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Este documento describe los conceptos y elementos clave del control numérico por computadora (CNC). El CNC es un sistema que controla los movimientos de máquinas herramientas como tornos y fresadoras mediante una computadora. El origen del CNC se remonta a los años 1950 cuando se desarrolló la primera máquina CNC en el MIT. Las partes principales de una máquina CNC incluyen ejes de movimiento, sistemas de transmisión, cabezales, y sistemas de sujeción de piezas. El documento también analiza las ventaj
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- 1. UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ÉSTE. Asignatura: Automatización de procesos industriales. Tema. Webquest Facilitador: Prof. Darío Alexander Ramos. Sustentantes: Víctor Reyes De Luna 84042 Alexander Romano 86000 Miquea Saintivil 86167 05 de Marzo de 2013 1
- 2. Índice. I. Introducción------------------------------------------------------------------------------------3 II. Tareas y actividades---------------------------------------------------------------------------4 1. Definición y conceptos principales de CNC-----------------------------------------------4 1.1. Definición de CNC----------------------------------------------------------------------------4 1.2. Tipos de Automatización---------------------------------------------------------------------4 1.3. Elementos del CNC----------------------------------------------------------------------------5 2. Historia y origen del CNC--------------------------------------------------------------------8 2.1. Desarrollo Histórico del Control Numérico------------------------------------------------8 2.2. Cronología de cómo surgió el CNC--------------------------------------------------------10 2.3. Aspectos relevantes del CNC en la actualidad-------------------------------------------11 3. Ventajas y desventajas del control numérico por computadora CNC-----------------12 3.1. Contraste entre la utilización de máquinas CNC y convencionales-------------------14 4. Aplicaciones del CNC en la industria-----------------------------------------------------15 5. Mapa conceptual-----------------------------------------------------------------------------------19 III. Conclusiones----------------------------------------------------------------------------------20 IV. Bibliografía------------------------------------------------------------------------------------ 21 2
- 3. V. I. Introducción. Los grandes avances tecnológicos, de las últimas décadas, le han permitido a la industria, hacerle frente a la creciente demanda de la sociedad, la cual cada vez exige más, con mayor calidad, a mejor precio y menso tiempo para la entrega. En estos tiempos se necesita una industria capaz de responder de forma rápida a las demandas y exigencias del sistema de consumo masivo actual, la solución a esa necesidad, se ha respondido con la implementación de la automatización y sus diferentes aplicaciones y elementos, entre ellos el Control Numérico Computarizado ó CNC en el proceso productivo. En este trabajo esperamos abarcar los aspectos relacionados con el control numérico, las principales máquinas en las que se basa el desarrollo de su estudio e implementación; otro punto importante, es su surgimiento y su desarrollo desde entonces hasta ahora. Como candidatos a formar parte del entorno productivo, los ingenieros industriales deben conocer las diferentes herramientas que pueden permitir la innovación, y que son los indicios de un nuevo paradigma, en el sistema de trabajo en todos los ámbitos de la sociedad. Uno de los aspectos más ilustrativos son los ejemplos, ya que permiten desarrolla ideas propias sobre algo; en este escrito se estará presentando diferentes aplicaciones de cómo se puede aplicar el CNC en la industria; otro aspecto que puede permitir un desarrollo más completo del concepto del CNC es la comparación con sistemas convencionales anteriores al sistema de Control Numérico como también se le conoce. Abstrac. El control numérico computarizado CNC es un sistema de control de los movimientos de los elementos de una máquina herramienta, ya sea un torno, fresadora o una maquina textil, mediante una computadora, su estudio se basa principalmente en los tornos y fresadoras; el origen del CNC se remonta a los años cincuenta, en el instituto tecnológico de Massachusetts (MIT) donde se desarrolló la primera automatización con este sistema, a una fresadora. Las diferentes partes que conforman una máquina de control numérico son: Eje de movimientos, sistemas de transmisión, sistemas de posición y desplazamientos, cabezal, sistemas de sujeción de las variadas piezas, cambiadores automáticos de las herramientas y ejes complementarios. 3
- 4. VI. Tarea y actividades 1. Definición y conceptos principales de CNC 1.1. Definición de CNC El Control Numérico por Computador (CNC) es un método de control de los movimientos de una máquina, como por ejemplo: una maquina textil, un torno, una fresadora, una soldadora, etc. Mediante una computadora. Esta se puede aplicar para hacer movimientos que no se pueden manualmente como círculos, figuras complejas tridimensionales, líneas diagonales. La máquina tiene que ser programada, para que esta pueda maniobrar todas las operaciones por sí sola, sin necesidad de que el operario este manejándola. Esto se ejerce a través del siguiente proceso: • Dibujo del procesamiento • Programación. • Interface. • Máquinas Herramientas CNC La interface entre el programador y la MHCN (Máquinas Herramientas de Control Numérico) se realiza a través de la interface, la cual bien puede ser una cinta perforada previamente codificada con la información del programa. 1.2. Tipos de Automatización Existen cinco formas de automatizar en la industria moderna, de modo que se deberá analizar cada situación a fin de decidir correctamente el esquema más adecuado. Los tipos de automatización son: • Control Automático de Procesos • El Procesamiento Electrónico de Datos • La Automatización Fija 4
- 5. • El Control Numérico Computarizado • La Automatización Flexible. Las características del entorno industrial actual, han generado el aumento en la necesidad de producir más, con mayor calidad, con menor precio y menores tiempos de entrega, sin dejar de lado la complejidad de los productos; estos tantos otros factores, han contribuido en la utilización del sistema CNC en las industrias. El Control Automático de Procesos, se refiere usualmente al manejo de procesos caracterizados de diversos tipos de cambios; para citar un ejemplo de esto podemos mencionar la producción de refrescos o jarabes El Proceso Electrónico de Datos, frecuentemente es relacionado con los sistemas de información, centros de cómputo, etc. Sin embargo en la actualidad también se considera dentro de esto la obtención, análisis y registros de datos a través de interfaces y computadores. La Automatización Fija, es aquella asociada al empleo de sistemas lógicos tales como: los sistemas de relevadores y compuertas lógicas; sin embargo estos sistemas se han ido flexibilizando al introducir algunos elementos de programación como en el caso de los (PLC’S) O Controladores Lógicos Programables. Un mayor nivel de flexibilidad lo poseen las máquinas de control numérico computarizado. Este tipo de control se ha aplicado con éxito a Máquinas de Herramientas de Control Numérico, (MHCN). Entre las MHCN podemos mencionar: Fresadoras CNC, Tornos CNC, Máquinas de Electroerosionado Máquinas de Corte por Hilo, entre otros. La automatización flexible, el mayor grado de flexibilidad en cuanto a automatización se refiere es el de los Robots industriales que en forma más genérica se les denomina como "Celdas de Manufactura Flexible". 1.3. Elementos del CNC 5
- 6. La investigación y desarrollo de los sistemas CNC se fundamenta principalmente en el torno y la fresadora, los cuales son las maquinas herramientas de control numérico (MHCN) más comúnmente utilizadas en la industria. Los dispositivos y sistemas que conforman una máquina herramienta de control numérico se pueden definir, según Francisco Cruz Terruel, como sigue: • Eje de movimientos. • Sistemas de transmisión. • Sistemas de posición y desplazamientos. • Cabezal. • Sistemas de sujeción de las variadas piezas. • Cambiadores automáticos de las herramientas. • Ejes complementarios. Los ejes principales El concepto de ejes se aplica a las MHCN en referencia a sus partes móviles. El torno posee un mínimo de dos ejes; Z que realiza en movimiento longitudinal en la dirección del eje de la máquina y X quien realiza el movimiento transversal. La fresadora posee un mínimo de tres ejes, Z realiza un movimiento perpendicular, de la herramienta hacia el suelo, el eje Y realiza el movimiento transversal de la maquina y X realiza el movimiento longitudinal de la pieza. El movimiento de las piezas para producir las diferentes formas suele realizarse mediante la interpolación de los movimientos de los ejes para producir trayectorias ya sean lineales o curvas, perfectamente definidas. Motores de transmisión Para realizar los movimientos de los ejes en las máquinas generalmente se utilizan motores eléctricos de corriente continua, controlados por señales electrónicas de entrada y salida. Los movimientos generados pueden sufrir perturbaciones debido, al uso de herramientas inadecuadas, restricciones anormales en los movimientos, velocidades inadecuadas para el proceso en curso o fuerzas de inercia muy excesivas durante el frenado o acelerado del proceso. 6
- 7. Par motor El par motor es la capacidad que tiene un motor para producir trabajo y es uno de los factores más relevantes a tomar en cuenta, al elegir el motor adecuado para cierto tipo de procesos. Tipos de motores Los tipos de motores más usados actualmente son: • Motores paso a paso: son motores con alta precisión pero baja capacidad, su principal característica es que se puede mover paso a paso, ya sea 90 o o un mínimo de 1/8o • Servomotores o motores encorde: este es uno de los motores más utilizados debido a su alto par motor aunque baja velocidad. Lo que permite trabajar a pocas revoluciones con grandes cargas. • Motores lineales: son motores de última generación, que tienen la capacidad de generar grades aceleraciones, lo cual reduce mucho los tiempos de mecanizado. Es actualmente poco utilizada debido a la necesidad de adaptar las maquinas a el. Control de desplazamiento Son elementos controladores de posición los cuales, sirven para indicar con gran exactitud las posiciones de los ejes de una máquina, se realiza por dos sistemas, directo e indirecto. Sistema CAM Es el sistema más completo de elaboración de programas CNC, incluso se considera que todas las tendencias técnicas se inclinaran hacia él. Sistema ISO Los sistemas de normalización tienen como objetivo la aplicación de normas y técnicas específicas. En CNC también se encuentra normalizada, la manera o técnicas apropiadas para los diferentes sistemas de control. 2. Historia y origen del CNC La historia y origen del CNC inicia en 1945, al final de la segunda guerra mundial se desarrolló la computadora electrónica. 7
- 8. La investigación y desarrollo de los sistemas CNC se fundamenta principalmente en el torno y la fresadora, los cuales son las maquinas herramientas de control numérico (MHCN) más comúnmente utilizadas en la industria. Los dispositivos y sistemas que conforman una máquina herramienta de control numérico se pueden definir, según Francisco Cruz Terruel, como sigue: • Eje de movimientos. • Sistemas de transmisión. • Sistemas de posición y desplazamientos. • Cabezal. • Sistemas de sujeción de las variadas piezas. • Cambiadores automáticos de las herramientas. • Ejes complementarios. Los ejes principales El concepto de ejes se aplica a las MHCN en referencia a sus partes móviles. El torno posee un mínimo de dos ejes; Z que realiza en movimiento longitudinal en la dirección del eje de la máquina y X quien realiza el movimiento transversal. La fresadora posee un mínimo de tres ejes, Z realiza un movimiento perpendicular, de la herramienta hacia el suelo, el eje Y realiza el movimiento transversal de la maquina y X realiza el movimiento longitudinal de la pieza. El movimiento de las piezas para producir las diferentes formas suele realizarse mediante la interpolación de los movimientos de los ejes para producir trayectorias ya sean lineales o curvas, perfectamente definidas. Motores de transmisión Para realizar los movimientos de los ejes en las máquinas generalmente se utilizan motores eléctricos de corriente continua, controlados por señales electrónicas de entrada y salida. Los movimientos generados pueden sufrir perturbaciones debido, al uso de herramientas inadecuadas, restricciones anormales en los movimientos, velocidades inadecuadas para el proceso en curso o fuerzas de inercia muy excesivas durante el frenado o acelerado del proceso. 6