-CAM-CAE
La base de cualquier sistema CAD / CAM es la plataforma de software usada en
generar y documentar el modelo de una parte o documento, y es el llamado
corazón del sistema. Lo que vendría a ser el alma del sistema son las
17
aplicaciones que se le pueden agregar. Es a través de aplicaciones que las
verdaderas eficiencias del CAD / CAM en términos de ahorro en producción y
costos relacionados con el proceso se pueden ver realizadas.
Las aplicaciones en el ambiente CAD / CAM pueden ser separadas en tres tipos
principales: función, disciplina e industria. Algunas de ellas se pueden ver en la
siguiente tabla:
Función
Disciplina
Industria
Diseño
Estructural
Aeroespacial
Análisis
Mecánica
Automotriz
Documentación
Eléctrica
Planeación de producción Electrónica
Manufactura
Arquitectura
Control de calidad
Civil
Simulación
Otros
Electrónica de
consumo
Otros
Soporte logístico
TABLA 2
Las funciones son normalmente aquellas operaciones, herramientas o acciones
soportadas por la plataforma de software, tales como la geometría wireframe o la
modelación de la superficie.
Las disciplinas son creadas con la adición de software especializado de
aplicación, librerías, interfaces de usuario y herramientas sobre las funciones
básicas con el fin de crear diagramas esquemáticos de aplicaciones de
wireframes, o aplicaciones de estilo de software de modelación de superficie.
Las aplicaciones industriales son creadas con el software específico para
disciplinas o industrias, y la adición de librerías y herramientas especiales para
cada proceso en particular.
18
La creación y documentación básica de los modelos CAD / CAM es parte de la
plataforma de software, mientras que las aplicaciones son las herramientas
usadas para automatizar completamente el proceso de diseño. Una breve lista de
aplicaciones puede verse en la siguiente tabla:
Diseño
Mecánica
Eslabones
y
Arquitectura / Civil
de
componentes
electrónicos
Tableros
Diagramas de cableado Diseño con acero
y Diseño
lógico
y Diseño
esquemático
y Cableado
neumática
Planchas de metal
Diseño de moldes
Diseño de fundición
Superficies y estilo
Diseño
de
circuitos
impresos
poleas
Hidráulica
/
electrónico
mecanismos
Engranajes
eléctrico
construcción
y Tubos, diseño de
encaminado
Diseño
de
de
plantas
arneses
para cables
Sistemas
de
iluminación
Distribución
Topografía
potencia
VLSI
Diseño híbrido
Creación de mapas
de Diseño
Diseño LSI y
Diseño
guiado
por ondas
de
concretos
Diseño para montar y Planeación
acercar
de
espacio
TABLA 3
2.6.1 Áreas de aplicación de los Sistemas CAD
Las aplicaciones de los sistemas CAD abarcan todas las áreas de producción
industrial y de los servicios (mecánica, diseño, obras públicas, electrónica, etc.).
A continuación se indican las áreas que por sus características especiales
requieren soluciones específicas, si bien es preciso advertir que dentro de cada
una de las áreas indicadas se podrían establecer subáreas para las que sería
19
preciso un programa específico la personalización a medida de un programa
determinado.
A) Agricultura y medio ambiente
B) Artes Gráficas
C) Arquitectura ingeniería de la construcción
D) Calzado
E) Diseño gráfico y dibujo artístico
F) Electricidad
• Planos disposición física eléctrica en plantas y alzado, planos de detalle,
esquemas eléctricos.
• Biblioteca de objetos (símbolos) asociados a una base de datos con el
código de cada artículo, proveedor, precio…
• Generación automática de listas de cables, conexiones, aparatos y
materiales (Incluido el número total de cada elemento).
• Mediciones y presupuestos
G) Electrónica
• Diseño de circuitos: microelectrónica
• Simulación del comportamiento y respuesta de los circuitos diseñados
H) Ingeniería mecánica y diseño industriales
• Dibujos de planos en 2D y en 3D (superficies y sólidos)
• Diseños de piezas y conjuntos (montaje, explosionados, lista de materiales)
• Programación de procesos de fabricación
• Proyectos de instalaciones
• Simulación de prototipos
I) Publicidad e imagen
J) Redes de servicios
20
K) Robótica
L) Textil
M) Topografía y cartografía
2.6.2 AREAS DE APLICACION DE LOS SISTEMAS CAM
Algunas de las aplicaciones características de la CAM son las siguientes:
•
Calendarización para control numérico, control numérico computarizado y
robots industriales.
•
Control de calidad e inspección; por ejemplo, máquinas de medición por
coordenadas programadas en una estación de trabajo CAD/CAM.
•
Dados para operaciones de trabajo de metales, por ejemplo, dados
complicados para formado de láminas, y dados progresivos para estampado.
•
Diseño de calzados.
•
Diseño de dados y moldes para fundición.
•
Diseño de herramientas y electrodos para electro-erosión.
•
Diseño y fabricación de prótesis.
•
Distribución de planta.
•
Planificación y calendarización de proceso.
2.6.3 Áreas de aplicación de los Sistemas CAE
Su principal virtud se basa en la capacidad de ser “conscientes” del volumen de
los objetos, y por lo tanto, poder realizar cálculos de masas como el peso, el
centro de gravedad y momentos de inercia. Esta misma capacidad facilita el
análisis mecánico de las piezas o de los ensamblajes.
Los modelos matemáticos y analíticos en el computador evitan largos y costosos
procesos de diseño y múltiples prototipos de ensayo, ofreciendo, además, una
valiosa información que de otra forma sería inviable.
Ciertos diseños pueden ser optimizados automáticamente por el computador,
minimizándose el peso y el coste de fabricación y aumentando la vida útil.
21
Se pueden simular modelos imposibles de ensayar o realizar en el laboratorio.
Tiene especial relevancia en sectores como:
a) Construcción.
 Cálculo y análisis estructural lineal y espacial de estructuras
metálicas. De hormigón y mixtas.
 Cálculo y dimensionamiento automático.
b) Aeronáutica y fabricación mecánica
 Simulación
de
procesos
(moldes,
embutición,
mecanismos,
estructuras.). permiten determinar cómo reacciona un determinado
modelo ante esfuerzos estáticos o dinámicos, temperaturas,
conducción del calor, campos magnéticos, acústica, mecánica de
fluidos, fatiga, vibraciones, etc.
c) Electricidad
 Definición, cálculo, análisis y simulación de circuitos con objeto de
detectar errores de diseño, tales como cortes, líneas sin uso, etc.
d) Electrónica
 Conjunto de programas que está orientado a la captura de
esquemas, verificación de la lógica del circuito, búsqueda de
errores, etc.
2.7 CNC
Un CN significa mando mediante números, con este sistema se consigue que
las máquinas realicen su trabajo de forma automática, mediante la introducción
en la memoria del CN de un programa en el que se encuentran definidas en
clave todas las operaciones del proceso. Originalmente la denominación CN se
aplicaba a todas las máquinas programables que no iban equipadas con
computador.
Con la miniaturización y abaratamiento de los microprocesadores, se ha podido
22
generalizar su instalación en todas las máquinas de CN. A estas máquinas se les
denomina CNC (Control Numérico Computarizado).
Actualmente la fabricación de máquinas de CNC ha ido creciendo debido a la
reducción de los costos y a la simplificación de la programación. Ahora, las
máquinas se programan directamente, en lugar de hacerlo a través de una
cinta perforada como habitualmente se hacía antes de los noventa.
2.7.1 Ventajas y desventajas del CNC
Ventajas del CNC

Reduce a intervención del operador en la producción de piezas dejando
al operador tiempo libre para hacer otras tareas, trayendo de esta forma
beneficios como: reducción de fatiga para el operador, disminución de
errores humanos, tiempo de maquinado consistente y predecible para
cada pieza, se genera una gran productividad debido a que todas las
operaciones se realizan en condiciones óptimas, reduciendo tiempos
muerto.
•
Exactitud y repetitividad de especificaciones: significa que una vez
elaborado y verificado el programa, puede reproducirse una, cien, mil…
piezas con gran exactitud.
•
Flexibilidad, lo que significa que elaborar piezas diferentes es muy fácil,
como estas máquinas se operan desde programas, al operar una pieza
de trabajo diferente es tan fácil como cargar un programa diferente, por
ejemplo una vez elaborado un programa se verifica y ejecuta para la
primera producción, será fácil llamarlo nuevamente la siguiente vez que
la pieza de trabajo se requiera hacer, únicamente cargando el programa.
•
Permite la fabricación de piezas con superficies tridimensionales, como
moldes para la inyección de plástico y en construcciones aeronáuticas.
Desventajas del CNC
•
Alto costo de la maquinaria.
23
•
Falta alternativas en caso de fallas.
•
La planificación del trabajo debe ser más detallada y rigurosa:
Es necesario programar en forma correcta la selección de las
herramientas de corte y la secuencia de operación para un eficiente
funcionamiento.
•
Los costos de mantenimiento aumenta, ya que el sistema de
control es más complicado y surge la necesidad de entrenar al personal
de servicio y operación.
El CNC tiene como finalidad ofrecer una alternativa más rápida y eficiente para
diferentes procesos de manufactura, y en muchas ocasiones interactúa con
otros procesos, por ejemplo: el barrenado de una pieza.
Esta operación se podría hacer de la siguiente manera utilizando herramientas
convencionales:
1. El operador coloca una broca en el taladro (manual o de banco)
2. Se asegura de la correcta sujeción
3. Selecciona la velocidad de rotación (en los taladros de banco, mediante
palancas o poleas).
4. Coloca la pieza a maquinar y se asegura de que el maquinado se haga
en el lugar correcto.
5. El operador realiza la operación de barrenado.
6. Se retira la herramienta
7. Retira la pieza
Como se puede ver, el hacer un barrenado sobre una pieza, involucra una
serie de pasos en los que interviene un operador, esta intervención puede ser
aceptable para algunas compañías donde se tenga que hacer un número
relativamente pequeño de barrenos, sin embargo ¿qué pasa cuando el número
de maquinados se eleva?, el operador tiende a fatigarse por el número de
operaciones repetitivas la calidad de las piezas disminuye por el cansancio del
operador.
24
Hay que tomar en cuenta que en este ejemplo se ha mencionado una pieza
con un barrenado, sin embargo la mayoría de las piezas que se fabrican
tienen más que un barrenado, hay piezas que requieren un número mayor de
maquinados, para lo que se necesita de personal especializado y que el error
sea mínimo, así mismo que el grado de error en los maquinados sea menor, en
estos casos nos referimos a que el CNC puede remplazar al maquinado
convencional.
Expresado lo anterior, tenemos que, todos y cada uno de los pasos que realizó
el operador para hacer un barrenado pueden ser programados para que
una máquina de CNC los pueda realizar una vez que haya sido puesta a punto.
2.7.2 Características del CNC
Las máquinas de CNC cuentan con más que ejes de movimiento. Estos ejes de
movimiento se motorizan para los desplazamientos de los carros según sus
ejes principales.
El tipo de movimiento puede ser angular, lineal o circular, la cantidad de
movimientos y la rapidez de movimiento (rapidez de alimentación) son
programables en todas las máquinas herramientas CNC.
La mayoría de las máquinas tienen otras funciones que se pueden programar,
combinando estas funciones adecuadamente para los maquinados necesarios
podemos obtener excelentes resultados de los trabajos requeridos,
a
continuación veremos algunos ejemplos de estos accesorios en un centro de
maquinado.
Cambio automático de herramienta: Muchos centros de maquinado pueden
“guardar” herramientas en un almacén (tool magazine), de esta forma cuando se
requiera el cambio de alguna herramienta, este se hará de forma automática.
Velocidad de giro: la velocidad de giro puede ser variada en cualquier momento
e incluso se puede cambiar el sentido de giro.
Refrigerante: Muchos procesos de maquinado requieren de refrigerante para
enfriar y lubricar; en las máquinas de CNC esta función puede ser prendida o
25
apagada durante cualquier momento del ciclo de maquinado.
Fig. 2-1 Almacén de herramientas CNC
2.7.3 Principio de Funcionamiento
Todas las máquinas de CNC tienen dos o más grados de movimiento llamados
ejes, cada eje o grado de movimiento puede ser lineal o rotacional, este
concepto está ligado a la complejidad de la máquina, esto es, entre más ejes
tiene una máquina más compleja es o tiene mayor capacidad de maquinar
pieza complejas.
Los ejes de las máquinas están encargados de los movimientos que tiene que
hacer la herramienta para el proceso de manufactura que se requiere. En el
ejemplo del barrenado (visto anteriormente), se necesitan tres ejes, dos para el
posicionamiento de la pieza (o la herramienta según se vea) y el tercero para el
barrenado. Los ejes son llamados con letras, comúnmente los ejes lineales son
X, Y y Z, y los ejes rotacionales son A, B y C.
Movimiento de ejes.
Si a un tornillo le colocamos una tuerca, y giramos el tornillo evitando que la
tuerca gire, la tuerca se desplazará proporcionalmente al giro del tornillo.
El planteamiento anterior es el principio de movimiento en las máquinas de
CNC, sin embargo el tornillo del que hablamos no es un tornillo común, entrando
26
en detalle, si hablamos de un tornillo común, de cuerda triangular, tendremos el
problema de que existe cierto juego entre el tornillo y la tuerca, y si elimináramos
éste juego, la fuerza necesaria para mover la tuerca sería muy alta, a la par que
el desgaste entre tornillo y tuerca nos pondría en el caso del juego en poco
tiempo. Si usáramos una cuerda cuadrada, el caso
sería exactamente el
mismo, salvo que el tornillo resistiría mecánicamente más que con la cuerda
triangular.
Para una máquina de control numérico se requiere de un sistema tuerca-tornillo
con un juego mínimo, de poco desgaste y que requiera de poca potencia para
moverse; la solución es el tornillo embalado. El tornillo embalado tiene un perfil
semicircular como se muestra l la figura 4.
Fig. 2-2 Tornillo embalado
Y en contraparte, la tuerca lleva la otra mitad de la Circunferencia (Fig. 5). Esa
circunferencia es con la finalidad de guiar una línea de balines que corre a todo
lo largo de la cuerda del tornillo.
Fig. 2-3 Tuerca
Dentro de la misma tuerca existe un canal que permite a los balines correr
libremente y regresar desde el último hasta el primer filete. Por otro lado, la
tuerca se mantendrá sujeta al tornillo con un juego prácticamente inexistente, y
por otro, siendo que rueda sobre balines, la potencia necesaria para mover la
tuerca es mínima (incluso el peso de la tuerca es suficiente para moverse si el
tornillo es puesto en posición vertical). Debe notarse que la tuerca no reposa
27
sobre el tornillo, sino sobre los balines.
Fig. 2-4 Acoplamiento de Tuerca y tornillo
A esto se le conoce como un tornillo embalado, o Ball Screw. Y es la base
mecánica de las máquinas de control numérico. El interior de la tuerca está
sellado para evitar que la viruta entre hacia los conductos de balines.
Fig. 2-5 Ball Screw
2.7.4 Movimiento de los Ejes en un CNC
Ball screw es el medio mecánico para desplazar la tuerca, es cuestión de
aplicar sus ventajas. Si podemos controlar la velocidad, posición y aceleración
del motor, y al motor conectamos el tornillo, entonces podemos controlar la
velocidad, posición y aceleración de la tuerca.
28
Fig. 2-6 Desplazamientos de la tuerca
Si
a
este
sistema
perpendicularmente,
tuerca-tornillo
entonces
tendremos
le
que
conectamos
la
segunda
otro
sistema
tuerca
será
controlada, no solo a lo largo del tornillo, sino en un plano.
Fig. 2-7 Sistema tuerca-tornillo
Podemos citar a este ejemplo el caso de un torno; los dos ejes que conforman el
movimiento de una torreta, más el eje C del chuck (Fig. 10). En el caso de un
centro de maquinado se adjunta un tercer eje.
Fig. 2-8 Movimiento de ejes en caso de un torno
Como puede verse aquí, el primer eje corresponde a eje longitudinal (Z)
mientras que el segundo corresponde al eje transversal (X). Puede apreciarse
del mismo modo que en el caso de los dos tornillos, que la tercera tuerca es
controlada, no solo en el plano, sino en el espacio.
29
Fig. 2-9 Movimiento combinado
En algunas ocasiones, el tercer eje no se fija a los otros dos, en su lugar, se fija
a un cabezal que sostendrá el husillo que hará girar a la herramienta de corte,
mientras que la prensa que sujeta a la pieza a cortar se sujeta a los otros dos
ejes (fig.12). Esto, para efectos de la pieza a cortar no importa, pues, en lo que a
la pieza concierne, la punta de la herramienta se mueve en el espacio.
Fig. 2-10 Tercer eje, no fijado a los otros dos ejes
Aquí, como puede apreciarse, se cuenta con los tres ejes; X y Y para el
movimiento en el plano de la prensa, y Z en el cabezal, para desplazar la punta
de la herramienta en el tercer eje. En las figuras anteriores se muestran
imágenes en las que los tornillos van conectados directamente a los motores.
30
Estos, claro, son sólo unos diagramas ilustrativos. Normalmente para mejor
control y rendimiento de potencia, el motor está conectado a una caja de
transmisión. Sin embargo, de poco sirve contar con un sistema mecánico de
precisión y bajo requerimiento de potencia si no podemos controlar esos
motores para realizar los movimientos que la pieza a trabajar requiere.
2.7.5 Motores en un CNC
Existen varios tipos de motores eléctricos, cada uno con propiedades distintas.
Los más comunes, son los motores de CC (corriente continua). En este tipo
particular, podemos controlar la velocidad variando el voltaje en un c i e r t o
rango; con una curva apropiada de voltaje podemos parcialmente controlar su
aceleración, pero no podemos controlar su posición y menos aún su torque.
Otro tipo de motor muy difundido es el motor CA (corriente alterna) que puede
variar su torque en base al voltaje suministrado dentro de un pequeño rango, y
puede variar su velocidad en base al cambio de la frecuencia de CA que se le
suministra. Sin embargo no se puede controlar su posición.
Los motores a pasos son motores alimentados por CC, lleva un arreglo de
varias bobinas que permite variar, a través de la velocidad de cambio de pulso
entre bobinas, la velocidad, aceleración y posición. Sin embargo, dada la
naturaleza de este motor, el torque puede controlarse muy poco, y al igual que
el motor CC se corre el riesgo, en caso de una sobrecarga, de quemar el
motor. Si el sistema tuerca-tornillo a controlar es de baja potencia, el motor a
pasos es una solución viable y económica, siempre y cuando se agregue una
etapa de servocontrol posterior al motor.
Los servomotores son motores especiales que cuentan con una etapa de
retroalimentación; esta le indica al motor cuánto se ha movido y si requiere
moverse más, o incluso, indica al motor aplicar fuerza para mantener la posición
actual. Este es el tipo de motores ideales para una máquina CNC, sin embargo
su costo reduce su difusión.
31
2.7.6 Sistema de Control de Ejes
Todo movimiento puede descomponerse en tres vectores instantáneos. Este
sería, X, Y y Z. Para efectos de ejemplo, usaremos solo dos ejes, X y Y. Ahora,
si intentamos llevar la punta de la herramienta de un punto A a un punto B,
requerimos que los motores realicen un movimiento acorde con la distancia a
recorrer en cada eje, más o menos del siguiente modo:
Y
B
A
X
Fig. 2-11 Sistema de control de ejes
Puede notarse en la figura 13 siendo que las distancias a recorrer de los ejes
son desiguales, tendremos un movimiento a 45° hasta que uno de los motores
agote la distancia a recorrer. A partir de ahí, el movimiento será tan sólo en el
eje que aún no ha llegado a su destino; Esto es lo que se conoce como un
movimiento no interpolado. Es decir, cada motor va por su propia cuenta.
Pero, si nuestro control puede calcular el tiempo estimado de arribo en base a la
velocidad normal de uno de los motores, y con ello calcular una velocidad
conveniente para que el segundo motor llegue a su punto final al m i s m o
tiempo, entonces tendremos un movimiento interpolado (Fig. 14).
Y
B
X
A
Fig. 2-12 Movimiento interpolado
32
Este movimiento en particular es mucho más útil que el anterior, pues nos
permite trazar líneas rectas entre puntos, en lugar de depender de velocidades
fijas de los motores. Más aún, si podemos variar controladamente las
velocidades en los motores, por decir algo, de modo senoidal, mientras que el
otro lo variamos de modo cosenoidal, podemos trazar arcos regulares con la
trayectoria de la herramienta. Si podemos variar esta velocidad para que no
sea fija, o variable de modo regular, podemos realizar curvas no regulares (Fig.
15).Sistema de Control de Ejes
Y
B
A
X
Fig.2-13 Movimiento curvilíneo
Esta habilidad para controlar las velocidades de motores y ejes a través de
ecuaciones matemáticas es lo que da a este tipo de máquinas su nombre de
Control Numérico Computarizado. En los ejemplos anteriores se tiene que, de
un punto A se parte para llegar a un punto B, en programación CNC existen dos
métodos para hacer este movimiento: por medio del sistema absoluto y por
sistema relativo.
2.7.7 Sistema de coordenadas
Sistema de coordenadas absolutas
En el sistema de coordenadas absolutas, los valores se refieren al origen, ya
sea de la máquina (M) o después de un decalaje de cero, al cero de la pieza
(W). Todos los puntos destino son descritos desde el origen del sistema de
coordenadas, mediante la indicación de las distancias X, Y y Z para el caso de
la fresa, Z y X para el torno, en este caso las dimensiones en X se programan
como valores de diámetros.
33
Ejemplo En la figura siguiente se observan dos puntos (S y E) los cuales
deberán ser maquinados de acuerdo a las cotas indicadas.
Fig. 2-14 Sistema de coordenadas absolutas
Para la figura anterior, usando el sistema absoluto, se tiene lo siguiente:
Punto S: X20, Y46
Punto E: X40, Y20.1
Sistema de coordenadas incrementales
El sistema de coordenadas incrementales se refiere a la posición actual de la
herramienta, (punto de referencia de la herramienta “N”) esto es, se toma de
referencia la última posición de la herramienta, por lo tanto se tendrán que
introducir los valores de diferencia entre la posición actual y el punto final,
tomando en cuenta la dirección. En el caso del torno X se programa como una
dirección de radio.
Ejemplo: Indicar las coordenadas relativas del los puntos S y E de la figura
anterior (Fig. 16) Usando para el primer punto (S) el origen como referencia se
tiene:
Punto S: X20, Y46
Para el segundo punto (E), se toma el punto (S) como referencia.
Punto E: X20, Y-25.9
34
Fig. 2-15 Sistema de coordenadas incrementales
2.7.8 Ejes de Herramienta y Planos de Trabajo.
En esta sección se explican algunos conceptos generales referentes a los ejes
de las máquinas CNC para la programación con torno y fresa.
Ejes de herramienta y planos de trabajo para fresa.
En fresadoras universales, las herramientas se suelen instalar paralelamente a
los ejes principales. Estos ejes situados en ángulos rectos están alineados
respectivamente con las guías principales de las máquinas. De la posición de
montaje de la herramienta resulta el correspondiente plano de trabajo. Al frezar,
Z suele ser el eje de la herramienta (véase fig. 18).
35
Fig. 2-16 Ejes de una fresadora
Ejes de herramienta y planos de trabajo para torno.
En tornos universales la herramienta se suele instalar paralelamente a los ejes
principales.
Estos
ejes
situados
en
ángulo
recto
están
alineados,
respectivamente, con las guías principales de la máquina. Al tornear, Z es el
eje de la pieza.
Fig. 2-17 Ejes de un torno
2.7.9 Puntos de Referencia en Máquinas CNC.
Para que el control CNC se pueda orientar a través del sistema de medida en
el campo de trabajo disponible, existen algunos puntos de
referencia
importantes.
M: Punto de referencia, a partir de este punto se mide la totalidad de la máquina
36
y al mismo tiempo es el origen de las coordenadas, este punto es
establecido por el fabricante y no se puede modificar.
Para la fresadora el punto M se sitúa sobre la mesa, en el borde izquierdo
delantero del sistema de coordenadas de máquina, como se muestra en la
figura 20.
Para el torno, se ubica en el eje del torneado en la cara de la brida del cabezal
como se puede observar en la figura 21.
W: Origen de pieza, cero pieza u origen del programa, y es el origen de
coordenadas de la pieza, este punto se puede elegir libremente por el
programador y ser cambiado dentro del programa de la pieza. En el fresado, se
debe colocar en el plano donde parten la mayoría de las cotas; para el caso del
torno, el origen de la pieza se sitúa en el eje giratorio, y en la mayoría de los
casos en la superficie de refrentado.
R: Punto de referencia, es la posición donde la máquina encuentra el cero del
sistema de medida, está definido por finales de carrera y es necesario que
mandar los ejes a esta posición cada vez que la maquina es encendida.
N: Punto de referencia de a herramienta, es el punto inicial para la medida de
las herramientas, este punto es fijado por el fabricante sobre un punto
especificado del portaherramientas.
Fig. 2-18. Puntos de referencia para fresadora
37
Fig. 2-19 Puntos de referencia para el torno
2.8 Ajustes de Máquina (offsets)
Dato de la herramienta.
Una vez conocido los puntos de referencia de cada máquina, es necesario
ajustar nuestras herramientas que a estos puntos, como cada h e r r a m i e n t a
que se utilizara para el maquinado tiene una forma, y por tanto medida distinta;
Para poder tener acabados precisos, es necesario tomar en consideración las
medidas de cada herramienta.
Para el caso del torno.
Para efectos de programación, el cero de la herramienta está en el punto de
referencia de montaje de la herramienta N.
Así, para que se mueva el punto de control, de ese punto cero a la punta de la
herramienta, es necesario sumar una cota en X y una cota en Z. Esta, por
supuesto, cambiará si la herramienta es para maquinados interiores
o
exteriores.
38
Fig. 2-20 Casos de offset con diferentes herramientas según sea el caso para
el maquinado
Este punto de control, por supuesto, no es fijo, depende de la geometría de la
herramienta, su tamaño, su uso, etc. Sin embargo, se espera que una vez
montada, esa distancia no cambie. Aun cuando la herramienta puede tener
formas heterogéneas, finalmente la punta de la herramienta se encontrará a una
distancia X y una distancia Z del cero de herramienta, tenga la forma que
tenga. En él es caso de las máquinas EMCO los datos X y Z se muestran
como L1 y L2, se menciona esto para fines prácticos ya que las prácticas
fueron realizadas en máquinas de esta marca.
Fig. 2-21 Offset en una maquina Emco
Posición del cortador.
Otro punto que debe ser ajustado en el control de las máquinas es, la posición
del cortador o inserto de la herramienta, esta posición se debe de dar de alta
39
según la operación de maquinado que se vaya a hacer, este dato lo proporciona
el fabricante de la máquina para ello se examina la posición que tiene el inserto
en la herramienta y se compara con la tabla que nos proporciona el fabricante,
la siguiente tabla es para nuestro caso, ya que usamos un torno de la marca
Emco para la serie 50/55 se deberán usar los números entre paréntesis.
Fig. 2-22 Posición del corte de la herramienta.
Para el caso de la fresadora.
Para el caso la fresadora el cero de la herramienta se encuentra en la parte
inferior del husillo y en el centro del pot.
N
Fig. 2-23 Origen de coordenadas para la herramienta N
Como puede suponerse, la única cota para ajustar el cero de herramienta a la
punta de herramienta, es tan solo la longitud (eje Z), y, para efectos de
maquinado, importa también el diámetro del cortador.
40
Fig. 2-24 Longitud y diametro del cortador
Los Offsets se encargan de sumar o restar los valores de la herramienta, así,
no hay necesidad de alterar el programa, solo variar los valores registrados en
los Offsets. Así pues, cada herramienta tiene su juego de offsets; ya sea XZ
para un torno, o ZD para centro de maquinado.
Este dato está grabado en el control de la máquina de control numérico y es
llamado en el momento en que se carga la herramienta. Así, cada herramienta
tiene un punto distinto que se valida al momento de cortar.
Ahora, si podemos controlar la velocidad y trayectoria de una herramienta con
respecto a la pieza a trabajar, y podemos controlar la posición real de la punta
de la herramienta, entonces lo que queda es verificar que esas velocidades de
trabajo sean las correctas, o por lo menos, las más convenientes.
2.9 Conceptos Básicos de Maquinado.
El proceso de maquinado por arranque de viruta ha sido usado por años en
diversos materiales, sin embargo cada uno de la gran variedad de materiales
que pueden ser maquinados, tienen propiedades físicas diferentes, en este
apartado nos ocuparemos de los factores que intervienen en el maquinado que
pueden afectar el acabado y la calidad de una pieza como lo son la velocidad
de giro (rpm), velocidad de avance o de corte (m/min.), y la selección de la
herramienta de acuerdo a las características de la pieza por su forma y material.
41
Velocidad de Corte.
La Velocidad de corte (Vc) implica que tan rápido puede el cortador avanzar
cortando el material, entonces se puede decir que es la distancia que una
herramienta corta en un minuto, o la longitud de corte en un minuto.
Esta Vc se da en m/min, es decir, cuantos metros puede recorrer la herramienta sobre la superficie del material en un minuto. Por poner un ejemplo, el
aluminio se corta al desbastar a 60 m/min., y si se requiere de un acabado a
93 m/min., mientras que un acero grado maquinaria (9840, por ejemplo) se corta
a 30 m/min.
Para determinar la velocidad de corte se requiere la ayuda de catálogo de fabricante o tablas de maquinado.
La velocidad de corte tiene como finalidad proporcionar una larga vida de duración al filo de la herramienta al tener grandes volúmenes de producción, estos
valores lo determinan los productores de materiales y herramientas.
La ecuación para calcular la velocidad de corte es:
Vc = π * D* n
Donde:
Vc = Velocidad de corte
D = Diámetro del material o diámetro de la herramienta si se desea hacer un
taladrado
n = revoluciones
42
Velocidad giro (rpm)
La velocidad de giro, óptima de la herramienta depende, en cada caso, del
material de la herramienta y del material de la pieza, así como el diámetro de la
pieza o la herramienta (según sea el caso).
En la práctica esta velocidad se introduce directamente y sin cálculos en base a
la experiencia. Sin embargo es mejor calcular la velocidad de giro a través de la
velocidad de corte tomada de tablas.
El cálculo de las revoluciones “n” se hace a partir de la velocidad de corte y el
diámetro de la pieza para torno, y diámetro de la herramienta para fresa,
aplicando la siguiente formula obtendremos la velocidad de giro o la revoluciones
por minuto.
n = Vc * 1000/d*π
Donde:
n = velocidad de giro Vc
= velocidad de corte
d = diámetro de la herramienta o de la pieza según sea el caso.
Velocidad de Avance.
La velocidad de avance se define como el desplazamiento de la herramienta
por cada revolución o carrera de la máquina. La Velocidad de Avance (f)
implica la cantidad de material que el cortador puede arrancar a la vez. Esta
velocidad se da normalmente en mm/rev, es decir, cuantos milímetros puede el
cortador avanzar por revolución del husillo. Obviamente, entre mayor sea el
avance, mayor cantidad de material es cortado y mayor será la cantidad de
potencia requerida para ello.
43
La velocidad de avance se determina mediante la siguiente formula.
Vf = fz * z * n
Donde:
Vf (mm/min.)= Velocidad de avance.
fz (mm/rev)= Avance por revolución
z = número de dientes de la herramienta
n = velocidad rpm
Para el caso del torno la herramienta tiene un solo diente por lo que la formula
queda:
Vf = fz * n
Donde:
Vf (mm/min)= Velocidad de avance. fz
(mm/rev)= Avance por revolución n =
velocidad de giro (rpm)
El dato de la velocidad de avance en mm/min. es un dato que nos sirve para
calcular
el tiempo que nos llevaría fabricar una pieza, es un herramienta
muy
útil para cuando se requiere estimar el tiempo en los grandes volúmenes de
producción, este tiempo se determina con la siguiente formula:
T= L / Vf
Donde:
T= Tiempo
L= Longitud del corte
Vf= Velocidad de corte
44
Herramientas de corte
Las máquinas de CNC tiene la capacidad de maquinar piezas que, con máquinas
convencionales sería prácticamente imposible maquinar, para realizar los
trabajos de arranque de viruta, las máquinas se equipan con herramientas de
corte que pueden ser tan especializadas como una máquina de control
numérico.
En general, a una herramienta de corte se le ajusta un cortador; sea para torno o
para centro de maquinado. Generalmente en caso de torno, el inserto es
intercambiable. En el caso de un centro de maquinado es el cortador completo el
que se ajusta en el cono que entra al husillo; La idea general es poder
cambiar de herramientas durante el maquinado, o bien, cambiar una herramienta
por otra en caso de fractura o falla en el menor tiempo posible.
Fig. 2-25 Se muestra un inserto fracturado
En el caso de un centro de maquinado, lo más común es tener varios conos
(portaherramientas) listos para cambiar en caso de que alguna herramienta se
fracture o pierda filo. Ahora bien, cada herramienta tiene un uso en particular.
A continuación podemos ver algunas de las herramientas más comunes para
torno
45
Fig. 2-26 Herramientas más comunes para torno
A y C: Barra de interiores
Se utiliza para diámetros interiores
B y E: Herramienta para diámetros exteriores y refrentado corte a la derecha e
izquierda
D y F: Herramienta para cuerdas exteriores
G: Herramienta para tronzado
Algunos insertos tienen restricciones debido a su material en relación con el
material a cortar. Por ejemplo, los insertos de cerámica: usualmente son de un
solo filo; no deben usarse para cortar material usando soluble (refrigerantelubricante rociado al material al momento de cortar) pues ocurre una
descompensación térmica similar que termina por quebrar el inserto como una
taza.
Los insertos con recubrimientos tienen recubierto tan solo el filo; pueden cortarse
materiales extremadamente duros, como el acero al alto carbón o inoxidable,
pero no deben usarse para cortar materiales blandos como el aluminio, pues
debido a la maleabilidad del aluminio, una pasta de material se adhiere al
46
recubrimiento como si fuese chicle, terminando por llevarse el recubrimiento con
ella
Los insertos de diamante pueden cortar casi cualquier material, excepto
materiales ferrosos.
Esto debido a que, siendo un diamante (natural o artificial) carbono cristalizado,
al cortar hierro, se encuentra en condiciones de presión y
temperaturas
extremas, formando con ello acero en el diamante, perdiendo dureza y
dañándose irremediablemente.
Fig. 2-27 Insertos con recubrimientos
Por supuesto, las características de los insertos cambian también con referencia
a su geometría; sin embargo, el tema de geometría y materiales para corte por
arranque de viruta es un tema demasiado extenso como para abarcarlo en este
manual.
Para la selección de la herramienta de corte es recomendable acercarse a
catálogos de proveedor donde podamos verificar las características y usos más
comunes de dichas herramientas.
47
Fig. 2-28 En esta figura se muestran algunas herramientas para fresar
2.10 Programación
Códigos
Para fines de programación, el código es la unidad básica de programación; el
código, seguido del dato, forma un bloque; varios bloques juntos forman una
línea, y varias líneas forman un programa.
Códigos G
Los códigos G están vinculados al control; casi siempre encierra instrucciones de
cálculo matemático y control de motores; compensaciones, cambios
de
velocidad.
Códigos M
Los códigos M están vinculados a las funciones de la máquina; es decir, más
concernientes al PLC que al control. Como se mencionó antes, la función de
los códigos M son referentes a encender / apagar funciones auxiliares e iniciar
rutinas de mayor complejidad que después pasan a ser del dominio de los
códigos G (para girar el husillo se arranca con un código M3, pero el control de la
48
velocidad durante su uso, es por medio de un código G).
Continuidad de Datos Entre Bloques.
Antes
de
comenzar
a
programar,
deben
tenerse
en
cuenta
algunas
consideraciones básicas.
Cuando el control lee un código, busca todos los parámetros necesarios para
ejecutarlo, así, por ejemplo para un arco, busca los cuatro parámetros de dicha
instrucción, para un movimiento interpolado buscará los tres parámetros del
movimiento interpolado, pero, cada uno de estos parámetros se guarda en un
buffer que no cambiará hasta que se escriba un nuevo dato, lo que significa
que si no escribimos alguno de los parámetros de la instrucción, tomará el valor
anterior, sin embargo es muy recomendable escribir las instrucciones completas.
Compatibilidad entre Comandos en un mismo Bloque.
Los comandos se dividen, por tipo de función, en dos tipos, el G, dedicado a
cálculo y control de motores y posición, y el M, para funciones auxiliares de la
máquina. Debido a su función, hay algunos códigos que no pueden combinarse
en un mismo bloque de instrucciones:
En cuanto a los códigos G, cada código pertenece a un subgrupo de códigos,
establecidos en base a su función. Está claro que no podemos ordenar al
control realizar un movimiento interpolado y un movimiento no interpolado en la
misma instrucción, pero si podemos ordenarle realizar un movimiento interpolado
con compensación a la derecha en sistema inglés (G1 G42 G20 X
Z
F
;).
En cuanto a los códigos M, bajo ninguna circunstancia se pueden colocar dos
códigos M en una misma instrucción.
49
2.10.1 Programación Básica
Códigos básicos G.
Movimientos de la torreta
Como se vio anteriormente existen dos tipos de movimiento: el interpolado y el
no interpolado. El movimiento no interpolado consiste en enviar cada uno de
los ejes a su nuevo punto de modo independiente, es decir, el movimiento
horizontal no se sincroniza con el vertical, ni el vertical se sincroniza con el
horizontal.
El movimiento interpolado resulta más complejo pues la finalidad es que ambos
motores lleguen al punto final al mismo tiempo; dicho de otro modo, el punto se
moverá en un ángulo apropiado para trazar una línea recta a su siguiente punto;
bajo este modo se pueden trazar circunferencias coordinando el movimiento de
los motores en base a leyes trigonométricas simples.
G00 Posicionamiento rápido sin corte.
Este código debe ir seguido de al menos una X, Y o Z, indicando la cota final a la
que se quiere llegar, por ejemplo en el caso del torno, G00 X10. Z-12; y la
herramienta se posicionará en la coordenada especificada (en este caso en
X=10 mm y Z= -12 mm). El movimiento que este comando produce es
interpolado, es decir, cada eje se desplazará simultáneamente con el otro
trazando un ángulo para llegar al punto especificado. Si se requiere hacer un
movimiento no interpolado se debe de escribir de la siguiente forma:
G00 X10 Z-12
En este caso no es necesario volver a escribir el comando G00 para la línea Z,
ya que el control lo sobrentiende.
Para el caso de la fresadora se deben los tres puntos finales ejemplo:
50
G00 Z5 X20 Y30; programación de un movimiento interpolado, es decir que los
motores de los ejes se moverán simultáneamente hasta llegar a la coordenada
programada.
G00 Z5 Programación de un movimiento no interpolado, el motor de cada X20
eje comenzara a moverse, hasta que el motor anterior llegue al Y30 punto
especificado.
G01 interpolación lineal (recorrido de mecanización)
Al igual que el código anterior, este código debe ir seguido de al menos una X, Y
o una Z, pero además, debe ir seguido de una F que indicará el avance de la herramienta en milímetros por revolución, como su nombre es un movimiento interpolado lo que implica que la línea al siguiente punto siempre será recta, por
ejemplo:
15 mm
G01 X12. F0.25;
Z-15
12 mm
La herramienta se desplazará hasta X=12mm, y después se desplazará a
Z=15mm a una velocidad de 0.25 mm por revolución del husillo.
G01 X12 Z-15 F0.25
12 mm
51
15 mm
En este ejemplo la trayectoria sería una diagonal, debido a que se escribe en la
misma línea los dos puntos de destino. Es importante no confundir cuando
hablamos de una interpolación lineal (trayectoria que se dibuja sobre la superficie
mecanizada) con simplemente
una interpolación o
una no interpolación
(desplazamiento de los ejes).
Para la fresadora
G01 Z-5 F500
X40 Y20.
G02 Interpolación Circular Horaria.
Este código sirve para trazar arcos en sentido horario. Aquí si debe incluirse en
la misma línea X, Z, y CR indicando el valor del radio, en el caso del torno y X, Y,
Z, R para indicar el valor del radio, estas coordenadas tiene que ser el punto final
del arco, se entiende que la coordenada anterior es el primer punto del arco.
Es decir, estando en el punto X12 Z-15. Y usando la instrucción G02 X14 Z-17
CR=3; la herramienta trazará un arco del punto X12, Z-15 a X14.Z-17. Con un
radio de 3 milímetros.
52
R 3mm
12mm
14mm
15mm
17mm
Fresadora
G02 X40 Y20.1 R36
Y
40
20
R 36
S
E
25.9
20
+X
-X
Y
S… Punto inicial
E… Punto final
G03 Interpolación Circular Anti horario.
Este código sirve para trazar arcos en sentido anti horario. Nuevamente deben
incluirse los mismos caracteres que en el caso anterior por ejemplo:
Usando X12. Z-15 como punto inicial. Y usando la instrucción G03 X14. Z-17. R3
F1.5; la herramienta trazará un arco anti horario del punto X12., Z-15. al
53
X14., Z-17. Con un radio de 3 milímetros a una velocidad de 1.5 milímetros por
revolución del husillo.
En el caso del torno se indica el valor del radio del círculo se indica con CR=+-, el
signo indica si el arco del círculo es mayor o menor de 180°esto es:}
CR=+ ángulo menor o igual a 180°
CR= - ángulo mayor a 180°
R 3mm
1
12 mm
14mm
15mm
17 mm
Para el caso de la fresa el arco del círculo se indica únicamente con “R”
G03 X40 Y20 R36
40
20
S
R 36
E
25.9
S…… Punto inicial
E…… Punto final
20
+X
-Y
G04 Espera.
-X
La función de este código es la de realizar pausas por tiempo controlado, y su
unidad son los segundos expresados por medio de la variable X. De este modo,
al escribir G04 X2.5; pedimos al control que realice una pausa de 2.5 segun-
54
dos.
Parámetros de Trabajo
G20 Trabajo en Sistema Inglés (FRESA)
G70
Trabajo en Sistema Inglés (TORNO)
Para fines de programa, algunas veces debemos programar pensando en pulgadas, y otras en milímetros, pero para decirle al control cómo debe pensar, se usa
esta instrucción. No requiere ninguna variable, basta con escribir G20 o G70; y
de inmediato los indicadores tendrán 4 espacios antes del punto decimal en lugar
de tres.
G21 Trabajo en Sistema Métrico (FRESA) G71
Trabajo en Sistema Métrico (TORNO)
La misma situación se presenta para el sistema métrico; basta con escribir G21
(fresa); y ahora sólo se verán tres espacios antes del punto.
Códigos Básicos M
Fin y pausas de programa
M00, Pausa de Programa: Al leer este comando, el control detiene el programa
hasta que el botón de inicio de ciclo es presionado nuevamente.
M02, Fin de programa: Al leer este comando, la máquina termina el programa
requiriendo ser reseteada para poder volver a correr el programa. Debido a
esta inconveniencia es más común usar M30.
M30, Terminar y Rebobinar Programa: Con esta instrucción el control da por
terminado el programa, pero, a diferencia del M2, el control regresa al inicio del
55
programa dejándolo listo para correrlo nuevamente con solo presionar el botón
Cycle Start.
Giro del husillo
M03, Giro Normal del Husillo (Sentido Horario). Al usar este comando se arranca
el husillo girando en sentido horario viendo la pieza desde el husillo.
M04, Giro en Reversa del Husillo. (Sentido antihorario). Este comando sirve
para hacer girar el husillo en sentido antihorario viendo la pieza desde el husillo.
M05, Parar Husillo. Al leer este comando, el husillo se detiene.
M06, Código para el cambio de herramienta.
56
III. Operación del CNC
57
3.1 Uso de Sheetcam
Sheetcam (Fig. 31) es un software de CAM diseñado para generar códigos para
el mecanizado de placas de metal, láminas de plástico, maderas finas, etc.
(Sheet- hoja). Además de servir para fresadoras, se puede usar para routers,
grabadores y cortadoras de plasma (Sheetcam3, s.f.).
Fig. 3-1 Sheetcam.
Pasos para generar el código G de un diseño de Autocad en Sheetcam:
1. Realizar el diseño en Autocad:
58
Fig. 3-2 Diseño en Autocad
2. Determinar una capa para cada operación a realizar :
Fig. 3-3 Distribución de capas en autocad
3. Una ve z especif icada la capa para cada tipo de operación a
realiza r, se guarda como un archivo con la extensión .DXF (Drawing
Exchange Format – Dibujo de Intercambio de Formato):
59
Fig. 3-4 Archivo con extensión DXF
4. Abrir el programa de Sheetcam, dar click en la pestaña “Archivo” y luego
en la opción importar dibujo para obtener el diseño que se acaba de
generar con la extensión .DXF. Aparecerá una ventana en la que se
d e b e e sp e c if i c a r e l l u g a r d o n d e s e co l o ca r a e l d i s e ñ o y l a s
u n id a d e s co n l a s q u e s e t r a b a ja r á , e n e s t e ca s o se r á e l
s i s t e m a m é t r i c o . Una vez colocado el diseño en el área de trabajo,
procedemos a especificar la operación a realizar según la capa.
60
Fig. 3-5 Importar dibujo
Fig. 3-6 Opciones de dibujo
5. En el menú de la pantalla principal de Sheetcam, damos en click en la
pestaña de “Opciones” y seleccionamos “Opciones de máquina”.
Especificaremos el tipo de máquina que utilizaremos para realizar el corte,
en este caso seleccionaremos “Corte rotativo” debido a que nuestra
maquina es una fresadora.
61
Fig. 3-7 Opciones de máquina
6. En el menú de “opciones de máquina”, en la pestaña “Trabajando sobre”,
vamos a indicar la superficie sobre la cual realizaremos nuestro diseño, en
este caso será de 300mm x 300mm y con punto de origen en la esquina
inferior izquierda para comenzar a trabajar nuestro
diseño.
Fig. 3-8 Trabajando sobre
62
7. En el mismo menú, pero en la pestaña “Mostrar mesa”, indicaremos los
datos de la mesa sobre la cual colocaremos nuestro material para realizar
la pieza, y la posición de origen de la herramienta.
Fig. 3-9 Mostrar mesa
8. En la pestaña de “opciones” del menú principal, seleccionaremos “opciones
de trabajo” y posteriormente la pestaña “Material”. Aquí indicaremos las
características del material que utilizaremos para realizar nuestra pieza. En
este caso será madera de 220mm x 130mm, un espesor de 5mm, un
desplazamiento rápido de 1mm, la altura de la mesa a la parte inferior del
material de 1mm, la distancia de seguridad de bajada .05mm y la ubicación
del material con respecto a la mesa de trabajo, en este caso, en la esquina
inferior izquierda.
63
Fig. 3-10 Material de trabajo
9. Lo siguiente es indicar el tipo de operación para cada una de las capas que
se especificaron en el paso 2. Las cuales se encuentran en el menú
principal en la pestaña de “operación”, y estas pueden ser:
Fig. 3-11 Operación
64
Contorno
El contorno es el conjunto de líneas que limitan a una figura. Existen tres tipos de
contorno:
 Contorno con compensación interna: La máquina compensara la
trayectoria de corte hacia el interior del contorno, es decir, colocara
un extremo de la herramienta de corte al interior de la línea de contorno.
 Contorno con compensación externa: La máquina compensara
la trayectoria de corte hacia el exterior del contorno, es decir, colocara un extremo de la herramienta de corte al exterior de la línea de contorno.
 Contorno sin compensación: La máquina no compensa el diámetro de la herramienta, así que coloca el centro de esta en la línea de contorno.
Fig. 3-12 Contorno
65
Cajera o Cajeado
Se le conoce como cajeado al acto de hacer un hueco en un material para posteriormente ensamblarlo con alguna otra pieza.
El tipo de cajeado dependerá del sentido de la espiral, sentido horario o anti horario.
Fig. 3-13 Cajeado
Taladro
Consiste básicamente en dos movimientos: El de rotación de la broca y el
de avance de penetración de la broca. En el cual se debe especificar la profundidad de taladrado.
66
Fig. 3-14 Taladrado
Para nuestro ejemplo, ocuparemos la opción de “contorno” para el área
rectangular y cajeado en espiral en sentido horario para el área circular.
Indicando debidamente las especificaciones de trabajo donde corresponda.
Para el “contorno”: Método de contorno: Compensación interior, Herramienta:
T7, Fresadora/Router, 3mm diámetro, Profundidad de corte: 2mm; y para el
“cajeado”:
Método
de
Cajera:
Cajera
espiral,
Herramienta:
T7,
Fresadora/Router, 3mm diámetro, Profundidad de corte 2mm, Profundidad de
pasada
1mm.
67
Fig. 3-15 Especificaciones para contorno
Fig. 3-16 Especificaciones para cajeado
10. Una vez especificadas las operaciones a realizar por la maquina, podemos
realizar una simulación del proceso de diseño de la pieza, o bien, proceder
a guardar nuestro código G.
* El icono de simulación se encuentra en la esquina superior derecha del
68
menú principal de Sheetcam, una broca de color azul. Para realizar la
simulación basta con dar click al icono y presionar el botón de inicio.
Fig. 3-17 Simulación
* Si se desea pasar directamente a guardar el código G generado en Sheetcam,
basta con ir a la pestaña de archivo y seleccionar la opción “ejecutar post
procesador”.
69
Fig. 3-18 Ejecutar post procesador
* Una vez seleccionada esta opción, guardaremos nuestro código G con la
extensión “.tap”
Fig. 3-19 Guardar código G
70
3.2 Uso de Mach3
Ahora que ya conocemos la forma de hacer códigos con la ayuda de Sheetcam,
aprenderemos a usar el programa controlador de la mayoría de las maquinas CNC
(Mach3) (Mach3, 2013).
Fig. 3- 20 Mach3
Aquí se muestra la interfaz mach3
Fig. 3-21 interfaz de Mach3
71
Aquí es donde aparece el desarrollo de nuestro código G generado anteriormente
Fig. 3-22 Pantalla de desarrollo del código G
La ventana superior central muestra las posiciones actuales de los ejes X, Y y Z
Fig. 3-23 Pantalla de posición actual de los ejes
72
La ventana superior derecha muestra una pantalla en la que se puede visualizar la
simulación de la herramienta cortando el material. Pero también muestra las rutas
de corte justo cuando se está realizando el corte.
Fig. 3-24 Pantalla de simulación
En la parte inferior izquierda se encuentran múltiples botones, los más usados son
los de “cycle start” para hacer que se empiece a ejecutar el código, “stop” para
detener el código, “reset” para habilitar o deshabilitar todas las funciones de la
interfaz y “Edit G-Code” en caso de que necesitemos ver el código G y/o corregirlo.
Fig. 3-25 Pnael de control de Mach3
73
Finalmente, en la parte derecha inferior encontramos tres ventanas (Figura 3-47),
en la primera podemos ver el número de herramienta que se está usando, la
fecha y el tiempo transcurrido (elapsed) de corte. En la segunda ventana podemos
ver y modificar la velocidad de avance (feed rate) del carro de la máquina, el signo
de menos (-) es para disminuir la velocidad de avance y el signo de más (+) para
aumentarla. En la tercera ventana también podemos ver y variar la velocidad del
husillo, dependiendo del tipo de material a maquinar, aunque es importante
aclarar que algunas máquinas no poseen el circuito regulador de velocidad y por
ende, no se puede manipular, solo se trabaja con las revoluciones fijas a las que
está diseñado el motor que hace girar la herramienta, como es el caso del
centro de maquinado que se encuentra en el taller de mecánica de la facultad
de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Eléctrica. En estos casos, la ventana de
“spindle speed” es desactivada para no crear confusión aunque sigue estando
visible.
Fig. 3-26 Modificaciones adicionales de Mach3
Pasos para cargar un código en Mach3 y hacer que la máquina herramienta
comience a maquinar:
11. Procedemos a abrir Mach3, en la barra de tareas damos click en “File”
(archivo) o y elijimos “Load G-Code” (cargar código). Se abrirá una nueva
ventana en la que saldrá una lista de archivos, elegiremos abrir el código
G generado previamente en Sheetcam con la extensión “.tap”. Podemos
notar que el código se ha cargado en la ventana de códigos y que nuestro
diseño ya se encuentra en la pantalla de simulación de corte.
74
Fig. 3-27 Cargar código G
Fig. 3-28 Abrir código G
75
12. Antes de proceder a la realización de la pieza, hay que fijar el material
de trabajo a la mesa, colocar la herramienta de corte que se utilizara,
para después, encender la máquina. Una vez encendida debemos
indicar cuáles son las coordenadas de origen de cada eje. Para ello,
primero presionamos el botón “Reset” para habilitar los demás botones
y luego movemos el carro en el eje X con las flechas izquierda y
derecha del teclado de la computadora, al eje Y con las flechas para
subir y bajar y a la columna con los botones de Re Pág para subir y Av
Pág para bajar. Para colocar al eje Z en la posición donde comenzara
a cortar, se recomienda que ya tenga colocada la herramienta de corte.
Fig. 3-29 Teclas de movimiento para la herramienta de corte
13. Una vez colocados los ejes en la posición adecuada, damos click sobre
los botones de X, Y y Z de la ventana de coordenadas de los ejes, para
que se pongan en cero y a partir de ahí se empiece a cortar la pieza.
76
Fig. 3-30 Posición de los ejes antes de comenzar el corte
Antes de correr el código y echar a andar la máquina, es necesario hacer un
recorrido del carro pulsando las teclas de movimiento de los ejes, para
asegurarnos que la pieza no exceda los límites del área de trabajo ni del material.
14. Reducimos la velocidad de avance al 80% y presionamos el botón de
“Cycle start” para que la máquina comience a seguir las instrucciones de
corte otorgadas por el código G. Es
importante verificar que la
herramienta de corte comience a girar antes de que entre en el
material o de lo contrario se puede romper con la presión y salir volando.
Si vemos que ya está por penetrar en el material y aun no está
girando, se debe parar el programa y verificar que el código tenga la
orden M03.
77
Fig. 3-31 Reducir la velocidad de avance
Gradualmente, se puede ir aumentando la velocidad de avance hasta alcanzar la
velocidad nominal calculada.
15. Y por último, presionamos el botón de Marcha para que la maquina
comience a trabajar.
Fig. 3-32 Botón de marcha
78
3.3 Máquina de CNC
Esta es la máquina de CNC con la realizaremos nuestra pieza. Una fresadora
ensamblada
Fig. 3-33 Maquina de CNC del laboratorio de Mecánica (fresadora)
Donde podemos observar:
 Un interruptor de encendido
 Un botón de reset
 Un stop
79
Fig. 3-34 Botones de encendido, reset y stop
Aquí se observa la superficie de trabajo, el material ya fijado a la mesa y nuestra
herramienta lista y posicionada en las coordenadas previamente indicadas.
Fig. 3-35 Herramienta en posición para comenzar
80
De esta manera es como nuestra maquina comienza a operar.
Fig. 3-36 Corte de la pieza
3.4 Mantenimiento y normas de seguridad
Para que todos los procesos de mecanizado se desarrollen de forma fiable,
es necesario que es el estado de la maquina sea el adecuado.
En la antigüedad el mantenimiento solo se llevaba a cabo cuando la avería se
presentaba. Pero en la actualidad el objetivo del mantenimiento es que la
máquina no llegue a sufrir dicha avería durante las horas de producción.
Los trabajos de mantenimiento deben incluir todas las actividades necesarias
para garantizar de la mejor forma posible la continuidad de las características
originales de la máquina.
Por los desgastes producidos como consecuencia del trabajo, el uso inadecuado,
etc., las características originales se ven alteradas. Una de las ocupaciones del
81
servicio de mantenimiento será reparar y/o componer la máquina o el equipo que
haya perdido alguna de sus características.
Fig. 3-37 Mantenimiento y Normas de Seguridad
3.4.1 Tipos de mantenimiento.
Existen tres principales tipos de mantenimiento, la diferencia entre ellos es la
antelación en que cada uno se presenta respecto a la aparición de la avería.
1. Mantenimiento preventivo: Es el que inspecciona y repara de forma
planificada antes que los desgastes y desajustes produzcan averías.
Desafortunadamente, aunque se aplique de forma adecuada, siempre
aparecen averías imprevistas, producidas por faltas no visibles no
detectadas en la inspección o por posibles errores del personal que
manipula las maquinas, por falta de instrucciones, preparación,
información, etc.
2. Mantenimiento correctivo: Este mantenimiento se produce
cuando
aparece la avería, tras analizar las causas que la han generado, se lleva
a cabo la intervención adecuada para corregir el defecto.
3. Mantenimiento predictivo: Actualmente, la mayoría de las empresas, aplica
82
este tipo de mantenimiento, trata de averiguar los parámetros operativos
de las máquinas y de sus componentes para poder definir cuándo
podrían fallar, justo cuando están a punto de fallar se lleva a cabo la
intervención. Evidentemente, este tipo de mantenimiento es el más
complejo que se puede realizar, aunque también es el más rentable, pues
conjuga la supresión de las paradas de producción con el ahorro en
la sustitución de componentes.
Fig. 3-38 Tipos de mantenimiento
Otros tipos de mantenimiento:
1. Mantenimiento de mejora: Por ejemplo, sustituir husillos roscados por
husillos de bolas, para mejorar la precisión de los desplazamientos y
el sistema de engrase.
2. Mantenimiento curativo: Se desarrolla cuando se ocasiona la avería
de la máquina y el proceso productivo no puede parar. En ese
momento prácticamente “todo vale” y el principal objetivo es que la
máquina “aguante” hasta que se realice un mantenimiento con más
profundidad.
Como
podemos
comprender,
este
tipo
de
83
mantenimiento no es el más adecuado, pues lleva a la máquina a
trabajar muy cerca de sus límites funcionales y puede acarrear un
problema productivo importante (Pablo Comesaña, 2004).
3. Mantenimiento de primer grado: Es el que constituye responsabilidad
directa del operario. Incluye tareas que, dentro de sus posibilidades
y cualificación, puede llevar a cabo. Por ejemplo: limpieza básica,
sentido común y rutinas de trabajo sin peligro.
4. Mantenimiento de segundo grado: Es asumido por los especialistas
electro-mecánicos e hidroneumáticos. Suelen estar integrados en las
líneas
de
producción,
de
manera
que
sus
diagnósticos
e
intervenciones son rápidos, asegurando así el funcionamiento
continuo de la máquina.
5. Mantenimiento de tercer grado: Está constituido por profesionales del
mantenimiento, teniendo como funciones el mantenimiento preventivo
condicional, al mantenimiento preventivo programado, la mejora del
mantenimiento, la propuesta de mejoras y modificaciones de
máquinas y equipos y la reparación de averías complejas. Para
poder
desarrollar sus tareas, deben estar informados por los
operadores del mantenimiento de primer y segundo grados, lo que
refleja la importancia de la comunicación y del trabajo en equipo.
3.4.2 Mantenimiento y conservación
A la hora de trabajar en el mantenimiento de una máquina, es muy importante
limitar la influencia de factores externos que dificulten el trabajo.
Esos factores son:
1. Limpieza: Todas las zonas susceptibles de tener entre ellas un movimien-
84
to relativo deben estar limpias y libres de virutas y herramientas extrañas
siempre que sea posible. Mantener el entorno del puesto de trabajo y de
las máquinas en perfectas condiciones de orden y limpieza, evitando todo
tipo de salpicaduras de refrigerantes, aceites y virutas.
2. Engrase: Siguiendo las pautas sugeridas por el fabricante se asegurará
de no tener ninguna zona de trabajo sin la lubricación que esta requiera.
3. Holguras: A fin de limitar la influencia posterior a los procesos continuados
de trabajo que pueden ocasionar desgaste por la fricción, se debe tener
muy en cuenta el análisis de holguras entre piezas de la máquina (bridas, ejes de transmisión, soportes, etc.), eliminándolas si es posible o
minimizando su influencia mediante el uso de medidas externas.
4. Mecánica: Verificar el estado superficial de las guías de la bancada, carro
y columna. Detectar ruidos, silbidos de rodamientos, vibraciones etc.
Asegurarse que todas las partes fijas desmontables unidas con tornillos, estén correctamente montadas y en su justa presión y que no haya
ninguno roto.
5. Circuitos eléctricos: Quitar la tensión al finalizar la jornada desde el centro de carga. Comprobar el estado de las lámparas de señalización y
cambiarlas si es necesario. Observar el estado y posicionamiento correcto de los detectores y finales de carrera, limpiándolos y arreglándolos
si lo necesitan. Verificar el estado general de las canalizaciones eléctricas de todo el circuito, así como el estado de las bandejas porta cables.
Limpieza exterior de los motores eléctricos y revisión del estado de los
ventiladores, comprobando calentamientos, ruidos extraños, consumo,
etc.
85
Fig. 3-39 Mantenimiento y conservación
3.4.3 Seguridad
3.4.3.1 Recomendaciones generales
 Mantener las zonas de paso y salidas libres de obstáculos.
 Recoger los derrames accidentales inmediatamente, otra persona
puede sufrir un accidente.
 Mantener limpio y ordenado el lugar de trabajo
 Realizar un mantenimiento correcto de las máquinas y herramientas,
funcionarán mejor y ensuciaran menos.
 Utilizar recipientes adecuados para desechos.
 Tener un sitio para cada cosa y cada cosa en su sitio.
 No tirar papeles en cualquier lugar del taller.
 Una sola persona imprudente puede hacer inseguro todo el taller.
86
Fig. 3-40 Seguridad
En caso de incendios
 En caso de incendios, no gritar, no correr, mantener la calma y actuar
con decisión.
 Si el incendio es de grandes proporciones, no se debe intentar apagarlo
solo.
 Dar la alarma y avisar al mayor número posible de compañeros.
 Evacuar el edificio siguiendo las señales e ir cerrando las puertas.
 No usar los ascensores.
 Si el humo de permite la respiración, hay que gatear y abandonar la zona.
 Si el incendio es pequeño y nos sentimos seguros, podemos intentar
apagarlo con el extintor adecuado.
 Dirigir el chorro del extintor hacia la base de las llamas.
 Si las ropas se prenden, no hay que correr pues arderán más
rápidamente, lo mejor es tirarse al suelo y rodar para apagar las llamas.
87
Fig. 3-41 En caso de incendio
Riesgo eléctrico
 No usar nunca cables pelados, deteriorados o sin enchufe.
 No desconectar un cable tirando de él.
 No conectar varios aparatos en el mismo enchufe.
 No tocar nunca aparatos eléctricos con las manos mojadas.
 No manipular cuadros eléctricos si no se tiene conocimiento.
 No retirar las protecciones eléctricas ni suprimir las tomas de tierra.
 Comunicar al departamento de mantenimiento cualquier anomalía.
 Si se nota algún cosquilleo al tocar un aparato eléctrico también hay
que notificarlo.
 Si se observan chispazos en motores o cables, notifícalo.
 En caso de contacto eléctrico, no tocar al accidentado sin desconectar
antes la corriente.
88
Fig. 3-42 Riesgo eléctrico
Manejo de maquinas
 Antes de poner en marcha la máquina hay que leer el manual de
instrucciones e informarse de su funcionamiento y de sus riesgos.
 Hay que comprobar que las protecciones y las condiciones de uso son las
adecuadas y que su conexión o puesta en marcha no represente
peligro para terceros.
 Nunca hay que retirar las protecciones.
 No hay que olvidarse de poner todas las protecciones de nuevo antes
de poner en marcha la máquina, si por motivo de mantenimiento o
limpieza fue necesario retirarlas.
 En caso de avería, no manipular la máquina, avisar inmediatamente al
responsable de mantenimiento.
 Cuando la máquina esté funcionando y haya algún atasco,
se
debe
detener primero la máquina antes de meter las manos.
 En todo momento hay que usar los equipos de protección individual
necesarios.
 Cuando durante la utilización de una máquina sea necesario limpiar o
retirara residuos cercanos a un elemento peligroso, hay que usar
los
medios
de
auxiliares
adecuados
que
garanticen
una
distancia
seguridad suficiente.
89
Fig. 3-43 Manejo de máquinas
Manejo de herramienta
 Nunca se debe usar una herramienta para algo diferente para lo que
fue diseñada.
 Hay que limpiarlas con frecuencia, mantenerlas afiladas si son de corte,
sin holguras y con mangos en condiciones adecuadas.
 Siempre hay que colocar cada herramienta en su lugar.
 Si un compañero necesita una herramienta, no hay que lanzársela,
sino entregársela en la mano.
 Nunca hay que llevar herramientas en los bolsillos, sobre todo si son
cortantes o punzantes.
 No hay que abrir las herramientas eléctricas o perderán su protección.
 Utilizar las protecciones adecuadas.
 Si es necesario trasladarse con las herramientas, es mejor llevarlas en
una caja o en un cinturón porta herramientas.
90
Fig. 3-44 Manejo de herramienta
PROTECCION PERSONAL
1. Siempre utilice lentes de seguridad.
 Los más comunes son los lentes de seguridad con protección
lateral, son adecuados para proteger los ojos de partículas
voladoras.
 Las gafas protectoras (googles) generalmente son utilizadas por
cualquiera que no use lentes graduados, desafortunadamente
estas gafas tienden a empañarse en temperaturas cálidas.
 Las caretas son recomendadas para las personas que usan
lentes de aumento. Además protegen toda la cara.
 Otra opción son los lentes de seguridad graduados.
2. Nunca lleve puesta ropa suelta cuando opere la máquina.
 Siempre enrolle sus mangas o utilice manga corta.
 La ropa deberá estar hecha de material duro y liso que no se atore
con facilidad en la máquina.
91
 Cuando utilice un delantal, átelo siempre por detrás y nunca
por delante, de forma que las cintas no se atoren en partes
giratorias.
3. Quítese los relojes de pulso, anillos y pulseras pues pueden quedar
atrapados en la máquina y provocar lesiones dolorosas y a veces serias.
4. Nunca utilice guantes cuando opere la máquina.
Fig. 3-45 Protección personal
EN CASO DE ACCIDENTES
1. Siempre hay que mantener la calma y tranquilizar al accidentado.
2. Hay que proteger al accidentado y evitar que uno mismo u otras
personas se vean envueltas en otro accidente a causa del primero.
3. Solicitar ayuda a bomberos, policía, ambulancia, a quien se considere
apropiado.
92
4. Siempre hay que socorrer al herido más grave:
 Hay que comprobar si está consciente, si tiene pulso y si respira,
en
caso
contrario
hay
que
realizar
una
reanimación
cardiopulmonar.
 Es necesario examinarlo por zonas (cabeza, cuello, tronco,
abdomen y extremidades) por si presenta heridas, fracturas, etc.
5. Si la herida es superficial;
 La persona que vaya a realizar la curación debe lavarse
previamente las manos con agua y jabón.
 Se tiene que lavar la herida con agua y jabón (preferiblemente) o
con agua oxigenada a chorro, procurando si la herida está sucia
limpiarla de impurezas y cuerpos extraños lo mejor posible.
 Pincelar la herida con antiséptico y cubrirla con un apósito estéril.
6. Si la herida es importante, por si extensión, profundidad o localización:
 Cortar la hemorragia presionando directamente sobre un apósito
limpio colocado sobre la herida.
 No hay que quitar de la herida los apósitos empapados en sangre,
es mejor colocar otros limpios encima de ellos y continuar
presionando hasta detener la hemorragia.
 Evitar poner torniquete, sobre todo si no se tiene experiencia.
 Una vez cubierta la herida con apósitos limpios hay que trasladar al
hospital al herido.
 Si la hemorragia es nasal, presionar con los dedos las alas de
la nariz y bajar la cabeza.
7. En caso de mareo o desmayo:
 Echar a la persona en el suelo elevándole los pies.
 Aflojar el cinturón, la corbata o cualquier prenda de vestir que le
93
pueda oprimir.
 Procurar que le llegue aire suficiente a la víctima (retirar a los
curiosos, abrir alguna ventana, abanicarle la cara, etc.).
 Si a pesar de todo, la víctima no recupera la conciencia, podríamos
estar ante una situación más grave. Si la victima tiene pulso
y
respira, colocarla en posición de seguridad y avisar a urgencias.
Si no tiene pulso ni respira, realizar las maniobras de reanimación
cardiopulmonar y avisar a urgencias.
8. No dar de beber nada, ni administrar analgésicos, ni dejar nunca solo
al accidentado (sobre todo si se encuentra inconsciente). Mantenerlo
caliente tapándolo con ropa.
9. Si después de un accidente observamos que la víctima tiene problemas
de habla o de coordinación, ha de ser reconocida urgentemente en un
hospital.
10. Si se observa un cuerpo extraño en un ojo:
 No hay que permitir que el accidentado se talle el ojo.
 Si esta suelto, se puede retirar suavemente con la punta de un
pañuelo.
 Si esta clavado, no hay que extraerlo (sobre todo si se encuentra en
la zona coloreada del ojo), cubrirlo con un apósito limpio y remitir
al accidentado al hospital.
 Nunca usar objetos puntiagudos o afilados para extraer cuerpos
extraños de los ojos.
11. En caso de quemaduras:
 No enfriar la zona afectada con agua fría, cubos de hielo ni agua
helada.
94
 No aplicar remedios caseros sobre una quemadura.
 No abrir las ampollas.
 No retirar las ropas quemadas del cuerpo.
 Remitir al afectado a un hospital siempre que la quemadura
tenga más de dos centímetros o afecte a los ojos, manos,
articulaciones o cara.
12. En caso de contacto eléctrico, se procederá en el siguiente orden:
a.
No tocar a la víctima.
b. Cortar el suministro de corriente.
c. víctima utilizando cualquier elemento no conductor a nuestro
alcance.
d. Socorrer a la víctima, si es necesario, practicarle una
reanimación cardiopulmonar.
e. Si la corriente es de alta tensión y no se ha podido cortar el
suministro, no se intentara desenganchar a la víctima, ni
siquiera con elementos no conductores.
Fig. 3-46 En caso de accidentes
95
IV.Prácticas
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UNIVERSIDAD VERACUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
LABORATORIO DE MATERIALES
ALUMNO:
Apellido paterno
Equipo
Apellido materno
Fecha
Nombre (s)
(DD/MM/AA)
Matricula
Horario
Instructor
Experiencia Educativa:
Fundamento de Mecánica de Materiales, Mecánica de Materiales, Ciencia de los
Materiales y Procesos de Manufactura.
Practica 1:
Reglas de Seguridad en el Laboratorio
Objetivos:
El alumno comprenderá la importancia de trabajar respetando las medidas de seguridad y
el reglamento en el laboratorio durante la realización de la práctica, con el fin de evitar
algún accidente que pudiera ocurrir. También se le hará saber las obligaciones que tendrá
que cumplir para realizar las prácticas en el laboratorio.
Como parte de la formación de los alumnos de ingeniería mecánica eléctrica, y también
buscando que complementen algunos de los conceptos teóricos relativos a las
experiencias educativas fundamentos de mecánica de materiales, mecánica de materiales
Ciencia de los Materiales y Procesos de Manufactura se implementa en este laboratorio
dicho reglamento.
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UNIVERSIDAD VERACUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
LABORATORIO DE MATERIALES
Como en todo lugar de trabajo donde se utiliza maquinaria se deben de cumplir normas
de seguridad las cuales se establecen en el siguiente reglamento.
REGLAMENTO DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE INGENIERIA MECANICA
ELECTRICA REGION XALAPA DE LA UNIVERSIDAD VERACRUZANA.
DERECHOS DEL ALUMNO
1.-
Los alumnos podrán hacer uso del laboratorio, siempre que esté presente el
profesor encargado o un asistente del servicio social habilitado por el mismo, para este
trabajo y aquellos alumnos que a juicio del profesor tengan los conocimientos previos
requeridos para el manejo del equipo disponible.
2.-
Los alumnos inscritos en el curso normales de la facultad de ingeniería mecánica
eléctrica, tendrán preferencia para la utilización del laboratorio, y estos podrán ser
empleados por otros grupos de la universidad veracruzana o de otras instituciones
siempre que no interfieran con las prácticas que se desarrollan en los cursos normales
previa autorización del director de la facultad.
3.-
En ausencia del encargado del laboratorio o de los asistentes del servicio social,
ningún alumno podrá tener acceso al laboratorio fuera del horario de atención.
OBLIGACIONES DEL ALUMNO
4.-
Todos los alumnos que ingresen al laboratorio deberán conocer el reglamento
interno.
5.-
Para proporcionar un mejor funcionamiento en el uso de los laboratorios, se
deberá cumplir con todas las disposiciones derivadas de los órganos colegiados (consejo
técnico, academia de materias, jefatura del laboratorio).
6.-
Los alumnos inscritos en materias de teoría que tengan como apoyo prácticas de
laboratorio tienen la obligación de asistir a este (artículo 43 del estatuto de los alumnos).
98
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LABORATORIO DE MATERIALES
7.-
Durante la permanencia en el laboratorio, los alumnos deberán portar
adecuadamente el overol.
8.-
Los alumnos no deberán usar cadenas, relojes, anillos, o cualquier otro objeto
durante sus actividades en el laboratorio. En caso de cabello largo, este deberá sujetarse.
9.-
Cada equipo de trabajo está obligado a cuidar con el mayor esmero el equipo
puesto a su disposición. Si un aparato o parte del equipo fuera averiado o extraviado por
algún alumno del grupo del trabajo, todos sus integrantes se obligan solidariamente a
sufragar los gastos de reparación o de su reposición por uno nuevo de la misma calidad
medida en un plazo no mayor a cinco días.
10.-
Por ningún motivo y a ninguna persona, se le proporcionaran equipo, material o
herramienta a nombre de otra.
11.-
Por ningún motivo se proporcionar herramienta o equipo a alumnos o catedráticos
que no pertenezcan a la facultad de ingeniería mecánica eléctrica.
12.-
Queda estrictamente prohibido sacar el equipo o herramienta proporcionada fuera
del laboratorio sin la autorización explícita del encargado. Así mismo para sacar el equipo
fuera de la facultad, es necesario contar con el permiso del C. Director de la Facultad.
13.-
Una vez terminado el montaje del equipo necesario para realizar algún
experimento o prueba el alumno o el equipo de trabajo de alumnos deberá solicitar el visto
bueno del auxiliar del servicio social en turno. Ningún alumno podrá prescindir de este
requisito y en caso de no cumplirlo y producir una avería a uno o varios aparatos o
herramienta empleada, se exigirá responsabilidad al causante del daño o a la totalidad del
grupo del que forma parte.
14.-
Terminando la práctica, el alumno ya sea en nombre propio o en representación
del grupo de trabajo, devolverá al encargado del laboratorio el equipo utilizado y material
que no haya sido utilizado.
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LABORATORIO DE MATERIALES
DEL LUGAR DE TRABAJO
15.-
Los sitios de trabajo deberán permanecer ordenador y limpios. Al abandonar el
laboratorio los alumnos se obligan a no dejar objetos, papeles, basura, etc. Sobre las
mesas de trabajo y pupitres.
16.-
Se recomienda que cuando el experimento o prueba exija operar con materiales
que
puedan dañar la cubierta de los bancos de trabajo, piso, maquinas, tomar todas las
precauciones para evitar que estos sufran algún daño, y en el caso de que esto ocurra
accidentalmente, dar parte en forma inmediata al responsable del laboratorio para que
tome las medidas necesarias para su preservación.
17.-
Se prohíbe estrictamente fumar dentro de los laboratorios.
18.-
Se prohíbe a los alumnos entrar con alimentos y/o bebidas al laboratorio.
19.-
Queda prohíbo realizar actos de indisciplina dentro de los laboratorios.
20.-
Se prohíbe rayar o pintar las maquinar, aparatos, instrumentos, mesas, pupitres, o
dispositivos que se utilicen en la realización de las prácticas.
21.-
A los alumnos y asistentes de servicio social que hacen uso del laboratorio, se les
ruega dar aviso al encargado de cualquier desperfecto, para llevar acabo el
mantenimiento adecuado.
22.-
Ante el daño intencionado del equipo utilizado o sustracción de este, se hará del
conocimiento del H. Consejo Técnico y su caso se turnara a las autoridades.
DE LAS PRÁCTICAS
23.-
La relación de prácticas que se llevaran a cabo durante el curso se proporcionaran
en el laboratorio previa participación del maestro que imparte la teoría y se podrán solicitar
desde el primer día hábil de actividades del semestre, debiendo entregarse el día que se
solicitan.
24.-
La tolerancia de entrada será 10 minutos después de la hora señalada.
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25.-
El alumno que vaya a hacer uso del laboratorio deberá traer la práctica que se
llevara a cabo sin contestar, de no ser así no podrá tener acceso a este.
26.-
Una vez empezada la práctica no se permitirá la entrada y salida de alumnos.
27.-
No se permitirá la entrada de personas ajenas a la práctica del laboratorio, a
menos que sea con un propósito específico.
28.-
Se deberá entregar la práctica la siguiente semana después de haberla terminado,
elaborándola por escrito o en computadora. Las lecturas tomadas en el laboratorio se
harán de una manera clara y ordenada. Alumno que no entregue la práctica no tendrá
derecho de entrar a la siguiente práctica.
29.-
La presentación de las prácticas debe ser de tal forma que cause buena impresión
y sea agradable a las personas que la lean. Un mal informe puede ser causa de
inadvertencia o formarse un juicio erróneo a la persona que lo realizo, por lo que, la
práctica debe cumplir con los siguientes requisitos:

Estar completa

Dibujos bien terminados

Sin faltas de ortografía

Evitar el uso de pronombres personales

Indicar con un ejemplo las operaciones de los cálculos realizados
Si la práctica no cumple con la mayoría de estas indicaciones se podrá pedir la repetición
de la misma.
30.-
Se negara el acceso a todo aquel usuario del laboratorio que se presente con
aliento alcohólico o estado inconveniente, sin derecho a la práctica correspondiente.
DE LA EVALUACION
31.-
Todos los alumnos deberán presentar una evaluación final de manera escrita u oral
además de las prácticas, basada en las prácticas vistas en el curso. El alumno tendrá
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LABORATORIO DE MATERIALES
Derecho a presentar su evaluación tres veces.
32.-
Del 100% de las prácticas llevadas a cabo, el alumno podrá tener 20 % de faltas
sin perder derecho a presentar la evaluación final del laboratorio.
33.-
Para justificar las faltas, solo se podrá hacer máximo una semana después de no
haber asistido, pasado ese término no se justificaran faltas.
34.-
El titular del laboratorio deberá reportar al titular de la materia, al final del semestre,
quienes no cumplieron con al menos el 80% de las practicas realizadas.
35.-
Alumno que no acredite el laboratorio pierde su derecho a presentar el examen
ordinario de la metería teoríca.
36.-
Si el alumno llegara a repetir la materia de teoría que tiene como apoyo el
laboratorio, podrá presentar sus prácticas debidamente revisadas y revalidar sus prácticas
de laboratorio, de no hacerlo así, deberá de cursar de nuevo el laboratorio.
37.-
Los alumnos deberán presentar un término no mayor a diez días a partir de
iniciado el semestre, sus brigadas o equipos de laboratorios para prácticas a fin de
programar y coordinarse a tiempo con todos los demás laboratorios.
38.-
El laboratorio tendrá el valor de calificación que la academia de la materia
correspondiente decida. Lo anterior aplicara en cualquiera de los exámenes en sus
diferentes modalidades que el alumno presente para su evaluación final.
39.-
Por ningún motivo se hará responsable de los materiales, equipos o insumos
propiedad de los alumnos que se dejen guardados en el laboratorio.
40.-
Todo alumno que no cumpla con lo establecido deberá de abandonar el
laboratorio.
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Cuestionario:
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ALUMNO:
Apellido paterno
Apellido materno
Nombre (s)
Matricula
Equipo
Fecha
(DD/MM/AA)
Horario
Instructor
Experiencia Educativa:
Fundamento de Mecánica de Materiales, Mecánica de Materiales, Ciencia de
los Materiales y Procesos de Manufactura
Practica 2:
Realizar un código G en Sheetcam.
Objetivos:
Que el alumno sea capaz de manipular el software para crear nuevos códigos G,
se espera que de antemano conozca las normas que se sujetan a la operación de
Autocad.
El fin de generar un código G, es que el alumno identifique las diferentes órdenes
arrojadas en cada diseño realizado en Autocad.
De ser necesario, el alumno podrá auxiliarse del manual para utilizar de forma
correcta Sheetcam..
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LABORATORIO DE MATERIALES
Cuestionario:
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CONCLUSIONES
Como resultado de este manual, se genera una herramienta de apoyo que nos
muestra la manera correcta de como operar la máquina de CNC de nuestro
laboratorio, desde como guardar nuestro diseño, como generar nuestro código G
(Sheetcam), hasta como cargar dicho código (Mach3) y generar nuestra pieza,
pero claro, sin dejar a un lado las principales normas de seguridad.
Es importante saber sobre la historia y todo aquello que está detrás de la
generación de las máquinas de CNC, es por eso que este manual se
complementa con información sobre los cambios y los procesos a los que fueron
sometidas las distintas máquinas de CNC que se generaron a lo largo del tiempo,
para poder contar con las maquinas que hoy en día representan una excelente
forma de ahorrar tiempo y mejorar la producción. Por otra parte, también es
importante conocer sobre los dos lenguajes de programación que hacen posible el
funcionamiento de las máquinas de CNC, el CAD y el CAM, mediante los cuales
es posible realizar el diseño y fabricación de nuestra pieza.
La elaboración de este manual me dejo un gran aprendizaje y basto conocimiento
sobre la operación de la máquina de CNC de nuestra institución, es por eso, que
espero, de igual forma pueda aportar las mismas cosas a las futuras generaciones
de ingenieros que decidan utilizar dicho manual.
106
Bibliografía
almadeherrero. (2013). Obtenido de http://almadeherrero.blogspot.mx/2013/07/lasprimeras-maquinas-herramienta-de.html
lenguajedeingenieria. (2013). Obtenido de
https://lenguajedeingenieria.files.wordpress.com/2013/02/introduccic3b3n-al-cadcam.pdf
Mach3. (2013). machsupport. Obtenido de
http://www.machsupport.com/wpcontent/uploads/2013/02/Mach3Mill_Espa%C3%
B 1ol.pdf
Paraninfo., F. S. (2002). CAD-CAM: Gráficos, Animación y Simulación por Computador.
Sheetcam3, M. e. (s.f.). Sheetcam. Obtenido de
http://www.sheetcam.com/Download/SheetCam%20TNG%20Manual_A4.pd
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