Controladores Inteligentes Industriales

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PAC- Performance-centered Adaptive Curriculum for Employment Needs
Programa ERASMUS: Acción Multilateral - 517742-LLP-1-2011-1-BG-ERASMUS-ECUE
MASTER DEGREE:
Industrial Systems Engineering
ASIGNATURA ISE6:
CONTROLADORES INTELIGENTES INDUSTRIALES
MÓDULO 2:
Control Numérico por Computador (CNC)
TAREA 1:
CNC – Componentes, estructura y programación
Controladores Inteligentes Industriales
Contenido
TAREA 1: .................................................................................................................................... 3
1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ................................................................................. 3
2. CONTENIDO..................................................................................................................... 3
2.1 Introducción e historia de los CNC .................................................................. 3
2.2
Características y tipos de sistemas CNC ................................................... 4
2.3
Programación de los CNC ................................................................................ 8
3. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 19
4. BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS ....................................................................... 20
5. ENLACES DE INTERÉS ............................................................................................... 20
Índice de figuras
Figura 1: Máquina de punzonado para escritura de programas CN ...... ¡Error! Marcador no
definido.
Figura 2: Sistema CNC directo ......................................................................................................................................5
Figura 3: Sistema CNC distribuido ..............................................................................................................................5
Figura 4: Sistema CNC Híbrido .....................................................................................................................................6
Figura 5: Arquitectura general de un sistema CNC .......................................................................................7
Figura 6: Ejes coordenados en una máquina CNC .....................................................................................12
Figura 7: Programación en coordenadas absolutas o incrementales ............................................13
Figura 8: Puntos de medida absolutos en una máquina CNC ...........................................................14
Figura 9: Selección de planos para trayectorias en CNC ......................................................................14
Figura 10: Rotaciones y direcciones en CNC ..................................................................................................15
Figura 11: Máquina de corte láser CNC .............................................................................................................17
Figura 12: Parámetros de fresado en sistema CAM ..................................................................................18
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
TAREA 1:
1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
Vamos a mostrar los tipos de controladores CNC, su composición y
arquitectura para terminar con los principios de programación de sistemas
CNC.
El objetivo es entender el funcionamiento de estos controladores
específicos
para
poder
aprovechar
todo
su
potencial
en
aplicaciones
industriales de producción como son el mecanizado de piezas.
2. CONTENIDO
2.1 Introducción e historia de los CNC
El control numérico es un sistema de automatización de máquinas,
instalaciones o unidades de producción que llevan a cabo un conjunto de
operaciones programadas mediante instrucciones almacenadas en un programa
de
control.
Estas
instrucciones
son
órdenes
directas
para
los
distintos
actuadores de las máquinas herramienta y que dan como resultado una pieza
de un proceso de producción.
Además de automatizar las operaciones tecnológicas de producción, el
control numérico computarizado (CNC) sirve de soporte para el resto de fases
del proyecto como son el diseño, preparación para la fabricación y control de
medidas.
Los primeros sistemas de control numérico se construyeron en la
década de 1940 y 1950, pero no eran computarizados sino que poseían
circuitos integrados con esquemas fijos de pequeña y mediana escala de
integración, que leían los programas de control grabados en cintas perforadas
(ver figura1).
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
Figura 1: Máquina de punzonado para escritura de programas CN
El avance de la electrónica digital propició la aparición y abaratamiento
de microprocesadores que se fueron implantando en los sistemas de control
de
máquinas
simplificaba
el
herramienta.
diseño
de
Este
la
hecho
revolucionó
automatización
porque
la
industria
permitía
ya
que
realizar
la
programación en un software específico almacenado en la memoria del
computador que tenía flexibilidad para ser ampliado, optimizado, reutilizado,
etc… dando gran flexibilidad a la fabricación.
Los sistemas CNC se utilizan sobre todo en unidades de producción
con máquinas herramienta de mecanizado de piezas, sobre todo en los
sectores de la metalurgia y en la madera. Estas máquinas se caracterizan por
usar un sistema de coordenadas de referencia para especificar el movimiento
del sistema de la herramienta de corte, en el cuál se basa el programa de
control. Normalmente en los tornos y fresadoras se utilizan dos o tres ejes
para el mecanizado de las piezas, posicionando la máquina de corte con sus
respectivos servomotores en cada eje, aunque hay máquinas que utilizan un
mayor número de ejes. Gracias a los CNC se ha conseguido aumentar la
precisión y calidad en la fabricación de piezas a la par que abaratar los
costes de producción.
2.2
Características y tipos de sistemas CNC
Hay distintas formas de guardar y ejecutar los programas de control de
una unidad de producción con CNC por parte de uno o más computadores.
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
La transferencia de un programa de control desde el computador al
sistema CNC es conocido también como DNC (Control Numérico Directo). La
ejecución de este programa se puede realizar de dos maneras:
1. El programa se carga completamente en la memoria del sistema CNC
donde es ejecutado
2. El programa permanece en la memoria del computador y es transferido
para ejecución paso a paso en un modo de conexión continua entre el
computador y el sistema CNC.
Además del programa de control, el sistema DNC puede transferir datos,
como correcciones de herramientas, parámetros, imágenes digitalizadas de las
piezas, etc. El sistema DNC también permite controlar más de una máquina
con CNC a partir de uno o más computadores, a la vez que controlar otros
dispositivos tecnológicos, como robots, manipuladores, vehículos-robot, etc...
Cuando un PC (universal o especializado industrial) es usado como
computador base, el sistema se suele llamar PCNC.
En cuanto a la organización de las unidades CNC en los centros de
trabajo y sus comunicaciones con los computadores centrales los sistemas
pueden ser directos (figura 2) donde un computador controla una unidad de
producción con una o varias máquinas, o distribuidos (figura 3), mediante
redes de computadores conectados a distancia, que a su vez pueden ser
locales o globales (internet).
Figura 2: Sistema CNC directo
Figura 3: Sistema CNC distribuido
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
Existen sistemas híbridos en los que se controla el control manual con
control automático-digital, que son usados para producir piezas singulares o
pequeños lotes de piezas (Figura 4).
Figura 4: Sistema CNC Híbrido
En estos sistemas el operador proporciona comandos manuales mediante
controles manuales precisos para el mecanizado de la pieza que comandan
los motores de movimiento en cada uno de los ejes. Una vez finalizada la
pieza la secuencia de movimientos y otra información es guardada
digitalmente por el sistema para poder ser reproducida en posteriores
producciones.
En los modernos sistemas CNC el proceso de desarrollo de cualquier
proyecto sería el siguiente:
1) Basándose en el diseño se escribe el programa de control numérico
para realizar esa pieza en una máquina determinada.
2) El programa se carga en una memoria de la unidad de control de la
máquina
3) En tiempo de ejecución la unidad de control envía las instrucciones del
programa a los actuadores de la máquina según la secuencia
determinada
4) La pieza es manufacturada, cualquier desviación respecto al diseño
original se informaría en un proceso de realimentación para mejorar el
programa de control o el diseño original.
Internamente el CNC debe realizar operaciones para que las instrucciones
del programa de control acaben con un mecanizado satisfactorio de la pieza,
como son:
Control Numérico por Computador (CNC)
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•
•
•
•
•
•
•
•
Interpolación del movimiento entre dos puntos marcados
Control de los movimientos de alimentación del material en bruto
Corrección de las dimensiones de las herramientas.
Control lógico para operaciones como cambio de herramientas
Control del movimiento principal de la herramienta de mecanizado
Corrección de los errores del mecanismo y medida de dispositivos.
Control adaptation.
Diagnóstico y recolección de datos estadísticos.
La arquitectura general de un sistema CNC puede ser observada en la
figura 5, donde hay dos bloques diferenciados, el dispositivo de control CNC y
la máquina de procesado o servicio tecnológico.
Figura 5: Arquitectura general de un sistema CNC
El bloque CNC dispone de un dispositivo de entrada que recibe las
instrucciones del programa de control, y las traduce para ser enviadas al
dispositivo de control que es el que se encarga de la ejecución de la
secuencia de fabricación en función de las instrucciones y de otra información
realimentada
sincronización
a
través
informa
de
sensores
sobre
las
en
señales
la
máquina.
recibidas
de
El
los
dispositivo
de
sensores
de
movimiento y la unidad lógica informa sobre el estado de los actuadores
lógicos como pueden ser el tipo de herramienta con la que se trabaja en
cada momento, funciones especiales como la refrigeración, velocidad de
alimentación,
velocidad
de
rotación,
etc.
Con
toda
esta
información
el
dispositivo de control envía órdenes tanto a la unidad lógica, para trabajar de
una manera determinada, como a la unidad de control de movimientos, para
proceder al mecanizado de la pieza. La unidad de control de movimientos es
la que se comunica directamente con los servomotores que posicionan la
herramienta para el mecanizado de la pieza.
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
Los sistemas CNC son una parte esencial de los sistemas de fabricación
flexible (FMS), donde se controlan todos los pasos de una secuencia de
fabricación.
2.3
Programación de los CNC
El lenguaje y forma de programación de los CNC es muy específico
debido a las singulares características de las máquinas de mecanizado u otros
servicios
tecnológicos
que
gobiernan.
Esta
especificidad
se
basa
en
el
movimiento preciso según unos ejes coordenados, con una velocidad definida
y otra serie de parámetros relacionados con accesorios de la máquina como
herramientas, refrigeración, etc.
Así se ha extendido la programación paramétrica, muy utilizada en la
práctica,
aunque
está
ganando
terreno
la
programación
asistida
por
computador, en entornos de fabricación asistida por computador, donde a
partir de un diseño digital se traducen las geometrías de la pieza a la
secuencia de instrucciones de mecanizado del programa de control del CNC.
Se pueden utilizar dos métodos, para programar un CNC, la programación
manual y la programación automática.
Programación manual
El programa de control se escribe únicamente por medio de razonamientos
y cálculos que realiza un operario para mecanizar la pieza. Antes de comenzar
con
la
programación
CNC
será
necesario
disponer
de
la
información
geométrica y la información tecnológica tanto de la pieza como de las
máquinas y utillaje disponible. Así se podrán realizar tanto las elecciones de
los modos de mecanizado, tipo de herramientas que se van a utilizar,
trayectorias y velocidades a seguir por la herramienta. Toda la información se
traduce a un lenguaje que pueda entender la máquina CNC.
La programación de una máquina CNC moderna ofrece muchas opciones
tecnológicas entre las que se pueden destacar:
•
Tipo de control: punto a punto, paraxial o contorneado
•
Varios de ejes controlados simultáneamente, principales y auxiliares
•
Interpolación: lineal, circular, 3D, cónica, cúbica, etc…
Control Numérico por Computador (CNC)
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•
Velocidad de avance: mínima, máxima, resolución
•
Distintos grados de precisión
•
Sistemas de unidades métrico o inglés
•
Sistema de medida absoluto o incremental
•
Funciones auxiliares preparatorias y tecnológicas programables
•
Limitación de velocidad del cabezal y parada orientada
•
Roscado y paso de rosca
•
Comunicaciones
•
Introducción de programas en códigos ISO, EIA o ASCII
•
Programación en radios o diámetros
•
Temporización programable
•
Posicionamiento suave en el contorno
•
Programación paramétrica
•
Saltos de programa condicionales e incondicionales
•
Operaciones matemáticas y lógicas
•
Interfaz de usuario
•
Simulación gráfica para la depuración de los programas
•
Modos de operación: automático, bloque a bloque, manual, en vacío
•
Corrección de herramienta según geometría y desgaste
•
Compensación del juego mecánico de cada eje y de paso de
husillos
En los comienzos del control numérico cada constructor de máquinas
utilizaba
su
propio
código
de
programación.
Posteriormente,
se
vio
la
necesidad de normalizar los códigos de programación para que un mismo
programa pudiera servir para diversas máquinas del mismo tipo. Así la
programación se ha estandarizado con las normas ISO 6983 y EIA RS 274 que
son las más utilizadas mundialmente.
Los programas de mecanizado distintas piezas se van almacenando en
memoria del sistema CNC identificados con una palabra que consta de la letra
O seguida de varios dígitos numéricos. Cada programa constará de una
cabecera con la numeración y comentarios de información oportunos, un
programa de mecanizado y un final de programa donde se especifica si el
programa vuelve al bloque inicial o no y se desactivan todas las funciones
preparatorias.
Como el mecanizado se divide en varias fases, el programa de control
también se dividirá en bloques o secuencias de programa, que estarán
numerados para ser identificados. Un bloque de programa debe contener
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
todas las funciones geométricas, funciones máquina y funciones tecnológicas
del mecanizado, escritas por medios de palabras con código alfanumérico.
Este
conjunto
de
informaciones
será
interpretado
posteriormente
por
el
intérprete de órdenes para comunicarse con los actuadores de la máquina.
Las palabras del código se componen de un carácter que informa de la
dirección seguido de un número que da las distintas opciones de cada
dirección. Las principales direcciones son las siguientes:
N: es la dirección correspondiente al número de bloque, secuencia o frame.
Esta dirección va seguida normalmente de un número de tres o cuatro cifras.
En el caso del formato N03, el número máximo de bloques que pueden
programarse es 1000 (N000 hasta N999).
X, Y, Z: son las direcciones correspondientes a las cotas según los ejes X,
Y, Z de la máquina herramienta (Y planos cartesianos). Dichas cotas se
pueden programar en forma absoluta o relativa, es decir, con respecto al cero
pieza o con respecto a la última cota respectivamente.
I, J, K, A: son direcciones auxiliares utilizadas para programar arcos de
circunferencia. I se corresponde con giro en el eje X, J en el Y y K en el Z.
La A se programa en grados.
G: es la dirección correspondiente a las funciones preparatorias. Se utilizan
para informar al control de las características de las funciones de mecanizado,
como por ejemplo, forma de la trayectoria, tipo de corrección de herramienta,
parada temporizada, ciclos automáticos, programación absoluta y relativa, etc.
La función G va seguida de un número de dos cifras que permite programar
hasta 100 funciones preparatorias diferentes. Se pueden citar como ejemplos
de instrucciones con dirección G:
-
G00: El trayecto programado se realiza a la máxima velocidad posible.
-
G01: Los ejes se gobiernan de tal forma que la herramienta se mueve a
lo largo de una línea recta (interpolación lineal).
-
G02: Interpolación circular en sentido horario.
-
G03: Interpolación circular en sentido anti horario.
-
G04: Temporización a la espera de bloques.
-
G06: Interpolación parabólica.
-
G17: Selección de plano XY
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
-
G18: Selección de plano XZ
-
G19: Selección de plano YZ
-
G33: Indica ciclo automático de roscado para tornos.
-
G36: Redondeo controlado de aristas
-
G39: Achaflanado
-
G40: Cancela compensación.
-
G41: Compensación de corte hacia la izquierda.
-
G42: Compensación de corte a la derecha.
-
G70: Programación de trayectorias en pulgadas.
-
G71: Programación de trayectorias en mm.
-
G77: Es un ciclo automático que permite programar con un único
bloque el torneado de un cilindro, etc.
-
G79 a G89: Ciclos de mecanizado fijos que programan un conjunto de
operaciones en un solo bloque, que solo difieren en la profundidad de
corte y avance. Por ejemplo taladrado, mandrilado, roscado, cajera, etc.
-
G90: Programación en coordenadas absolutas
-
G91: Programación en coordenadas incrementales
-
G94: velocidad de alimentación programada en mm/min o pulgadas/min
G95: velocidad de alimentación programada en mm\Rev.
G96: velocidad de corte superficial constante
M:
es
la
dirección
correspondiente
a
las
funciones
auxiliares
o
complementarias. Se usan para indicar a la máquina herramienta que se deben
realizar operaciones tales como parada programada, rotación del husillo a
derechas o a izquierdas, cambio de útil, etc. La dirección m va seguida de un
número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones auxiliares
diferentes. Se pueden citar algunas de estas funciones:
-
M00: Provoca una parada incondicional del programa, detiene el husillo
y la refrigeración.
-
M01: Parada programada (condicionada)
-
M02: Indica el fin del programa. Se debe escribir en el último bloque
del programa y posibilita la parada del control una vez ejecutadas el
resto de las operaciones contenidas en el mismo bloque.
-
M03: Activa la rotación del husillo en sentido horario.
-
M04: Activa la rotación del husillo en sentido anti horario, etc.
-
M05: Parada del cabezal sin orientación
-
M06: cambio de herramienta. En las máquinas de cambio automático no
conlleva la parada del programa de mecanizado.
-
M07 y M08: Control del refrigerante
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
-
M09: Mecanizado sin refrigerante
-
M19: Parada del cabezal orientada, en grados
-
M40 a M45: funciones de caja de cambios
-
Funciones complementarias libres
F: es la dirección correspondiente a la velocidad de avance, también
llamada de alimentación. Va seguida de un número de cuatro cifras que indica
la velocidad de avance en mm/min.
S: es la dirección correspondiente a la velocidad de rotación del husillo
principal. Se programa directamente en revoluciones por minuto, usando cuatro
dígitos. La interrelación entre diámetro torneado, velocidad de giro del cabezal
y movimiento de avance permite una adaptación óptima del programa a la
máquina, material de la pieza y herramienta.
T: es la dirección correspondiente al número de herramienta. Va seguido
de un número de cuatro cifras en el cual los dos primeros indican el número
de herramienta y los dos últimos el número de corrección de las mismas.
Según las normas sintácticas los bloques de programación comenzarán en
su primera línea por una dirección N, desde N000 hasta N999. Se recomienda
numerarlos de 10 en 10 para poder insertar nuevos bloques intermedios sin
tener que reenumerar los posteriores. Cada bloque contendrá un número de
palabras, con un límite máximo de 4 líneas. Después de la dirección N se
escribe una dirección G para definir el tipo de movimiento que llevará el
cabezal de mecanizado. Después se escribirán las coordenadas objetivo con
las direcciones correspondientes a los ejes (ver figura 6) , que podrá
programado en valores absolutos o relativos.
Figura 6: Ejes coordenados en una máquina CNC
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
-
Movimiento en valores absolutos: N005 G01 X50 Z25 …… G01 indica
interpolación lineal así que el cabezal irá en línea recta desde la
posición actual, conseguida después de ejecutar el bloque N004,
hasta las coordenadas 50 en eje X y 25 en eje Z, medidas respecto
al sistema de referencia absoluto de la máquina.
-
Movimiento en valores relativos: N005 G01 U10 W5 …… Ahora las
letras U (movimiento relativo en eje X) y W (movimiento relativo en
eje Z) indican que el cabezal debe avanzar 10 unidades en el eje X
y 5 unidades en el eje Y desde respecto a la anterior posición.
-
Movimiento mixto: N005 G01 U10 W5 …… Ahora las letras U
(movimiento relativo en eje X) y W (movimiento relativo en eje Z)
indican que el cabezal debe avanzar 10 unidades en el eje X y 5
unidades en el eje Y desde respecto a la anterior posición.
También se puede indicar si el movimiento es absoluto o incremental
declarando las direcciones G-90 (absoluto) o G-91 (relativo) en el bloque
anterior al que queremos programar, como se puede observar en la figura 7.
Figura 7: Programación en coordenadas absolutas o incrementales
Las coordenadas absolutas de los distintos elementos de la máquina se
calculan respecto a varios puntos fijos (ver figura 8)
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
Figura 8: Puntos de medida absolutos en una máquina CNC
-
Punto M: es la referencia 0 de la máquina y está en el eje de rotación.
Es determinado por el fabricante y no se puede modificar.
-
Punto N: es el punto de referencia de montaje de la herramienta de
corte.
-
Punto W: es la referencia 0 de trabajo de la pieza. Se puede elegir
arbitrariamente por el programador y puede variar durante el proceso
de mecanizado.
Se pueden trazar trayectorias circulares, elípticas, etc. pero para ello hemos
debido
seleccionar
con
anterioridad,
declarando
las
direcciones
G
correspondientes, el plano en el que vamos a trabajar (figura 9), que es muy
importante tener en cuenta ya que influirá además en la dirección de los
arcos, signo del movimiento angular y signo de los movimientos axiales (figura
10).
Figura 9: Selección de planos para trayectorias en CNC
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
Figura 10: Rotaciones y direcciones en CNC
El primer bloque de cada programa normalmente es una posición de
comienzo segura en la que se puede cambiar la herramienta. En él se suele
especificar las unidades de trabajo (por ejemplo mm), el modo de operación
(por ejemplo movimiento absoluto), el tipo de movimiento (por ejemplo rápido)
y para cancelar todas las funciones auxiliares (offset de herramienta, eje y
refrigeración). Según este ejemplo sería:
G71 G90 G0 X0 Z0 T0 M5
Los siguientes bloques llamarán a la herramienta que se va a utilizar,
arrancarán la refrigeración, y harán el movimiento inicial hacia la pieza.
El resto de los ciclos declararán las trayectorias, ciclos de trabajo y
cambios de herramienta necesarias para la mecanización de la pieza.
Para finalizar el trabajo el bloque final devolverá el cabezal a la
posición de cambio de herramienta, apagará todas las funciones auxiliares y
finalizará el programa. Un ejemplo sería:
M5
G0 T0 X0 Y0 Z0 M9
M2
Para facilitar la programación las direcciones preparatorias (G)
y de
funciones auxiliares (M) quedan memorizadas una vez que han sido declaradas
en una línea de un bloque. De esta manera, si por ejemplo declaramos en el
bloque
N0010
interpolación
lineal
(G01),
se
mantendría
este
modo
de
funcionamiento hasta que no declaremos otro tipo de interpolación como la
circular horaria (G02) en otro bloque como el N0120.
Control Numérico por Computador (CNC)
15
Controladores Inteligentes Industriales
Las dimensiones de cada herramienta afectan al sistema de medida del
trabajo, así que se debe ajustar con unos parámetros llamados offset de
herramienta. También conviene comprobar que el programa y los ajustes de
offset están bien sintonizados en el primer ciclo de mecanizado, mediante un
modo de ejecución paso a paso que va ejecutando el programa bloque a
bloque. Cuando todo está correcto se pasará a modo automático para correr
secuencialmente el programa.
Se puede realizar programación paramétrica, para asignar distintos
valores numéricos a una dirección del programa y que se puede ajustar por el
usuario para varios empleos similares, variando por ejemplo la velocidad de
avance o la velocidad de rotación para distintos materiales.
También existen opciones avanzadas de programación como declaración
de variables de sistema, operaciones lógicas y matemáticas, macros, estados
condicionales, saltos y llamadas condicionales e incondicionales, bucles, etc.
Antes de poner en marcha un programa por primera vez conviene
comprobar su funcionamiento en modo de simulación para depurar errores
que pudieran ser perjudiciales para los equipos o personas, además de
comprobar la calidad y dimensiones finales de la pieza.
Programación automática
La realización de una pieza con CNC y programación manual puede ser
muy difícil y tedioso, ya que hay que planear e indicar manualmente a la
máquina cada uno de los movimientos que tiene que hacer y realizar las
correcciones oportunas. Es un proceso largo, pero más rentable que la
realización artesanal. Con el desarrollo de las plataformas digitales de
fabricación asistida, se ha simplificado todo este proceso.
Los primeros prototipos de sistemas de programación fueron los APT
(Herramientas de Programación Automática), cuya utilización es resultaba muy
pesada por la rigidez de sus reglas, provocando errores. Actualmente se han
impuesto los sistemas CAD-CAM (Mecanizado Asistido por Computadora), que
dotaron al sistema la capacidad de recoger información gráfica de la propia
geometría de la pieza. Debe precisarse que el CAM es un concepto mucho
más amplio que la simple programación CNC asistida por ordenador. Incluye la
programación de robots, de máquinas de medición por coordenadas,
simulación de procesos de fabricación, planificación de procesos, etc.
Control Numérico por Computador (CNC)
16
Controladores Inteligentes Industriales
Los sistemas CAM pueden utilizarse para diferentes tecnologías que,
normalmente están disponibles por módulos: fresado, torneado, electroerosión,
punzonado, corte por LASER (figura 11), oxicorte, etc. Gracias a estos sistemas
se pueden desarrollar programas CN para geometrías muy complejas, con
superficies y curvas muy complicadas.
Figura 11: Máquina de corte láser CNC
El hecho de que el sistema CAD-CAM desarrolle el programa en un
computador externo a la máquina CNC permite realizar los programas sin
interrumpir la máquina, además de poder simular la ejecución de los mismos
en el ordenador, minimizando los posibles errores y colisiones, aumentando el
rendimiento de la máquina y la calidad de las piezas mecanizadas, etc.
En el CAM hay un módulo de diseño y dibujo que genera toda la
geometría de la pieza y mediante otro módulo CNC se define la trayectoria de
la herramienta.
Un sistema CAM puede realizar las siguientes operaciones:
•
Descomponer el mecanizado en operaciones elementales y definir su
orden
•
Calcular correcciones de herramientas
•
Determinar condiciones de corte
•
Definir las curvas y superficies de mecanizado
•
Escribir el programa en un código CN correcto
•
Introducir el programa de control en la máquina
Durante el proceso de desarrollo de un producto, es muy frecuente que
se fabriquen maquetas o prototipos para la aprobación inicial. Si estas
maquetas se manufacturan mediante CAM en base a un modelo CAD, la pieza
final será idéntica a la maqueta aprobada. En este caso, se utiliza el modelo
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
CAD
para
informar
de
la
geometría
de
la
pieza
a
los
módulos
de
programación interactiva del mecanizado. Estos módulos CAM disponen de
librerías de herramientas disponibles (existencias del taller) para elegir el modo
de mecanización y funciones auxiliares (ver figura 12). El programa permite la
visualización de las trayectorias paso a paso y corrección de errores. El
resultado del diseño será el programa de control del CNC en un lenguaje de
intercambio llamado APT. Este lenguaje será posteriormente traducido mediante
un post-procesador al lenguaje máquina adecuado para la computadora de
cada sistema CNC.
Figura 12: Parámetros de fresado en sistema CAM
Otra variante de programación asistida por computador en CNC es la
programación conversacional. En esta modalidad el software va guiando al
diseñador en el proceso de diseño del programa de control en sucesivas fases
donde se proponen distintas opciones, de cuya elección dependerán las
siguientes opciones para continuar con la programación.
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
3. CONCLUSIONES
La evolución en el diseño y fabricación de piezas y componentes con la
ayuda de maquinaria se ha transformado desde los comienzos de la
revolución industrial hasta nuestros días. Hasta hace bien poco la metodología
era manual, tanto en la fase de concepción y diseño como en la fase de
prototipo y producción en serie. Los ajustes de la maquinaria, herramientas y
secuencia del mecanizado se hacían mediante comandos y control manual. La
modernización de la maquinaria y el desarrollo de la tecnología de diseño y
control digital han permitido automatizar en gran medida todas las fases de
producción.
El diseño se realiza asistido por computador mediante programas CAD
que aceleran enormemente la traducción de ideas a piezas digitalizadas,
además de multiplicar las posibilidades de comunicación de esta información a
otros sistemas de producción.
El control automático por computador (CNC) ha permitido que el
diseñador solo tenga que intervenir en la fabricación de la pieza en la fase de
programación de un código que queda grabado en el sistema y que la
máquina va traduciendo para utilizar las distintas funciones tecnológicas y
movimientos disponibles para realizar dicha pieza. En un principio esta fase de
programación era totalmente manual, siendo el diseñador el encargado de
transcribir la información geométrica de la pieza y las opciones tecnológicas
disponibles para escribir el programa. Hoy en día también se ha automatizado
esta fase en gran medida gracias a los programas de fabricación asistida por
computador que recogen directamente la información geométrica del diseño en
CAD y tiene ya cargada la información tecnológica de la maquinaria,
facilitando y acelerando su traducción a un lenguaje de instrucciones que
entiende la máquina.
La revolución llega aún más allá con el avance de las comunicaciones
industriales, pudiendo controlar muchas máquinas o unidades de producción
CNC desde un computador central presente en el lugar físico o incluso tener
varios centros productivos coordinados a distancia por redes locales o
internet, disponiendo en todo momento de información actualizada de todas
las operaciones y pudiendo programar y modificar su producción.
Control Numérico por Computador (CNC)
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Controladores Inteligentes Industriales
4. BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS
[1] CONTROL NUMÉRICO Y PROGRAMACION 2 (2ª EDICION); Cruz Teruel,
Francisco; EDITORIAL MARCOMBO S.A.
5. ENLACES DE INTERÉS
. http://es.wikipedia.org/wiki/Control_num%C3%A9rico
. http://es.wikipedia.org/wiki/Torno_control_num%C3%A9rico
. http://materias.fi.uba.ar/7565/U4-control-numerico-por-computadora.pdf
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Control Numérico por Computador (CNC)
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