Funcionamiento y maquinado de una figura en máquina CNC

PROYECTOS FINALES: INGENIERIA MECATRONICA ITSH SEMESTRE AGOSTO-DICIEMBRE 2022
Funcionamiento y Maquinado de una figura en una
maquina CNC
Lucero Hernández Ventura, Rubí Berum Vázquez, Dianexy Mendieta Cuevas, Ingeniería Mecatrónica
Instituto Tecnológico Superior de Huauchinango
Huauchinango, puebla
[email protected], (Lucero Hernández Ventura)
[email protected], (Rubí Berum Vázquez)
[email protected], (Dianexy Mendieta Cuevas)
Resumen: El presente trabajo aborda el funcionamiento y los
procesos de maquinado en una fresadora, herramienta
fundamental en la manufactura moderna. Se exploran los
diferentes componentes de la fresadora, los tipos existentes, y el
procedimiento metodológico para el fresado. A través de un
enfoque cualitativo y cuantitativo, se analiza el proceso de fresado,
incluyendo la selección del material, la configuración de la
máquina, y el control de parámetros. El objetivo es contribuir a
una mejor comprensión del fresado como técnica de maquinado y
su impacto en la producción industrial, mejorando la calidad y
precisión de las piezas mecanizadas.
Palabras clave: Centro de maquinado, CNC, código G,
manufactura, automatización, punto cero pieza, mecanizado, control
numérico, operación manual, precisión industrial.
abstrac: This paper addresses the operation and machining
processes of a milling machine, a fundamental tool in modern
manufacturing. It explores the different components of the milling
machine, the existing types, and the methodological procedure for
milling. Through a qualitative and quantitative approach, the
milling process is analyzed, including material selection, machine
setup, and parameter control. The objective is to contribute to a
better understanding of milling as a machining technique and its
impact on industrial production, improving the quality and
precision of machined parts.
Keywords: Machining center, CNC, G-code, manufacturing,
automation, zero point part, machining, numerical control, manual
operation, industrial precision.
I. INTRODUCCIÓN (EPÍGRAFE 1)
La fresadora CNC (Control Numérico por Computadora)
representa un avance crucial en la manufactura moderna,
permitiendo la producción de piezas complejas y altamente
precisas a partir de diseños digitales. A través de un software
especializado, los operadores pueden programar la fresadora
para extrapolar figuras y geometrías específicas, transformando
materia prima en componentes manufacturados de alta calidad.
Este proceso automatizado no solo mejora la eficiencia en la
producción, sino que también reduce el margen de error
humano y maximiza la repetibilidad de las operaciones.
El uso de fresadoras CNC ha permitido a las industrias innovar
y adaptarse a las crecientes demandas del mercado, abarcando
sectores tan diversos como la aeronáutica, la automoción, la
medicina y la ingeniería de precisión. Además, la capacidad de
integrar diseños asistidos por computadora (CAD) y procesos
de fabricación asistida (CAM) amplifica el potencial creativo y
funcional de estas máquinas, facilitando la creación de
componentes que no solo cumplen con especificaciones
estrictas, sino que también abarcan formas intricadas y
personalizadas.
En este trabajo, se abordará el funcionamiento de la fresadora
CNC, el diseño de una figura a partir de un programa específico,
y la metodología utilizada para llevar a cabo el maquinado. Se
explorará cómo la programación y el conocimiento técnico se
combinan para dar vida a conceptos complejos en el proceso de
producción.
II. MARCO TEÓRICO
A.
Conceptos
Componentes de la Fresadora CNC
• Unidad de Control: Esta es el "cerebro" de la
fresadora, donde se introducen las instrucciones de
programación. Puede incluir cómputos que interpretan
el código G (lenguaje de programación utilizado en las
máquinas CNC).
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•
Ejes de Movimiento: Las fresadoras CNC
generalmente operan en al menos tres ejes (X, Y, Z).
El movimiento en estos ejes permite que la
herramienta de corte se desplace sobre la pieza de
trabajo.
Cabezal de Fresado: Contiene la herramienta de corte
y se encarga de realizar la operación de fresado. Puede
rotar a altas velocidades para facilitar el corte.
Mesa de Trabajo: Superficie donde se fija la pieza a
trabajar. Puede moverse para ajustar la posición de la
pieza con respecto a la herramienta de corte.
Motor y Transmisión: Sistemas que permiten el
movimiento de los ejes y el cabezal, proporcionando
la potencia necesaria para realizar los cortes.
•
•
•
Tipos de Fresadoras CNC
• Fresadoras Verticales: La herramienta de corte se
encuentra en una posición vertical. Son ideales para
realizar cortes detallados en piezas planas.
• Fresadoras Horizontales: La herramienta está
orientada horizontalmente, lo que les permite realizar
cortes en bloques más grandes y con mayor volumen.
• Fresadoras 5 ejes: Permiten trabajar en cinco
direcciones al mismo tiempo, lo que las hace aptas
para piezas más complejas.
B.
FIGURA 2. Placa de Aluminio, FUENTE: INTERNET
•
Electrodos, véase FIGURA 3.
FIGURA 3. Electrodos, FUENTE: INTERNET
•
Piezas de fresadora, véase FIGURA 4.
Materiales
Lo que se utilizó para la práctica fue:
•
Maquina CNC, véase FIGURA 1.
FIGURA 4, Piezas de fresadora, FUENTE: INTERNET
•
Bata de algodón, véase FIGURA 5.
FIGURA 1. Máquina CNC, FUENTE: INTERNET
•
Placa de aluminio anteriormente maquinada,
véase FIGURA 2.
FIGURA 5. Bata de algodón, FUENTE: INTERNET
•
Guantes de carnaza, véase FIGURA 6.
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supervisada, y la observación de los resultados de la operación
de la máquina en tiempo real.
4.
FIGURA 6. Guantes de carnaza, FUENTE: INTERNET
•
Zapato industrial, véase FIGURA 7.
TÉCNICAS E INSTRUMENTOS
La información se obtuvo mediante técnicas de observación
directa y medición experimental. Los instrumentos y
herramientas utilizados incluyeron:
•
Centro de maquinado CNC, para realizar las
operaciones de mecanizado.
Fig. 8 Fresadora.
FIGURA 7. Zapato industrial, FUENTE: INTERNET
•
Multímetro, para verificar la corriente eléctrica y
asegurar la correcta energización del equipo.
III. MARCO METODOLÓGICO
1.
TIPO DE PRACTICA
La presente práctica es de tipo experimental, ya que se realizó
un estudio directo con un centro de maquinado CNC para
analizar su funcionamiento, desde la energización de la
máquina hasta la ejecución de programas mediante código G.
El enfoque fue comprobar de manera práctica cómo los
distintos componentes y parámetros afectan el mecanizado y la
operación segura del equipo.
2.
Enfoque de la practica
Fig. 9 Multímetro.
•
Computadora con software de control CNC, para
cargar y ejecutar programas en código G.
El enfoque de la práctica es mixto, dado que se combinaron
observaciones cualitativas con mediciones y control de
parámetros cuantitativos. Por un lado, se registraron
observaciones sobre la interfaz, los movimientos manuales y
automáticos de los ejes. Por otro lado, se verificaron valores
eléctricos, posiciones de los ejes y ajustes de coordenadas que
requieren precisión numérica.
3.
Diseño de la practica
El diseño adoptado fue experimental de laboratorio, con
ejecución directa sobre un centro de maquinado CNC. La
práctica se desarrolló en un entorno controlado dentro del
laboratorio de manufactura de la institución educativa,
permitiendo la manipulación de variables de manera segura y
Fig. 10 Computadora.
•
Llaves y herramientas de ajuste, para calibración y
manipulación manual de los ejes.
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Estas técnicas permitieron comprender de manera integral el
funcionamiento de la máquina, la relación entre programación
y movimiento de herramientas, y la importancia de la puesta a
punto para un mecanizado seguro y preciso.
5.
PROCEDIMIENTO
•
Comenzaremos encendiendo la maquina y realizando
los pasos correspondientes para su encendido.
Fig. 13 Revisión de la máquina. Fuente: Propia.
•
Colocar y fijar la herramienta de corte en el eje del
cabezal de la fresadora.
Fig. 11 Suich. Fuente: Propia.
•
Seleccionar la herramienta de corte adecuada
(material, diámetro, tipo de corte).
Fig. 13 Configuración del CNC. Fuente: Propia.
•
Fig. 12 prota fresa. Fuente: Propia.
•
•
Ubicar la pieza de aluminio sobre la mesa de la
fresadora y fijarla utilizando mordazas, pletinas o
tornillos para evitar cualquier movimiento durante el
fresado.
Establecer parámetros de maquinado como velocidad
de corte, avance por diente y profundidades de
desbaste y acabado.
Comprobar que la fresadora esté en buenas
condiciones y que todos los componentes estén
funcionando correctamente.
Fig. 14 Ajuste de la pieza. Fuente: Propia.
•
Cargar el archivo de código G en la unidad de control
de la fresadora CNC.
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Este incidente resalta la importancia de:
Asegurarse de que el punto de inicio esté correctamente
definido antes de comenzar el fresado para evitar fallos
y daños en las herramientas.
Verificar que la pieza esté adecuadamente posicionada
y fijada para minimizar el riesgo de incorrectos
contactos y cortes.
Fig. 15 Código. Fuente: Propia.
•
Colocar la herramienta en la posición de inicio
correspondiente a la figura.
Fig. 18 Diseño a maquinar. Fuente: Propia.
Fig. 16 Colocación del CNC. Fuente: Propia.
•
Iniciar el programa y permitir que la fresadora ejecute
automáticamente las instrucciones.
Fig. 19 Resultado. Fuente: Propia.
•
Conclusiones
•
La fresadora CNC puede hacer cortes precisos y
complicados, como la figura de una estrella con un
círculo, pero es fundamental configurar todo
correctamente al inicio.
•
La ruptura del cortador mostró que si no se define
bien el punto de inicio y se revisa el material,
pueden surgir problemas que detendrán el trabajo y
causarán pérdidas.
•
Es clave tomarse el tiempo para revisar y ajustar
todo antes de empezar, así como considerar
entrenamiento adicional para quienes manejan la
máquina, para evitar errores en el futuro.
•
A pesar de algunos contratiempos, la fresadora
CNC sigue siendo una herramienta poderosa en la
fabricación. Con un poco más de atención a los
detalles, puede ayudar a hacer piezas de alta calidad
sin problemas.
Fig. 17 Maquinación. Fuente: Propio
•
•
•
•
•
•
Medir las dimensiones de la figura fresada utilizando
instrumentos de medición para asegurar que cumpla
con las especificaciones.
Limpiar la pieza, la fresadora y el área de trabajo,
retirando cualquier resto de material generado durante
el fresado.
Supervisar el proceso para identificar cualquier
problema y realizar ajustes si es necesario.
Ahora, solo apagaremos el monitor.
Des energizamos la máquina.
Y bajamos el suich.
IV. RESULTADOS Y CONCLUSIONES
•
Resultados
Durante el proceso de fresado de la figura, que en este
caso era una estrella con un círculo, se registró un
incidente donde el cortador se rompió. Este problema se
atribuyó a un error en la configuración del punto de
inicio, es decir, el punto cero de referencia.
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REFERENCIAS
[1] Villalobos, R. (2020). Introducción al control numérico
computarizado (CNC). Universidad Tecnológica de México.
[2] Groover, M. P. (2016). Fundamentals of Modern Manufacturing:
Materials,
Processes,
and
Systems
(6th
ed.).
Wiley.
[3] Hernández, P. (2022). Automatización y control en procesos de
manufactura.
McGraw-Hill
Education.
[4] Kalpakjian, S., & Schmid, S. (2017). Manufacturing Engineering and
Technology
(8th
ed.).
Pearson.
[5] Gómez, F. (2021). Programación de código G y M para CNC.
Alfaomega.
[6] Cárdenas, J. (2019). Mecánica industrial aplicada al CNC. Editorial
Limusa.
[7] Aguirre, L., & Ramírez, J. (2019). Procedimientos de operación y
seguridad
en
centros
de
maquinado
CNC.
Limusa.
[8] Torres, A. (2018). Sistemas de refrigeración y lubricación industrial.
Alfaomega.
[9] Villarreal, E. (2020). Lenguaje de programación CNC: Códigos G y
M.
Editorial
Reverté.
[10] Cortés, D. (2019). Metrología y control dimensional en manufactura.
McGraw-Hill.
[11] Reyes, F. (2021). Prácticas de laboratorio CNC: Operación y
calibración. Universidad Nacional Autónoma de México.
[12] López, C. (2018). Técnicas de operación de máquinas herramienta
CNC.
Alfaomega.
[13] Pérez, M. (2020). Automatización de procesos industriales. Pearson
Educación.
[14] García, J. (2021). Manufactura avanzada y sistemas de producción.
Limusa.
[15] Rosales, P. (2022). Aplicaciones industriales del mecanizado CNC.
McGraw-Hill.
[16] Navarro, R. (2023). Industria 4.0 y sistemas ciberfísicos de
producción. Alfaomega.