FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Estudio de la programación del torno con control numérico fanuc 21it en la fabricación de probetas -
astm e8.
Autor : Br. Mendocilla Polo, Roberto Junior Asesor : Ing. Acosta Horna, Juan Ely David
TRUJILLO – PERÚ 2022
TESIS
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO MECÁNICO
Comunicación
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PRESENTACIÓN
SEÑOR DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA.
SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO:
De acuerdo con lo asignado en el Reglamento de Grados y Títulos de la Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Trujillo, pongo a su disposición la presente tesis: “ESTUDIO DE LA PROGRAMACIÓN DEL TORNO CON CONTROL NUMÉRICO FANUC 21it EN LA FABRICACIÓN DE PROBETAS - ASTM E8”.
El estudio a tratar tuvo como finalidad desarrollar una metodología acerca de la correcta utilización del control numérico FANUC 21it y desarrollar una guía para la enseñanza y aprendizaje de este control.
Trujillo, Octubre 2021
ii DEDICATORIA
En principio a Dios porque tengo fe en él, en el camino que ha escrito para mí, en el perdón y las nuevas oportunidades que me brinda. Gracias a Dios hoy puedo estar más cerca de alcanzar el Título de Ingeniero Mecánico y en adelante todo lo que me proponga; porque sin Dios no puedo nada, pero con él, yo lo puedo todo.
A ti mi viejo Roberto, siempre he querido ser como tú y te admiro mucho, tú eres el héroe que siempre me salva en mis pesadillas y el que está cuidándome en mis sueños, pero tú siempre quisiste que sea mejor que tú, hoy no creo que lo sea porque aún necesito de tus consejos, tus anécdotas y tus regaños. Tú eres el Ingeniero que se ingenió darle un camino a mi vida; aquel día que me viste hacer carritos con cajas de fosforo y Kolynos … y me dijiste: “Tú vas a ser Ingeniero Mecánico”, ideaste en mí un amor por esta carrera de las cual me siento contento de haber elegido. Mi viejo, tú eres la persona más ingeniosa que conozco, y en esta Tesis, como en mi Titulo; dirá bien grande ROBERTO MENDOCILLA, todo esto te pertenece más que a mí…TE AMO.
A ti hermana Deborah, te lo he dicho tantas veces y te lo voy a repetir, gracias por no dejarnos, gracias por estar con nosotros, gracias por tu ejemplo de hermana mayor, gracias por cuidar de mis padres tan bien, gracias por gritarme, gracias por cuidarme de niño, gracias por mis pasajes cuando no tenía, gracias por ser mi hermana y mi mamá Deborah, gracias por amarme así a tu manera y gracias por luchar conmigo esa última oportunidad de postular a la UNT, gracias por creer en mí hermana; mira hasta donde hemos llegado. Finalmente, gracias por pelear tanto conmigo, aun así, yo te amo.
Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. iii A ti mi hermana Kristin, mi Mafaldita; te veo y sé que mi Madre no se fue, porque tú también me cocinas rico, gracias por esos chispazos de frases que me han marcado, ten por seguro que mis logros son para ustedes, gracias por cuidar de mí tanto como Deborah, gracias por hacer tuyos mis sueños, por acompañarme a mis charlas en mi primer trabajo, por despertar temprano conmigo para llevarme a mis cursos, gracias por recibirme en tu casita y porque has pospuesto tus sueños por cumplir los nuestros;
no lo olvido ni lo olvidaré.
Ustedes hermanas son mi complemento para el éxito, las amo socias.
A ti mi Gael, quiero ser un buen ejemplo para ti; sé que eres muy inteligente y por eso deseo que cuando leas estas palabras sepas que tú puedes lograrlo todo en la vida, confía en ti porque nosotros creemos en tu potencial, quiero que hagas muy feliz a tu Mamá Deborah con tus logros y deseo que sepas, que cuentas conmigo para siempre…Junitor II. Te amo.
Y aquí llega el momento en el que quiero escribir tantas cosas y las páginas se me acortan y las teclas me miran y me dicen: “escribe con el corazón”, pero lloro porque la extraño.
Esta dedicatoria es en especial, para alguien que le hubiese gustado ver su más grande sueño hecho realidad; para ti Mamá Mafalda Polo Paredes.
Tuve la bendición de recibir tu amor durante 17 años y ahora comprendo que fue suficiente para dejar tu legado en mí, un legado de AMOR Y CONTROL, así como la canción de Rubén Blades.
iv Priorizaste en nuestra educación y en nuestra alimentación antes que cualquier otra cosa, nos enseñaste a trabajar desde muy niños, a vender verduras en las calles y a soñar que con nuestra educación algún día podríamos salir adelante todos juntos y no te equivocaste, Dios te dijo que así sería y te mando para que nos enseñaras ese camino y sembraras con nosotros, pero nunca nos advertiste que cosecharíamos sin ti y me duele tanto, pero lo comprendo y acepto la voluntad de Dios.
Hoy te dedico este logro y cumplo mi juramento ante tu nombre, un día cuando era niño, en la puerta de la UNT; me dijiste: “Solo mi hijo hombre falta que ingrese a la UNT”, pues ese niño lo logró y ahora esta apunto de Titularse.
Mamá Mafalda Polo Paredes, te dedico esta Tesis y con ello la Obtención de mi Título, cumplo con mi juramento ante ti y te grito hasta el cielo con mucha emoción: Mamá, lo logré, lo logreeé.
“En el lugar que estés hoy y siempre yo te llevo a mi lado, necesito cuidados y de ti, si me voy donde vaya aquí vas conmigo, no quiero ir solo, te necesito a ti”.
“Tú sabes bien guiarme, tú sabes bien cuidarme, todo lo haces genial tú, SER MUY BUENA ES TU VIRTUD, como yo te voy a pagar todo lo que haces por mí, lo feliz que yo soy, todo este gran amor, solo con mi vida, toma mi vida te la entrego, porfavor no me abandones nunca, nunca nunca, te lo pido por favor”.
Aguilera Valadez, A. (1986). Te lo pido por favor. En Pensamientos [Vinilo].
Ariola Récords (1986).
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AGRADECIMIENTOS
Agradezco a mi Alma Mater, La Universidad Nacional de Trujillo; por haberme acogido durante cinco años como hijo suyo y haber inculcado en mí, los conocimientos en Mecánica y el honor de ser un Unetiano; siempre diré Fuerza mi UNT.
A mi asesor por haber aceptado ayudarme con el proceso y aprendizaje para desarrollar mi Tesis, así como a todos mis maestros, gracias a su exigencia y excelente docencia, han hecho de mí un profesional con grandes virtudes en el campo Ingenieril.
A mis amigos Ali y Manuel porque cuando necesite de su ayuda, me recibieron en sus casas y se dieron el tiempo de reinventarme moralmente, quiero que sepan amigos que viviré agradecido por esos grandes detalles; muchas gracias de corazón.
Y termino en estas líneas agradeciendo a mi Tía y a la vez Madrina, Elvira Polo Paredes. Perdón por tan poco y gracias por tanto cariño, y aunque he crecido, sigo teniendo el mismo respeto y admiración por ti; gracias por ayudar tanto tiempo a mi Mafalda y a nosotros tus sobrinos. Disfruta conmigo este título, que el camino ha sido largo y tu ayuda le sumó mucha gasolina a mi tanque. Te quiero mucho Madrina Elvira.
vi ÍNDICE ANALÍTICO
Presentación...i
Dedicatoria...ii
Agradeciemiento...v
Índice Analítico...vi
Lista de Figuras...ix
Lista de Tablas...xii
Resumen...xiii
Abstract...xiv
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. vii CAPITULO I. INTRODUCCIÓN
1.1 Realidad problemática ...1
1.2 Enunciado del problema...2
1.3 Hipótesis...2
1.4 Justificación………...3
1.4.1 Justificación técnica...3
1.4.2 Justificación económica………...……….………...3
1.5 Objetivo ...3
1.5.1 Objetivo general ...3
1.5.2 Objetivos específicos...3
CAPITULO II. FUNDAMENTOS TEORICOS 2.1 Antecedentes………..4
2.2 Fundamento Teórico………..5
2.2.1 Realidad Virtual, Realidad Aumentada y Realidad Mixta………...5
2.2.2 Control Numérico………...8
2.2.3 Control Fanuc 21it………10
2.2.4 PROGRAMACION EN CONTROL FANUC……….15
2.2.4.1 Ejes de Programación……….15
2.2.4.2 Puntos de Referencia………..15
2.2.4.3 Decalaje de Origen……….16
2.2.4.4 Sistema de Coordenadas……….17
2.2.4.5. Modos Operativos……….18
2.2.4.6 Programación……….19
2.2.5 Software de Control Numérico………22
viii CAPITULO III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Material de Estudio………..24 3.2 Comandos de Programación………27 3.3 Software Swansoft CNC Simulator……….33
CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 Resultados………...………35 4.2 Discusión de Resultados………...…48
CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones………...50 5.2 Recomendaciones…………...………..51
CAPITULO VI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Referencias Bibliográficas………...…52
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LISTA DE FIGURAS
Fig.1: Realidad Virtual, un mundo completamente digital...6
Fig.2: La realidad aumentada nos da información relevante para tomar decisiones...7
Fig.3: Realidad Mixta, combinación del mundo real y digital pero con Interactuacion...8
Fig.4: Torno de Control Numérico...9
Fig.5: Aqui se aprecia un Diagrama del Control Fanuc 21it...10
Fig.6: Pantalla o monitor LCD o LED que muestra los datos que se introducen en un dispositivo de salida...11
Fig.7: Aqui se aprecia el teclado alfanumérico, letras y números...13
Fig.8: Aqui se puede observar los ejes X y Z utilizados en la programación...15
Fig.9: Aqui se muestra las posiciones del cero pieza y cero máquina...16
Fig.10: Aqui se aprecia la posición, mas frecuente de ubicación del cero pieza en la parte frontal de la pieza...17
Fig.11:Aqui se muestra las coordenadas absolutas y las coordenadas incrementales...18
Fig.12: Pantalla de presentación del control Fanuc 21it...23
Fig.13: Aqui se puede apreciar el controlador Fanuc 21it...24
Fig.14: Hard Lock Driver proporcionado por Nanjing Swansoft Technology Company desde China...25
Fig.15: En el cuadro se muestran los diferentes tamaños de probetas admitidos por la norma ASTM E8...26
Fig.16: Código G0 de posicionamento rápido...28
Fig.17: Código G1 de interpolación linea...28
x Fig.18: El valor de las RPM cambia constantemente de tal manera que la
herramienta al acercarse al centro gira muy rápido...29
Fig.19: Ciclo de desbaste longitudinal G71...30
Fig.20: Ciclo de acabado G70...31
Fig.21: Ciclo de roscado G76...32
Fig.22: Ciclo roscado con los valores del segundo bloque...33
Fig.23: Software Nanjing CNC en su entorno virtual...34
Fig.24: Control antes del encendido...35
Fig.25: Control después del encendido...36
Fig.26: Referenciando la maquina hasta el cero máquina...37
Fig.27: Configurando la pieza de trabajo...37
Fig.28: Estableciendo el modo EDIT...38
Fig.29: Cargando la primera herramienta de corte derecho...38
Fig.30: Cargando la segunda herramienta de corte izquierda con inserto de 35°...39
Fig.31: Realizando un posicionamento rápido en la esquina de la pieza...39
Fig.32: Herramienta posicionada para realizar el OFFSET...40
Fig.33: Activando el OFFSET SETTING...40
Fig.34: Probeta terminada en vista frontal...42
Fig.35: Medidas para probetas circulares tomadas de la norma ASTM E8 para el espécimen 1...42
Fig.36: Medidas para probetas circulares donde se parametriza las medidas en función de R, D, C, G, A...43
Fig.37: Partes del mecanizado...43
Fig.38: Ejecutando el programa em el panel de control Fanuc 21it...45
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. xi Fig.39: Trayectoria de la herramienta em el ciclo fijo G71...45 Fig.40: Ejecutando el programa en el control Fanuc 21it...46 Fig.41: Probeta em vista final después del mecanizado...46
xii LISTA DE TABLAS
Tabla. N°1: Funciones de las teclas………...12 Tabla. N°2: Funciones de las teclas de Control de Máquina……….14 Tabla. N°3: Valores típicos de algunos materiales………26
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RESUMEN
El objetivo general fue diseñar y elaborar una metodología para programar en el Torno con Control Numérico Fanuc 21it; el mecanizado de probetas bajo norma ASTM E8.
Se utilizó la siguiente instrumentación: Un software diseñado con realidad aumentada en un entorno netamente virtual. Es decir, una máquina netamente virtual en un entorno virtual.
El simulador trabaja en tiempo real en tres dimensiones, además cuenta con un software de verificación de código G avanzado, el cual nos permite programar y simular dentro del entorno virtual.
La conclusión principal fue que, se logró escribir el código en programación numérica Fanuc 21it para poder realizar la probeta, confeccionando la plantilla la cual es descrita en forma pormenorizada y solo requiere un cambio de valores de los parámetros para poder confeccionar cualquiera de los seis especímenes que nos muestra la norma ASTM E8. También, se describieron algunas de las principales funciones y ciclos fijos que utiliza el control Fanuc 21it que permitieron llevar a cabo este trabajo.
Finalmente, de esta manera, se llevó a cabo la simulación virtual del código y también de la máquina mediante la ayuda de la realidad aumentada, proporcionada por el software CNC Swansoft, en la cual se vió una simulación realística de todo el proceso en forma pormenorizada de la fabricación de la probeta.
PALABRAS CLAVES: Control Numérico, Software, Probeta, Simulación.
xiv ABSTRACT
The general objective was to design and develop a methodology to program on the Fanuc 21 it numerical control lathe, the machining of specimens under the ASTM E8 standard.
The following instrumentation was used: A software designed with augmented reality in a purely virtual environment. That is, a purely virtual machine in a virtual environment.
The simulator works in real time in three dimensions, it also has advanced G code verification software, which allows us to program and simulate within the virtual environment.
The main conclusion was that, it was possible to write the code in numerical programming Fanuc 21it to be able to make the specimen, making the template which is described in detail and only requires a change of parameter values to be able to make any of the six specimens shown by ASTM E8. Also, some of the main functions and canned cycles used by the Fanuc 21it control that allowed this work to be carried out were described.
Finally, in this way, the virtual simulation of the code and also of the machine was carried out through the help of augmented reality, provided by the Swansoft CNC software, in which a realistic simulation of the entire process was seen in detail of the manufacture of the test piece.
KEYWORDS: Numerical control, Software, Test tube, Simulation
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CAPÍTULO I.- INTRODUCCIÓN.
1.1. Realidad Problemática.
Hoy en día es muy común utilizar el término control numérico para referirnos a maquinas herramientas completamente automatizadas que pueden mecanizar piezas complejas.
El control numérico es una tecnología que se origina después de la segunda guerra mundial, cuando la Fuerza Aérea de los EE.UU. encarga al MIT el diseño y fabricación de una maquina muy precisa para la fabricación de componentes para sus aviones. Es así como nace la tecnología del Control numérico, a la cual posteriormente se le suma la computadora convirtiéndose esta tecnología en CNC control numérico por computadora, cabe precisar que el control numérico puede funcionar por sí solo y no necesita de computadora la cual es un complemento y apoyo en tareas sumamente complejas.
La facilidad, confiabilidad y rapidez de las operaciones de mecanizado llevadas a cabo con este tipo de tecnología se ha vuelto muy popular y accesible hoy en día utilizado en muchas empresas. Si bien es cierto que en un comienzo se trató de estandarizar el lenguaje alfanumérico empleado en una norma ISO, la gran popularidad y explosión industrial, hizo que cada fabricante con base al estándar ISO desarrollara su propia sintaxis osea lenguaje de programación.
FANUC es pionero en automatizar las máquinas de grandes Industrias en toda América. Tiene propuestas de codificación y metodología para lograr avances especiales en cantidad y calidad de producción y brinda paquetes sugerentes de mejoras económicas. FANUC Robotics tiene total disposición de diez centros tecnológicos regionales ya sea E.U.A., Canadá, México y Brasil.
2 Los controles Fanuc son muy populares entre diferentes fabricantes de Máquinas de Control Numérico y están muy presentes en la Industria Peruana.
En la Escuela de Ingeniería Mecánica, así como Materiales o Metalurgia, necesitamos fabricar probetas las cuales son utilizadas en ensayos de Tracción ya sea para una simple práctica o para trabajos de investigación.
Actualmente se confeccionan por métodos tradicionales es decir manualmente donde cada medida es verificada en todo momento mediante instrumentos de medición ya sea calibrador o micrómetro y esto es demasiado tedioso y engorroso y no siempre el lote de probetas guarda uniformidad debido a errores humanos por la repetitividad del proceso.
Las probetas utilizadas en los ensayos de tracción dependiendo del tipo, difieren en algunas características ya sea de medidas, forma y acabados, pero en general mantienen el patrón de una mancuerna como forma general.
En la actualidad existen muy pocos manuales o textos de enseñanza sobre estos controles. Específicamente no hay rutinas o programas para fabricar probetas, si tuviéramos estas herramientas sería muy fácil introducirlas en los controles FANUC 21it y poder fabricarlas.
1.2 Enunciado del problema
“Cómo diseñar un programa en el control numérico Fanuc 21it para la fabricación de probetas bajo la norma ASTM E8”.
1.3 Hipótesis.
Con la utilización de herramientas de programación Isométrica, realidad aumentada y la sintaxis propia del control Fanuc 21it.
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1.4.1 Justificación Técnica.
Este estudio científico, es una contribución a la tecnología acerca de un tema específico que es la codificación en un Control Numérico. El control FANUC 21it es un control moderno muy versátil con el cual, una vez establecida la metodología para la elaboración de una probeta, la secuencia se puede replicar para otra probeta e inclusive para probetas bajo otra Norma.
1.4.2 Justificación Económica.
La utilización de la programación y codificación acerca del CNC FANUC 21it ayudará a preparar a los pitonizos en la materia a confeccionar sus probetas y ahorrará muchísimo tiempo. Por otro lado, al disminuir los tiempos; los costos de fabricación se reducen haciendo que el proceso sea rentable económicamente y maximizando ganancias.
1.5 OBJETIVOS
1.5.1 Objetivo General
• Diseñar y elaborar una metodología para programar en el Torno con Control Numérico Fanuc 21it el mecanizado de probetas bajo norma ASTM E8.
1.5.2 Objetivos Específicos
• Describir los comandos más utilizados del Control.
• Simular la introducción de código virtualmente en la máquina con ayuda de la realidad aumentada.
• Determinar el seteado y el decalaje de la máquina.
• Obtener la probeta bajo norma ASTM E8.
4 CAPÍTULO II.- FUNDAMENTOS TEÓRICOS.
2.1 ANTECEDENTES
El Ing. Pablo Argumedo Moreno justificó su tesis de Maestría nombrada
“PROGRAMACIÓN EN EL TORNO DIDÁCTICO CONTROL
COMPUTACIONAL NUMÉRICO BOXFORD 250”, con lugar en la Unidad Profesional de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Adolfo López Mateos, en la Sección de Postgrado; en la que nos muestra una variedad de ejemplos muy prácticos de uso de la programación isométrica, además de darnos un repaso de la arquitectura y funcionamiento de cada unidad o parte que conforman una máquina de control numérico.
Arguelles Guerrero Rodrigo Márquez, en su trabajo titulado “METODOLOGÍA DE OPERACIÓN DE EQUIPOS CNC Y APLICACIÓN DE TECNOLOGÍA CADCAM”, nos muestra números, programas y ejemplos en un “CENTRO DE MAQUINADO TRIAC CON CONTROL FANUC OM” desde lo básico pasando por rutinas y subrutinas hasta llegar al desarrollo de programas complejos algo muy parecido a lo que estamos tratando de realizar, pero para un control FANUC OM.
Marco Vinicio Guamán Alarcón, de la Escuela Politécnica Nacional Quito Facultad de Ingeniería Mecánica, nos muestra en su trabajo “IMPLEMENTACIÓN GUÍA DE PRÁCTICAS EN LA ENSEÑANZA DE FABRICACIÓN DE ELEMENTOS MAQUINABLES MEDIANTE EL TORNO CON CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO DEL LABORATORIO MÁQUINAS HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA MECÁNICA”.
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 5 Esta descripción de proceso programación manual GSK980TD del torno Control Numérico GSK GT40a Laboratorio de Máquinas-Herramientas de Ingeniería Mecánica – Quito, a través de ejemplos muy precisos da uso de las sintaxis respectivas, así como bucles y programación avanzada para piezas complejas cabe resaltar que la programación es eminentemente manual.
2.2 FUNDAMENTO TEORICO
2.2.1 Realidad Virtual, Realidad Aumentada y Realidad Mixta
Hemos escuchado hablar en estos tiempos de realidad virtual sobre todo en los celulares con algunos juegos pero que significa este término, que tipos de realidad se están manejando ahora; a continuación, trataremos de explicar algunos de estos conceptos de una manera clara y sencilla.
La realidad virtual es una tecnología que sucita entrar a un mundo donde todo lo que nos rodea o conocemos en forma natural se ve en forma artificial en formato digital para lo cual utilizamos dispositivos como cascos o lentes de realidad virtual de tal modo que nuestra visión normal del mundo tal como la percibimos se ve alterada por estas imágenes digitales, así mismo el sistema se completa con el sentido del oído e incluso con el sentido de equilibrio si es que estamos en una silla o dispositivo especial que permita emular cierto movimiento.
Sus alcances y proyecciones son inimaginables; esta tecnología aunque esta dando sus primeros pasos nos puede llevar a otra época, entorno o ambiente inimaginable pudiendo explorar realidades que jamás hemos visto y sobre todo vivir experiencias que nos podrían ayudar en situaciones completamente reales.
6 Fig. N°1 Realidad Virtual un mundo completamente digital
La realidad aumentada por otro lado combina la realidad del mundo físico con una realidad digital, es decir ponemos una capa sobre otra y esto es posible debido a que no obstruimos nuestra visión o nuestros sentidos, sino que percibimos la realidad tal como es.
Además llenamos de información adicional que nos puede servir muchísimo sobre todo para valorar experiencias y situaciones problemáticas.
En el campo de la ingeniería todos están de acuerdo que en el futuro será una herramienta cotidiana en el quehacer diario de toda actividad en Ingeniería.
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 7 Fig. N°2 La realidad aumentada nos da información relevante para tomar decisiones
La realidad mixta ya no solo superpone información adicional o relevante en el mundo físico sino más bien todo se convierte en una fusión del mundo virtual y el mundo físico.
Por ejemplo, podemos colocar una silla modelada en algún software CAD y situarla en un punto dado la silla va a ser consciente de todo lo que está a su alrededor y va a interactuar con ello, por ejemplo, si pasa alguien por delante la silla va quedar tapada, o de repente la iluminación del entorno cambia o se altera el efecto de iluminación sobre la silla o su sombra cambia todos; estos pequeños detalles van a darle un aspecto realista a la silla como si estuviera físicamente allí. Pero en realidad no lo está.
8 Fig. N°3 Realidad Mixta combinación del mundo Real y digital, pero con interactuación
2.2.2 Control Numérico
Es un sistema que automatiza las máquinas herramientas. Este sistema es utilizado, manejando comandos y almacenándolos en un espacio, a diferencia del comando manual por palancas o volantes.
Las máquinas pioneras de Control Numérico fueron diseñadas en las décadas de los 40 y 50 por John T. Parsons; un Ingeniero de renombre, esto basado en la maquinaria con descodificación motora, cuyos comandos son relacionados manualmente continuando las acotaciones brindadas por la tarjeta perforada de un microscopio.
Estos mecanismos se desarrollaron ágilmente con los equipos digitales y analógicos.
La reducción en el costo y tamaño de los procesadores ha producido la utilización de la electrónica digital en todas las clases de herramientas, esto dio base al uso de la conjugación control numérico decimal, control numérico mediante computadora o control numérico computarizado (CNC), para excluirlas de las máquinas que no tenían computadora. Actualmente es utilizada la palabra control numérico para dar referencia a esta clase de sistema computarizado o no computarizado.
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Fig. N°4 Torno de Control numérico
En resumen, el control numérico puede ser definido como una operación de máquinas herramientas por medio de instrucciones específicamente codificadas para los sistemas de control de la máquina. El control numérico utiliza muchos componentes tales como motores de paso, servomotores, revolver, reglas optométricas, etc.; que vendrían a ser la arquitectura del control numérico que es común a todos los fabricantes; en nuestro caso nuestro control en estudio proviene de la casa manufacturera FANUC.
FANUC inicia en 1956, en el momento en el que el Dr. Seiuemon Inaba, iniciador de la corporación, presenta el proyecto innovador de control numérico (NC).
FANUC se vuelve pionero de un avance tecnológico mundial en los procesos de manufactura. El Dr. Seiuemon inicia este proyecto innovador cuando inventa el motor pionero de pulsos eléctricos, configuró un control numérico y lo agregó en una máquina herramienta. Con la automatización, aquella única pieza maquinaria a finales de la década de los 50, el desarrollo se ha mantenido configurando nuevos avances automatizados.
El Dr. Inaba y su conjunto brindaron el siguiente paso, desarrollando un robot que utilizaba los mismos principios que un Control Numérico.
10 El desarrollo de Fanuc fue espectacular con la construcción de robots en la década de los años 1970 y 1980. En la actualidad tiene casi 5 millones de controles CNC y más de 700 000 robots funcionando al rededor del mundo; es el fabricante pionero de sistemas automatizados.
2.2.3 Control Fanuc 21it
El control en estudio es específicamente el control GE Fanuc 21-iTB series. Un control viene a ser la unidad de procesamiento de la máquina, es decir su cerebro. En el mercado hay muchos tipos de control, pero los controles FANUC por su experiencia y reconocimiento internacional a lo largo de décadas se ha situado como uno de los mejores del planeta.
A continuación, tenemos un diagrama para explicar el control GE Fanuc 21iT.
Fig. N°5 Aquí se aprecia un diagrama del control Fanuc 21iT
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 11 En primer lugar, lo que más salta a la vista es el display es decir el monitor uno de los dispositivos de salida de información en este caso muestra los comandos y valores que se introducen, muestra los movimientos de la herramienta y puede llevar a cabo una simulación de las trayectorias de la herramienta para conocer si él tiene algún defecto y poder solucionarlo antes de mandarlo a los sistemas de control.
Fig. N°6 Pantalla o Monitor LCD o LED que muestra los datos que se introducen en un dispositivo de salida
En el panel de control también observamos un medio de entrada de datos como es el teclado alfanumérico, donde podemos introducir al control comandos y direcciones basadas en letras y números así mismo podemos editar borrar o sustituir. También tenemos una tecla que nos permite finalizar el bloque (eob) la que por sus siglas en ingles significa “end of block”. La tecla Reset sirve para borrar todos los datos de memoria.
12 Tabla. N°1 Funciones de las teclas
RESET Se presiona este comando
cuando se quiere: Cancelar alarma, reponer CNC, interrumpir CNC.
HELP Código auxiliar
CURSOR Se presiona este comando
para: Saltar línea arriba o abajo y para llamar al CNC.
PAGE Presionar para ir a la
siguiente o anterior página.
ALTER Se utiliza para cambiar de
palabra.
INSERT Agrega palabras.
DELETE Borra palabras.
EOB Finaliza el bloque.
CAN Elimina la entrada.
INPUT Introduce palabras.
POS Ayuda a ver la posición.
PROG Sirve para visualizar las
funciones.
OFFSET SETTING Visualizar y configurar
decalaje.
SYSTEM Ayuda a configurar
parámetros y diagnostica.
MESSAGE Sirve para visualizar
mensajes.
GRAPH Ayuda a realizar gráficos.
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 13 Fig. N°7 Aquí se aprecia el teclado alfanumérico letras y números
A continuación, vamos a mostrar un cuadro resumen para describir su funcionalidad.
SKIP (no se ejecutan bloques de secuencia opcional)
DRY RUN (recorrido prueba de programas)
Cambio Herramienta
RESET
OPT STOP (parada de programa en M01)
Parada programa / Arranque
/
14 Movimiento manual eje
Corrección del husillo inferior y superior al 100%.
Interruptor de modificación avance rápido.
Interruptor selección modo operacional
PARADA DE EMERGENCIA
Interruptor llave de operación
Encender/ apagar
/
Tabla. N°2 Funciones de las teclas de Control de Máquina
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 15 2.2.4 PROGRAMACION EN CONTROL FANUC
El estándar de programación es el Isométrico el cual dió las primeras pautas para definir el código alfanumérico.
Pero con el devenir del tiempo muchas empresas fabricantes de controles terminaron por usar su propia sintaxis ya sea para realizar funciones que no estaban dentro de la norma original o para maximizar su eficiencia.
2.2.4.1 Ejes de Programación
Para empezar la programación en el torno, es necesario explicar que de acuerdo a la norma el torno queda definido por los ejes X y Z ya que sus movimientos están asociados al movimiento de avance del carro longitudinal, y al movimiento de penetración que viene dado por el carro transversal de tal manera que el Eje longitudinal Z se asocia con la cinética principal de rotación de la herramienta husillo, mientras que en el Eje X, el movimiento vendría a ser el desplazamiento en forma perpendicular el eje principal.
Fig. N°8 Aquí se puede observar los ejes X y Z utilizados en la programación
16 2.2.4.2 Puntos de Referencia
Entre los principales comandos a tratar tenemos:
M = Punto cero de la máquina. Este comando viene dado por el fabricante y no se puede variar y sirve como referencia absoluta para cualquier calibración de la máquina, es invariable. Tomando como base este punto se definen cualquier sistema de coordenadas ya sea absoluto o referencial.
W = Punto cero de la pieza de trabajo. Es el comando sobre el cual el programador define todas las posiciones de la herramienta y trayectorias a realizar. Se escoge a voluntad del operario o programador y puede establecerse en cualquier posición del área de trabajo para esto se le toma como referencia el cero máquina.
En muchísimos casos el cero máquina por cuestiones de facilidad para programar se coloca delante de la pieza después que se ha realizado un refrentado. A veces coinciden los dos o como también pueden estar separados, en la siguiente figura se muestra una ilustración.
Fig. N°9 Aquí se muestra las posiciones del cero pieza y cero maquina
2.2.4.3 Decalaje de Origen
En la torreta de herramientas se encuentran en cada estación una herramienta que cumplirá una función específica dentro de todo el proceso de mecanizado llevando a cabo una operación de torneado.
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 17 El problema es que cuando se cambia de herramienta nada te garantiza que el filo o la punta de corte coincida con la anterior; por ejemplo, en la estación uno tenemos una herramienta de cilindrar y en la estación dos tenemos una herramienta de mandrinar, es imposible que las dos coincidan esto va a crear un desbalance en las coordenadas de programación; para evitar esto se estila realizar un decalaje, es decir antes de llevar a cabo cualquier operación se debe calibrar la posición de cada herramienta esto se hace a través de una operación llamada OFFSET.
Cabe precisar que esto solo se realiza una vez cuando se montan o cambian las herramientas del VDI (torreta de herramientas).
Fig. N°10 Aquí se aprecia la posición más frecuente de ubicación del cero pieza en la parte frontal de la pieza
2.2.4.4 Sistema de Coordenadas
Es muy parecido a los sistemas de coordenadas cartesianas, con pares ordenados que definen la posición ya sea del material de trabajo o la herramienta. Generalmente se trabaja con sistemas absolutos o incrementales, ninguno es mejor que otro solo diferente. En el caso de coordenadas incrementales, la última posición de referencia conocida se convierte automáticamente en el nuevo origen de programación. Pero en general en torno, se prefiere las absolutas.
18 Fig. N°11 Aquí se muestra las coordenadas absolutas y las coordenadas incrementales
2.2.4.5. Modos Operativos
Los modos operativos están relacionados con las secuencias de operación a continuación describiremos los principales modos:
REF
El modo referencial se utiliza para saber dónde está la posición de referencia. Esto en la práctica es una búsqueda automática que hacen los carros longitudinal y
transversal para ver la posición de las herramientas en la zona de trabajo. Es muy común que los controles la pidan antes de iniciar la corrida de un programa.
MEM
El modo Memory es utilizado para la ejecución de un programa. Por ejemplo, en este modo el control va leyendo bloque por bloque y los va ejecutando.
EDIT
En este modo de Edición podemos introducir nuestro código de programación y también podemos realizar ediciones de programas y transmitir datos.
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 19 MDI
Uno de los más importantes es el modo manual data input, en este modo operativo MDI se puede conectar el husillo.
JOG
Es un modo de desplazamiento de los carros de tal manera que el torno CNC se puede utilizar de forma automática, ya sea con los diales de avance o las teclas de desplazamiento se puede regular el avance de cada uno de los carros.
HND
Este es el modo handle o sea manual con el cual se puede utilizar el torno con un dispositivo que permite su uso manual como si se tratara de un torno convencional
2.2.4.6 Programación
La Estructura de programación esta normada según DIN 66025, al igual que otros lenguajes de programación estos programas en control FANUC 20iT se componen de una secuencia de bloques que están numerados. Dentro de cada bloque tenemos las denominadas palabras.
Estas palabras contienen funciones con su respectiva dirección, quedando para el final las combinaciones de números para designar las direcciones de ejes y signos respectivamente.
O: Designa el número del programa primordial, de 1 a 9499, de subrutinas y piezas.
N: Número de bloque va del 1 hasta el 9999 G: Función preparatoria
X, Z: Datos de valores absolutos en los ejes X y Z U, W: Datos de valores incrementales en los ejes X y Z I, K: Parámetros utilizados en arcos.
20 F: Avance
S: Velocidad del husillo, velocidad de corte T: Herramienta
Funciones preparatorias G Descripción de Código G00 Posicionamiento Rápido G01 Interpolación Lineal
G02 Interpolación Circular en sentido horario G03 Interpolación Circular en sentido antihorario G04 Habitar (Como un bloque separado)
G09 Verificación de parada exacta G10 Entrada de datos programables
G11 Cancelación del modo de configuración de datos G20 Entrada de unidades en inglés
G21 Entrada de unidades métricas
G22 Comprobación de Carrera almacenada activada G23 Comprobación de Carrera almacenada desactivada
G25 Detección de fluctuación de velocidad del husillo activado G26 Detección de fluctuación de velocidad del husillo desactivado G27 Chequear posición de máquina cero
G28 Retorno de máquina cero G29 Retorno desde máquina cero
G30 Retorno a cero de maquina (punto de referencia 2) G31 Función de salto
G32 Roscado- Paso constante G35 Roscado circuar CW G36 Roscado circularCCW
G40 Cancelación de compensación del radio de la punta de la herramienta G41 Compensación de radio de la punta de la herramienta a la izquierda G42 Compensación de radio de la punta de la herramienta a la derecha G Descripción del código
G50 Registro de posición de la herramienta
G52 Configuración del Sistema de coordenadas locales
G53 Configuración del Sistema de coordenadas de la maquina G54 Compensación de coordenadas de trabajo 1
G55 Compensación de coordenadas de trabajo 2 G56 Compensación de coordenadas de trabajo 3 G57 Compensación de coordenadas de trabajo 4 G58 Compensación de coordenadas de trabajo 5 G59 Compensación de coordenadas de trabajo 6 G61 Modo de parada exacta
G62 Modo de anulación de anulación automática de esquinas G64 Modo de corte
G65 Llamada de macro personalización Llamada de macro personalización G66 Llamada de macro personalización bn bm
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 21 G67 Cancelación de llamada de macro personalización
G68 Imagen especular para torretas dobles
G69 Cancelación de imagen especular para torretas dobles G70 Ciclo de acabado del perfil
G71 Ciclo de desbaste de perfil - Dirección del eje Z G72 Ciclo de desbaste de perfil - Dirección del eje Z G73 Ciclo de repetición del patrón
G74 Ciclo de perforación G75 Ciclo de ranurado G76 Ciclo de roscado
G90 Ciclo de corte A (Grupo tipo A) G90 Comando absoluto (Grupo tipo B) G91 Comando incremental (Grupo tipo B) G92 Ciclode hilo de corte (Grupo tipo A)
G92 Registro deposicion de herramienta (Grupo tipo B) G94 Ciclo de corte B (Grupo tipo A)
G94 Avance por minuto (Grupo tipo B) G95 Avance por revolucion (Grupo tipo B) G96 Modo de velocidad de superficie constante G97 Entrada directa de rev/min
G98 Avance por minuto (Grupo tipo A) G99 Avance por revolución (Grupo tipo A) Funciones de Máquina o Misceláneas M00 Parada obligatoria del programa M01 Parada opcional del programa M02 Fin del programa
M03 Rotación normal del husillo M04 Rotación del husillo en reversa M05 Parada del husillo
M07 Neblina de refrigerante encendida M08 Refrigerante activado
M09 Refrigerante apagado M10 Chuck abierto
M11 Chuck cerrado
M12 Caña de contrapunto encendido M13 Caña de contrapunto apagado M17 Indexación de torreta hacia adelante M18 Indexación de torreta en reversa M19 Orientación de husillo
M21 Contrapunto hacia adelante M22 Contrapunto hacia atrás
M23 Extracción gradual del hilo - Encendido
22 M24 Extracción gradual del hilo - Apagado
M30 Fin del programa
M41 Selección de marcha baja M42 Selección de marcha media 1 M43 Selección de marcha media 2 M44 Selección de alta marcha
M48 Anular velocidad de avance - Desactivado M49 Anular velocidad de avance - Activado M98 Llamado de subprograma
M99 Final del subprograma
2.2.5 Software de Control Numérico
Indudablemente la programación estructural no depende de la computadora cuando los mecanizados son simples es preferible programar a pie de máquina, pero cuando el programa exige un grado de complejidad elevado tenemos los softwares de simulación de movimiento de trayectoria de la herramienta como SURFCAM, MASTERCAM, POWER MILL etc.
Por otro lado, también tenemos aquellos simuladores que nos permiten aprender el manejo de la máquina en forma virtual hasta que tengamos la destreza necesaria para poder operarla en forma real.
En tiempos de pandemia de COVID – 19 donde la Educación virtual se ha disparado, los simuladores virtuales son una herramienta muy valiosa para poder llevar a cabo programas, simularlos y correrlos en una máquina virtual.
Swansoft CNC es una compañía líder en simulación de realidad mecánica.
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 23 Este simulador logra una perfecta interfase de tal manera que el usuario puede fácilmente aprender a utilizar los controles FANUC, SIMUMERIK, MITSUBISHI, GSK, HNK, KND, WA, SKY, HAAS, GREAT, FAGOR, and DASEN, logrando la destreza necesaria para operar una maquina CNC y así reducir grandemente los costos que ocasiona su preparación altamente calificada.
Fig. N°12 Pantalla de presentación del control FANUC 21 it
24 CAPÍTULO III
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 MATERIAL DE ESTUDIO
El control Fanuc 21it es el programa en estudio que se describe a continuación:
Fig. N°13 Aquí se puede visualizar el controlador Fanuc 21it
Debido a que no tenemos en la Escuela de Ingeniería Mecánica esta máquina en forma real, se decidió utilizar un software de simulación de operación de maquinaria CNC.
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 25 Cabe precisar que, en la actualidad, por disposiciones de Sunedu e INDECOPI no se puede utilizar en trabajos de investigación software pirata o crakeado (sin licencia) de tal manera que era necesario elegir un software comercial, para esto se escogió a la Empresa Nanjing Swansoft Technology Company para que nos suministre su software de simulación.
Dicha empresa nos contactó con su representante en Sudamérica, el cual está ubicado en Brasil. Es así que después de muchas negociaciones y problemas aduaneros sobre todo por el costo del software que debería ser declarado, se logró adquirir oficialmente el software SWANSOFT NC Simulation. Este software utiliza una licencia en forma de dongle (Hard Lock) la cual nos permitió llevar a cabo nuestro estudio.
Fig. N°14 Hard lock Driver proporcionado por Nanjing Swansoft Technology Company desde China; con longitud calibrada igual a cuatro veces el diámetro.
Las medidas de esta probeta se muestran en la siguiente figura:
El objetivo de esta fabricación es el diseño de una probeta para ensayo de tracción, para esto utilizamos la norma ASTM E8-08, de acuerdo a esto escogemos el Espécimen 1 de las probetas.
26 Fig. N°15 Se observan los distintos tamaños de probetas permitidos por la norma
ASTM E8
El material de la probeta será aluminio, este dato nos servirá no solo para definir sus propiedades sino también las características tecnológicas del corte, es decir el espesor máximo a cortar, así como las velocidades y avances respectivos.
Tabla. N°3 Valores típicos de algunos materiales
La velocidad de Corte del aluminio será de 500 mm/min, utilizaremos un inserto.
Además, la potencia especifica de corte del aluminio es 0.46 HP/in3/min.
Material Fuerza de
Tensión Módulo de Young
Aluminio (2024-T3) 400 MPa 70 GPa
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 27 3.2 COMANDOS DE PROGRAMACION
Para poder realizar nuestro estudio debemos comprender como se realiza la programación de los ciclos que vamos a utilizar.
M30: Comando utilizado para finalizar el programa M03: Giro de husillo (horario)
M04: Giro de husillo (antihorario)
M05: Detiene el giro del husillo, sirve sobre todo para variar el giro del husillo.
M08: Enciende refrigerante. Se puede codificar después de cada variación de herramienta.
G0: POSICIONAMIENTO EN MARCHA RAPIDA
Con este comando los motores funcionan a máxima velocidad se usa para realizar acercamientos rápidos para empezar a cortar o alejar la herramienta a un lugar seguro para proceder a su cambio. Con esta función no se puede ni se debe mecanizar.
G1: MECANIZADO EN LINEA RECTA
Llamado interpolación lineal, lo utilizamos para mecanizados en trayectoria recta para realizar este maquinado utilizamos un avance F hasta las coordenadas señaladas en el programa.
28 Fig. N°16 Código G0 de posicionamiento rápido
Fig. N°17 Código G1 de interpolación lineal N... G01 X(U)… Z(U)… F…
N20 G01 X40 Z20.1 F0.1
G02 Interpolación circular a derechas N... G02 X(U) Z(W) R…
U, W punto final del arco R radio del arco
G03 Interpolación circular a derechas
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 29 N... G03 X(U) Z(W) R…
U, W punto final del arco
R radio del arco, su valor positivo indica un arco menor de 180° y un valor negativo indica un arco mayor de 180°.
G96 Velocidad de Corte constante: Es usado para desarrollar un óptimo rendimiento en la fabricación de herramientas.
También ayuda a realizar la mejora de tallados en el refrentado de las caras hasta el centro de la pieza. Esto se hace a costa de un cambio constante de las RPM de tal manera que se consigue esa velocidad constante.
Fig. N°18 El valor de las RPM cambia constantemente de tal manera que la herramienta al acercarse al centro gira muy rápido.
G97: RPM constantes
G21: TRABAJAR EN MILIMETROS
G71: CICLO DE DESBASTE EN CILINDRADO
Mediante este código podemos cortar en varias pasadas en forma longitudinal a una profundidad de pasada establecida.
30 Cada pasada se lleva a cabo de tal manera que se vaya formando el perfil deseado. Además, se deja un sobre espesor en el eje X y en el eje Z para una pasada de acabado. Su sintaxis es la siguiente:
Fig. N°19 Ciclo de desbaste longitudinal G71 N45 G0 X42. Z2.;
N50 G71U1.5R0.8;
N55 G71P60Q75U0.6W0.2 F0.16;
N60G0X20.;
N65 G1 Z-30.;
N70 G2 X40. Z-40. R10.;
N75G1 X42.
DONDE: G0 X42. Z2: Aproximación del material en bruto.
U1.5: Valor de la pasada de desbaste radial.
R0.8: Retracción al final de cada corte.
P60: Número de bloque N inicial del contorno.
Q75: Número de bloque N final del contorno.
U0.6: Sobre material en X pasada acabado.
W0.2: Sobre material en Z pasada acabado.
F0.16: Avance de desbaste.
G70: Pasada de Acabado
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 31 N45 G0 X42. Z2.;
N50 G71 U1.5 R0.8;
N55 G71 P60 Q75 U0.6 W0.2 F0.16;
N60G0X20.;
N65 G1 Z-30.;
N70 G2 X40. Z-40. R10.;
N75G1 X42.
N80 G70P60Q75 F0.1 S2000;
DONDE: P60: Bloque de inicio contorno.
Q75: Bloque final del contorno.
F0.1: Avance acabado.
S2000: Velocidad acabado.
Fig. N°20 Ciclo de acabado G70
G76: CICLO DE ROSCADO
Este corte de rosca se utiliza para realizar un flanco en forma angular, o también recto al eje.
Hallaremos varios datos para realizar la rosca:
Paso de la rosca F (Rosca pulgadas: 25.4/ No hilos) H rosca 60°: P = paso x 0.6495.
32 D interior de la rosca: X = D exterior –2 altura de filete P.
Profundidad de la primera pasada: Q = 20% de la altura del filete.
Fig. N°21 Ciclo roscado G76 G76P021560Q100R0.05; (primer bloque)
Dónde: P02 = número de pasadas de acabado
15 = factor multiplicador por el paso de la longitud del chaflán al final de la rosca (en este caso es 1.5 x paso). Si se programa 13 será 1.3 por el paso.
60= ángulo de la rosca puede ser: 80, 60, 55, 30, 29, grados.
Q100 = profundidad de la última pasada (0.1 mm).
R0.05 = Sobre material para acabado.
G76X13.55Z-33.R0P1225Q400 F2. ; (segundo bloque) Donde:
X13.55 = Diámetro interior Z-33. = Longitud de roscado.
R0= Diferencia radial para rosca cónica.
P1225= Altura del filete (1.225 mm).
Q400= profundidad de la primera pasada (0.4 mm) es la pasada más grande.
F2. = paso de rosca.
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Fig. N°22 Ciclo roscado con los valores del segundo bloque
3.3 SOFTWARE SWANSOFT CNC SIMULATOR
Es un software diseñado con realidad aumentada en un entorno netamente virtual. Es decir, es una maquina netamente virtual en un entorno virtual.
El simulador trabaja en tiempo real en tres dimensiones, además cuenta con un software de verificación de código G avanzado, el cual nos permite programar y simular dentro del entorno virtual.
OUTLINE SSCNC ha sido desarrollado por Nanjing Swansoft Technology Company.
34 Este software provee simulación de código numérico para controles FANUC, Siemens (SINUMERIK), Mitsubishi (MITSUBISHI), HEIDENHAIN, Fagor, HAAS, ROMI, GSK (Guangzhou), HNC (HUAZHONG), KND (Beijing), DASEN (Dalian), RENHE (Jiangsu), WA (Nanjing), SKY2003N (Nanjing), PA8000, Deckel FP4, GREAT (Chengdou), Mazak tanto para torno fresa o centro de mecanizado.
El software está diseñado para un entrenamiento casi real y muy corto reduciendo los tiempos de inversión en capacitación sobre todo del personal especializado en la operación de estos controles.
El software Swansoft CNC incluye: 22 sorts, 81 systems, and 203 control panels.
Los códigos, secuencias y funciones de los controles FANUC, SIEMENS(SINUMERIK), MITSUBISHI, FAGOR, HAAS, PA, Romi, GSK, HNC, KND, DASEN, WA, GREAT, SANYING, RENHE, SKY, JNC, Deckel, GTC2E, NCT, Mazak, pueden ser simuladas fácilmente.
Fig. N°23 Software Nanjing CNC en su entorno virtual
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CAPÍTULO IV.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 RESULTADOS
Empezamos con el encendido del control, para lo cual presionamos el botón verde ON.
Fig. N°24 Control antes del encendido
36 Fig. N°25 Control después del encendido
En seguida procedemos a referenciar la máquina es decir los carros van a comenzar a moverse para verificar el área de trabajo y poder encontrar el origen en este caso el cero máquina a partir del cual se van a referenciar todas las trayectorias. Para realizar esto, hacemos click en el botón Z+ y X+.
Después de haber referenciado procedemos a ver todo lo relacionado con la pieza de trabajo, para esto vamos al comando del software que regula las dimensiones del Bruto y procedemos a darles las medidas; para esto usaremos un cilindro de aluminio de 20 mm x 150 mm de diámetro y longitud respectivamente.
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Fig. N°26 Referenciado hasta el cero máquina
Fig. N°27 Configurando la pieza de Trabajo
38 Fig. N°28 Estableciendo el modo EDIT
Fig. N°29 Cargando la primera herramienta de corte derecho
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 39 Fig. N°30 Cargando la segunda herramienta de corte izquierdo con inserto de 35º
Fig. N°31 Realizando un posicionamiento rápido en la esquina de la pieza
40 Fig. N°32 Herramienta posicionada para realizar el OFFSET
Fig. N°33 Activando el OFFSET SETTING
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A continuación, presentamos los esquemas de dibujo respectivo de un patrón de probeta el cual muy bien se puede extrapolar para realizar otros especímenes de la norma ASTM.
Fig. N°34 Probeta terminada en vista Frontal
Fig. N°35 Medidas para probetas circulares tomadas de la norma ASTM E8 para el Espécimen 1
Estas probetas son muy comunes en ensayos de tracción, en nuestra Escuela de Ingeniería Mecánica contamos con una máquina de ensayos Universal y se llevan a cabo este tipo de pruebas.
42 Fig. N°36 Medidas para probetas circulares donde se parametriza las medidas en
función de R, D, C, G, A.
Para realizar nuestra programación asumiremos una plantilla como patrón y sobre esta plantilla cambiando los valores, se puede realizar la probeta correspondiente a cualquier espécimen, es decir es un código reutilizable. La dimensión C, no está definida en la norma y debe ser asumida de tal manera que el radio de curvatura no quede tan pronunciado y evitar concentradores de tensiones. La dimensión C es mucho mayor que el diámetro central, condición establecida para que el esfuerzo se concentre en la parte donde se espera que la probeta se rompa.
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Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 43 PLANTILLA DE LA PROGRAMACIÓN EN FANUC 21iT
00001
N010 G90 F120 S100 T0101
[la línea N020 ubica la herramienta en una zona segura cercana a la pieza de trabajo]
N020 G0 X[ coordenada absoluta en zona segura en el eje X ] Z[ coordenada absoluta en zona segura en el eje Z ] M3
N030 G01 X[ valor de la variable C ] Z[ coordenada absoluta en el eje z cercana al punto de inicio del corte deseado ]
N040 G71 U [ profundidad de corte en radio] R [retroceso transversal de la herramienta a lo largo del eje X]
N050 G71 P[ número de línea de inicio del perfil ] Q [ número de línea de final del perfil ] U [ margen de acabado en el eje X ] W [ margen de acabado del eje Z ] F [ avance ]
N060 G02 X[ valor de la variable D ] Z [ coordenada en Z desde el punto de partida hacia el punto 2 ] I [ coordenada en X desde el punto de inicio hacia el centro de la circunferencia] K [ coordenada en Z desde el punto de inicio hacia el centro de la circunferencia ]
N070 G01 Z[ coordenada negativa en z desde el punto de partida hacia el punto 3 ] N080 G02 X [ valor de la variable C ] Z [ coordenada negativa en Z desde el punto de partida hacia el punto 4 ] I [ coordenada en X desde el punto de inicio hacia el centro de la circunferencia ] K [ coordenada en Z desde el punto de inicio hacia el centro de la circunferencia ]
[la línea N090 ubica la herramienta en una zona segura fuera de la pieza de trabajo]
N090 G00 X [ valor superior al diámetro de la pieza en bruto ] Z [ valor positivo que ubica la herramienta fuera de la pieza de trabajo ]
N090 M30
44 Fig. N°37 Partes del mecanizado
EJEMPLO DE APLICACIÓN DE LA PLANTILLA DE PROGRAMACIÓN FANUC 21iT PARA LA PROBETA SPECIMEN 1
00001
N010 G90 F120 S100 T0101 N020 G0 X30 Z-25 M03
N030 G01 X26.25 Z-27.8062475 N040 G71 U1 R2
N050 G71 P60 Q80 U0.5 W0.5 F0.25 N060 G02 X12.5 Z-37.806248 I0 K-10 N070 G01 Z-93.8062475
N080 G02 X20 Z-101.612495 I10 K0 N090 G00 X50 Z100
N100 M30
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Línea 10 Se coloca la cabecera.
Línea 20 Colocación de la herramienta en el punto “1” X30 Z-25. Al final de esta línea se activa el giro de cabezal a derechas M03
Línea 30 Comienzo de la mecanización, se activa G01, irá a un avance controlado de 120 mm/min programado en la línea 10 “F120”. Se alcanza el punto “2” X26.25 Z-27.8062475.
Línea 40 Definición del ciclo G71, el valor de profundidad de corte en radio
“U” y retroceso transversal de la herramienta a lo largo del eje X “R”.
Línea 50 Definición del ciclo G71,
P : Número de bloque que define el inicio del perfil;
Q : Número de bloque que define el final del perfil;
U : Margen de acabado en el eje X.
U + para acabado exterior y U- para acabado interior;
W : Margen de acabado del eje Z.
W + Superposición a la derecha y W- Asignación de mano izquierda.
F : Avance.
Línea 60 Línea 70 Línea 80
Línea 90 Regreso a un punto de partida de zona segura en G00 Línea 100 Final del programa M30
Perfil a ser desbastado que se extiende desde la línea 60 hasta la línea 80. Aquí se debe especificar solo el perfil de la pieza
46 Fig. N°38 Ejecutando el programa en el panel de control Fanuc 21it
Fig. N°39 Trayectoria de la herramienta en el ciclo fijo G71
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Fig. N°40 Ejecutando el programa en el control Fanuc 21 it
Fig. N°41 Probeta en vista final después del mecanizado
48 4.2. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
El mecanizado de probetas es muy sencillo si se cuenta con un patrón o plantilla de tal manera que el código propuesto puede reciclarse y cambiando valores podemos mecanizar todos los especímenes que la norma ASTM E8 nos presenta.
El referenciado de la máquina y el OFFSET de las herramientas son dos procesos claves para tener una buena pieza. La desviación en cualquiera de estos dos procedimientos, afecta el trazado de las trayectorias de las herramientas y por lo tanto traslada el mecanizado de una posición a otra, aparte de las colisiones que se pueden producir y que podrían malograr las herramientas en la estación general.
Por otro lado, en el código G71 de por si ya cuenta con una pasada automatizada de acabado; en virtud de esto en el programa general ya no se ha adicionado pasada de acabado por que sería redundar sobre el código.
En cuanto a las condiciones de corte, llámese velocidad de corte o avance, si bien es cierto en el ejemplo se ha propuesto el aluminio, cabe precisar que estos valores dependen de las características de maquinabilidad del material de la probeta y claro está que existen diferentes valores si la probeta es fabricada de aluminio, bronce o acero.
Así mismo el control numérico no es tan inteligente como para predecir el espesor de cada pasada, esto debe calcularse previamente con la potencia especifica de corte. En el código G71 los primeros cortes son con la máxima profundidad a medida que se acerca a su fin el espesor va disminuyendo preparándose para la pasada de acabado.
En cuanto a las herramientas a utilizar la simulación ha sido realizada con insertos, pero también se puede utilizar cermets o CBN, esto solo implicará cambiar el parámetro de velocidad ya que es diferente según el material de la herramienta a utilizar.
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50 CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
• Se logró el objetivo final el cual era escribir el código en programación numérica Fanuc 21it para poder realizar la probeta.
• Se confeccionó la plantilla la cual es descrita en forma pormenorizada y solo requiere un cambio de valores de los parámetros para poder confeccionar cualquiera de los seis especímenes que nos muestra la norma ASTM E8.
• Se describieron algunas de las principales funciones y ciclos fijos que utiliza el control Fanuc 21it que permitieron llevar a cabo este trabajo.
• Se llevó a cabo la simulación virtual del código y también de la máquina mediante la ayuda de la realidad aumentada, proporcionada por el software CNC Swansoft, en la cual se ve una simulación realística de todo el proceso en forma pormenorizada de la fabricación de la probeta.
• Se dejó establecido que el referenciado y el OFFSET de las herramientas (decalaje) son dos procesos claves a la hora de formular y ejecutar el programa, ya que si estos dos procedimientos no son realizados en forma correcta pueden ocurrir graves problemas.
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• Actualmente al tener a disposición el Software Nanjing Swansoft se debe estudiar otros controles de programación, este software trae muchísimos controles que pueden y deberían ser estudiados con una aplicación en específico.
• El estudio de este control se debe llevar a cabo en un centro de mecanizado y ahora que la Escuela cuenta con una de estas máquinas; surge la imperiosa necesidad de seguir estudiando estos controles para comprender más a fondo esta tecnología.
• La realidad aumentada mostró no solo, que es una herramienta fiable y muy importante en este trabajo, sino crucial a la hora de conocer en forma real el modo de operación del panel de control. En ese sentido, esto debe extrapolarse a otros procesos; actualmente hay softwares especiales para aplicaciones específicas.
