Proyecto cnc
- 1. Automatización y Robótica Unidad 3 Control Numérico Computarizado CNC ASESOR ACADÉMICO: M.C. Alejandro González González REALIZADA POR: JUAN PABLO GARCIA LOPEZ Torreón, Coahuila, Viernes 16 Marzo del 2018 a)Características y aplicaciones de los equipos CNC UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE TORREÓN Organismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado de Coahuila
- 2. Todas las máquinas CNC comparten una característica en común: tienen dos o más direcciones programables de movimiento llamadas ejes. Un eje de movimiento puede ser lineal (en línea recta) o rotatorio (en una trayectoria circular). Una de las primeras especificaciones que implica la complejidad de una máquina CNC es la cantidad de ejes que tiene. En términos generales, a mayor cantidad de ejes, mayor complejidad. Los ejes de una máquina CNC son un requisito para generar los movimientos necesarios para el proceso de fabricación. Si seguimos con el ejemplo de un taladro industrial, los ejes ubicarían la herramienta sobre el orificio a mecanizar (en dos ejes) y efectuarían la operación (con el tercer eje). Los ejes se denominan con letras. Los nombres más comunes de los ejes lineales son X, Y y Z, mientras que los más comunes de los ejes giratorios son A, B y C. Aplicaciones Aparte de aplicarse en las máquinas-herramienta para modelar metales, el CNC se usa en la fabricación de muchos otros productos de ebanistería, carpintería, etc. La aplicación de sistemas de CNC en las máquinas-herramienta han hecho aumentar enormemente la producción, al tiempo que ha hecho posible efectuar operaciones de conformado que era difícil de hacer con máquinas convencionales, por ejemplo la realización de superficies esféricas manteniendo un elevado grado de precisión dimensional. Finalmente, el uso de CNC incide favorablemente en los costos de producción al propiciar la baja de costes de fabricación de muchas máquinas, manteniendo o mejorando su calidad. Aplicaciones El CNC se utiliza para controlar los movimientos de los movimientos de los componentes de una maquina por medio de números. Las máquinas y herramientas con control numérico se clasifican de acuerdo al tipo de operación de corte. Un nuevo enfoque para optimizar las operaciones de maquinado es el control adaptativo. Mientras el material se esté maquinando, el sistema detecta las condiciones de operaciones como la fuerza, temperatura de la punta de la herramienta, rapidez de desgaste de la herramienta y acabado superficial. Convierte estos datos en control de avance y velocidad que permita a la maquina a cortar en condiciones óptimas para obtener máxima productividad. se espera que los controles adaptativos, combinados con los controles numéricos y las computadoras, produzcan una mayor eficiencia en las operaciones de trabajos con los metales.
- 3. Tornos Se considera a los tornos la maquina más antigua del mundo. El torno básico tiene las siguientes partes principales: bancada, cabezal, contrapunta, carro corredizo. Los tipos de torno existen para diversas aplicaciones se puede listar como sigue: tornos mecánicos rápidos, horizontales, verticales, automáticos. Cada categoría influye una gran variedad de tornos y aditamentos, lo cual también depende del volumen de producción requerido. Se acostumbra especificar el tamaño del torno mecánico con el diámetro máximo admisible y la distancia entre centros, cuando la contrapunta está al ras con el extremo de la bancada, el diámetro máximo sobre las guías debe ser mayor que el diámetro nominal. Los tornos modernos se construyen con la capacidad de velocidades, rigidez y consistencia mecánica para aprovechar al máximo los nuevos y más fuertes materiales para herramientas. Las velocidades óptimas para tornear depende de factores como el material de la pieza de trabajo y su condición, profundidad de corte. y el tipo de herramienta de corte. las velocidades de corte se deben de aumentar de la siguiente orden: Aceros de alta velocidad, aleaciones fundidas, carburo soldado con soldadura fuerte, carburo ajustable. Conforme aumenta la profundidad de corte, hay que reducir la velocidad. Taladradoras. Las taladradoras verticales se suelen designar por una dimensión que indica en forma aproximada el diámetro del círculo más grande que se puede taladrar en su centro. Debajo de la máquina. Las taladradoras para trabajo pesado del tipo vertical, con transmisión por completo con engranes para la velocidad del avance, se construyen con una columna del tipo de caja a diferencia de las antiguas que tenían una columna cilíndrica. El tamaño de la taladradora radial se designa por la longitud del brazo, que representa el radio de una pieza que se puede taladrar en el centro. Las brocas helicoidales son las herramientas más comunes para taladrar y se fabrican en muchos tamaños y longitudes. Centros de maquinados Nuevos adelantos en las máquinas y herramientas son los centros de maquinado, esto son una maquina
- 4. Que puede tener unas 100 herramientas o más con un cambiador automático de ellas. Está diseñada para efectuar diversas operaciones sobre diferentes superficies de la pieza de trabajo. Los centros de maquinado pueden producir piezas complejas con gran exactitud y rapidez. Fresadoras En las fresadoras se emplean cortadores con dientes múltiples conocidos como fresas. El fresado suele ser de corte o periférico. el filo sé enfría en forma intermitente, porque los cortes no son continuos. Las bocas de los huesillos y portaherramientas estándar de las fresadoras permiten intercambiar portaherramientas y fresas para fresado de frente, sin que importen la construcción o el tamaño de la máquina. La clasificación de las fresadoras se basa en su diseño, operación o finalidad. Las fresadoras del tipo columna y cartela tiene la mesa y el caballete soportado sobre la cartela ajustable verticalmente que está acuñada a la cara de la columna. la mesa se avanza en forma longitudinal sobre el caballete y este en forma transversal sobre la cartela para dar tres movimientos de avance. Las máquinas de bancada fija son de construcción sencilla y rígida, su empleo principal es el trabajo de alto volumen de producción. Estas fresadoras suelen venir equipadas con aditamentos para sujetar con facilidad la pieza de trabajo y pueden construirse como de husillo sencillo o múltiple, sencillo o dúplex. En general se considera que dos clases de fresado representan todas las formas de estos procesos: periféricos y de frente. Cada uno tiene sus ventajas y la elección depende de numerosos factores, como el tipo y condición del equipo, duración de las herramientas, acabado superficial y parámetros del maquinado.
- 5. b) Importancia en la Automatización de Procesos de Maquinado. Automatización, sistema de fabricación diseñado con el fin de usar la capacidad de las máquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente efectuadas por seres humanos, y para controlar la secuencia de las operaciones sin intervención humana. El término automatización también se ha utilizado para describir sistemas no destinados a la fabricación en los que los dispositivos programados o automáticos pueden funcionar de forma independiente o semi- independiente del control humano. Dentro de la industria de manufactura, el maquinado es uno de los procesos más importantes a realizar. Este se basa en remover por medio de una herramienta de corte todo el exceso del material, de tal forma que la pieza terminada sea realmente la deseada. El proceso de maquinado incluye la deformación cortante del material, creando una viruta, cuando esta es removida, queda totalmente expuesta a una nueva superficie. Lo novedoso de este proceso es que a través de la historia se ha modificado e innovado la forma de realizar el maquinado. Hoy en día, puede realizarse el maquinado a una mucha más amplia gama de metales. Generalmente todo material que sea sólido puede ser maquinado. En el caso de plásticos o compuestos se puede realizar el maquinado pero de una forma más delicada y cuidada. La cerámica se caracteriza por ser una material de alta dureza y fragilidad, no obstante se pueden cortar las piezas por medio del maquinado abrasivo. El maquinado no solamente es un solo proceso, sino está conformado por varios procesos. Para realizar un corte profesional y exacto se requiere un movimiento relativo entre el material de trabajo y la herramienta.
- 6. Durante el proceso de maquinado, es importante añadir productos que faciliten el proceso. Tanto los aceites, tintas o lubricantes ayudan a que exista una menor fricción en el momento de roce, también ayudan a que la pieza no se lastime más de lo deseado y sobretodo que el corte sea exacto y perfecto. El mecanizado se hace mediante una máquina herramienta, manual, semiautomática o automática, pero el esfuerzo de mecanizado es realizado por un equipo mecánico, con los motores y mecanismos necesarios. Las máquinas herramientas de mecanizado clásicas son: o Taladro: La pieza es fijada sobre la mesa del taladro, la herramienta, llamada broca, realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal, realizando el mecanizado de un agujero o taladro teóricamente del mismo diámetro que la broca y de la profundidad deseada. o Limadora: esta máquina herramienta realiza el mecanizado con una cuchilla montada sobre el porta herramientas del carnero, que realiza un movimiento lineal de corte, sobre una pieza fijada la mesa, que tiene el movimiento de avance perpendicular al movimiento de corte. o Mortajadora: Máquina que arranca material linealmente del interior de un agujero. El movimiento de corte lo efectúa la herramienta y el de avance la mesa donde se monta la pieza a mecanizar. o Cepilladora: De mayor tamaño que la limadora, tiene una mesa deslizante sobre la que se fija la pieza y que realiza el movimiento de corte deslizándose longitudinalmente, la cuchilla montada sobre un puente sobre la mesa se desplaza transversalmente en el movimiento de avance. o Brochadora: Máquina en la que el movimiento de corte lo realiza una herramienta brocha de múltiples filos progresivos que van arrancando material de la pieza con un movimiento lineal. o Torno: Es la máquina herramienta de mecanizado más difundida, éstas son en la industria las de uso más general, la pieza se fija en el plato del torno, que realiza el movimiento de corte girando sobre su eje, la cuchilla realiza el movimiento de avance eliminando el material en los sitios precisos. o Fresadora: En la fresadora el movimiento de corte lo tiene la herramienta; que se denomina fresa, girando sobre su eje, el movimiento de avance lo tiene la pieza, fijada sobre la mesa de la fresadora que realiza este movimiento. Es junto al torno la máquina herramienta más universal y versátil.
- 7. c)Códigos G y códigos M empleados en la Programación de máquinas CNC Programación de máquinas de CNC con códigos G&M. La programación nativa de la mayoría de las máquinas de Control Numérico Computarizado se efectúa mediante un lenguaje de bajo nivel llamado G & M. Se trata de un lenguaje de programación vectorial mediante el que se describen acciones simples y entidades geométricas sencillas (básicamente segmentos de recta y arcos de circunsferencia) junto con sus parámetros de maquinado (velocidades de husillo y de avance de herramienta). El nombre G & M viene del hecho de que el programa está constituido por instrucciones Generales y Misceláneas. Si bien en el mundo existen aún diferentes dialectos de programación con códigos G&M, se dio un gran paso adelante a través de la estandarización que promovió la ISO. Esta estandarización fue adoptada por la totalidad de los fabricantes industriales serios de CNC y permite utilizar los mismos programas en distintas máquinas CNC de manera directa o con adaptaciones menores. A pesar de tratarse de un lenguaje de programación muy rudimentario para los gustos actuales, lo robusto de su comportamiento y los millones de líneas de programación que hacen funcionar máquinas de CNC en todas las latitudes del planeta aseguran su vigencia en los años por venir. A modo de ejemplo, presentamos los códigos de programación más utilizados en nuestros tornos de CNC. Según el modelo de que se trate, algunos de los códigos pueden estar inhabilitados.
- 8. Códigos Generales G00: Posicionamiento rápido (sin maquinar) G01: Interpolación lineal (maquinando) G02: Interpolación circular (horaria) G03: Interpolación circular (antihoraria) G04: Compás de espera G10: Ajuste del valor de offset del programa G20: Comienzo de uso de unidades imperiales (pulgadas) G21: Comienzo de uso de unidades métricas G28: Volver al home de la máquina G32: Maquinar una rosca en una pasada G36: Compensación automática de herramienta en X G37: Compensación automática de herramienta en Z G40: Cancelar compensación de radio de curvatura de herramienta G41: Compensación de radio de curvatura de herramienta a la izquierda G42: Compensación de radio de curvatura de herramienta a la derecha G70: Ciclo de acabado G71: Ciclo de maquinado en torneado G72: Ciclo de maquinado en frenteado G73: Repetición de patrón G74: Taladrado intermitente, con salida para retirar virutas G76: Maquinar una rosca en múltiples pasadas G96: Comienzo de desbaste a velocidad tangencial constante G97: Fin de desbaste a velocidad tangencial constante G98: Velocidad de alimentación (unidades/min) G99: Velocidad de alimentación (unidades/revolución) Códigos Misceláneos M00: Parada opcional M01: Parada opcional M02: Reset del programa M03: Hacer girar el husillo en sentido horario
- 9. M04: Hacer girar el husillo en sentido antihorario M05: Frenar el husillo M06: Cambiar de herramienta M07: Abrir el paso del refrigerante B M08: Abrir el paso del refrigerante A M09: Cerrar el paso de los refrigerantes M10: Abrir mordazas M11: Cerrar mordazas M13: Hacer girar el husillo en sentido horario y abrir el paso de refrigerante M14: Hacer girar el husillo en sentido antihorario y abrir el paso de refrigerante M30: Finalizar programa y poner el puntero de ejecución en su inicio M31: Incrementar el contador de partes M37: Frenar el husillo y abrir la guarda M38: Abrir la guarda M39: Cerrar la guarda M40: Extender el alimentador de piezas M41: Retraer el alimentador de piezas M43: Avisar a la cinta transportadora que avance M44: Avisar a la cinta transportadora que retroceda M45: Avisar a la cinta transportadora que frene M48: Inhabilitar Spindle y Feed override (maquinar exclusivamente con las velocidades programadas) M49: Cancelar M48 M62: Activar salida auxiliar 1 M63: Activar salida auxiliar 2 M64: Desactivar salida auxiliar 1 M65: Desactivar salida auxiliar 2 M66: Esperar hasta que la entrada 1 esté en ON M67: Esperar hasta que la entrada 2 esté en ON M70: Activar espejo en X M76: Esperar hasta que la entrada 1 esté en OFF M77: Esperar hasta que la entrada 2 esté en OFF M80: Desactivar el espejo en X M98: Llamada a subprograma M99: Retorno de subprograma
- 10. d) Ventajas y Desventajas del CNC en la Industria VENTAJAS · Mayor precisión y mejor calidad de productos. · Mayor uniformidad en los productos producidos. · Un operario puede operar varias máquinas a la vez. · Fácil procesamiento de productos de apariencia complicada. · Flexibilidad para el cambio en el diseño y en modelos en un tiempo corto. · Fácil control de calidad. · Reducción en costos de inventario. · Es posible satisfacer pedidos urgentes. · No se requieren operadores con experiencia. · Se reduce la fatiga del operador. · Mayor seguridad en las labores. · Aumento del tiempo de trabajo en corte por maquinaria. · Fácil control de acuerdo con el programa de producción lo cual facilita la competencia en el mercado. · Fácil administración de la producción e inventario lo cual permite la determinación de objetivos o políticas de la empresa. · Permite simular el proceso de corte a fin de verificar que este sea correcto. DESVENTAJAS · Alto costo de la maquinaria. · Falta de opciones o alternativas en caso de fallas. · Es necesario programar en forma correcta la selección de las herramientas de corte y la secuencia de operación para un eficiente funcionamiento. · Los costos de mantenimiento aumentan, ya que el sistema de control es más complicado y surge la necesidad de entrenar al personal de servicio y operación. · Es necesario mantener un gran volumen de producción a fin de lograr una mayor eficiencia de la capacidad instalada.
- 11. e)Procedimiento para detectar fallas en un equipo CNC Causas comunes de fallas mecánicas de las herramientas de máquina del NC: fallas comunes de CNC máquinas de herramientas, problemas mecánicos tienden a tener características distintivas. 1, ubicación de orientación del eje, pero la máquina no es alarmante. Posibles causas: debido a la máquina, del eje de orientación generalmente usan motores de orientación, eje y eje de codificador mediante acoplamiento de 1:1 directamente a través de orientación motor codificador incorporado. Para que esto se debe a piezas de acoplamiento mecánico tienen un problema! 2, precisión de posicionamiento es bueno y lo malo, y máquina no alarma: causas posibles: cadena de accionamiento motriz común es mala. Por ejemplo el acoplamiento flexible, etc. 3. la máquina está sobrecargada: a menudo sobre la actual alarma, calor anormal. Posibles causas: montaje mecánico es malo, lo que la carga mecánica. Nuevo diseño de máquinas de herramientas, este comportamiento también puede producirse debido a selección motor servo pequeño. Además, el error de parámetro de servo hará las alertas. 4. máquina asistida por acciones, como cambiando de manos, señal de salida tiene que controlar sus movimientos, pero no. Posibles causas: cerradura mecánica, obstrucción de la tubería. Nota: cuando una máquina falla, es a menudo entrelazada con electromecánicos, debido a piezas mecánicas relacionadas con la formación, así que me wonand #39; t a repetir.
- 12. f) Ejemplo de un Programa de CNC. Explicar cada una de las Lineas. Los programas CNC son secuenciales, por lo que se tiene que programar linea por linea, y al ejecutar el código, no se podrá regresar a una linea anterior. Cada linea se debe numerar, empezando con el prefijo N y el número de linea, con los dígitos que se desee, por ejemplo: N01 N1 Las dos opciones anteriores son válidas, y significan que se está trabajando en la línea uno. Cada máquina de control numérico funciona con su propio controlador, dependiendo de la marca, por ejemplo, para máquinas CNC marca Siemens, existe el controlador Sinumerik, mismo que tiene variaciones como 840Di, 840D, 810D, entre otros. A pesar de que cada marca tiene controladores diferentes, la programación es universal, es decir, las funciones son las mismas en cada máquina, aunque en los simuladores y algunas marcas la sintaxis puede variar un poco. Pero en todos los programas se utilizan las funciones G y M que son de movimiento y misceláneas respectivamente. Para empezar con el programa, se debe especificar el plano en que se va a trabajar, para esto se utiliza una función G: o Plano X/Y G17 Dirección de penetración en Z o Plano Z/X G18 Dirección de penetración en Y o Plano Y/Z G19 Dirección de penetración en X Entonces, si se va a trabajar en el plano x/y, se coloca la función G17.
- 13. Luego, se debe establecer el sistema de coordenadas ya sea absoluto a incremental, para los cuales están establecidas las funciones G90 y G91 respectivamente. También se debe establecer el origen de la pieza, para eso se utiliza la función G54 Estas tres funciones pueden ir en una sola linea, por ejemplo: N1 G17 G90 G54 Si se requiere colocar un comentario en el código, se utiliza el punto y coma (;) de la siguiente forma: ;inicio del programa Si se requiere omitir una linea de código, se utiliza una barra diagonal (/) por ejemplo: N1 G0 X10 /N2 G0 X25 Entonces, la línea N2 no se ejecutará. Lo siguiente en el programa, es establecer la herramienta que se va a utilizar, su diámetro, velocidad de avance, revoluciones del husillo, etc. Para esto, se utilizan las siguientes funciones: T – Herramienta. En el simulador, al crear un nuevo proyecto, se elige la herramienta que se va a utilizar, ya sea broca, fresa, etc., al igual que su diámetro. Igualmente, se establece el número de herramientas, es decir, T1 puede ser una fresa de 6mm, T2 una de 10mm, etc.
- 14. Entonces, si se va a iniciar con la herramienta 1, se escribe T1 en el programa. M3 – Giro del husillo hacia la derecha. D – Diámetro de la herramienta. Dependiendo del controlador que se esté utilizando es o no necesario colocar el diámetro de la herramienta, pues este ya se especificó al elegir la herramienta y al utilizar la función T. M6 – Cambio de herramienta automático. Se utiliza cuando se utilizarán otras herramientas en un mismo proceso de maquinado. F – Velocidad de avance en milímetros por minuto, por ejemplo: F150 indica que la herramienta avanzará a una velocidad de 150 mm/min. S – Velocidad de giro del husillo en RPM, por ejemplo: S1200 indica que la herramienta girará a 1200 revoluciones por minuto. Hasta aquí, se puede armar la cabecera del programa así: o N5 G17 G90 G54 o N10 T1 D1 M3 F200 S1500 Algo importante por mencionar hasta aquí es ¿Por qué el número de línea va de 5 en 5? Para un programador a veces es necesario agregar o quitar lineas de código, entonces si al código le hace falta algo, se puede agregar y para no tener que corregir todas las lineas, sólo se agrega el valor consecutivo, por ejemplo, si al código de arriba le hiciera falta otra linea, sólo se agrega N6 o N11, en lugar de renombrar las lineas, muy eficiente para códigos con cientos o miles de líneas. A partir de aquí, ya se puede escribir la secuencia de corte, es decir, los códigos G’s.