Cedit
Cedit
C
C
e
e
n
n
t
t
r
r
o
o
s
s
E
E
d
d
u
u
c
c
a
a
t
t
i
i
v
v
o
o
s
s
d
d
e
e
D
D
i
i
f
f
u
u
s
s
i
i
ó
ó
n
n
e
e
I
I
n
n
n
n
o
o
v
v
a
a
c
c
i
i
ó
ó
n
n
T
T
e
e
c
c
n
n
o
o
l
l
ó
ó
g
g
i
i
c
c
a
a
S
S
u
u
b
b
-
-
p
p
r
r
o
o
g
g
r
r
a
a
m
m
a
a
d
d
e
e
C
C
a
a
p
p
a
a
c
c
i
i
t
t
a
a
c
c
i
i
ó
ó
n
n
D
D
o
o
c
c
e
e
n
n
t
t
e
e
C
C
u
u
r
r
s
s
o
o
d
d
e
e
C
C
N
N
C
C
T
T
o
o
r
r
n
n
o
o
M
M
a
a
n
n
u
u
a
a
l
l
I
I
Material Didáctico Generado
por el Equipo Docente del CEDIT
Índice:
Gestión:
Gestión Organizacional... 004
Análisis Morfológico, Funcional y Tecnológico:
Análisis Morfológico y Funcional ... 007
Análisis Tecnológico ... 008
Técnicas de Fabricación ... 008
Propiedades Físico-Químicas de los materiales ... 011
Tolerancias ... 012
Tipos de Ajustes ... 016
Superficies-Rugosidad ... 018
Proceso de Mecanizado:
Planificación del Proceso de mecanizado... 024
Operaciones básicas en un Torno CN ... 027
Control Numérico:
Historia del Control Numérico. Generalidades... 030
Comparación entre MH convencional y MHCN... 033
Tecnología de las MHCN ... 036
Sistema de control ... 037
Actuadores ... 043
Captadores de posición ... 044
Características de diseño ... 051
Fotos de MHCN... 054
Programación de Control Numérico:
Programación ... 056
Caracteres que intervienen en el lenguaje ISO ... 056
Sistema de Ejes de coordenadas ... 061
Disposición de los Ejes en distintas MHCN... 064
Cero-máquina, cero-pieza ... 066
Programación de cotas ... 069
Listado de funciones preparatorias ... 074
Funciones Auxiliares ... 076
Funciones Preparatorias (G00-G97)... 078 a 107
Tabla de Funciones Trigonométricas ... 108
Cálculos gráfico-analíticos ... 111
Terminología, fórmulas y unidades en torneado ... 113
Operación:
Operación del control Fagor 8025 ... 147
Modos de Operación... 148
Búsqueda de referencia máquina... 153
Reglaje de herramientas ... 154
GESTIÓN ORGANIZACIONAL
La escuela técnica es, casi la única oferta formativa de nivel medio con respecto a educación, formación y trabajo empleo.
Por distintas razones se encuentra descontextualizada de la realidad. Hoy en día, las empresas se caracterizan por una serie de cambios e innovaciones en el campo científico y tecnológico; cuya principal característica se manifiesta a través de una transformación radical en el proceso de trabajo.
Ya no se requiere el trabajo manual ni de producción en grandes series. Hoy la forma de producir, es a través de conocimientos tecnológicos como microelectrónica, robotización, etc. Se ha pasado de la era industrial a la era de la informática. Esto es en cierta manera producto de la globalización de la economía, que obliga, a realizar innovaciones tecnológicas; y a cambiar las formas de organización del trabajo.
En los mercados actuales hay mayor oferta que demanda y los clientes exigen mayor calidad y menor precio. El fabricante es obligado a realizar benchmarking (testeo de la competencia ). La forma de producir se realiza mediante células flexibles con stocks mínimos. Sólo se recibe del proveedor (materia prima, etc.) lo que se necesita para fabricar en un período muy corto.
Lo mismo sucede dentro de la fábrica, no hay derroche de material en espera.
El costo del material inmovilizado es costo de la no calidad que más adelante nos referiremos con mayor precisión.
A estas formas de organizar la producción las llamamos “producción de alto rendimiento” o “just in time”, que en castellano significa: en el momento oportuno.
Lo más relevante de este tipo de organizaciones es la participación de todo el personal con un alto compromiso, la eficiencia de la producción, el control estadístico de los procesos, el perfeccionamiento continuo de los recursos humanos, en fin, a la gestión a la calidad total.
El nuevo perfil productivo consiste en ofrecer mayor satisfacción al cliente.
POLÍTICAS DE EDUCACIÓN
Por un lado, las empresas demandan una formación mucho más ligada a las necesidades de la transformación productiva y por otro comienzan a exigir de las instituciones de formación, determinados servicios técnicos y asesoría tecnológica; que van más allá de los tradicionales cursos de calificación profesional.
Las instituciones educacionales, sin dejar de lado la función de desarrollo de recursos humanos, debe estar ligada al proceso del trabajo y a la innovación tecnológica. Debe preparar técnicos capaces de convivir con el cambio y ser suficientemente flexibles para desempeñar una amplia gama de ocupaciones: “polivalencia”, afrontar la movilidad laboral y adaptarse rápidamente a las nuevas condiciones de trabajo.
La educación técnica debe dar gran importancia al desarrollo de actitudes, habilidades y conocimientos necesarios para que puedan los técnicos adaptarse fácilmente a las nuevas exigencias del mercado del trabajo en continuo cambio.
Por lo tanto se requiere ajustar los programas de estudio con mayor frecuencia. En este sentido es importante la definición precisa de standard de competencia requeridos por el mercado de trabajo, de esa manera habría una mayor integración entre el sector productivo y el subsistema de educación técnica.
Cuando hablamos de competencia nos referimos a los conocimientos técnicos de una familia ocupacional, integrada a los conocimientos de matemática, lógica, lenguaje, culturales y de estrategias.
CARACTERÍSTICAS ACTUALES DEL CICLO FORMATIVO DEL
TÉCNICO.
Hay 2 (dos) niveles de problematización:
Hay una fragmentación con las asignaturas o materias; son de un acentuado enciclopedismo técnico y pierden sentido en la vida social y laboral.
Hay un divorcio entre teoría y taller, se observa una base Tayloriana, dado que por ejemplo, las secciones de taller son aisladas unas de otras (ajuste, tornería, fresa, etc.) y también no obedecen a criterios académicos (del pensar) son adiestramientos de habilidades y destrezas, sin tener un contexto científico, tecnológico y/o productivo. Se observan tareas secuenciales supervisadas paso a paso por el maestro de taller.
Está desconectado con el carácter procedimental del saber hacer técnico.
La idea es cambiar de un modelo de calificaciones por un nuevo modelo que lo llamaremos modelo de competencias.
COMPETENCIA:
es el conjunto de saberes puestos por una persona para resolver situaciones problemáticas concretas de trabajo con distinta complejidad técnica.Está entre medio de los saberes y habilidades, por eso se privilegia el desempeño.
Decimos que competencia es la capacidad real para lograr un objetivo, mientras que el modelo por calificaciones se centra en el puesto de trabajo. Las competencias se centran en la persona en la que puede ocupar uno o más puestos.
Hay dos niveles de competencias:
• COMPETENCIAS DE EMPLEABILIDAD
Son las necesarias para incorporarse al mundo del trabajo, capacidad de expresión oral y escrita, matemática para la resolución de problemas, capacidad de pensar.
• COMPETENCIAS DE TIPO TÉCNICOS FUNCIONALES Y SOCIALES
Técnicas: conocimiento y uso de tecnologías, procedimientos, métodos y recursos. Por ejemplo,
la capacidad de trabajar en grupo, de negociar, de enseñar y/o aprender, de evaluar información y comunicarla etc.
Para el curso que nos compete armaremos la sub-área de competencia que sería la de
FABRICACIÓN MECANIZADA.
En este caso lo relevante es que utilizaríamos en muchos momentos un solo espacio de aprendizaje e involucraríamos a varias asignaturas de cuarto, quinto y de sexto año.
Las asignaturas son Tecnología, Dibujo, Proyecto, Metalurgia y Taller, con sus respectivos profesores.
En el aula de CNC o de CAD se vincularía el contenido específico de cada asignatura, logrando así, una serie de ventajas, a saber.
Se optimizarían los tiempos del proceso enseñanza aprendizaje
El recurso didáctico es el ideal pues el alumno tiene el objeto palpable
Se produce un intercambio directo y constante entre los docentes de la sub-área
Existiría una unificación de criterios, en lo que se refiere a los programas de estudios, contenidos y procedimientos para desarrollar los temas diarios.
Entendemos que es el mejor camino para lograr una innovación didáctica y por ende, tender a la mejora educativa continua. Para ello, utilizaremos una metodología centrada en el proceso (objeto pieza) y no en la repetición paso a paso impartida por el maestro.
PRODUCTO-PIEZA A CONSTRUIR
ANALISIS MORFOLOGICO Y FUNCIONAL
Comenzaremos por analizar dicha pieza; el primer paso es hacer una lectura de la misma.
A esta lectura la llamamos análisis morfológico, la cual consiste en el estudio de la forma, permite desarrollar contenidos vinculados al dibujo de la pieza, representación y su codificación. Mediante este análisis seleccionamos el tipo de máquina adecuada para su elaboración; teniendo en cuenta criterios como, por ejemplo, si la pieza es de revolución; en ese caso utilizaremos el torno pero, de todas formas luego de hacer el análisis tecnológico, recién podremos definir características de dicha máquina.
Durante este análisis, determinaremos otros elementos a utilizar durante el proceso, por ejemplo (instrumentos de metrología y/o dispositivos de sujeción adecuados, etc.) luego hacemos un
análisis funcional del producto.
Para este análisis tomaremos los siguientes aspectos.
1) Desempeño de la pieza (su función en el conjunto en que se halla) 2) Esfuerzos
3) Confiabilidad 4) Mantenibilidad 5) Ambientales 6) Vida
Cabe aclarar que en la sub-área de mecanizado, pueden surgir algunas variables, de acuerdo a como nos llegue la información del producto a elaborar.
Determinamos el análisis, en base a un plano de una pieza o en base a una muestra que sirve como modelo.
La tercera alternativa sería que nos llegue la idea pero no tenemos ni el plano ni la muestra; en este caso específico, se hace un proceso previo que sería incumbencia de la sub-área de desarrollo del productos.
Nos quedaría por hacer el estudio de factibilidad del mecanizado, para lo cual iniciaríamos el
análisis tecnológico de la pieza; para hacer este análisis, deberíamos conocer algunos de los
siguientes aspectos: material apropiado para su fabricación, propiedades físico químicas de dicho material, tolerancias, rugosidades, tratamientos térmicos y superficiales, técnicas de fabricación, etc.
ANÁLISIS TECNOLÓGICO
Durante el presente análisis, abarcaremos temas tales como: Técnicas de fabricación, determinación de propiedades físico-químicas, características inherentes a su funcionamiento, como ser tolerancias, ajustes y rugosidad; tecnologías de herramientas, criterios para la selección de las herramientas a emplear, etc.
TÉCNICAS DE FABRICACIÓN
Procedimientos de fabricación ¯ Formación de brutos ¯ Conformación ¯ Corte ¯ Unión ¯ RecubrimientoLa fabricación de una pieza consiste en modificar una pieza en bruto, haciéndola gradualmente desde su estado primitivo al acabado, cambiando sus formas o las propiedades del material que la compone.
Cuando ya no hay más nada que modificar en la pieza se la denomina pieza acabada.
La subdivisión de los procesos de fabricación se deduce de los conceptos de cohesión, de las partículas del material y de unión entre los elementos componentes.
¯ Obtención de la cohesión . Formación de brutos, obtención de la forma.
La formación de brutos consiste en obtener un cuerpo sólido a partir de un material amorfo estableciendo su cohesión.
Comprende entre otras cosas, el moldeo de metales, masas cerámicas, plásticos, el prensado de los polvos metálicos seguido de sinterización, el prensado de resinas sintéticas, el dar forma a las piezas por medio de depósitos electrolíticos, etc.
Conformar es fabricar mediante la modificación por ductilidad plástica de la forma de un cuerpo sólido. Comprende, entre otras cosas, la conformación por presión ( Extrusión, forja, laminado) , la conformación por compresión - tracción ( embutición, trefilado), la conformación por tracción (estirado) y la conformación por plegado.
Modificación de las propiedades del material por medio de la trasposición de partículas.
Comprende entre otros, los procedimientos en que se modifica la estructura interna del material como por ejemplo, el endurecimiento o temple, el revenido, el laminado por compactación, la magnetización, etc.
¯ Reducción de la cohesión. Corte, separación de partículas.
Cortar es fabricar la forma de un cuerpo sólido reduciendo la cohesión. Hay que distinguir entre división, o sea separación total, entallada, hendido y rotura; arranque de virutas es decir separación de partículas de material (virutas) por medios mecánicos, como el torneado taladrado, rectificado, limado y aserrado; arranque de partículas por medios térmicos, como el oxicorte, el anillado y el desmontaje por presión, la limpieza de piezas tales como cepillado, el chorro de arena, el lavado y el decapado.
Comprende también la separación de partículas del material como, por ejemplo, la descarburación del acero.
¯ Aumento de la cohesión. Unión.
Unir es juntar por yuxtaposición ( inserción, enganche ), por ajuste y engarce ( enchavetado, atornillado, contracción ), por formación de brutos (unión por prensado), por conformación (rebordeado, sopleteado, y roblonado), o por unión entre materiales (soldadura, soldadura blanda, pegada).
¯ Agregado de partículas al material, recubrimiento.
La agregación de particulas de material, por ejemplo, nitrógeno, modifica sus propiedades. El recubrimiento consiste en aplicar a la pieza que se trabaja una capa de material adherente (aplicación de material por pintura , vaporización, soldadura de recargue, galvanización, proyección termica, etc.).
En los párrafos que anteceden, hemos desarrollado un vasto universo, en lo que confiere a los procedimientos de fabricación.
Tomaremos para el posterior desarrollo un ejemplo determinado. Utilizaremos a continuación para la fabricación de una pieza determinada, un acero trefilado SAE 1040 .
Propiedades fisico-químicas del material.
El SAE 1040 es un acero de refinación al carbono ampliamente utilizado en la industria automotriz y productos de forja.
El mayor porcentaje de carbono y manganeso, determinan una mayor profundidad de temple. Debidamente tratado proporciona las propiedades mecánicas requeridas; puede también templarse superficialmente a la llama o por inducción.
Se usa en partes de máquinas que requieren dureza y tenacidad. Manivelas, chavetas, pernos, bulones, engranajes, acoplamientos, árboles, bielas, cigueñales, ejes, espárragos, palieres, etc.
Cuadro de composición química
Tratamientos térmicos: Tratamientos termicos Forja 1.200 - 850*C Normalizado 850 -875*C Recocido De Ablandamiento 650 - 700*C De regeneración 810 -860*C Temple aceite 820 - 860*C Revenido 315 -648*C Puntos críticos AC1 726*C AC3 787*C
SAE
% C
% Mn
% P
Max
% S Max
1040 0,37-0,44 0,60-0,90 0,040 0,050Propiedades físicas. SAE 1040
CARACTERISTICAS INHERENTES A SU FUNCIONAMIENTO
¯ Tolerancias y ajustes¯ Rugosidad
Tolerancias.
En la mecanización de una pieza o agujero es imposible respetar exactamente la medida indicada en el dibujo. Por lo tanto ha de admitirse una cierta desviación (tolerancia).
Esta desviación admisible esta delimitada por una cota máxima y una cota mínima. La medida real o efectiva de la pieza debe hallarse dentro de esas cotas límites.
Con el fin de no tener que indicar en el dibujo las dos cotas límites, (lo que sería muy complicado), la tolerancia o el margen de tolerancia viene indicado por las dos diferencias de medida respecto de la nominal.
Esta tiene además la ventaja que las piezas que habrán de mostrarse mas tarde llevan la misma medida nominal y por lo tanto puede reconocerse fácilmente su correspondencia recíproca.
Propiedades físicas
Resis. Tracc Kg/mm2 Dureza Brinell 68 -78 189 -219 Laminado En caliente Est. En . frio 80 - 95 223 -262 Rec. + Est 60 - 75 170 - 210 Pat + Est 85 - 105 240 - 293 Lam + Est 58 - 70 193 - 200Estado Refinado
Resis. Tracc Kg/mm2 Dureza Rockwell Templado 55 Max Temp. + Rev 90 - 100 255 - 286 BrinCota máxima (G). Es la medida máxima admisible. No puede ser sobrepasada por la medida
real de la pieza.
Cota mínima (K). Es la medida mínima admisible. La medida real de la pieza no puede quedar
por debajo de esta cota mínima.
Cota límite. Las cotas máximas y mínimas se denominan cotas límites.
Diferencia superior. (A0). Es la diferencia entre la medida nominal y la máxima.
Diferencia inferior. (Au). Es la diferencia entre la medida nominal y la mínima.
Cota real. ( I). Es la medida determinada por la medición realizada en la pieza . debe hallarse
comprendida entre las cotas límites.
Tolerancia (T). Es la diferencia entre las cotas límites.
Posiciones del campo de tolerancias respecto de la línea cero.
El campo de tolerancia puede adoptar fundamentalmente cinco posiciones distintas de la línea cero.
A) El campo de tolerancia se halla por encima de la línea cero, la cota real es por lo tanto mayor que lo nominal.
B) El campo de tolerancia toca por encima de la línea cero. La cota real puede ser mayor que la cota nominal como máximo el valor de la tolerancia.
C) El campo de tolerancia se halla a ambos lados de la línea cero. La cota real se halla por lo tanto, próxima a la cota nominal.
D) El campo de tolerancia toca la línea cero por debajo . La cota real puede ser más pequeña que la cota normal, como máximo en la cuantía de la tolerancia.
E) El campo de tolerancia se halla por debajo de la línea cero, la cota real es menor, que la cota nominal.
Designación de las posiciones de los campos de tolerancias por medio de letras.
Las cinco posiciones fundamentales de los campos de tolerancias no bastan en la práctica. Por lo tanto se han fijado 24 (28) , posiciones que se designan con las letras del alfabeto. Para evitar confusiones se excluyen las letras I,L,O,Q,W (i,l,o,q,w) y por otro lado se añaden las combinaciones de letras ZA,ZB,ZC (za,zb,zc).
Según la norma ISO se han incluido además campos intermedios con las designaciones, CD, EF, FG (cd, ef, fg) para diámetros nominales de hasta 10 mm.
Designación de los valores de tolerancia mediante números.
El valor de la tolerancia en la medida de una pieza depende del destino de la misma. En la fabricación de un instrumento de medición (bloque calibrador o galgas), se perciben tolerancias pequeñas.
Cuando se trata de piezas de trabajo que se montan con otras formando ajustes, se eligen tolerancias medias, y en la fabricación de productos semi-acabados, como por ejemplo redondos de acero, o laminados angulares, se eligen tolerancias amplias.
nominales de 10 a 18mm .Se designan mediante las cifras de calidad ISO 1 a 18. Según normalización la serie va precedida además de dos pequeñas cifras de calidad 0.1 y 0, de manera que puede elegirse entre 20 calidades.
¯ Solo se fija tolerancia para las medidas cuando lo exije el destino de la pieza.
¯ Las posiciones de los campos de tolerancias se caracterizan mediante letras. Para
árboles letras minusculas, y para agujeros letras mayúsculas.
¯ Los valores de las tolerancias dependen de :
- Número de calidad elegida según la finalidad de empleo. - El valor de la medida nominal.
Tipos de ajustes
v AJUSTE MÓVILv AJUSTE INTERMEDIO
SUPERFICIES - Rugosidad
Las superficies de las piezas fabricadas técnicamente difieren siempre de su forma geométrica ideal. En muchos casos sin embargo, esta diferencia reviste gran importancia para la función del elemento.
De las calidades superficiales dependen en gran medida, por ejemplo, el comportamiento frente a la corrosión, la estanqueidad, la fricción, el deslizamiento, el desgaste, las propiedades de ajuste, etc.
v Defectos en las guías de la máquina herramienta. Comba de la máquina y de la
pieza.
v Vibraciones de la máquina y de la herramienta, defectos de sujeción. v Forma del filo de la herramienta, avance, y paso.
v Filo recrecido. Tipo de viruta, viruta arrancada, viruta cortada, viruta plástica.
Las cotas de superficies y de rugosidad (parámetros) revelan ciertas particularidades. La cota a emplearse en cada caso depende del cometido o de la función de la superficie.
Citamos a continuación dos ejemplos:
1)- Las partes superficiales críticas de elementos de máquina solicitados dinámicamente (por ej. muñequillas de cigüeñales) no pueden presentar estrías (fugas) que se determinan mediante Rmáx.
2) – Las superficies de cojinetes de fricción deben tener una alta capacidad portante y una buena resistencia al desgaste. En este caso puede emplearse Rz.
Parámetros de rugosidad: Rt Rmáx Rz
Rt = Profundidad de rugosidad máxima
Rmáx = Profundidad de rugosidad individual máxima. Rz = Profundidad media de rugosidad.
Valor medio aritmético de la rugosidad: Ra
El área A es la suma de todas las áreas de las crestas Ao y de todas las áreas de valores Au por lo tanto Ra = Valor medio aritmético de la rugosidad.
Anotación de los parámetros de rugosidad en símbolos.
En lugar de Rz puede anotarse también Rt, Rmáx u otro parámetro de rugosidad, debiendo indicarse siempre entre paréntesis.
Esquema de confrontación de procedimientos de fabricación y valores de
rugosidad
En la siguiente tabla está indicada la profundidad de la rugosidad que aproximadamente se alcanzará, dependiendo de la velocidad de corte, del avance y del radio de la punta de la herramienta.
Siendo la relación entre Rz y Ra de aproximadamente 10:1.
Para Ra = 1,6 se trabajará con valores de la línea 3 o 6 de la columna Tipo Nº.
Para superficies de ajustes con Ra = 0,4 se tomarán en cuenta los valores de las líneas 5 a 9. Debiendo observar que estos valores no dan los mismos resultados, porque la profundidad de corte depende del estado de la máquina, viruta y lubricación, etc.
Planificación del Proceso de Mecanizado:
A la vista de la información obtenida del análisis morfológico y tecnológico se establecen los métodos de fabricación que resultan más sencillos y económicos para cada una de las piezas de que consta el producto final. Para ello:
1. El primer paso es hacer una lista de las distintas fases que se necesitan para fabricar cada una
de las piezas. Cada fase, a su vez, puede estar formada por varias operaciones. Por ejemplo, durante la fase número 2 del caso adjunto, se realizarán dos operaciones: dos agujeros de distinto diámetro. Es decir, en la misma fase puede haber muchas operaciones moviendo o no la pieza, pero siempre con la misma máquina.
2. Realización de un diagrama de flujo del proceso de fabricación y montaje de todas y cada
una de las piezas, desde el principio hasta el final. Para ello se puede aprovechar el listado de fases del proceso anterior.
De esta manera se puede determinar con sencillez cómo se fabrica y monta cada una de las piezas.
Para realizar el diagrama de flujo se sigue el procedimiento siguiente:
a) En la parte superior de una hoja se colocan, horizontalmente, cada uno de los nombres de las
piezas que componen el producto (conjunto).
b) Debajo del nombre de cada pieza se coloca un círculo (que significa una fase de fabricación),
en cuyo interior se representa la inicial o iniciales de la pieza, seguida de un numero correlativo que indica las distintas fases. A su derecha se describe en qué consiste cada fase representada.
c) Si en el diagrama de flujo aparece un cuadrado, en cuyo interior se coloca la letra C, seguida
de un numero correlativo, significa que se trata de una fase de control del producto (control de calidad).
d) La letra P dentro de un círculo, quiere decir que la pieza tiene que estar parada durante el
tiempo que se indique. Estas detenciones, en el proceso de fabricación, se realizan con el objeto de ajustar los tiempos de montaje y fabricación de cada una de las partes que conforman el producto.
e) El almacenamiento temporal se representa mediante un triángulo invertido.
3. Hojas de proceso. Para cada una de las piezas se hace una hoja de proceso, como la que se
muestra, en la que se indica: a) Identificación de la pieza.
b) Croquis de la pieza.
c) Orden a seguir para efectuar las distintas operaciones que componen el proceso. d) Máquina-herramienta, herramientas y útiles empleados.
e) Factores de corte (avance, profundidad de pasada, velocidad de corte, número de
revoluciones por minuto de la pieza o herramienta, etc.).
f) Tiempos de mecanizado.
El diseño de la hoja de procesos puede variar pero debe tener toda la información necesaria para la elaboración de la pieza en cuestión.
Operaciones básicas en un Torno Control Numérico:
Un proceso de mecanizado es la sucesión ordenada de operaciones de mecanizado que son necesarias para la obtención de una pieza concreta.
Para poder establecer esta secuencia, debemos conocer las operaciones básicas que se pueden ejecutar con la máquina-herramienta en cuestión, en nuestro caso el torno.
Una buena combinación de estas operaciones es fundamental para reducir los tiempos y los costos de fabricación.
Las siguientes son las operaciones básicas realizables en un torno CNC:
Cilindrado:
Torneado longitudinal o cilindrado: es la operación de torneado más común, en la que la herramienta se desplaza paralelamente al eje longitudinal de la pieza.
Refrentado:
El refrentado o frenteado es una operación común en la que la herramienta tornea una cara perpendicular al eje de la pieza. Se puede frentear del centro hacia fuera o inversamente.
Copiado:
Esta operación se puede realizar hacia adentro o hacia fuera y con distintos ángulos. Algunas piezas tienen combinaciones de estos cortes y ángulos penetrantes que imponen exigencias sobre la accesibilidad que puede tenerse con la herramienta.
Cortes perfilados:
Se realizan con herramientas a las que se les ha dado la forma específica que ha de cortarse. Los más comunes son distintos tipos de ranuras (con fondo recto o curvo), rebajes y chaflanes.
Se realiza cuando la pieza requiere una parte roscada exterior o interior. Esta operación también puede hacerse en un plano inclinado (rosca cónica) o en un frente (rosca frontal).
Taladrado:
Consiste en realizar un agujero concéntrico con el eje de giro en aquellas piezas que tienen una forma interior determinada. Se permite de esa manera la posterior entrada de otras herramientas. De esta forma, usualmente es una operación previa para un torneado interior.
Torneado interior:
Torneado interior o mandrinado: se realiza en una pieza en la que se ha taladrado un agujero previamente o que ya lo posee por su proceso previo de obtención (fundido, forja, etc.). La mayoría de las operaciones descriptas con anterioridad para torneado exterior son aplicables para el torneado interior.
Tronzado:
Tronzado o corte de la pieza: se realiza cuando ya está mecanizada la pieza, o al menos lo está por un lado y la debemos dar vuelta para un 2do amarre. Es un método de separar la pieza de una barra sin quitar ésta de la máquina.
Operaciones con herramientas motorizadas:
Taladrado complementario:
Se realiza esta operación en aquellas máquinas que tienen la opción de acoplar herramientas motorizadas. Sirve para completar el trabajo en piezas sencillas, evitando pasar por otra máquina. Puede realizarse en sentido axial o radial.
Mecanizado diverso:
Al igual que en el caso anterior, es complementaria y evita el paso por otra máquina-herramienta. Puede realizarse en forma radial, axial u otra dirección cualquiera con respecto al eje de la pieza (levas, ranuras de guiado, chaveteros, etc.).
CONTROL NUMÉRICO
El CN es un sistema que aplicado a una Máquina - herramienta, automatiza y controla todas o algunas de las acciones de la máquina.
Normalmente podemos controlar movimientos de los carros o cabezales, cambiar de herramientas o de piezas, velocidades de avance y de corte, empleo o no de refrigerante, etc.
Historia del C N
El CN no nace para mejorar procesos de fabricación sino para dar solución a problemas surgidos del diseño de piezas muy difíciles de mecanizar, durante épocas de guerra (2da Guerra Mundial).
En 1942, la Bendix Corporation tenía inconvenientes para diseñar una leva tridimensional para el regulador de una bomba inyectora para motores de aviación. Ese perfil era casi imposible de mecanizar con máquinas-herramientas convencionales, ya que se debía combinar los movimientos según varios ejes de coordenadas. Para subsanar este inconveniente, se desarrollo matemáticamente la trayectoria a seguir a intervalos pequeños, y se procedía a mover la pieza de un punto a otro.
En 1947, Jhon Parsons, constructor de hélices de helicópteros, (industria netamente bélica), concibe un mando automático con entrada de información numérica. Este sistema que utilizaba cartas perforadas se llamo DIGITON , y fue rápidamente incorporado por la USAF (United States Air Force ) y se le encargó a Parsons y al MIT (Massachusetts Institute of Technology ) su perfeccionamiento .
El gobierno Americano brinda apoyo para el desarrollo de una fresadora de 3 ejes en contorneado con control digital.
En 1953 el MIT por primera vez utiliza la apelación de ¨Numerical Control¨ para este tipo de máquinas.
El empleo de máquinas con movimientos simples pero que requieren un exacto posicionado (Ej. . agujereadora de precisión), hizo que aparezca el ¨Control Numérico Punto a Punto”, que aunque más simple que el ¨Control Numérico en Contorneado”, fue posterior a este. Mas tarde apareció el “Control Numérico Paraxial”.
Se denomina CNC “Computer Numeric Control” a aquella unidad de CN con calculador integrado que permite mayor capacidad respecto a los CN tradicionales. Por ej. : Autotest de averías, correcciones de herramientas, etc.
Aplicación de la técnica del CN a producción Pequeña, Mediana y
Grande.
La selección de los tornos por ejemplo, se hace según distintos criterios. Con un torno universal (TU) es baja la producción (CP). Un torno con control numérico (TN), permite la producción de cantidades pequeñas y medianas. Los tornos automáticos (TA) producen grandes cantidades y para la producción en gran escala y trabajos especiales (TE) o maquinas TRANSFER. En el aspecto del grado de automatización (A) tiene la misma situación anterior. Un torno universal se opera manualmente. En los tornos automáticos (TA) y especiales (TE) aumenta el grado de automatización, pero en el punto de vista de la universalidad (U) y de la flexibilidad (F) la utilidad disminuye, cosa que no ocurre con los tornos de control numérico (CN).
La técnica numérica es significativa en las máquinas herramientas por lo siguiente:
1. Todos los pasos de trabajo son elaborados antes en forma de números y letras y el resultado se denomina programa.
2. El programa se acumula en los portadores de información que no son parte de la máquina. 3. La unidad de mando numérico lee automáticamente los datos del portador de información. 4. La unidad de mando numérico transforma los datos en ordenes de mando y supervisa la
ejecución del programa.
Ventajas de la aplicación de las máquinas herramientas con control
numérico
A continuación se enumeran algunas de las ventajas que presentan las Máquinas-Herramientas con control numérico.
• Reducción de los tiempos de ciclos operacionales: las causas principales de la reducción al mínimo de los tiempos superfluos son:
- Trayectorias y velocidades más ajustadas que en las máquinas convencionales. - Menor revisión constante de planos y hojas de instrucciones.
- Menor verificación de medidas entre operaciones.
• Ahorro de herramientas y utilajes: el ahorro en concepto de herramientas se obtiene como consecuencia de la utilización de herramientas más universales. En cuanto al ahorro de utilajes, se obtiene por el menor número de operaciones en máquinas distintas.
• Reducción del porcentaje de piezas defectuosas. • Reducción del tiempo de cambio de las piezas. • Reducción del tamaño del lote.
• Reducción del tiempo de inspección: dado que la probabilidad de que se produzcan piezas defectuosas dentro de una serie es menor, pueden evitarse inspecciones intermedias entre ciclos.
Aunque el control numérico se ha orientado fundamentalmente hacia máquinas herramientas que trabajan por arranque de viruta, su utilización no queda restringida a estas aplicaciones. A título ilustrativo, se relacionan a continuación diversos tipos de máquinas que trabajan conectadas a control numérico.
Taladradoras – Fresadoras – Mandrinadoras – Tornos – Centro de mecanizado – Rectificadoras – Punzonadoras – Máquinas de electroerosión – Maquinas de soldar – Dobladoras – Máquinas de oxicorte – Plegadoras -Máquinas de dibujar – Máquinas de trazar – Bobinadoras – Máquinas de medir por coordenadas – Manipuladores – Robots – etc.
Si nos detenemos ahora a comparar una máquina herramienta a CN de hace unos veinte años atrás, con las máquinas de la actualidad, veríamos muy pocas diferencias en su principio de funcionamiento, y aún en su funcionamiento mismo. En cambio encontraríamos notables diferencias al analizar la unidad de mando de la máquina. Por ejemplo:
• Reducción de la información a suministrar a la unidad de mando, mediante una mayor
simplificación en la programación.
• Manejo más fácil y seguro de la máquina para el operador.
• Simplificación y rapidez en la preparación de la máquina y las herramientas.
• Reducción del tiempo necesario para elaborar la primera pieza, la corrección del programa y su optimización.
Para el fabricante de la máquina herramienta la evolución de las unidades de mando significó las siguientes mejoras:
♦ Más fácil aplicación del sistema de control numérico a la máquina. ♦ Simplificación de la puesta a punto del equipo.
♦ Reducción de la interfase Máquina-Unidad de mando
Por último con respecto al mantenimiento, si bien es preciso y de costo un poco elevado, se vio favorecido por la mayor confiabilidad alcanzada por los componentes electrónicos, y por la incorporación de programas de auto-diagnóstico en las mismas.
Algunos de los cambios más importantes se efectuaron en las superficies de desplazamiento, las muy altas y a la vez muy bajas velocidades de desplazamiento, derivó en el desarrollo de materiales plásticos (Ferobestos, Turcite, etc.) con lo que se recubren actualmente las superficies de desplazamiento.
También se mejoraron los tornillos, siendo de aplicación casi universal, los de bolillas recirculantes.
Los motores de corriente continua mejoraron la curva par-rpm siendo hoy estos, los servos más empleados.
Comparación entre MH (convencional) y M.H.C.N
Maquina herramienta convencional
Ejecución de una pieza
La ejecución de una pieza, en una MH tradicional, necesita la elaboración de una serie de documentos previos:
♦ Dibujo de definición de la pieza. ♦ Dibujo de fabricación.
♦ Hoja de proceso.
Con la ayuda de estos documentos, y en particular de la hoja de proceso, el operador decide los ajustes y acciones a ejecutar en la M.H.
♦ Inmovilización de la pieza.
Mandril – Pinza, tornillo, montaje de trabajo. Acción manual o neumática. ♦ Inmovilización de la herramienta.
Torreta porta-herramienta. Cambio manual. ♦ Rotación de la pieza. ( o herramienta).
Motor, reductor, caja de velocidades de avance o de manivela. Selección manual de la gama y de las velocidades.
♦ Desplazamiento transversal longitudinal (o vertical) de la herramienta (o de la pieza). Motor, reductor, caja de velocidades de avances o de manivela. Selección manual de gama y de velocidades.
♦ Control de desplazamientos.
Tambores graduados, o visualización electrónica. Control visual del operador. ♦ Parada en la cota deseada.
Lectura directa en tambores, graduados o topes automáticos. Acción directa o indirecta del operador.
♦ Seguimiento del trabajo.
En una máquina convencional:
El operador forma parte del ciclo de trabajo. Este controla los desplazamientos y ajustes, compara el resultado obtenido, con el resultado deseado, y decide la continuación o la detención del trabajo. Interviene visual y manualmente en el curso de todas las operaciones.
Máquina herramienta de control numérico.
Ejecución de una pieza.
La ejecución de una pieza en una M.H.C.N., necesita la elaboración de los siguientes documentos.
♦ Dibujo de definición de la pieza. ♦ Programa de fabricación de la pieza.
El programa de fabricación contiene todos los ajustes y todas las acciones a ejecutar en la M.H.C.N. para obtener la pieza.
♦ Inmovilización de la pieza.
Mandril – pieza, tornillo, montaje de fabricación. Acción manual o neumática. ♦ Inmovilización de la herramienta.
Torreta porta-herramientas. Carga y cambios dirigidos y controlados por el armario electrónico.
♦ Rotación de la pieza (o herramienta).
Motor dirigido y controlado por el armario electrónico.
♦ Desplazamiento transversal, longitudinal (y/o vertical) de la herramienta (o de la pieza). Motores dirigidos y controlados por el armario electrónico sobre X, Y y Z
♦ Control de desplazamiento
Captadores de posición, analizados y dirigidos por el armario electrónico sobre X, Y y Z. ♦ Parada en la cota deseada
Dirigido por el armario electrónico en función del programa de la pieza.
En una maquina MHCN:
El operador no forma parte del ciclo de fabricación. Interviene antes de ella, participando en la puesta a punto del programa de la pieza y aportando las modificaciones a un programa existente. Interviene después de la fabricación controlando las cotas obtenidas y decidiendo las modificaciones necesarias.
Durante la fabricación, solo la MH, dirigida enteramente por el armario electrónico, programado por el operador, ejecuta el trabajo.
Tecnología de las M-H C N
Debido a los requerimientos de precisión, flexibilidad y repetibilidad que deben tener las MH-CN, se las fabrica con una tecnología muy distinta a la convencional.
El desarrollo de este tipo de máquina herramienta está ligado a la evolución de las nuevas tecnologías. En efecto, el control y el gobierno de una MH por un armario electrónico programado (el CNC), solo ha sido posible con la aparición de componentes electrónicos de alta confiabilidad y altamente miniaturizados.
En estas máquinas el controlador se encarga de hacer todos los cálculos matemáticos para definir una posición dada o los parámetros de una trayectoria determinada, y luego por medio de distintos elementos como ser servomotores, captadores de posición, medidores de velocidad, actuadores especiales, etc, llevarlos a la práctica en la maquina propiamente dicha para lograr el objetivo buscado.
Podemos citar como las características más importantes:
1) Sistema de control 2) Actuadores
3) Captadores de posición
1.Sistema de control
Clasificación de los sistemas de control de los C.N.
Se puede diferenciar tres tipos de C.N. basándose fundamentalmente en su posibilidad de seguir o no una trayectoria continua durante el mecanizado:
1) Control numérico Punto a Punto
Este sistema controla el posicionamiento de la herramienta o pieza en los sucesivos puntos donde deba producirse una o más operaciones de mecanizado. La trayectoria a seguir para trasladarse de un punto a otro no tiene importancia, ya que el mecanizado lo hará recién al llegar al punto deseado.
Se utiliza principalmente en punteadoras, agujereadoras, punzonadoras, etc.
2) Control Numérico Paraxial
En este sistema, hoy ya en desuso, se puede controlar no solo la posición sino también la trayectoria de desplazamiento, siempre que sea paralela a alguno de los ejes coordenados. Una aplicación seria una agujereadora - fresadora pero recordando que sus trayectorias de mecanizado deben ser paralelas a los ejes, lo que la limita bastante.
En estos sistemas, la herramienta sigue una trayectoria continua en el espacio, mecanizando durante la misma. Para ello, el controlador debe sincronizar el movimiento de los ejes adecuadamente.
A modo de ejemplo de lo complejo de los cálculos a realizar por el CNC para poder controlar distintas trayectorias, graficaremos 3 casos:
a-) Realizar trayectorias rectilíneas paralelas a un eje.
b-) Trayectorias rectilíneas oblicuas en el plano, el ángulo descripto por el móvil responderá a la velocidad con que se mueva cada eje. (velocidad constante) .
c-) Trayectorias circulares, cada eje variará su velocidad en función al seno o coseno para asegurar una trayectoria circular (velocidad variable en cada motor).
En el primero de los casos (Punto a punto), no es necesario que exista ningún tipo de coordinación entre los movimientos de los ejes. Lo importante es alcanzar un punto dado en el mínimo tiempo y con la máxima precisión. El mecanizado no comienza hasta que se han alcanzado todas las cotas en los diversos ejes para dicho punto. El camino seguido para ir de un punto a otro no importa con tal de que no existan colisiones.
Se pueden seguir diferentes métodos, como se observa en la figura:
El método (a) es quizás el más lento, pero más sencillo. El método (b) es sin duda el más rápido aunque implica el uso de equipos sofisticados para mover los ejes coordinadamente (interpolación lineal). El método (c) es el más común, en él los dos ejes comienzan a moverse simultáneamente a máxima velocidad (formando 45º) hasta alcanzar la cota límite en alguno de los ejes, momento en el cual, para ese eje y continúan los demás.
soldadoras por punto, máquinas de ensamblado, etc.
La necesidad de un control más sofisticado surge cuando se han de controlar trayectorias continuas, forma de mecanizar denominada contorneado; el problema de adaptación a las curvas o superficies a seguir conlleva el uso de técnicas bastante depuradas en las que dichas curvas y superficies alabeadas se aproximarán a rectas, circunferencias y planos.
El método de control de trayectoria por el cual los sistemas de contorneado se mueven de un punto a otro es llamado interpolación.
Cada uno de estos controles requiere arquitecturas y construcciones diferentes, más o menos complicadas. El contorneado requiere una mayor precisión y un seguimiento continuo de la trayectoria durante el mecanizado. El control paraxial es un grado de complejidad mayor que el control punto a punto, en él no existe coordinación de movimientos entre ejes. El mecanizado se limita a superficies y contornos paralelos a los ejes principales de la máquina.
Aunque hoy día casi todos los controles numéricos son de contorneado, permanece el concepto de los tres modos de funcionamiento y mecanizado.
En el caso de un desplazamiento continuo en el plano, sincronizando los 2 ejes, se denomina Maquina de 2 ejes (ej. torno).
Para un mecanizado en el espacio será necesaria una "Máquina de 3 ejes ".
Existen maquinas de 2 ejes ¨Conmutables¨, que es una maquina de 3 ejes pero que solo puede sincronizar 2 a la vez (Ej. X-Z, luego X-Y).
Maquina de 2 ejes y medio¨ , con estas maquinas se puede trabajar en contorneado en el plano. El tercer eje, (el de la herramienta) puede ser mandado pero no sincronizadamente con los otros 2 ejes.
Clasificación de los controles en función de la retroalimentación:
El CN de un móvil sirve para conducirlo automáticamente a una posición determinada, siguiendo una trayectoria rectilínea o curvilínea.
Al emitirse una orden, es necesario saber si la maquina la ha cumplido satisfactoriamente; para saberlo se emplean 2 sistemas diferentes, a saber:
a) Sistema de bucle o lazo abierto.
b) Sistema de bucle o lazo cerrado.
a) Sistema de bucle abierto:En ellos se manda colocar la herramienta en una posición y no existe constancia de su correcto posicionamiento. No existe mecanismo de realimentación (feedback).
No están dotados de una realimentación que permita comprobar el correcto posicionamiento de la herramienta. Son típicos los sistemas dotados con movimientos incrementales, en los que la posición se alcanza de acuerdo al número de señales de entrada, por ejemplo, motores paso a paso.
las diferentes etapas del proceso. Además, la precisión depende de los rangos de los movimientos incrementales del accionador.
El esquema de una maquina CN con sistema de bucle abierto es el siguiente:
Entre el generador de impulsos y el motor se ha colocado un sistema de apertura y cierre (PUERTA), que es comandado por el contador, quien determina la cantidad de impulsos que debe dejar pasar la puerta; en base a la orden de desplazamiento que recibió, emitida por la consola de mando.
b) Sistema de bucle cerrado:
En ellos existe una continua realimentación en posición y velocidad, con el fin de ajustarse a un contorno determinado con la mayor precisión.
El valor de la señal de entrada se contrasta continuamente con el valor medido mediante un captador de posición. El control debe minimizar la diferencia entre la posición deseada y la real, conocida mediante este mecanismo de realimentación.
El típico lazo de control por eje de un C.N. incluye realimentación de posición y velocidad, ya que al irse acercando a la posición deseada, disminuye la velocidad para lograr mayor precisión. Los actuadores empleados en las máquinas que poseen estos controles deben ser aquellos que permitan movimientos diferenciales (motores de C.C, motores de C.A, motores hidráulicos), aunque también pueden utilizarse en algunos casos actuadores incrementales.
posición con la orden dada. Si la posición no es la correcta, se enviara una señal al motor que será la diferencia entre la orden y la posición actual.
Para medir la posición actual se utilizan captadores de posición de diversos tipos, que veremos mas adelante.
Las máquinas que emplean este sistema de bucle cerrado, normalmente trabajan con 2 bucles de retorno de información: uno referente a la posición del móvil y otro de la velocidad de desplazamiento, ya que al irse acercando a la posición deseada, disminuye la velocidad para tener mas precisión.
Si bien el sistema de lazo cerrado, debido a la realimentación, puede continuamente corregir su posición y velocidad, bajo ciertas condiciones, se puede producir una oscilación no deseada alrededor de la posición buscada. Por ejemplo, en una guía lineal sobre la que se desplaza un carro de alta inercia con paradas bruscas, es probable la aparición de subamortiguamiento u oscilaciones. La estrategia de control, debe pues, intentar minimizar esta inestabilidad con las ganancias y amortiguamientos adecuados. Las técnicas utilizadas para solucionar estos problemas son las tradicionales P.I.D. (proporcional, integral y derivativo) y las modernas de control digital.
2. Actuadores
Son los encargados de generar los movimientos de la máquina (corte, avance, apriete, alimentación, etc.) de acuerdo a las órdenes provenientes del C.N.
Los más utilizados son:
Motores paso a paso.
El principio de funcionamiento de estos motores es apto para maquinas que trabajan por contaje de impulsos.
Es un mecanismo que convierte pulsos eléctricos en respuestas de movimientos proporcionales Un motor paso a paso tiene un rotor que gira un determinado ángulo cada vez que su bobina de mando (estator), recibe un impulso eléctrico.
El esquema básico de motor paso a paso es el siguiente:
Cada bobina de mando ira recibiendo impulsos de corriente por sus bornes A-B, que irán cambiando de sentido (primero A será positivo y luego negativo), de manera de generar campos magnéticos N o S que repelan al rotor y de esa manera hacerlo girar en este ejemplo 90 grados. Para reducir este ángulo de giro y por ende aumentar la sensibilidad en la medición de la posición, se emplean rotores polifasicos, con lo que girara un ángulo correspondiente a la separación entre fase y fase.
Motores C.C.
Son muy usados debido a su facilidad de control y a dos características:
• 1ª, linearidad en la respuesta en velocidad del motor en función de la tensión. • 2ª, linearidad en la respuesta en par del motor en función de la intensidad.
Motores C.A.
Su aplicación aumenta paulatinamente debido a las nuevas innovaciones y mejoras en las técnicas de su control. Durante mucho tiempo fueron difíciles de controlar, pero hoy día se han desarrollado controles muy precisos.
3)Captadores de posición o elementos para medir desplazamientos:
La medición de los desplazamientos es la base de las maquinas CN que emplean bucle cerrado y lo realizan a través de captadores de posición.Las maquinas con bucle abierto no requieren de captadores porque la posición esta determinada por los impulsos que reciben los motores paso a paso.
La finalidad de un captador de posición, es la de transformar un desplazamiento (magnitud mecánica) en una magnitud eléctrica para que la consola la procese.
Clasificación de los captadores de posición:
Se pueden clasificar teniendo en cuenta 4 características básicas, a saber:
1) Por la naturaleza de la información que brindan:
a) Analógicos:
En estos sistemas, existe correspondencia entre las posiciones y un valor físico, como una tensión o una fase.
b) Digitales:
En estos sistemas, no se permite caracterizar mas que un numero finito de posiciones, con exclusión de toda posición intermedia.
2) Por la forma en como relacionan la magnitud mecánica con la eléctrica:
a) Absolutos:
Los captadores absolutos dan una señal ligada en forma unívoca al valor medido. Esta relación unívoca, permite referir todos los puntos medidos a un punto fijo que se adopta como origen. Pueden ser analógicos o digitales.
a-1) Absoluto Analógico:
Al desplazamiento del móvil controlado, le corresponde una variación continua y unívoca de un valor físico.
Esquemáticamente seria:
a-2) Absoluto Digital:
En este caso, el campo de medición esta subdividido en un numero entero de pasos de igual longitud y cada uno esta identificado en forma unívoca por un numero codificado. Para la codificación empleamos números binarios puros.
Para un numero ¨n¨ de pistas paralelas de medición, podemos tener 2 elevado a la “ n ” pasos distintos a discernir.
La medición se establece por medio de células fotoeléctricas que al encontrar una superficie opaca o transparente, se obtiene el estado lógico 0 o 1 respectivamente.
b) Incrementales:
Estos captadores tienen dividido su campo de medición en un numero entero de pasos o incrementos de longitud definida e idéntica.
Estos captadores generan un impulso luego de cada movimiento incremental, no pudiendo interpolar dentro de ese intervalo de movimiento y sin dar relación unívoca entre la posición y la señal.
Estos captadores se materializan por ejemplo con señales binarias tipo opaco-transparente, sobre una única pista de una regla óptica graduada.
3) Por el emplazamiento del captador en la cadena de control:
a) Directo:
Cuando no existe ningún elemento mecánico intermedio entre el elemento desplazable y el propio captador de posición. De este tipo son los captadores tipo regla (lineales) montados directamente sobre la mesa a controlar o los del tipo circular cuando están colocados directamente sobre el eje del elemento que se quiere medir.
b) Indirecto:
Es cuando no detecta directamente el movimiento del móvil. Por ejemplo sobre un husillo a
bolas de un carro, del que se conoce el paso o sea la relación entre el giro del husillo y el avance del carro.
4) Por la forma física del captador:
a) Lineales:
Cuando su principio de funcionamiento exige un desplazamiento lineal. Ejemplo : reglas graduadas ópticas, Inductosyn lineal.
b) Rotativos:
Cuando necesitan de una rotación para poder medir. Ejemplo : discos graduados o codificados, Resolvers, etc.
Captadores de posición más utilizados:
Actualmente los 2 captadores mas utilizados son el Resolver (analógico, indirecto, rotativo) y el Inductosyn (analógico, directo, lineal).
Sincro-Resolvers:
Son captadores inductivos rotativos, parecidos a ciertos motores eléctricos.
Esquemáticamente seria un rotor al que se le aplica una tensión de referencia alterna y un estator en el que se recoge una tensión de una amplitud dependiente de la posición angular del rotor.
En los sincro-resolvers de precisión, la resolución puede alcanzar de 5 a 10 minutos de grado de arco de giro.
Inductosyn :
El inductosyn lineal se compone de 2 elementos independientes móviles uno con respecto al otro, pero sin contacto mutuo. Estos elementos componen lo que se llama regla y cursor del captador. Normalmente los bobinados son de cobre y en forma de circuitos impresos.
El principio de funcionamiento es parecido al resolver pero en forma plana. La regla seria el equivalente al desarrollo del bobinado del rotor de un resolver monofásico de una espira por polo.
El cursor equivale al desarrollo del estator del resolver con 2 fases y se compone de 2 grupos de bobinados con un desfasaje eléctrico de 90.
Estos 2 elementos se deslizan uno sobre el otro con una separación de 0,1 mm. Esta separación debe ser constante a lo largo de todo el desplazamiento.
Tiene algunos inconvenientes:
1)Debe mantener constante la separación.
2)El coeficiente de dilatación del soporte debe ser conocido con precisión y ser adaptado a la M-H.
3)Como el número de espiras por polo se reduce a 1, la frecuencia de trabajo debe ser elevada (1 a 20 kHz.) a fin de poder recoger tensiones suficientes .
Esquema de funcionamiento de un encoder rotativo digital:
referencia codificadas que los "transforman" en Absolutos:
La escala inferior trabaja a modo de codificador de posición absoluta, ya que cada ventana se encuentra a una distancia diferente, conocida para cada intervalo (por ejemplo si lee la marca situada a 10.02, sabrá que está entre 10 y 20mm de la regla).
4-)Características de diseño:
Por tratarse de máquinas de una gran precisión y de una gran capacidad de arranque de viruta, requieren características de diseño y de construcción mas sofisticadas que las maquinas convencionales.
Algunos de los ítems a tener en cuenta son: holguras, rozamientos, vibraciones, deformaciones, desalineación, rigidez, etc.
Para evitar las holguras en la traslación de los carros (y por ende mas exactitud en las mediciones) se emplean los husillos a bolas recirculantes.
Este mecanismo, que minimiza las holguras, en caso de que aparecieran, permite anularlas por medio de un registro o reglaje.
Para reducir los rozamientos, se emplean guías de rodadura (patines) o guías hidrostáticas. Estas ultimas más modernas, se emplean casi sin excepción en maquinas rectificadoras.
La solución mas empleada es la de las guías de rodadura, que tienen un bajo coeficiente de rozamiento (rodadura), un precio accesible y una tecnología de fabricación convencional.
A continuación se muestran figuras y fotografías mostrando distintos tipos de guías planas y husillos de bolas recirculantes (con distintas variantes de diseño).
Distintos diseños de circulación de las bolillas dentro de la tuerca:
MÁQUINAS CONTROL NUMÉRICO
Célula Flexible de Fabricación Didáctica
Torno Control Numérico de Producción 2
Programación
Así como en una máquina convencional o automática, para realizar una pieza debemos adecuarla eligiendo el tipo de sujeción de la pieza, el empleo o no de contrapunta, las herramientas a utilizar, y el proceso de operaciones para su mecanizado; en una M H C N debemos darle la información a la maquina a través de un PROGRAMA.
Cuanto más avanzada sea la máquina, mas operaciones podremos hacer mediante el programa, como ser: cambios de elementos de sujeción de la pieza (plato), alimentación automática de materia prima, cambio de herramientas al producirse su desgaste, etc.
Las primeras máquinas controladas numéricamente, empleaban un ¨ lenguaje ¨ para la programación propio del fabricante. Esto traía aparejada la complicación de tener que aprender varios lenguajes de distintos fabricantes.
Rápidamente se soluciono el inconveniente por medio de la estandarización o normalización del lenguaje. Actualmente la norma mas utilizada es la norma ISO.
El programa es el conjunto de información geométrica y tecnológica necesaria para fabricar la pieza y será ¨escrito¨ en forma codificada de acuerdo a la norma a emplear.
La información geométrica comprende básicamente: a) Dimensiones de la pieza.
b) Cálculos geométricos de empalmes y puntos de tangencia. c) Dimensiones de la materia prima en bruto.
d) Acabado superficial. e) Tolerancias de mecanizado. f) Longitud de las herramientas.
g) Longitud de la carrera de los carros (alcances). La información tecnológica abarca:
a) Velocidad de avance.
b) Velocidad de rotación o de corte.
c) Características físicas de resistencia o de dureza del material a mecanizar. d) Características de las herramientas: material, ángulos de afilado, forma, etc. e) Empleo o no de refrigerante.
f) Sentido de giro del plato.
Caracteres empleados en la programación s/norma ISO:
Los siguientes son los caracteres o letras empleados en la programación, con su correspondiente formato, su significado, y sus variantes si las tuviera (a veces una letra se emplea para mas de una función):
¨P¨:
P _ _ _ _ _ número de programa.
Se emplea para identificar a los programas, almacenarlos en la memoria y recuperarlos en cualquier momento invocando su numero asignado. Tiene 5 dígitos y estará comprendido entre 0 y 99998.
P _ _ identificación de parámetros o variables.
Se emplea en la programación paramétrica o en los ciclos fijos de mecanizado y nos permite asignar variables y operar con ellas. Tiene 2 dígitos y puede variar entre 00 y 99.
¨N ¨:
N _ _ _ _ numero de bloque (o de línea de programa).
Sirve para identificar los números de línea del programa. Estará comprendido entre 0 y 9999. Conviene preferentemente comenzar con la numeración desde N10 y numerar de 10 en 10 por si hubiera que colocar líneas intermedias para corregir errores u omisiones.
N _ _ _ _. bloque condicional.
El punto “.” después del número de bloque, lo identifica como “condicional”. Este bloque se ejecutará solo si la señal exterior (llave condicional) esta activada. Caso contrario, lo ignorará. Hay que tener en cuenta que la máquina lee con 4 líneas de anticipación (o más, dependiendo del tipo de control), por lo que la llave deberá estar activada con esa antelación.
N _ _ _ _. . bloque condicional especial
Los dos puntos “. .” después del número de bloque, lo identifican como bloque condicional especial.
En este caso no se tendrá en cuenta las 4 líneas de anticipación con que lee la máquina, sino que será suficiente conque se active la señal exterior (llave) durante la ejecución del bloque anterior.
N _ _ . _ _ número de subrutina estándar o paramétrica.
Permite identificar subrutinas. Los 2 primeros dígitos indican el número de subrutina (00 al 99), los 2 dígitos que siguen al punto decimal, indican la cantidad de veces que se repetirá esa subrutina.
¨G ¨:
G _ _ funciones preparatorias.
Están comprendidas entre G00 y G97 para nuestra máquina, aunque no necesariamente existirán todas correlativamente.
Posteriormente listaremos todas las funciones preparatorias con su significado y mas adelante aun las explicaremos una por una.
¨F ¨:
F _ _ _ _ avance en mm / min. F _ _ _ . _ _ _ _ avance en mm / rev
Nos permite programar la velocidad de avance de los carros en 2 unidades distintas: mm /min. y mm / rev, siendo el máximo programable en cada caso de 9999 mm / min. y de 500 mm / rev; aunque estos valores no los puede ejecutar la máquina por cuestiones de fabricación. De esta manera el avance máximo estará limitado por el valor de 3000 mm / min.
F _ _ operaciones con parámetros
Estará comprendida entre F 1 y F 22.
La máquina cuenta con 22 operaciones matemáticas, trigonométricas y/o lógicas para efectuar con parámetros (variables)
Se emplean en la programación paramétrica y los listaremos y estudiaremos mas adelante.
F _ código de forma de herramienta
Comprendido entre F 0 y F 9 indica según un código la forma que tiene una herramienta. Se emplea en la Tabla de Herramientas.
¨S ¨:
S _ _ _ _ Velocidad de giro del cabezal
Se puede programar la velocidad en 2 unidades:
a) Revoluciones por minuto (r.p.m.). Estará comprendido entre 0 y 9999, aunque el limite superior lo establece la máquina por construcción en 3000 r.p.m.
de velocidad de corte (tangencial) constante. En este caso la velocidad estará comprendida entre 0 y 3047 m / min. , siendo el limite real determinado por el diámetro de la pieza y la máxima velocidad del plato (3000 r.p.m.); según la siguiente ecuación:
v = 3.14159 x D x n / 1000
S _ _ _ _ . _ _ _ parada orientada del cabezal.
Permite detener el cabezal en una determinada posición angular respecto de la referencia cero del encoder de la máquina. El valor de S estará expresado en grados. Se la emplea en el caso de tener herramientas motorizadas, del mismo modo que un plato divisor.
¨T ¨ :
T _ _ . _ _ código de herramienta
Los 2 primeros dígitos indican la posición de la torreta tipo revolver. En nuestra máquina, bastará con un dígito por tener solo 8 posiciones. Por lo tanto variará entre 1 y 8.
Los 2 dígitos que siguen al punto decimal indican cual es la herramienta que está colocada en esa posición Ese número varia entre 1 y 32 e indica las dimensiones y la forma de esa herramienta que se encuentran almacenados en una memoria auxiliar de la máquina llamada Tabla de herramientas.
¨M ¨:
M _ _ funciones auxiliares
Comprendida entre M0 y M45. Estas funciones auxiliares, definen por ejemplo: sentido de giro del cabezal, señal de fin de programa, selección de la gama de velocidades, etc. Posteriormente las listaremos y las estudiaremos detenidamente.
¨ X ¨:
X +/- _ _ _ _ . _ _ _ cotas según el eje X.
Debemos tener presente que si programamos en diámetros (que es lo usual), el valor de X será
