Maquinado de Piezas en Torno C. N. C. - · PDF filetorno de CNC, de acuerdo con los requerimientos de la industria, para ... manual y muestras de los trabajos realizados durante el

Maquinado de Piezas en Torno C. N. C.

Manual para el Alumno. Quinto Semestre

E-MAQTO-01

Programa de Estudios de la Carrera de Profesional Técnico-Bachiller en

Máquinas Herramienta

Maquinado de Piezas en Torno de C. N. C II

COORDINADORES

Director General José Efrén Castillo Sarabia Secretario Académico Marco Antonio Norzagaray Gámez Director de Diseño Curricular de la Formación Ocupacional Gustavo Flores Fernández

Autores: Revisor técnico: Revisor pedagógico:

Maquinado de Piezas en Torno de C. N. C. Modulo Autocontenido Específico

D.R. a 2006 CONALEP. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida

la portada, por cualquier medio sin autorización por escrito del CONALEP. Lo contrario representa un acto de piratería

intelectual perseguido por la ley Penal.

E-CBNC Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C.P. 52140 Metepec, Estado de México.

Maquinado de Piezas en Torno C. N. C. III

ÍNDICE

Participantes I. Mensaje al alumno. 6 II. Como utilizar este manual. 7 III. Propósito del Modulo. 10 IV. Especificaciones de evaluación. 11 V. Mapa curricular del curso módulo integrador. 12 Capítulo 1 Diseñar el proceso para fabricar partes metálicas en torno asistido por control

numérico computarizado. 13

Mapa curricular de la unidad de aprendizaje. 14 1.1.1. Análisis de la información contenida en el diseño de la parte. 15

Materiales. 17Dimensiones. 17Tolerancias. 17Acabados. 17Tratamientos térmicos. 17 Consideraciones del maquinado para procesos posteriores. 18

1.1.2. Análisis de la información contenida en el diseño de la parte. 18 Calidades. 18 Preparación de los materiales para la alimentación de la máquina. 19Cálculo de piezas esperadas por unidad de materia prima. 19Cálculo del desperdicio. 19

1.1.3. Características de la máquina. 20 Capacidades de mecanizado. 23 Característica de CN. 25 Principales capacidades de programación. 28

1.2.1. Condiciones para el maquinado de una pieza especifica. 29 Velocidad de avance de la herramienta. 29 Profundidad de corte. 31 Revoluciones del husillo. 31

1.2.2. Elaboración de la hoja de procesos. 32 Diseño. 33 Inclusión de los elementos. 34 Información de la hoja de procesos para la programación CNC y CAM. 34 ISO 9000 y QS 9000 en la certificación del proceso de maquinado. 34 Aspectos de higiene y seguridad que debe contener la hoja de procesos. 35

Prácticas y Listas de Cotejo. 37 Resumen. 43 Autoevaluación de conocimientos del capítulo 1. 44

Capítulo 2 Programar la fabricación de partes metálicas en torno asistido por control

numérico computarizado. 45

Mapa curricular de la unidad de aprendizaje. 46 2.1.1. Características de un sistema CNC. 47

Ventajas y desventajas del uso del CNC. 50 Productividad del CNC. 51 Características de las máquinas operables con CNC. 51 Planeación para el uso del sistema CNC. 55

Maquinado de Piezas en Torno de C. N. C IV

2.1.2. Principio del funcionamiento de un CNC. 58 Características del operador de un torno CNC. 58 Características de un programador de CNC. 58 Elementos de un programa de CNC. 59 Dispositivos de registro y acumuladores de memoria 59 Display de lectura de los valores de las coordenadas. 60 Sistemas de retroalimentación. 61 Sistemas de control numérico. 62

2.1.3. Características del equipo de un CNC. 63 Unidad de entrada salida de datos. 63 Unidad interna de entrada y salida de datos. 65 Unidad de cálculos y de enlace con los elementos mecánicos 66 Control numérico para Máquinas herramienta. 67 Programación manual. 68

2.2.1. Coordenadas. 72 Sistema de coordenadas cartesianas. 72 Tipos de control en dos ejes. 75 Control del eje “Z”. 75 Control de cuatro y cinco posiciones 75 Sistemas de incremento. 76 Sistema absoluto. 76 Sistema de fijación a cero. 77

2.2.2. Programación CNC. 77 Computadoras para CNC. 78 Lenguajes de programación para CNC. 80 Programación automática del Herramental APT. 84 Programación automática del maquinado (Auto-Map). 86 Programación Compact II. 87

2.3.1. Programación de un torno CNC. 95 Manejo de los ejes de un torno CNC. 96 Operaciones con diámetro interior y diámetro exterior. 97 Proporciones en el avance. 102 Velocidad del Husillo. 103 Interpolación lineal. 105 Interpolación circular. 108 Roscado. 112

2.3.2. Herramental para torno de CNC. 113 Consideraciones del empleo del herramental. 11 Herramientas de corte usadas en el torno CNC 113 Herramientas de ranurado y barrenado. 116

2.3.3. Herramental de tecnología avanzada. 117 Herramental de corte especial. 117 Herramental de sujeción 118 Aditamentos de avance automático. 120 Verificación de primeras partes 121 Dimensional. 121 Acabado superficial. 122

Prácticas y Listas de Cotejo. 124 Resumen. 135 Autoevaluación de conocimientos del capítulo 2. 137 Glosario. 138

Maquinado de Piezas en Torno C. N. C. V

Referencias Documentales. 148

Maquinado de Piezas en Torno de C. N. C VI

MENSAJE AL ALUMNO

¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO DE MAQUINADO DE PIEZAS EN TORNO C. N. C. Este módulo ha sido diseñado bajo la Modalidad Educativa Basada en Normas de Competencia, con el fin de ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo de habilidades que contribuyan a elevar tu potencial productivo, a la vez que satisfagan las demandas actuales del sector laboral.

Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y prácticas con simuladores, vivencias y casos reales para propiciar un aprendizaje a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de la competencia laboral requerida. El conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el mejoramiento de tu desempeño de trabajo, lo cual te permitirá llegar tan lejos como quieras en el ámbito profesional y laboral.

Maquinado de Piezas en Torno C. N. C. VII

I. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL

Las instrucciones generales que a

continuación se te pide que realices, tienen la intención de conducirte a que vincules las competencias requeridas por el mundo de trabajo con tu formación de profesional técnico bachiller.

Redacta cuales serían tus objetivos

personales al estudiar este módulo integrador.

Analiza el Propósito del módulo

integrador que se indica al principio del manual y contesta la pregunta ¿Me queda claro hacia dónde me dirijo y qué es lo que voy a aprender a hacer al estudiar el contenido del manual? si no lo tienes claro pídele al docente que te lo explique.

Revisa el apartado especificaciones de

evaluación, son parte de los requisitos que debes cumplir para aprobar el curso - módulo. En él se indican las evidencias que debes mostrar durante el estudio del módulo integrador para considerar que has alcanzado los resultados de aprendizaje de cada unidad.

Es fundamental que antes de empezar a

abordar los contenidos del manual tengas muy claros los conceptos que a continuación se mencionan: competencia laboral, unidad de competencia (básica, genérica específica), elementos de competencia, criterio de desempeño, campo de aplicación, evidencias de desempeño,

evidencias de conocimiento, evidencias por producto, norma técnica de institución educativa, formación ocupacional, módulo ocupacional, unidad de aprendizaje, y resultado de aprendizaje. Si desconoces el significado de los componentes de la norma, te recomendamos que consultes el apartado glosario de términos, que encontrarás al final del manual.

Analiza el apartado «Normas Técnicas

de competencia laboral Norma técnica de institución educativa».

Revisa el Mapa curricular del módulo

integrador. Esta diseñado para mostrarte esquemáticamente las unidades y los resultados de aprendizaje que te permitirán llegar a desarrollar paulatinamente las competencias laborales que requiere la ocupación para la cual te estás formando.

Realiza la lectura del contenido de cada

capítulo y las actividades de aprendizaje que se te recomiendan. Recuerda que en la educación basada en normas de competencia laborales la responsabilidad del aprendizaje es tuya, ya que eres el que desarrolla y orienta sus conocimientos y habilidades hacia el logro de algunas competencias en particular.

En el desarrollo del contenido de cada

capítulo, encontrarás ayudas visuales como las siguientes, haz lo que ellas te sugieren efectuar. Si no haces no aprendes, no desarrollas habilidades, y

Maquinado de Piezas en Torno de C. N. C VIII

te será difícil realizar los ejercicios de evidencias de conocimientos y los de desempeño.

Maquinado de Piezas en Torno C. N. C. IX

Imágenes de Referencia

Estudio individual

Investigación documental

Consulta con el docente

Redacción de trabajo

Comparación de resultados con otros compañeros

Repetición del ejercicio

Trabajo en equipo

Sugerencias o notas

Realización del ejercicio

Resumen

Observación

Consideraciones sobre seguridad e higiene

Investigación de campo

Portafolios de evidencias

Maquinado de Piezas en Torno C. N. C. X

II. PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO

Al finalizar el módulo el alumno, Programará y fabricará piezas metálicas en torno de CNC, de acuerdo con los requerimientos de la industria, para satisfacer las diferentes necesidades en las áreas de producción.

Maquinado de Piezas en Torno C. N. C. XI

III. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN

Durante el desarrollo de las prácticas de ejercicio también se estará evaluando el desempeño. El docente mediante la observación directa y con auxilio de una lista de cotejo confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de desempeño. Las autoevaluaciones de conocimientos correspondientes a cada capítulo además de ser un medio para reafirmar los conocimientos sobre los contenidos tratados, son también una forma de evaluar y recopilar evidencias de conocimiento.

Al término del módulo Autocontenido Específico deberás presentar un Portafolios de Evidencias1, el cual estará integrado por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas de ejercicio, las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del módulo Autocontenido Específico, con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido la competencia laboral.

Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de evaluación, nombre y firma del evaluador y plan de evaluación.

1El portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las destrezas con que cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra los registros y productos de sus competencias previas y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica (CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación de la educación y capacitación basada en competencias, Pág. 180).

Maquinado de Piezas en Torno C. N. C. XII

IV. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO

1. Diseñar el proceso para fabricar partes metálicas en torno asistido por control numérico computarizado.

34 Hrs.

1.1 Determinar las necesidades de maquinado de una pieza a partir de los requerimientos del diseño para su fabricación en un torno C. N. C.

16 Hrs.

MAQUINADO DE PIEZAS EN TORNO CONTROL NUMERICO

COMPUTARIZADO. 144 HRS.

2. Programar la fabricación de partes metálicas en torno asistido por control numérico computarizado.

110 Hrs.

1.2. Elaborar una hoja de procesos del maquinado de una pieza a partir de las capacidades del torno elegido para su fabricación en alta producción.

18 Hrs.

2.1 Controlar los movimientos del torno C. N. C. mediante sus dispositivos de control y las unidades de adquisición de datos de entrada y salida para programar el proceso de manufactura de una pieza.

30 Hrs.

2.2. Programar un torno de C. N. C. por medio de sistemas de coordenadas, unidades de adquisición, y lenguaje de programación para la fabricación de una pieza.

30 Hrs.

2.3. Elaboración de partes en torno C. N. C. programando la secuencia del proceso y usando el herramental apropiado para lograr la calidad en dimensiones y acabado que el diseño indique.

50 Hrs.

Maquinado de Piezas en Torno C. N. C. 13

DISEÑAR EL PROCESO PARA FABRICAR PARTES METÁLICAS EN TORNO ASISTIDO POR CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO.

Al finalizar la unidad, el alumno diseñará hojas de procesos para piezas que serán maquinadas en torno de CNC de alta producción de acuerdo a sus especificaciones y requerimientos, para su maquinado en CNC.


MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Módulo

Unidad de Aprendizaje

Resultados de

Aprendizaje




34 Hrs.

1.1 Determinar las necesidades de maquinado de una pieza a partir de los requerimientos del diseño para su fabricación en un torno C. N. C.

16 Hrs.

2. Programar la fabricación de partes metálicas en torno asistido por control numérico computarizado

110 Hrs.

1.2. Elaborar una hoja de procesos del maquinado de una pieza a partir de las capacidades del torno elegido para su fabricación en alta producción.

18 Hrs.


MAQUINADO DE PIEZAS EN TORNO C. N. C. SUMARIO

Materiales. Dimensiones. Tolerancias. Acabados. Tratamientos térmicos. Consideraciones del maquinado para

procesos posteriores. Calidades. Preparación de los materiales para la

alimentación de la máquina. Cálculo de piezas esperadas por unidad

de materia prima. Cálculo del desperdicio. Capacidades de mecanizado. Característica de CN. Principales capacidades de

programación. Velocidad de avance de la herramienta. Profundidad de corte. Revoluciones del husillo. Diseño. Inclusión de los elementos. Información de la hoja de procesos

para la programación CNC y CAM. ISO 9000 y QS 9000 en la certificación

del proceso de maquinado.

Aspectos de higiene y seguridad que debe contener la hoja de procesos.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 1.1. Determinar las necesidades de

maquinado de una pieza a partir de los requerimientos del diseño para su fabricación en un torno C. N. C.

1.1.1 Análisis de la información contenida en el diseño de la parte. Se considera control numérico todo dispositivo capaz de dirigir posicionamientos de un órgano mecánico móvil en el que las órdenes relativas a los desplazamientos del móvil son elaboradas en forma totalmente automática a partir de informaciones numéricas definidas, bien manualmente (funcionamiento semiautomático), ó bien por medio de un programa (funcionamiento automático). El primer intento para dotar una máquina-herramienta de algún tipo de control fue el desarrollado por Jacquard Loom, que en 1801 ideó una máquina textil que permitía realizar distintos tipos de tejidos sin más que

Variar un programa facilitado a la máquina mediante tarjetas perforadas. Posteriormente se hicieron otros intentos como el del piano automático que usaba un rollo de cinta perforada como medio de introducción del programa musical. En realidad, estos primeros prototipos no eran verdaderos controles numéricos. El primer intento serio para obtener un verdadero control numérico lo motivó la

necesidad de fabricar hélices de helicóptero de diferentes configuraciones y fue realizado por la compañía Parsons que ya fabricaba diversos equipos para la defensa. El Control Numérico (CN) apareció por la necesidad de automatizar las operaciones de mecanización necesarias para la fabricación de una pieza. Su aparición estuvo obligada por diversas razones:


(a) La necesidad de fabricar productos que no podían conseguir en cantidad y calidad suficiente sin recurrir a la automatización del proceso de fabricación. (b) La necesidad de obtener productos hasta entonces imposibles o de muy difícil fabricación, por ser excesivamente complejos para ser controlados por un operador humano. (c) La necesidad de fabricar productos a precios suficientemente bajos. Para solucionar todos estos problemas, el hombre ha ideado, de acuerdo con cada problema particular, numerosos dispositivos automáticos de tipo mecánico, electromecánico, neumático, hidráulico, electrónico, etc. Inicialmente el factor predominante que condicionó todo automatismo fue el aumento de productividad. Posteriormente y debido sobre todo a nuevas necesidades de la industria, han hecho su aparición otros factores que, tomados en forma conjunta o individualmente, han llegado a tener enorme importancia. Entre estos nuevos factores merecen citarse por su interés: La precisión, la rapidez y la flexibilidad. A partir de entonces todos los dispositivos automáticos ideados por el hombre tienden a optimizar la función de cuatro variables: productividad, precisión, rapidez y flexibilidad. No citamos la viabilidad dada su pequeña trascendencia desde el punto de vista cuantitativo, pero gracias a estos dispositivos automáticos se han podido fabricar piezas con perfiles

complejos que de otra forma jamás podrían haber sido fabricadas. Los primeros automatismos no optimizan esta función dado que eran fundamentalmente dispositivos de propósito particular y, por tanto, de una rigidez prácticamente absoluta. Hacia 1942 Apareció lo que podríamos llamar primer control numérico verdadero y respondió a una necesidad impuesta por la industria aeronáutica. La aparición del control numérico permitió por primera vez optimizar la función antes mencionada ya que la flexibilidad era precisamente la mejor virtud de este nuevo automatismo. Dado el interés que suscitó esta técnica, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos concedió un contrato al Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) para su desarrollo. El Laboratorio de Sistemas Electrónicos del MIT diseñó y construyó en 1952 un primer prototipo de fresadora con control numérico que gobernaba tres ejes. Posteriormente se han desarrollado numerosos tipos de control numérico cada vez más perfeccionados pero con el grave problema de su realización complicada y costosa y su difícil programación, en especial en los sistemas de contorneo. La reciente irrupción de la microelectrónica (técnicas de integración a gran escala), el desarrollo de la automática y de nuevos tipos de computadores, en especial los microcomputadores y minicomputadores, han permitido abrir una brecha tecnológica por donde están empezando a emerger nuevas generaciones de sistemas de control que han elevado


considerablemente la rentabilidad del control numérico y su ámbito de aplicación. En necesidad de producir una parte (pieza) se debe analizar toda la información contenida sobre el plano de la pieza puesto que de esto depende todo el desarrollo del proceso para su manufactura y conseguir el objetivo que se pretende. • Materiales. (Son de suma importancia los materiales de esto) En la manufactura de una pieza, es importante observar el tipo de material ya que esto nos obliga a pensar en el proceso y el herramental a emplear. Considerando que existen diferentes tipos de materiales como por ejemplo: Materiales ferrosos: a) Acero al carbón, en diferentes calidades. b) Aceros tratados, en diferentes calidades. c) Aceros recosidos en diferentes calidades. Materiales no ferrosos: a) Aluminio. b) Bronce. c) Cobre. d) Latón. e) Mat. Sintético. • Dimensiones. En la información del plano se observa el tamaño de la pieza y esto nos ayuda a

seleccionar la máquina con capacidad adecuada para su proceso y tomar en cuenta el manejo del material con los accesorios necesarios y adecuados. Además esta información es indispensable para realizar el programa que finalmente correrá en la máquina CNC en este caso • Tolerancias. En algunas cotas sobre el plano se encontrará específicamente la tolerancia permisible sobre las dimensiones requeridas y que puede ser tolerancia muy cerrada o considerablemente abierta según se requiera en el diseño de la pieza. La tolerancia puede ser bilateral (6) o unilateral (+) ó (-) , según sea el caso. También encontraremos la especificación dentro de las notas generales, cuando la tolerancia se aplique en forma general y esto controlará obviamente en el ajuste del CNC. • Acabados. En el análisis de la información también encontraremos específicamente el tipo de acabado que se requiere para la parte a mecanizar y que puede ser torneado, fresado, rectificado, etc., la profundidad de la huella dependerá de la necesidad requerida. • Tratamientos térmicos. En la información general encontraremos el tipo de tratamiento térmico como puede ser temple, cementado, nitrurado, carbonitrurado, etc., según lo requiera el diseño de la pieza y esto va muy relacionado con el tipo de material


seleccionado para poder procesar el tratamiento. • Consideraciones del maquinado

para procesos posteriores. En este punto es importante considerar la programación con el material que en un proceso siguiente será desprendido por algún método que se requiera, por ejemplo: en la información general observamos la pieza tomada y rectificada. En este caso posterior al CNC debemos tomar en cuenta la posible deformación de la pieza con el tratamiento térmico y además que en el rectificado nos limpie las superficies que se requieren rectificadas. Entonces el material que se deje por excedente en el mecanizado del CNC tendrá que ser proporcional al tamaño de la pieza hasta un máximo de 0.015” pulg. (0.35 a 0.4 mm.)

Discutirá en forma grupal el objetivo de la elaboración de un sistema de planeación de procesos.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia de Información.

Desarrollar el hábito de la búsqueda de información para su preparación personal.

El alumno • De acuerdo al diseño de la pieza a

fabricar investigará en internet cuales

son los tipos de materiales, tolerancias, acabados y tratamientos térmicos que comúnmente se utilizan. en el maquinado de piezas en C. N. C.

1.1.2 Análisis de la información contenida en el diseño de la parte. Para la fabricación de piezas mecánicas existen una gran variedad de materiales y la elección del material a emplearse en la construcción de maquinaria depende básicamente del diseñador. En la manufactura de piezas mecánicas es de gran importancia observar el tipo de material a mecanizar ya que de esto depende la rapidez de manufactura y el tipo de herramental a emplear. • Calidades. Existe en el mercado una gama muy amplia de calidades de materiales de acero, los más comunes son:

Acero para máquina (acero al carbón). Acero recosido (según norma). Acero tratado (según norma). Acero para herramienta (según

norma). Acero inoxidable (según norma). Aluminio. Bronce. Cobre. Latón. Materiales sintéticos.


• Preparación de los materiales para la alimentación de la máquina.

Para preparar materiales en la manufactura de piezas mecánicas hay que tomar en cuenta el tipo de máquina. Si es automática, semi automática, o independiente. En el primero de los casos considerar el volumen a procesar, para preparar la cantidad de barras requeridas y colocar materiales en estans. En el segundo caso también considerar cantidad y preparar las barras requeridas y colocar en estans. Cuando la máquina es independiente o sea que la alimentación es manual e tiene que cortar material en forma independiente por otro método y controlar la cantidad requerida y colocar material en casillas preferentemente o algún otro recipiente. • Cálculo de piezas esperadas por

unidad de materia prima. Las piezas esperadas por unidad de materia prima dependen fundamentalmente de dos factores: 1. La longitud de la barra –Lb. 2. Longitud de la pieza – Lp. 3. Espesor del corte – Ec. Existen en el mercado medidas de longitud estándar, en los materiales las más comunes son 6 y 3 mts. Aunque existen casos particulares en otros

materiales como el bronce, aluminio, hierro gris, etc. Para calcular las piezas por unidad de materia prima empleamos la siguiente fórmula:

Ejemplo: si tenemos barras de 3 mts. Y la pieza tiene una longitud de100 mm y el espesor del corte es 3mm. 3 mts. = 3000 mm.

• Cálculo del desperdicio. Para saber el desperdicio de material en el proceso de manufactura se debe tomar en cuenta. - Espesor del corte (con cuchilla o sierra) por barra multiplicado por el número de cortes por barra, además estimar en un % pequeño (2% ) las piezas de prueba y posibles piezas fuera de especificación por desajuste de la herramienta. (Esto en alta producción) ejemplo: En una barra de 6 mts. De longitud se procesarán piezas que tienen de longitud 70mm. Calcular – el número de piezas por unidad en materia prima.


El desperdicio por corte en la misma unidad de materia prima; espesor de corte 2mm.

Investiga con tus compañeros, la importancia que tiene el realizar un análisis detenido de la pieza a elaborar en donde contemples cada uno de los pasos y simules que vas a maquinar una pieza.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia lógica.

Resolver problemas que involucren el razonamiento lógico y matemático.

El alumno: • Realizará ejemplos en donde determine

la cantidad de piezas esperadas por unidad de materia prima calculada.

Competencia de calidad.

Aplicar las técnicas de calidad en la

inspección de piezas como producto terminado.

El alumno: • Investigará cuales son las técnicas

utilizadas actualmente para la inspección de piezas como producto terminado así como la interpretación de las mismas en un diseño.

1.1.3 Características de la máquina. El torno CNC es una máquina herramienta la cual ha sido diseñada para remover material de la pieza la cual es sujetada y girada en su propio eje. Muchas de las máquinas herramienta están hechas con una sola herramienta de corte. Los modernos tornos CNC utilizan torretas para sostener rígidamente y mover las herramientas de corte. Las torretas también son usadas para reemplazar rápidamente una herramienta desgastada por una herramienta nueva y moverla a la posición de corte. Una tortea frontal se emplea para mover las herramientas de debajo de la línea de centro del husillo hacia arriba. Una torreta trasera por otro lado, mueve las herramientas de la parte superior de la línea del centro del husillo hacia abajo. Las máquinas equipadas con torretas frontales y traseras pueden ejecutar operaciones simultáneas arriba y debajo de la pieza de trabajo.


La cama de un torno CNC normalmente está inclinada para permitir el desalojo de las virutas fácilmente en la figura 2 se muestra un torno de torreta CNC o centro de torneado típico. Los componentes del torno son los siguientes:

Cabezal delantero: en esta parte se encuentra la flecha que transmite el movimiento al husillo.

Chuck: Es la parte que se conecta al husillo y sujeta la pieza de trabajo.

Torreta: sujeta Las herramientas de corte y reemplaza las herramientas desgastadas por herramientas nuevas durante un cambio de herramienta.

Cabezal trasero: Sirve de soporte a la punta derecha de la pieza de trabajo.

Bancada: Soporta todos los componentes listados anteriormente y tiene un contenedor para recibir las virutas que caen.

MCU: Es una computadora usada para almacenar y procesar los programas CNC adquiridos.

Figura 1. Componente de un torno montado de NCN.

Figura 2. Torno equipado con torretas frontal y trasera. Mecanismos de cambio de herramienta. Como se ha establecido anteriormente, las torretas en el torno CNC son usadas para cambiar rápidamente las herramientas cuando se requiere. Cada posición en la torreta está numerada para identificar la herramienta que sujeta. Las herramientas pueden ser montadas en la cara de las torretas como también en sus lados. Cuando se recibe una instrucción de cambio de herramienta del MCU la torreta mueve la herramienta hacia un lugar seguro cambiando la herramienta gastada por una nueva herramienta y regresándola a su posición. Entonces la máquina procede a efectuar los movimientos con las coordenadas programadas para efectuar el trabajo de corte con las nuevas herramientas. Esto debería ser establecido para los centros de torneado con cabezales trasero y


delantero programables los cuales deberán tener un movimiento de retroceso antes de que el cambio de herramienta sea ejecutado. En la figura 3 se muestra el movimiento de la torreta durante un típico cambio de herramienta.

Figura 3. Movimiento de la torreta durante el cambio de la herramienta. Operaciones Básicas del Torno. En esta parte vamos a considerar la programación de las operaciones básicas de torno: Frenteado, Torneado, Ranurado, cortes, Barrenado, Desahogo y Roscado. Algunas de esas operaciones pueden ser efectuadas por ambas partes, en diámetro exterior ( DE) y en diámetro interior ( DI ) en las figuras de la 4 hasta la 10 se ilustran estas operaciones.

Figura 4. Careado extremo. Refrentado. En esta operación se efectúa el corte del final de la pieza resultando un extremo perpendicular o a escuadra con respecto de la línea del centro de la pieza. Al efectuar esta operación se deberá producir una superficie plana y de acabado suave. Para esta operación la herramienta recorre la pieza en dirección perpendicular a su línea de centro. Torneado. El torneado nos sirve para remover el material de la parte exterior de la pieza que se encuentra girando o rotando. Diferentes perfiles y formas pueden ser creadas durante esta operación tales como: conos, contornos y bordes. Usualmente el primer paso es un corte grueso o de desbaste, y los siguientes pueden ser uno o más cortes finos.

Figura 5.


Figura 6. Ranurado.

Figura 7. Corte.

Figura 8. Taladrado.

Vaciado interno Conizado interno Figura 9.

Figura 10. Roscado interno y externo. • Capacidades de mecanizado. Las cuatro variables fundamentales que inciden en la bondad de un automatismo son: productividad, precisión, rapidez y flexibilidad. De acuerdo con estas variables, vamos a analizar los distintos tipos de automatismos a fin de elegir el automatismo más conveniente de acuerdo con el número de piezas a fabricar. Aunque este número no define unívocamente el tipo de automatismo más adecuado, en la gran mayoría de los casos suministra un índice muy importante para dicha elección. Para grandes series (10,000 piezas). Para responder al problema de la gran serie, se utilizan automatismos secuenciales mecánicos, neumáticos, hidráulicos o electromecánicos. Si la serie es muy grande, el automatismo debe poder permitir el trabajo simultáneo de varias cabezas que, a su vez, permitan unas cadencias muy grandes y, por tanto, un rendimiento de trabajo muy elevado. La gama alta de la serie está cubierta hoy día por las máquinas <<transfert>>, realizadas por varios automatismos trabajando simultáneamente en forma más o menos sincronizada. De esta forma


se pueden realizar a la vez varias secuencias mecánicas simples que se repiten automáticamente para cada pieza a fabricar. El principal inconveniente de las máquinas <<transfert>> reside en la elevada duración de los tiempos de preparación y reglaje. Si la serie no es muy grande, se pueden utilizar automatismos secuenciales simples en los que las secuencias mecánicas se desarrollan, la mayoría de las veces, unas después de otra. Estos automatismos también presentan el inconveniente antes mencionado, es decir, tiempos de preparación y reglaje demasiado largos. Ejemplo de estas máquinas son los tornos automáticos. Para series medias (entre 50 y 10.000). Para resolver el problema de la fabricación de piezas dentro de estas series se utilizan hoy día tres tipos de automatismos: 1. Copiadoras. 2.Controles programados numéricamente. 3. controles numéricos. La utilización de uno u otro automatismo dependerá de la precisión, flexibilidad y rapidez exigidas. Cuando la precisión y el tiempo de fabricación no son factores primordiales, las copiadoras presentan la ventaja de su economía. Existen copiadoras mecánicas, hidráulicas, electromecánicas o electrónicas con las cuales la pieza a fabricar se realiza por desplazamiento del útil que produce exactamente el desplazamiento de un palpador. Los controles programados numéricamente incorporan numerosas ventajas, pero presentan una clara falta de

flexibilidad por la limitación del número de secuencias mecánicas realizables. El control numérico será especialmente interesante cuando las fabricaciones se mantengan en series comprendidas entre 5 y 1.000 piezas que deberán ser repetidas varias veces durante el año. El control numérico dentro de este intervalo presenta notables ventajas que analizaremos posteriormente. Para series pequeñas (<5 piezas). La utilización del control numérico para series no suele ser rentable, a no ser que la pieza sea bastante complicada y que su programación pueda efectuarse con ayuda de un computador (programación automática). En otro caso, los gastos de programación resultarían demasiado elevados con relación a los costes de mecanización. Para menos de 5 piezas, las mecanizaciones en máquinas convencionales serán, en general, más económicas. En la figura 11 puede verse una gráfica en la que aparecen, en los ejes, el número de piezas y el precio de ejecución de una pieza.


Figura 11. Precio ejecución de una pieza en función del número de piezas para distintos tipos de automatismos. • Característica de CN. De todo lo anterior se deduce que siempre que las series de fabricación se mantengan dentro de los límites medios (hemos dado un como orden de magnitud entre 5 y 1.000 piezas), el control numérico representa la solución ideal dadas las notables ventajas que se obtienen de su utilización. Entre estas ventajas merecen citarse las siguientes: 1. Posibilidad de fabricación de piezas que de otra manera sería imposible o muy difícil. Gracias al control numérico se han podido obtener piezas muy complicadas como las superficies tridimensionales necesarias en la construcción de aviones. En construcción aeronáutica es muy corriente mecanizar piezas cuyo peso final representa 1/6 del peso de la pieza bruta inicial. 2. Seguridad. El control numérico es especialmente recomendable para trabajar con productos peligrosos. 3. Precisión. Esta ventaja es debida, en primer lugar, a la mayor precisión de la máquina-herramienta de control numérico respecto a las máquinas clásicas. Los juegos mecánicos son menos importantes y la máquina-herramienta en su conjunto es mucho más precisa. Otro factor que también influye en la precisión proviene del hecho de que una máquina-herramienta, para control

numérico es, en general, más universal que las máquinas clásicas y, por tanto podrán hacerse más operaciones sobre la misma máquina. Las precisiones alcanzadas en las máquinas-herramienta con control numérico van de 1 m a 10 m. 4. Aumento de la productividad de las máquinas. Este aumento de productividad se debe a la disminución del tiempo total de mecanización debida, sobre todo, a la disminución de los tiempos de desplazamiento en vacío y a la rapidez de los posicionamientos que suministran los sistemas electrónicos de control. Para dar una idea de esta reducción citaremos que puede ser de 30 a 40% utilizando una mandrinadora con control numérico y de 50 a 90% en centros de mecanización. 5. Reducción de controles y desechos. Esta reducción es debida fundamentalmente a la gran fiabilidad y repetitividad de una máquina-herramienta con control numérico. Los trabajos de mecanizado se realizan siempre siguiendo las mismas trayectorias y los juegos mecánicos de la máquina influyen siempre de la misma manera. Esta reducción de controles permite prácticamente eliminar toda operación humana posterior, con la consiguiente reducción de costes y tiempos de fabricación. Por consiguiente, si las condiciones de mecanización han sido previstas adecuadamente y si las herramientas estaban bien regladas, la máquina-herramienta obtiene piezas prácticamente idénticas y, por tanto, con precisión constante.


En los talleres convencionales se admite como normal un coeficiente de desecho de 3 a 4% . para las máquinas con control numérico este coeficiente es inferior a 1%. Se consigue, por tanto, un evidente ahorro sobre todo si las piezas son complejas. 6. Flexibilidad. Basta cambiar el programa-pieza para que la máquina herramienta fabrique otra pieza, siendo posible poseer una gran biblioteca con programas. Estos programas se pueden almacenar bien en cinta perforada bien en medios magnéticos: casettes o discos flexibles. Hasta hace algunos años se distinguían dos tipos fundamentales de control numérico: los equipos de control numérico de posicionamiento llamados también punto a punto y los equipos de contorneo. Hoy día es más difícil hacer la misma clasificación pero podemos conservarla a fin de diferenciar los modos de desplazamiento de los ejes de la máquina. En lo relativo a los equipos propiamente dichos, actualmente existen numerosos equipos que tienen una estructura mixta. Ciertos ajes son mandados en contorneos y otros en posicionamiento. Supongamos (Figura 12 )una pieza colocad sobre la mesa y que en el punto A se requiere realizar una perforación. Sea X el eje longitudinal de la mesa e Y el eje transversal; B representa la proyección del eje útil sobre la mesa. El problema de llevar A al punto B se puede de las siguientes formas:

1. Accionar el motor del eje Y hasta alcanzar el punto A y a continuación el motor del eje X hasta alcanzar el punto B (fig.13a). 2. Análogo al anterior, pero accionando primero el motor del eje longitudinal y después el del transversal (fig. 13b). Estos dos modos de posicionamiento reciben el nombre de posicionamiento secuencial y se realiza normalmente a la máxima velocidad que soporta la máquina. 3. Accionar ambos motores a la vez y ala misma velocidad. En este caso la trayectoria seguida será una recta inclinada 45º. Una vez llegado a la altura del punto B, el motor del eje Y será parado para continuar exclusivamente el motor del eje X hasta llegar al punto B (fig. 12c). Este tipo de posicionamiento recibe el nombre de posicionamiento simultáneo (Punto a punto). 4. Accionamiento secuencial de los motores pero realizando la aproximación a un punto siempre en el mismo sentido (fig.13d). este tipo de aproximación recibe el nombre de aproximación unidireccional y es utilizado exclusivamente en los posicionamientos punto a punto. En un sistema punto a punto, partiendo de la información suministrada por el programa y antes de iniciarse el movimiento, el control determina el camino total a recorrer. Posteriormente se realiza dicho posicionamiento, sin importar en absoluto la trayectoria recorrida, puesto que lo único que


importa es alcanzar con precisión y rapidez el punto requerido (punto B). Como ya hemos dicho este posicionamiento puede ser secuencial o simultáneo y se realiza normalmente a la velocidad máxima que soporta la máquina. Esta es la razón de que muchos sistemas punto a punto no se controla ni programa la velocidad de avance ni la velocidad de rotación del útil.

Figura 12. Tipos de posicionamiento punto a punto. Supongamos ahora que queremos realizar el fresado de la figura 13. La primera operación será pasar del punto 0 al punto 1 y se realiza de alguna de as formas antes mencionadas (posicionamiento punto a punto). La segunda operación será desplazar la fresa del punto 1 al punto 2. Ahora no podrá ser cualquiera la trayectoria sino que deberá ser una recta perfecta a lo largo del eje Y y sin que pueda rebasar en ningún caso el punto 2 puesto que de otra forma la pieza sería destruida. Este desplazamiento según el eje Y no podrá realizarse con cualquier velocidad sino con

la velocidad que permita la naturaleza del material utilizado y el diámetro de la fresa utilizada (programación de la velocidad de avance). Este tipo de fresado recibe el nombre de fresado paraxial y los equipos que lo realizan reciben el nombre de equipos punto a punto paraxial. Su nombre proviene del hecho de ser capaces de realizar fresados según los ejes de la máquina. Los sistemas punto a punto y paraxial se usan principalmente en taladradoras y punteadoras pudiendo también ser usados para fresados sencillos. Supongamos de nuevo el ejemplo anterior (trayecto del punto 0 al punto 1) y supongamos que diseñamos una orden de posicionamiento a la velocidad máxima. En principio la trayectoria recorrida sería una recta inclinada 45º. Si por alguna razón hubiera una disminución transitoria de la velocidad según algún eje, la trayectoria dejaría de ser una recta.

Figura 13. Fresado Paraxial. En el caso anterior ese resultado no importaría demasiado puesto que nuestra única intención era alcanzar el punto 1. Sin embargo, si nuestra intención hubiera


sido realizar un fresado según una recta de 45º, el resultado hubiera sido catastrófico. Este nefasto resultado se habría alcanzado debido a que no existía sincronización entre los motores que gobiernan los ejes longitudinal y transversal. Por esta razón, en estos sistemas la herramienta deberá trabajar exclusivamente según trayectorias a lo largo del eje X o del eje Y. De todo lo anterior se deduce que siempre que queramos realzar trayectorias que no sean paraxiales (rectas según los ejes) es necesario que el sistema de control posea unas características especiales. Los equipos que permiten generar curvas reciben el nombre de contorneos. Los sistemas de contorneo controlan no sólo la posición final sino la posición instantánea de los ejes de los cuales se realiza la interpolación. En estos equipos deberá existir una sincronización perfecta entre los distintos ejes, controlándose por tanto, la trayectoria real que debe seguir la punta de la herramienta. Con estos sistemas se pueden generar recorridos, tales como rectas con cualquier pendiente, arcos de circunferencia, cónicas o cualquier otra curva definible matemáticamente. Estos sistemas de contorneo se utilizan en tornos, pero sobre todo para fresados complejos. Por último diremos que un equipo de control numérico paraxial podrá efectuar los trabajos que realiza un equipo punto por punto y que un equipo de contorneo podrá realizar los trabajos propios de los equipos a punto y paraxial.

• Principales capacidades de programación.

Los movimientos Axiales del Torno CNC. En este párrafo solo vamos a considerar la programación básica en dos ejes de los movimientos de la máquina cuando estemos tratando con tornos CNC. Los ejes de importancia son los ejes Z y X. El eje Z está en la dirección del husillo. Z+ es el movimiento que se efectúa alejándose del husillo y de la pieza y Z- es el movimiento hacia el husillo y hacia la pieza de trabajo. El eje X controla los movimientos cruzados. X+ esta en dirección contraria de la línea de centro del husillo y X- es el movimiento hacia la línea de centro del husillo y hacia la pieza de trabajo (ver fig. 14).En algunas máquinas con cabezal frontal programable el eje W es usado para designar el movimiento de este cabezal esto implica un tercer eje en esas máquinas. Los centros de torneado más complejos pueden tener hasta cuatro ejes.

Figura 14. Funcionamiento axial típico en los tornos CNC.


Realizará un cuadro sinóptico de la capacidad de mecanizado y características de la maquina.

CONTEXTUALIZACIÓN



El alumno: • Determinará la forma en que se calcula

la capacidad de programación de un torno de control numérico computarizado.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 1.2. Elaborar una hoja de procesos del

maquinado de una pieza a partir de las capacidades del torno elegido para su fabricación en alta producción.

1.2.1 Condiciones para el maquinado de una pieza especifica. • Velocidad de avance de la

herramienta. Velocidad de corte. Para las operaciones en torno la velocidad de avance se define como la proporción a

la cual un punto en la circunferencia de la pieza trabajada pasa por la herramienta de corte. Esto es expresado en pies por minuto de la siguiente manera:

Donde: D es el diámetro de la pieza trabajada. En la tabla 1 se dan una serie de valores para velocidades de corte empleando herramientas de acero rápido. Estos mismos valores pueden ser duplicados cuando se estén empleando herramientas de carburo. Tabla 1. Relación aproximada de velocidad de corte para herramientas de corte de acceso rápido. La profundidad de corte se estima entre 0.005 y 0.01 in.

Velocidad de avance. La velocidad de avance es la proporción a la cual la herramienta avanza a lo largo de la pieza por cada revolución de esta misma. En la tabla 2 se muestran las velocidades de avance recomendadas para el trabajo con diversos materiales. Tabla 2.


Figura 15. Dirección y Ángulo de Corte para las operaciones en el Torno. Direcciones de avance. Las herramientas de corte a la derecha usualmente viajan de derecha a izquierda en reversa normalmente se usan herramientas izquierdas ver Figura 16.

Figura 16. Regulador de mano de banda.

Nomenclatura de Herramientas. Las herramientas de torneado deben tener ángulos específicos en sus filos para asegurar una larga y eficiente vida de trabajo. Lo anterior se muestra el la Figura 17 en donde los componentes son como sigue: TNR: (tool nose radio) radio del filo, este nos sirve para producir un acabado superficial aceptable y alargar la vida de la herramienta. BR: ( back Rake) es el ángulo al cual está inclinada la herramienta para poder direccionar adecuadamente las rebabas que surgen del corte. Este ángulo está formado por la cara superior del inserto de carburo y la línea principal de la superficie del porte herramientas. SR: (side rake angle) este es el ángulo que nos sirve para direccionar las virutas hacia un lado de la herramienta y este ángulo se encuentra formado por la cara superficial del inserto y la superficie transversal del cuerpo del portaherramientas. SC: (side clearance angle) este es el ángulo que permite que la parte lateral de la herramienta no interfiera en el corte. EC: (end clearance angle) este es el ángulo que nos permite que el final de la herramienta no interfiera en el corte. SCEA: (side cutting edge angle) este es al ángulo que nos ayuda a mejorar el corte produciendo pequeñas virutas en la operación de torneado. ECEA: (end cutting edge angle) este ángulo sirve para mantener un claro entre la herramienta y la superficie de trabajo


durante una operación de corte interna o externa.

Figura 17.

• Profundidad de corte. Como se había establecido anteriormente los ángulos de corte ayudan a direccionar las virutas, esos ángulos también ayuda a proteger a la herramienta del calentamiento excesivo y la acción abrasiva en general en los ángulos positivos de corte los esfuerzos de la herramienta de corte tienden a decrecer y en los ángulos negativos se incrementa la fuerza de corte. En muchos casos los portaherramientas deberían ser usados para crear ángulos negativos de corte. Es recomendable emplear ángulos de corte positivos en los materiales más suaves y en las partes delgadas ver Figura 18

Figura 18. Ángulos de corte para torneado. También se recomienda seleccionar porta herramientas que tengan el mayor ángulo lateral posible con respecto de la superficie de trabajo, esto producirá pequeñas virutas, bajas temperaturas de corte y protegerá el filo de la herramienta del excesivo desgaste. • Revoluciones del husillo. A continuación se describen instrucciones para la forma del trabajo del husillo. M03 HUSILLO CONECTADO EN SENTIDO HORARIO Se conecta el husillo en sentido de giro horario. El sentido de giro se observa desde la base del husillo hacia el extremo opuesto (extremo libre) de la pieza. La velocidad de rotación está previamente dada por el parámetro S (en G96 o G97). M04 HUSILLO CONECTADO EN SENTIDO ANTIHORARIO M05 PARO DEL HUSILLO El husillo deja de girar. M19 PARO EXACTO DEL HUSILLO Con M19 se puede hacer que el husillo pare en un punto exacto, que se introduce bajo S (ángulo en grados). Los valores de S van de 0 a 360. Esta función no está habilitada.

Demostrará en forma individual las características del herramental utilizado en el


maquinado de piezas en torno de CNC.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia científico-teórica.

Aplicar los principios de velocidad aplicados en el maquinado de piezas por C. N. C.

El alumno: • Observará un maquinado de una pieza

y dibujará a mano alzada la forma en que interviene la velocidad de avance de la herramienta con respecto a las revoluciones del usillo explicando de que manera afecta la velocidad en las herramientas de corte.


Resolver problemas que involucren el

razonamiento lógico y matemático. El alumno: • Realizará los cálculos necesarios para

Determinar cuales son las velocidades de corte ideales para un maquinado de Bronce, Aluminio, Latón y un acero inoxidable en un torno de C. N. C.

1.2.2 Elaboración de la hoja de procesos. Los procesos de manufactura en CNC son esencialmente idénticos en principios a los métodos de manufactura convencional. Convencionalmente los planos son elaborados por ingenieros de diseño los

cuales son entregados a los mecánicos, entonces los mecánicos leen los planos y mentalmente calculan los pasos de la herramienta, las velocidades de corte, los avances y el tiempo de maquinado. La programación CNC es en mucho lo mismo del maquinado convencional. El mecánico tiene la responsabilidad de las operaciones de maquinado sin emplear los controles por vía manual si no que deberá programar eficientemente el uso de esos controles. Esto no quiere decir que los mecánicos tengan que ser programadores computacionales. En un principio las máquinas CNC requerían especialistas en programación para introducir la información en la máquina de la misma manera que el mecánico ejecutaba la operación de puesta a punto. Con los códigos G y M de hoy los lenguajes de programación para CNC no requieren especialistas en computación. Programación del proceso de CNC auxiliado por computadora. 1. Desarrollo del modelo geométrico en tres dimensiones usando el CAD. 2. Elección de las operaciones de maquinado que se requieren para producir la parte (algunas de estas asistidas por computadora). 3. Elección del herramental que deberá ser usado. 4. Correr el programa CAM para generar el programa CNC incluyendo las hojas de operaciones y los listados de herramientas. 5. Verificar y corregir el programa usando un simulador virtual como el CNCez. 6. Bajar de la red los programas de la parte para instalarlos en la máquina o


máquinas que lo requieran (en algunas ocasiones pueden ser varias las máquinas que van a ser usadas para fabricar la parte). 7. Verificar los programas que han sido instalados en las máquinas y efectuar las correcciones que pudieran ser necesarias. 8. Correr el programa y producir la parte. • Diseño. EIA y ISO ESTANDARS Dos estándares muy similares son generalmente empleados en el mundo: El ISO 6983 y el EIA RS274. Algunos países podrán tener sus propios estándares pero en su mayoría emplean el ISO (Internacional Standardization Organization) y el EIA (Electronic Industries Association) los cuales han desarrollado un estándar para control numérico el cual usa instrucciones simples de programación para programar las máquinas herramienta en operaciones en particular. Por ejemplo siguiendo las siguientes líneas de código nosotros podemos dar instrucciones a una fresadora CNC para que ejecute una línea o block número 100, la herramienta cortará a partir del origen relativo y a un avance de 20 in./ min. a lo largo del eje X 1.25 in. Y en eje de las Y 1.75 in. N95 G90 G20 N100 G01 X1.25 Y1.75 F20 La designación de los ejes en la máquina herramienta y el sistema de coordenadas están también estandarizados por el EIA

en el estándar EIA 267-C. Este estándar se aplica normalmente a todas las máquinas de control numérico. Este estándar es igual y no menos importante que el EIA RS274 que concatena al CAD/CAM el cual sigue similares estándares. Método Conversacional (no estandarizado). Un método alternativo de programación es usar el controlador conversacional de CNC. Estos controladores generalmente no siguen cualquier estándar son más particulares y se supone que son más fáciles de usar incluso se pretende que no es necesario saber como programar y solamente es necesario conocer como responder a los controladores en la pantalla. Generalmente cuando las máquinas producen partes simples puede ser usado este sistema, sin embargo para piezas más complejas puede que no funcione. Por lo tanto algunas máquinas CNC pueden ser programadas por ISO/EIA y por el conversacional. Un aspecto que debe ser tomado en cuenta es que además de que los controladores CNC del conversacional no están estandarizados, otro punto importante a tomar en cuenta es que su comunicación con el CAD/CAM llega a ser más difícil. En general podemos decir que una máquina que no requiere soporte del CAD/CAM es una máquina que va producir partes simples y entonces puede ser


apropiada para el controlador conversacional. • Inclusión de los elementos. 1. Desarrollo del diseño de la pieza. 2. Elección de la máquina que va a producir la parte. 3. Elección del herramental requerido. 4. Decisión de la secuencia de maquinado. 5. Elaboración de los cálculos para la programación de las coordenadas. 6. Cálculo de las velocidades de corte y avances requeridos para el herramentado y el material que se va a trabajar. 7. Elaboración del programa del CNC. 8. Elaboración de las hojas de procesos y los listados de herramientas. 9. Verificar la programación empleando cualquiera de los dos; un simulador virtual de CNCez o empleando la máquina actual. 10. Verificar el programa en la máquina actual y efectuar las correcciones que pudieran ser necesarias. 11. Correr el programa y producir una parte en material de prueba. • Información de la hoja de

procesos para la programación CNC y CAM.

Manejo de las herramientas en una máquina CNC.

Asegúrese de la localización y buen funcionamiento del botón de PARO DE EMERGENCIA de la máquina antes de prender y operar la máquina.

Haga una prueba de paro de emergencia en la máquina antes de iniciar el trabajo.

Limpie la grasa y el aceite de los tableros y mantenga la máquina siempre limpia.

Remueva las virutas con un cepillo de alambre y con una herramienta “T” para las ranuras. Nunca use aire a presión para limpiar virutas.

Mantenga la máquina libre de herramientas y materiales; para esto emplee una mesa lateral auxiliar.

Tenga cuidado de no golpear los controles del CNC.

Asegúrese de que las guardas de seguridad sean corridas antes de iniciar el trabajo.

No toque ninguna parte en movimiento.

Una vez en operación no desatienda a la máquina CNC.

Sujete y asegure las piezas adecuadamente usando los aditamentos correctos.

• ISO 9000 y QS 9000 en la

certificación del proceso de maquinado.

Certificación del proceso de maquinado. Prácticas de maquinado.

En caso de emergencia cuando la máquina se encuentre en operación oprima el botón de PARO DE EMERGENCIA.

Antes de la operación de la máquina asegúrese de que no existen obstáculos en el recorrido de trabajo de la máquina.

Verifique la posición mas alta y los movimientos transversales de las herramientas para evitar choques con objetos periféricos:

Cuando la herramienta esta bajando en un maquinado de superficie.

Cuando la herramienta esta ejecutando una operación de corte.


Cuando la herramienta se está moviendo hacia un cambio de posición.

Use las tablas de velocidades de corte y avances que el fabricante recomienda.

Ajuste esos parámetros basándose en las especificaciones de precisión, calidad, acabado, desgaste de herramienta, control de virutas y capacidad de la máquina para la parte que se va a fabricar.

Efectúe un ciclo en vacío par verificar la operación.

Cheque la pieza terminada para verificar que este libre de rebabas.

Mantenga un flujo continuo de refrigerante sobre las herramientas de corte, cuando trabaje con fundición gris o de acero.

Use menor cantidad de revoluciones para el torneado de roscas que las que normalmente se emplean par cualquier otra operación de torneado.

Finalice el maquinado de un cono interno en dirección del diámetro mayor.

NOTA: Siempre consulte con el instructor cuando no este familiarizado con alguna operación. • Aspectos de higiene y seguridad

que debe contener la hoja de procesos.

Para le protección de la persona siempre será recomendable que el operador de la máquina siga las siguientes recomendaciones:

Siempre usar gogles y peto de seguridad.

Evitar el uso de ropa y accesorios innecesarios (corbatas, cadenas, guantes, relojes, anillos, etc.).

Cubrir el cabello cuando este sea largo con alguna gorra apropiada.

Emplear las piernas y no la espalda para cargar objetos pesados.

Evitar el contacto de refrigerantes y fluidos de corte con la piel.

Cuando algún accidente se presente, se debe notificar de inmediato al supervisor y aplicar los primeros auxilios en caso de ser posible. Ambiente de trabajo.

Se debe mantener el piso limpio de aceite y grasa.

Barrer las virutas del piso; estas pueden producir resbalones.

Mantener los materiales y las herramientas en su lugar.

Selección y manejo de las herramientas.

Asegúrese de que las herramientas estén afiladas y en buena condición.

Asegúrese de que las herramientas están limpias de aceite, grasa y mugre.

Transporte siempre las herramientas con el filo hacia abajo.

Cuando sean afiladas las herramientas de carburo o las cerámicas, hacerlo en un área ventilada y nunca cerca de una máquina CNC.

Para maquinados con insertos de carburo o de cerámica, siempre elija los más sólidos.

Elija los portainsertos más sólidos y cortos posible.

Asegúrese siempre de que las herramientas estén correctamente colocadas y que estén firmemente sujetas.


Investigará en forma grupal las características que deben reunir las hojas de procesos realizadas en la industria comparando los aspectos que contienen contra la teoría dando sus conclusiones.

Discutirá en forma grupal la importancia que tienen las medidas de seguridad en la hoja de procesos así como la aplicación de las normas de calidad dentro de las hojas de proceso.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia para la vida.

Aplicar los conocimientos adquiridos en la elaboración de hojas de procesos en su vida cotidiana.

El alumno: • Elegir una pieza determinada del

automóvil de casa y vera cuales son los maquinados que lleva y si se pueden realizar en un torno C.N.C. así mismo realizará la hoja de procesos de dicha pieza.

Competencia emprendedora.

Recopilar información de las normas ISO y QS 9000.

El alumno: • Recopilar información de ISO y QS9000

analizando los apartados de cada norma y aplicarlos en el taller de C. N.C. simulando auditoria para certificación.


PRÁCTICAS Y LISTAS DE COTEJO

Unidad de aprendizaje:

1

Práctica número: 1 Nombre de la práctica:

Visita el área de Ingeniería de Procesos de una Empresa Industrial.

Propósito de la práctica:

Al finalizar la práctica, el alumno identificará las características y requerimientos en la elaboración de una pieza mecánica mediante las especificaciones del cliente para el maquinado de piezas en CNC.

Escenario: 1) Aula, 2) Empresa

Industrial.

Duración: 12 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Tabla de campo. • Hojas de papel bond. • Lápiz. • Goma. • Copia de diversos

formatos de hojas de proceso empleados para la fabricación de una pieza.

• Hojas de datos técnicos.

• De seguridad marcado

por la empresa.


Procedimiento

Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizar la ropa y equipo de trabajo.

Para el desarrollo de esta práctica se recomienda formar grupos de 6 a 8 alumnos: Escenario 1 1. Elegir una empresa manufacturera que opere con torno CNC. Escenario 2 2. Acudir con el responsable del departamento de ingeniería de proceso. 3. Hacer un listado de los diferentes tipos de productos terminados. 4. Comentar con el responsable de las principales características y requerimientos para la

elaboración de un proceso eficiente para el maquinado de una pieza. 5. Tomar nota de los criterios empleados para la selección del material. 6. Tomar nota de los sistemas empleados para la preparación de la alimentación de un

torno CNC. 7. Tomar nota de los criterios empleados para la selección del torno a utilizar. 8. Tomar nota de las características de los herramentales de sujeción. 9. Tomar nota de las características de los herramentales de corte. 10. Tomar nota de las características de acabados. 11. Tomar nota de las características empleadas para la programación del CNC. 12. Realizar un reporte de la práctica que incluya lo siguiente:

• Comentarios sobre los procesos de fabricación en torno CNC. • Observaciones. • Conclusiones. Dar tratamiento a los residuos recuperables.

Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.


Lista de cotejo de la práctica número 1:

Visita al área de Ingeniería de Procesos de una Empresa Industrial.

Nombre del alumno: Instrucciones: A continuación se presentan los criterios que van a ser

verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. De la siguiente lista marque con una aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño

Desarrollo Sí No No Aplica

Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.

1. Tomó nota de los criterios empleados para la selección del material.

2. Tomó nota de los sistemas empleados para la preparación de la alimentación de un torno CNC.

3. Tomó nota de los criterios empleados para la selección del torno a utilizar.

4. Tomó nota de las características de los herramentales de sujeción.

5. Tomó nota de las características de los herramentales de corte.

6. Tomó nota de las características de acabados.

7. Tomó nota de las características.

8. Realizó un reporte de la práctica con los requerimientos solicitados.

Separar los residuos recuperables

Dispuso de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados

Observaciones:

PSP: Hora de

inicio: Hora de

término: Evaluación:



1


Elaboración de una hoja de procesos para el mecanizado de partes.


Al finalizar la práctica el alumno elaborará hojas de procesos de acuerdo a la aplicación del lenguaje y especificaciones para el maquinado de partes en CNC.

Escenario: Aula. Duración: 13 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Hoja de papel bond. • Lápiz. • Goma. • Diseño de una pieza para

maquinar en torno.


Procedimiento

Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.

Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizar la ropa y equipo de trabajo.

Esta práctica deberá realizarse de forma individual. 1. Identificar los pasos del proceso. 2. Definir el tipo de material y su preparación. 3. Definir el tipo de acabado de la pieza. 4. Evaluar las tolerancias de la pieza contra la precisión del torno. 5. Determinar las condiciones de maquinado 6. Elaborar el Lay-Out del herramental. 7. Establecer el tiempo del ciclo de mecanizado. 8. Establecer las condiciones de seguridad e higiene. 9. Elaborar la hoja de procesos para la pieza dada. 10. Repetir esta práctica para piezas diferentes si el tiempo lo permite. 11. Elaborar un reporte de la práctica que incluya lo siguiente:

• Sugerencias. • Observaciones. • Conclusiones.

Dar tratamiento a los residuos recuperables. Disponer de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados en los

contenedores o depósitos previstos para dicho fin de acuerdo con la NOM-087.



Elaboración de una hoja de procesos para el mecanizado de partes.



Desarrollo Si No No Aplica


Utilizó la ropa y equipo de trabajo.

1. Realizó esta práctica en forma individual.

2. Identificó los pasos del proceso.

3. Definió el tipo de material y su preparación.

4. Definió el tipo de acabado de la pieza.

5. Evaluó las tolerancias de la pieza contra la precisión del torno.

6. Determinó las condiciones de maquinado.

7. Elaboró el Lay-Out del herramental.

8. Estableció el tiempo del ciclo de mecanizado.

9. Estableció las condiciones de seguridad e higiene.

10. Elaboró la hoja de procesos para la pieza dada.


Separar los residuos recuperables.

Dispuso de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados.

Observaciones:

PSP: Hora de

inicio: Hora de



RESUMEN

En este capítulo se establecieron los fundamentos para determinar las necesidades de maquinado de una pieza a partir de los requerimientos del diseño para su fabricación en torno CNC. Se tuvo que realizar el análisis de la información contenida en el diseño de la parte, tales como los materiales, las dimensiones, las tolerancias, los acabados, los tratamientos térmicos y las consideraciones del maquinado para procesos posteriores. Entre las necesidades del maquinado se estudiaron los materiales, su calidad, su preparación, el cálculo de piezas por unidad de materia prima, así como el cálculo del desperdicio. De igual manera se estudiaron las características de la máquina, tales como su capacidad, sus características de Control Numérico y sus capacidades de programación. En el segundo tema de este capítulo se determinó la forma de elaborar una hoja de procesos del maquinado de una pieza,

tomando como base la capacidad del torno elegido para la fabricación en alta producción. Antes de elaborar la hoja de procesos se estudiaron, por un lado el herramental de sujeción, de soporte y posicionamiento, el de corte estándar, de corte especial, de medición para alta producción y el Lay-Out de éste. Entre las condiciones del maquinado de una pieza específica, se consideraron, la velocidad de avance de la herramienta, la profundidad de corte y las revoluciones del husillo. Por último, se diseñó la hoja de procesos con todos los elementos, con la información relativa a los procesos para la programación CNC y CAM, las normas ISO-9000 y QS-9000 para la certificación del proceso de maquinado y los aspectos de seguridad e higiene correspondientes.


AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS

1. ¿Cuáles son las condiciones que se deben tomar en cuenta para el maquinado de una pieza en torno con CNC?

2. ¿Qué tipos de herramental se emplean en un torno con CNC?

3. ¿Cuáles son los elementos que se emplean en un torno con CNC?


PROGRAMAR LA FABRICACIÓN DE PARTES METÁLICAS EN TORNO ASISTIDO POR CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO.

Al finalizar el capitulo, el alumno programará la unidad de CNC de un torno de alta producción de acuerdo con la aplicación del lenguaje de la programación y especificaciones de la pieza para la fabricación de piezas en CNC.


MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Módulo

Unidad de Aprendizaje

Resultados de

Aprendizaje


34 Hrs.



2.1 Controlar los movimientos del torno C. N. C. mediante sus dispositivos de control y las unidades de adquisición de datos de entrada y salida para programar el proceso de manufactura de una pieza.

30 Hrs.

2.2. Programar un torno de C. N. C. por medio de sistemas de coordenadas, unidades de adquisición, y lenguaje de programación para la fabricación de una pieza.

30 Hrs.

2.3. Elaboración de partes en torno C. N. C. programando la secuencia del proceso y usando el herramental apropiado para lograr la calidad en dimensiones y acabado que el diseño indique.

50 Hrs.

2. Programar la fabricación de partes metálicas en torno asistido por control numérico computarizado

110 Hrs.


SUMARIO

Nombre y Formulas de los Compuestos Inorgánicos

Iones Monoatómicos Positivos y Negativos

Iones Poliatómicos Compuestos Iónicos Ventajas y desventajas del uso del CNC. Productividad del CNC. Características de las máquinas

operables con CNC. Planeación para el uso del sistema

CNC. Características del operador de un

torno CNC. Características de un programador de

CNC. Elementos de un programa de CNC. Dispositivos de registro y

acumuladores de memoria. Display de lectura de los valores de las

coordenadas. Sistemas de retroalimentación. Sistemas de control numérico. Unidad de entrada salida de datos. Unidad interna de entrada y salida de

datos. Unidad de cálculos y de enlace con los

elementos mecánicos Control numérico para Máquinas

herramienta. Programación manual. Sistema de coordenadas cartesianas. Tipos de control en dos ejes. Control del eje “Z”. Control de cuatro y cinco posiciones. Sistemas de incremento. Sistema absoluto. Sistema de fijación a cero. Computadoras para CNC. Lenguajes de programación para CNC.

Programación automática del Herramental APT.

Adaptación del APT. Programación automática del

maquinado (Auto-Map). Programación Compact II. Programación general de un proceso

APT. Manejo de los ejes de un torno CNC. Operaciones con diámetro interior y

diámetro exterior. Proporciones en el avance. Velocidad del Husillo. Formato de la información. Interpolación lineal. Interpolación circular. Roscado. Consideraciones del empleo del

herramental. Herramientas de corte usadas en el

torno CNC Herramientas de ranurado y

barrenado. Herramental de corte especial. Herramental de sujeción Aditamentos de avance automático. Verificación de primeras partes Dimensional. Acabado superficial.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 2.1. Controlar los movimientos del

torno CNC mediante sus dispositivos de control y las unidades de adquisición de datos de entrada y salida para programar el proceso de manufactura de una pieza.

2.1.1 Características de un

Sistema C. N. C.


El control numérico ha sido empleado en la industria por alrededor de 40 años. Un simple control numérico es un método de operación automática para una máquina basado en un código de letras, números y caracteres especiales. Un sistema de instrucciones codificadas para ejecutar una operación es llamado un programa. El programa es transmitido por medio de las correspondientes señales eléctricas para activar los motores que mueven a la máquina. Las máquinas de control numérico pueden ser programadas manualmente, si se usa una computadora para crear un programa, el proceso es conocido como programación asistida por computadora. El acceso empleado en este texto será en forma de programación manual. Tradicionalmente los sistemas de control numérico están compuestos de los siguientes componentes: Perforadora: convierte las instrucciones escritas a un correspondiente patrón perforado. El patrón de perforaciones es perforado a lo largo de la cinta la cual pasa a través de este dispositivo, muchas unidades antiguas usan un dispositivo de tecleado conocido como Flexowriter, los nuevos dispositivos incluyen una microcomputadora que se acopla a la unidad de perforado de cinta. Lectora: la lectora lee el patrón de perforaciones de la cinta y lo convierte a un código de señales eléctricas. Controlador: recibe el código de señales eléctricas de la lectora de cinta y subsecuentemente hace que la máquina de control numérico responda.

Máquina CN: responde a las señales programadas por el controlador y de acuerdo a estas la máquina ejecuta los movimientos requeridos para manufacturar la parte (encendido o apagado de la rotación del husillo, movimiento de la mesa o el husillo de acuerdo a la programación en las diferentes direcciones de los ejes, etc.) ver figura 1.

Figura 1.Componentes de un sistema tradicional CN. Los sistemas de control numérico ofrecen las siguientes ventajas sobre los métodos manuales de producción: 1. Mejor control del movimiento de las herramientas n bajo óptimas condiciones de corte. 2. Mejoran la calidad de la parte como así mismo su repetibilidad.

Maquinado de Piezas en Torno de C. N. C. 49

3. Reducen los costos de herramentado, el desgaste de herramientas y el tiempo de puesta a punto de la máquina. 4. Reduce el tiempo de la manufactura de las partes 5. Se reduce el porcentaje de desperdicio. 6. Se mejora la planeación y distribución de las operaciones de maquinado por medio de la ingeniería. Ya vistas cada una de las ventajas del C. N. es conveniente definir que es el control numérico computarizado y sus componentes. Una máquina de control numérico computarizado (CNC) es una máquina de control numérico a la cual se le ha agregado la característica de tener una computadora. Esta computadora es conocida comúnmente como la unidad de control de la máquina o MCU (Machine Control Unit). Las unidades de control para las máquinas de control numérico normalmente usan dispositivos electromagnéticos, esto significa que las funciones de la máquina son controladas por elementos físico-electrónicos los cuales están contenidos en el controlador. Por otro lado la computadora emplea un software de tal forma que las funciones de la máquina se encuentran codificadas dentro de la computadora en el momento de la manufactura. La ventaja es que estas no se borrarán cuando la máquina CNC sea apagada. La memoria de la computadora que mantiene dicha

información es conocida como ROM (read only memory). El MCU usualmente tiene un teclado alfanumérico para adquirir la información directa o manual o programas de partes. Tales programas son almacenados en la memoria RAM (random access memory) de la computadora. Estos programas pueden ser repasados editados y procesados por el control. Todos los programas que se encuentran en RAM se pierden cuando la máquina CNC es apagada, esos programas pueden ser salvados en algún dispositivo auxiliar de almacenamiento como puede ser cinta perforada, cintas magnéticas, o discos magnéticos. Las más recientes unidades MCU tienen pantallas gráficas la cuales no solo pueden mostrar el programa CNC sino que también se pueden apreciar también los recorridos de las herramientas y los errores generados en el programa. Los componentes encontrados en casi todos los sistemas CNC se muestran en la ver figura 2. - Unidad de control de la máquina: genera, almacena y procesa los programas CNC, esta unidad contiene también el control de movimiento de la máquina en forma de un programa de software ejecutable ver figura 3. - Máquina CN: responde a las señales programadas por la unidad de control de maquina y manufactura de parte.


Fig. 2. Componentes de un sistema CNC

Figura 3. Unidad de control de máquina (MCU). • Ventajas y desventajas del uso del

CNC. El control numérico computarizado ha abierto nuevas posibilidades y ventajas no

ofrecidas por otras máquinas CN; estas son algunas de ellas: 1. Reducción de dispositivos que se tienen que agregar a l funcionamiento de la máquina. Las nuevas funciones pueden ser programadas en el MCU como un software. 2. Los programas CNC pueden ser escritos, almacenados y ejecutados directamente en la máquina CNC. 3. Cualquier parte adquirida de un programa CNC puede ser mostrado y editado, y el movimiento de las herramientas pueden ser electrónicamente mostrados. 4. Muchos y muy diferentes programas de NC pueden ser almacenados en el MCU. 5. Muchas máquinas CNC pueden ser conectadas entre sí a una computadora principal. Los programas pueden ser


cargados en la computadora principal y posteriormente bajados a cualquier máquina CNC conectada en la red, esto es conocido como control numérico directo o de NC (ver figura 4).

Figura 4. Control numérico directo. 6. Muchos sistemas de NC pueden también ser conectados a una red para formar un gran sistema de control numérico distributivo (ver figura 5).

Figura 5. Control numérico distributivo. • Productividad del CNC. Requerimientos especiales para el uso del c. n. c. Las máquinas de control numérico computarizado pueden aumentar dramáticamente la productividad. El manejo del CNC como sea puede solo asegurar tales ganancias por medio del direccionamiento de algunos puntos críticos, entre estos se encuentran: 1. Se debe asignar el suficiente capital para comprar un equipo de CNC de buena calidad. 2. El equipo de CNC debe ser mantenido regularmente, esto puede ser logrado obteniendo un contrato de servicio total ó en parcial con un proveedor técnico. 3. El personal debe ser minuciosamente capacitado en la puesta a punto y operación de las máquinas CNC. 4. La planeación de la producción debe ser cuidadosamente estudiada, esto es debido a que el costo por hora de operación de la máquina CNC es usualmente mucho más alto que el costo de operación de las máquinas convencionales. • Características de las máquinas

operables con CNC. Centros de maquinado y centros de torneado c. n. c. Los centros de maquinado son el ultimo desarrollo en la tecnología del CNC, estos


sistemas vienen equipados con intercambiadores automáticos de herramientas los cuales tienen la capacidad de cambiar hasta 90 o mas herramientas. Muchos de ellos están equipados con contenedores rectangulares movibles llamados pallets. Estos contenedores son empleados para cargar y descargar automáticamente las piezas. Con una simple puesta a punto los centros de maquinado pueden efectuar operaciones tales como fresado, barrenado, conizado, abocardado y muchas otras mas. Adicionalmente los centros de maquinado pueden utilizar diversos cabezales para ejecutar diversas tareas en muchas diferentes caras de la parte y ángulos específicos. Los centros de maquinado reducen los tiempos de producción y los costos debido a que reducen la necesidad de mover la parte de una máquina a otra. Dos tipos de centro de maquinado se muestran en las figuras 6 y 7 Los centros de torneado con la capacidad de aceptar cambiadores de herramienta también dan una fuerte apariencia en los modernos centros de producción. Esas máquinas CNC son capaces de ejecutar muchos diferentes tipos de operaciones de corte simultáneamente en una parte que se encuentre girando, en la

figura 8 se muestra un moderno centro de torneado.

Figura 6. Centro de maquinado con husillo vertical.

Figura7. Centro de maquinado con husillo horizontal, cambiador automático de herramienta y dos pallets de intercambio.


Figura 8. Centro de torneado CNC Otros tipos de equipo c. n. c. Además de los centros de maquinado y de los centros de torneado la tecnología CNC también se ha aplicado a muchos otros tipos de equipos de manufactura, entre estos se encuentran las máquinas electroerosionadoras por filamento (wire EDM) y las máquinas de corte por láser. Las máquinas electroerosionadoras utilizan un alambre delgado (0.0008 a 0.012 in.) como electrodo; este alambre está guiado por dos rodillos y corta la parte como una sierra de cinta, el material es removido por la erosión causada por una chispa que se mueve horizontalmente con el alambre; el CNC es empleado para controlar los movimientos horizontales de la mesa. Estas máquinas son muy usadas para producir insertos de moldes, dados de extrusión y herramientas de forma ver figura 9.

Figura 9. Máquina electroerosionadora por filamento controlada por CNC. Las máquinas CNC de corte láser utilizan un intenso rayo concentrado de luz láser para cortar la parte, el material bajo el rayo láser desaparece rápidamente bajo la alta temperatura y es vaporizado, si el poder del rayo es suficiente es te puede penetrar a través del material, debido a que no hay fuerzas mecánicas involucradas las partes cortadas con láser sufren una mínima distorsión, estas máquinas han sido muy efectivas en el barreado de ranuras y agujeros ver figura 10.

Figura 10. Maquinado corta láser por CNC.


Unidades de entrada y almacenamiento c. n. c. En las unidades de entrada y almacenamiento c. n. c. La información necesaria para ejecutar las operaciones CNC puede ser introducida manualmente en la unidad de control, esto es un largo e ineficiente proceso, la máquina también esta preparada para elaborar las partes cuando esto ha sido hecho. Por lo tanto algunos dispositivos para almacenamiento y carga de programas han sido desarrollados en los cuales los programas se elaboran con la ayuda de una micro computadora o un servidor. Estos son mostrados en la figura 11.

Figura 11. Equipo de entrada y almacenamiento. Cinta perforada. Esta cinta perforada de una pulgada de ancho puede estar hecha de papel o de Mylar (el Mylar es un plástico duro y resistente) o de un laminado de Mylar y aluminio. La cinta de papel es la más económica, esta está tratada para resistir agua y aceite y es la más popular. La cinta

de Mylar es mucho más cara pero es muy durable. Esta se sigue empleando aun en las industrias manufactureras para almacenar información cono cinta maestra. Diferentes tipos de máquinas perforadoras son usadas para trasladar las instrucciones del programa para un trabajo en el patrón correspondiente de perforado en la cinta. El patrón de perforado es usualmente leído por una lectora de luz fotoeléctrica; también ha sido usado para este fin otros métodos electrónicos y mecánicos (ver figura 12).

Figura 12. Equipo de perforación de cinta. Cinta magnética. Esta viene usualmente en forma de cassette utilizando cinta de ¼ in de ancho. El programa es almacenado en forma de un patrón magnético en la cinta, un lector de cinta lee el patrón y lo convierte al correspondiente código eléctrico; la información es recuperada avanzando o retrocediendo la cinta de manera secuencial, el mejoramiento en la protección de la cinta ha incrementado su uso un poco más.


Diskettes y disk packs. Estos dispositivos son de forma circula y almacenan programas en forma de un patrón magnético. Ellos están hechos para girar cuando se esta operando y pueda ser leído por cabezas grabadoras en la unidad del disco. Los diskettes son también conocidos como floppy disks. (Discos suaves) los cuales han llegado a ser el método más popular de entrada y almacenamiento, ellos son usados con microcomputadoras y estaciones de trabajo (ver fig. 13).

Figura. 13. Dispositivo para leer y almacenar información de diskettes. Los disk packs son usados para DNC con servidores de cómputo remotos, la capacidad de almacenamiento de un disco es mucho mayor que la capacidad de almacenamiento de la cinta. El disco es un medio de acceso aleatorio, esto significa que cualquier información en cualquier posición del disco puede ser encontrada y recuperada casi instantáneamente.

• Planeación para el uso del sistema CNC.

Un sistema no es u simplemente una computadora o una red de computadoras con su equipo periférico es también un administrador de procesos que ha sido automatizado por el uso de computadoras. Muchas de las tareas involucradas en la administración de operaciones pueden ser hechas por o con el soporte computarizado. La administración de procesos involucra el procesamiento y la comunicación en tres tipos de información de manufactura: técnica, logística y administrativa. En este caso vamos a describir el mayo sistema de administración usado en manufactura para manejar esos tipos de información. El sistema técnico de información incluya la generación de planes de proceso y programas CN a partir de la información del diseño. Los sistemas logísticos de información están relacionados con la planeación y programación de la producción. Ellos pueden limitar a la producción y al control de materiales o cubrir el alcance entero de los recursos planeando los procesos. Los sistemas de información administrativa incluyen una variedad de funciones de soporte. Muchos de ellos relativos a evaluación del desempeño de manufactura tales como calidad, desempeño equipamiento, y costo de la información. Las computadoras pueden también ser usadas para diseñar la arquitectura de una línea de manufactura, ambos la distribución física de las herramientas y el flujo de los materiales y el producto.


Además las computadoras pueden ser una valiosa herramienta para ayudar a administrar la optimización de las operaciones en manufactura. Este puede incluir balanceo de línea, reducción de inventario, mejoramiento del ciclo del tiempo o usar técnicas estadísticas para el control de proceso. La planeación técnica del proceso. La principal tarea de la planeación técnica para manufacturar es convertir la información del diseño en información que pueda ser usada para manufacturar el producto. Este proceso normalmente involucra una secuencia de pasos los cuales empiezan con el diseño del producto y terminan con la programación de instrucciones que controlan la operación del equipo de manufactura (ver figura 14)

Figura 14.secuencias de pasos y programación de instrucciones. Planeación técnica del proceso. La técnica de la planeación de procesos es la unión entre el desarrollo y la manufactura organizados. La información del diseño del producto es la primera fuente de información técnica que manufactura emplea para determinar como hacer el producto final. Este diseño o información de ingeniería normalmente incluye información acerca del producto y sus partes tal como:


Listas de materiales (listados completos de las partes que componen el producto final).

Geometría las formas físicas del producto y sus partes.

o Dimensiones. o Tolerancias. o Materiales.

Requerimientos especiales (acabados superficiales o tratamientos térmicos).

Normalmente toda esta información está contenida e un dibujo de ingeniería el cual ingeniería de manufactura emplea para obtener la información que ellos necesitan para planear los procesos de manufactura. En la actualidad esta información es a menudo encontrada en una computadora dentro del sistema CAD (computer arded design), esto puede ser almacenado en forma de diseños de ingeniería o puede ser incorporado a una computadora como diseño del producto. Manufactura usa un sistema para extraer la información y para procesar esta información es necesario adema planear y operar los procesos de manufactura. El primer paso de la planeación técnica de procesos es llamado “planeación de procesos» ingeniería de manufactura o planeación de procesos usan la información del diseño el cual describe al producto para seleccionar los procesos y las máquinas que pueden ser usadas para fabricar y ensamblar las partes. El planeador trabaja en los detalles de las herramientas específicas y de los dispositivos que van a ser requeridos para controlar los parámetros críticos dentro de la operación de la máquina.

El resultado final de esta actividad normalmente toma la forma de un “ruteo” de manufactura, este describe enteramente y en detalle los procesos de manufactura, incluyendo la secuencia de operaciones y el establecimiento y control de los límites en cada herramienta. El siguiente paso es la programación CN; las actividades de programación involucran la definición de procesos y parámetros y el desarrollo específico de instrucciones para todo el equipo de manufactura controlado por computadora. El resultado es un conjunto de programas computarizados que serán usados para operar las herramientas. En las operaciones de maquinado este paso involucra la programación del CN para las partes. En otros tipos de procesos de manufactura el tipo de información puede diferir pero la función es básicamente la misma en la manufactura de productos eléctricos o electrónicos se deben desarrollar programa de prueba en la misma forma.

Discutirá en forma grupal sobre las ventajas y desventajas del uso del CNC.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia tecnológica.

Identificar los avances tecnológicos en los sistemas de C. N. C.

El alumno:


• Investigará en internet o en manuales

cuales son los avances que se tienen en cuanto a sistemas de C. N. C.


Identificar la aplicación de los conceptos matemáticos en las maquinas operables de C. N. C.

El alumno: • En el maquinado de una pieza en un

torno de C. N. C. identificar en donde intervienen los algoritmos.

2.1.2 Principio del

funcionamiento de un CNC.

• Características del operador de un

torno CNC. El operador de CNC deberá tener conocimientos en geometría, álgebra y trigonometría. Deberá conocer sobre la selección y diseño de la Herramienta de Corte. Dominar los métodos de sujeción. Uso de medidores y conocimientos de metrología. Interpretación de Planos. Conocimientos de la estructura de la máquina CNC. Conocimientos del proceso de transformación mecánica. Conocimientos de la programación CNC.

Conocimientos del Mantenimiento y operación CNC. Conocimientos generales de programación y computadores personales. Existen algunos otros aspectos de tipo humano que se derivan de la utilización del control numérico; entre los que podemos mencionar: Una persona puede operar varias máquinas simultáneamente. Mejora el ambiente de trabajo. No se requiere de una gran experiencia. El programa tiene el control de los parámetros de corte. Todos estos aspectos pueden representar cambios culturales dentro del ambiente del taller; sin embargo si se es hábil la adaptación será bastante rápida. Un operador experto en MHCN debe conocer sus prestaciones y los límites dentro de los que opera. No es suficiente con amarrar la pieza y manipular el armario de control. Para obtener los resultados óptimos en programación CN se debe de planificar toda la secuencia de operaciones anticipadamente. • Características de un

programador de CNC. El programador de CNC deberá básicamente cumplir al 100% con los puntos del párrafo anterior con la salvedad de que además de todo eso deberá conocer los lenguajes básicos de


programación de máquinas de control numérico que veremos más adelante. • Elementos de un programa de

CNC. Las aplicaciones de alta velocidad en máquina herramienta exigen un nivel mínimo de prestaciones a los CNC’s que gestionan el proceso de mecanizado, de modo que sean capaces de controlar las altas velocidades y aceleraciones de los ejes con el nivel de precisión requerido. El procesamiento de los datos en el CNC comienza por el intérprete del programa, el cual descifra el programa escrito en formato ISO de manera que pueda ser asimilado por sistema de control y ejecutado en el interpolador. Pero antes de que los datos lleguen al interpolador es necesario realizar una serie de transformaciones como compensación de la geometría de la herramienta, escalado, rotación, cinemática de la máquina, etc. Después, el interpolador actúa enviando a los servos las consignas adecuadas. En aplicaciones de contorneado, la forma más habitual de especificar las trayectorias que debe seguir la herramienta está basada en la generación de una sucesión de puntos entre los cuales se realizan interpolaciones lineales. Cuanta más precisión se exige, mayor es el número de puntos, y el hecho de tener que procesar toda esa cantidad de información con precisión y a gran velocidad impone la adopción de soluciones específicas en los controles numéricos para alta velocidad.

El CNC tiene que ser capaz de realizar las operaciones manteniendo los diferentes errores que se producen dentro de las tolerancias establecidas. Para el trabajo en alta velocidad, las exigencias son, como cabe esperar, más severas debido sobre todo a los altos valores de avance que se requieren. En los siguientes puntos se analizan las prestaciones que puede disponer un CNC para trabajar en alta velocidad. • Dispositivos de registro y

acumuladores de memoria. Muchos de los actuales programas generados por los paquetes CAM para el mecanizado de piezas en 3D, ocupan varios megas de memoria debido a la necesidad de mantener el error cordal a un valor bajo. Los actuales CNCs están, cada vez más, basados en arquitecturas PC, las cuales proporcionan discos duros con capacidades de almacenamiento de gigas, por lo que el problema del espacio que existía antiguamente ya no es tal. Además, la conexión a red de los CNCs proporciona todas las ventajas añadidas que supone una conexión de este tipo en cuanto a la transmisión y utilización de cualquier tipo de información. Los fabricantes de CNC’s actuales están apostando cada vez más por los denominados controles abiertos, los cuales básicamente aprovechan la arquitectura PC para permitir al usuario implementar funciones propias, poniendo a su alcance muchos recursos internos del control.


La utilización de la arquitectura PC y el software estándar en dichos sistemas abre enormemente las posibilidades de los CNCs actuales. De esta manera, todo el hardware y software que ha sido desarrollado para el entorno PC puede ahora ser utilizado directamente en los CNCs. Por tanto, la integración con periféricos, adquisición de datos, etc. se solucionan fácilmente con sistemas comerciales de terceros fabricantes, diferentes de los fabricantes de CNCs. • Display de lectura de los valores

de las coordenadas. El corazón de un sistema CNC es un ordenador que se encarga de realizar todos los cálculos necesarios y de las conexiones lógicas. Tendiendo a que el sistema CNC es el puente de unión entre el operador y la máquina-herramienta se necesitan dos interfaces (traductores): La interfaz del operador formado por el panel de control y varios a él conectados relacionados generalmente con dispositivos de periféricos almacenamiento (lectoras de cinta perforada, casete, disqueteras, etc) o impresión de la información. La interfaz de control de la máquina-herramienta que esta subdividido en múltiples conexiones de control y que afectan los actuadores de ejes, del husillo principal, etc. hasta llegar al sistema auxiliar de alimentación de energía.

El aspecto externo del panel de control de las MHCN puede variar considerablemente en función del fabricante, no obstante, los componentes que en él aparecen se pueden agrupar de forma genérica en: Monitor: que incluye una pantalla CRT o un panel de texto (en desuso) así como un conjunto de diales analógicos o digitales, chivatos e indicadores. Mandos para el control máquina: Estos permiten el gobierno manual o directo de la MHCN en actividades análogas a las ejecutadas con una convencional mediante manivelas, interruptores, etc. Estos controles pueden ser empleados de forma alternativa durante las operaciones programadas para modificar puntualmente el proceso. Controles para la programación: Generalmente se presentan como teclados para la edición textual de programas y datos almacenados. Presentan caracteres alfabéticos, números e iconos o símbolos de las funciones que ejecutan. Para garantizar el funcionamiento correcto de la MHCN y la aceptación de las instrucciones por el ordenador, el panel de control presenta un conmutador del modo de operación. Los modos de operación posibles son:

Programación (edición y gestión). Modificación datos herramienta. Gobierno manual. Funcionamiento automático.

La selección de los modos se lleva a cabo mediante un dial rotativo o con una botonera siendo sencillo el cambio de uno a otro.


Cuando un modo está activado generalmente se constata por una señal luminosa en el panel o por el un mensaje de aviso en la pantalla. La pantalla de datos y los indicadores de un sistema CNC pueden desempeñar las siguientes funciones: Programación: Muestran el texto de los programas CN (actuando como un editor sencillo) y el listado de nombres de aquellos que están almacenados en la memoria del ordenador. Herramientas: Presentan la configuración (dimensiones y correctores) de un conjunto de herramientas almacenadas en memoria. En algunos casos puede aparecer también el tiempo de uso remanente (vida esperada). Datos máquina: Muestran algunos parámetros esenciales como, la velocidad máxima del cabezal y de los avances. Mecanizado: Es habitual presentar de forma continua las coordenadas de la posición actual de la herramienta activa y los datos cinemáticos en uso (velocidad de giro y avances) así como otras variables de status. Funciones auxiliares: Como por ejemplo la representación gráfica de la pieza y de las operaciones de mecanizado y herramientas. • Sistemas de retroalimentación.

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. El Control Numérico Computarizado. La Automatización Flexible. El Control Automático de Procesos, se refiere usualmente al manejo de procesos caracterizados de diversos tipos de cambios (generalmente químicos y físicos); un ejemplo de esto lo podría ser el proceso de refinación de petróleo. 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, etc. 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». • Sistemas de control numérico. Desde los orígenes del control numérico todos los esfuerzos se han encaminado a incrementar la productividad, precisión, rapidez y flexibilidad de las máquinas-herramienta. Su uso ha permitido la mecanización de piezas muy complejas, especialmente en la industria aeronáutica, que difícilmente se hubieran podido fabricar de forma manual. La utilización de sistemas de control abiertos aportará considerables beneficios, no sólo a los fabricantes de control y fabricantes de máquina-herramienta, sino también al usuario final.

Permitirá la integración de módulos propios, dando así a una empresa la posibilidad de implementar, por ejemplo, su sistema de programación específico tanto a pie de máquina como en el departamento de programación. Al basarse en estándares, la integración en un entorno CIM será fácil y económica. También se obtendrán una reducción del tiempo de desarrollo y un incremento de la flexibilidad en la adaptación de los controles a las demandas especiales de las máquinas-herramienta y células de producción. Finalmente, se reducirán los costes de desarrollo, adaptación, puesta en marcha, formación, documentación y mantenimiento. Las maquinas herramienta de control numérico configuran una tecnología de fabricación que de la mano de la microelectrónica, la automática y la informática industrial ha experimentado en los últimos años un desarrollo acelerado y una plena incorporación a los procesos productivos, desplazando progresivamente a las maquinas convencionales, su capacidad de trabajo automático y de integración de los distintos equipos entre si y con los sistemas de control, planificación y gestión de formación, hacen del control numérico (CN) la base de apoyo a unas tecnologías de fabricación: el COM.- fabricación flexible y el CIM fabricación integrado por computadora. Los sistemas de una MHCN, tal y como se verán, son:

Ejes de desplazamiento. Transmisiones.


Dispositivos para la medida de la posición o desplazamientos.

Husillo principal o cabezal. Sistemas para el sujeción de la pieza. Cambiadores de herramientas. Ejes de rotación y desplazamiento

complementarios. La descripción de los dispositivos se aplica al torno y a la fresadora, al ser estas dos máquinas las de mayor difusión en las empresas de mecanizado.

Realizará un cuadro sinóptico donde represente las principales características del programador, elementos de programa, dispositivos, acumuladores de memorias, sistemas de retroalimentación y los sistemas de control numérico.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia analítica.

Plantear nuevos procedimientos para la aplicación de sistemas de coordenadas en la programación de C. N. C.

El alumno: • Elaborará un procedimiento para

aplicar correctamente los sistemas de coordenadas en el maquinado de piezas por C. N. C.

Competencia de información.

Desarrollar el habito de la búsqueda

de información para su preparación personal.

El alumno: Realizará consulta en bibliografía y

paginas de internet para identificar el funcionamiento de los sistemas de retroalimentación.

2.1.3. Características del equipo de un CNC. Entrando en la propia arquitectura de los equipos de control, podemos distinguir cuatro subconjuntos funcionales:

Unidad de entrada-salida de datos. Unidad de memorización e

interpretación de órdenes. Unidad de cálculo. Órganos de enlace con la máquina-

herramienta y servomecanismos. En la figura 15 aparece un diagrama general simplificado de un control numérico de contorneo de tres ejes. El diagrama para un equipo punto a punto y paraxial es algo más sencillo, especialmente en lo concerniente al bloque de cálculo. • Unidad de entrada y salida de

datos. La unidad de entrada de datos sirve para introducir los programas de mecanizado en el equipo de control numérico, utilizando un lenguaje inteligible para aquél. Este lenguaje que el control


entiende, es el lenguaje máquina del que trataremos posteriormente.

Figura 15. Diagrama general simplificado de un control numérico de contorneo de tres ejes. En los sistemas antiguos para la introducción de datos se utilizaron sistemas tipo ficha (Data Modul) o preselectores (conmutadores rotativos codificados). Los grandes inconvenientes que presentan estos métodos, en particular cuando el número de bloques no es muy reducido, han provocado su práctica eliminación, utilizándose en su lugar otros métodos. Posteriormente, los sistemas utilizados para introducir programas fueron, en sistemas sencillos, la cinta perforada (papel, milar o aluminio) o la cinta magnética en los más complejos. En estos casos la introducción normal de datos se efectúa por programa completo de mecanización de una pieza. En estos sistemas, por lo tanto, el órgano principal de entrada de datos es el lector de cinta. Existen, fundamentalmente, dos tipos de lectores de cinta: lector electromecánico y lector fotoeléctrico. La elección de un tipo u otro depende de la velocidad de lectura de caracteres y del coste. La velocidad de lectura de caracteres está entre 25 y 60 para un lector mecánico y entre 100 y 1,000 para uno del tipo fotoeléctrico. Hoy día y dadas sus indudables ventajas, prácticamente sólo se usan equipos de control numérico con lector fotoeléctrico.


Los inconvenientes que presentan los procesos de perforación, lectura de cintas y la aparición de técnicas de integración a gran escala (LSI), han provocado variaciones sustanciales en los procesos de entrada salida de datos a un control numérico. La primera variación ha surgido de la aparición del teclado alfanumérico como órgano básico de entrada de datos. Actualmente la entrada de un primer programa de mecanización, así como la edición e programas directamente sobre la máquina (eliminar bloques, insertar bloques, cambiar caracteres, etc.) se realiza, en la mayoría de los equipo, por medio de dichos teclados. La cinta perforada ha quedado como almacén permanente de los programas que deberán ser utilizados de nuevo en el futuro. El contenido del programa se descarga en una perforadora de cinta. También se pueden utilizar medios magnéticos para almacén de estos programas. Entre estos medios magnéticos merece citarse el cassette. El contenido de un programa en la memoria central se descarga para su grabación en el cassette bajo el control del propio equipo de control. En equipos sencillos, el intercambio de información entre el control numérico y el cassette se realiza bajo control de un operario. Para grabación-reproducción de programas se utilizan cassettes digitales de características especiales, dado el ambiente sumamente nocivo en el cual deberán funcionar.

Aparte de este teclado para introducción de programas, los equipos de control numérico poseen otros mandos manuales para los ajustes preliminares del par pieza-máquina. Paras facilitar estos ajustes, los equipos disponen de sistemas de visualización de cotas y de posicionamiento manual de la máquina. • Unidad interna de entrada y

salida de datos. Unidad de memorización e interpretación de órdenes En los equipos que utilizan la cinta perforada como órgano básico de entrada de programas, y debido a que ciertas órdenes deben mantenerse durante un ciclo completo de mecanizado, se utilizan registros que son memorias semiconductoras. Estas memorias normalmente se duplican a fin de incrementar la velocidad de operación del sistema (memorias intermedias). En los equipos actuales que utilizan el teclado como órgano básico e entrada de datos, la capacidad de la memoria se incrementa notablemente, debido a que en este caso se debe almacenar en memoria el programa completo. Estos equipos suelen utilizar memorias no volátiles de acceso aleatorio ya sean del tipo permanente (ferritas, semiconductores amorfos , etc.)o casi permanente (CMOS, CMOS-SOS, MOS dinámicas etc.) en este último caso, si falla la red, deberá mantenerse en memoria la información durante varios días. Para este fin se utilizan vertías recargables de níquel-cadmio de pequeña capacidad.


En los equipos actuales que poseen memoria central existen también registros intermedios dado que se interpretan a la vez varios bloques de programa. En una utilización normal, una vez almacenado un programa completo en memoria, el control numérico inicia su lectura para posterior ejecución. Los bloques se van leyendo secuencialmente. En estos bloques está toda la información necesaria para la ejecución de una operación de mecanización (cota a alcanzar, velocidad, forma de realizar el trayecto, etc.). La misión de la unidad de interpretación es, a partir del programa, indicar a la unidad de cálculo qué tipo de operación de mecanizado se va a realizar y cómo debe realizarse. • Unidad de cálculos y de enlace

con los elementos mecánicos. 1. Principio del programa. Todo programa debe comenzar con un número que lo identifica. Los programas se diferencian entre sí por su número, pudiendo guardarse varios en la memoria del control. Este número que nombra al programa se antecede de la letra O. Un subprograma también empieza con la letra O, solo que los números que la siguen están dentro de cierto rango. 1. Contenido del programa. La parte central de un programa son los registros NC, que serán explicados a continuación. Los registros son las órdenes que se dan al control para que la máquina elabore la pieza en cuestión. 2. Final del programa.

Un programa finaliza cuando es leída la orden M30. En caso de tratarse de un subprograma, en vez de M30 se utiliza la instrucción M17. Un registro representa una “línea” del programa (o subprograma), y se identifica mediante la letra N seguida de un número que sirve para diferenciar ese registro de los demás que componen un programa (o subprograma). El control del torno Emcoturn 120 permite registros entre N0000 y N9999 (10 mil registros posibles para cada programa, incluyendo los subprogramas que a él pertenezcan). El control lee los registros en orden ascendente, pero no tiene restricciones en cuanto a la diferencia numérica de dos registros consecutivos. Esto quiere decir que es posible numerar de cinco en cinco o de veinte en veinte (o una vez aumentar 11 y luego 19). Sin embargo, en general se recomienda numerar (y así lo propone automáticamente el control) de diez en diez. Hay dos razones para esto: primero, se deja la posibilidad de introducir algún registro posteriormente, ya sea por olvido o por alguna modificación que se quiera hacer al programa; segundo, se es sistemático en la estructuración del programa y se evita tener que cambiar el código que el control propondrá automáticamente. En el caso que se introduzca un registro al final del programa cuya numeración ya haya pasado, el control lo pondrá en el lugar que corresponda. Una vez introducido el número del registro, se procede a insertar las “palabras” que correspondan.


• Control numérico para Máquinas

herramienta. Las Industrias Modernas exhiben dos tipos de panorama, en términos del tipo de país en la cual se ubica. Cuando se trata de países desarrollados es posible encontrar las siguientes características: Cada vez se exige mayor precisión y alto control de calidad. Los diseños de los productos son cada vez más complicados. La diversidad de productos crea la necesidad de flexibilidad en las maquinarias. Hay aumento en el tiempo de inspección. La fecha de entrega de los productos es cada vez menor. El costo de fabricación de moldes es mayor y es necesario minimizar errores. La formación de instructores es más difícil, pues es necesario personal, más experimentado. En cuanto al ambiente de trabajo se observa: Escasez de la mano de obra calificada. Producción de múltiples modelos y en grandes cantidades. El Ambiente de taller no resulta atractivo. En el caso de países de menor desarrollo (subdesarrollados), se puede encontrar otro panorama con distintos problemas como por ejemplo: Notable desactualización. Baja competitividad. Organizaciones rígidas. Debilidad en el recurso humano al no conocer las nuevas tecnologías. Lo cual también se acompaña de grandes necesidades de ayuda tales como: Programas de gestión tecnológica. Modelos de cooperación entre empresas.

Programas de cooperación internacional. Tal como se puede observar el panorama desde estas dos perspectivas no es igual, sin embargo a través de una correcta orientación de planes, es posible ir escalando los niveles tecnológicos, adecuándolos cultural y técnicamente a los objetivos de desarrollo. Siempre para este tipo de gestión, es necesario integrar los esfuerzos de la empresa privada, la Universidades y los Centros de Formación Profesional, a fin de encontrar los canales más adecuados de transferencia tecnológica. Igualmente es posible trabajar en la actualización de los recursos humanos y en la generación de ambientes confiables que fomenten la consulta de las empresas. Una última meta común y necesaria podría ser el desarrollo de la actividad de investigación que en la actualidad es muy pobre en las universidades y nula a nivel de las empresas nacionales. Como siempre, para emprender este difícil camino es necesario que exista una voluntad política ejecutiva. Este aspecto muchas veces es uno de los más difíciles a salvar, sin embargo todo depende de que surja un clima que los impulse. Lo cual puede darse; cuando los empresarios, como potenciales beneficiarios directos de esta gestión desarrollen estrategias para lograr este clima político impulsor. Debo aclarar que no tratamos de decir que la automatización es la única alternativa de desarrollo. Si no, más bien, que es necesario definir una línea o un plan con el cual se logre este desarrollo. La automatización es sólo una muy buena alternativa pues su dirección es hacia delante, la cual es tal vez la mejor dirección.


• Programación manual. El lenguaje máquina comprende todo el conjunto de datos que el control necesita para la mecanización de la pieza. Al conjunto de informaciones que corresponde a una misma fase del mecanizado se le denomina bloque o secuencia, que se numeran para facilitar su búsqueda. Este conjunto de informaciones es interpretado por el intérprete de órdenes. El programa de mecanizado contiene todas las instrucciones necesarias para el proceso de mecanizado. Una secuencia o bloque de programa debe contener todas las funciones geométricas, funciones máquina y funciones tecnológicas del mecanizado, de tal modo, un bloque de programa consta de varias instrucciones. El comienzo del control numérico ha estado caracterizado por un desarrollo anárquico de los códigos de programación. Cada constructor utilizaba el suyo particular. Posteriormente, se vio la necesidad de normalizar los códigos de programación como condición indispensable para que un mismo programa pudiera servir para diversas máquinas con tal de que fuesen del mismo tipo. Los caracteres más usados comúnmente, regidos bajo la norma DIN 66024 y 66025 son, entre otros, los siguientes: N es la dirección correspondiente al número de bloque o secuencia. Esta dirección va seguida normalmente de un número de tres o cuatro cifras. En el caso del →formato N03, el número máximo de bloques que pueden programarse es 1000 (N000 N999).

X, Y, Z son las direcciones correspondientes a las cotas según los ejes X, Y, Z de la máquina herramienta. Dichas cotas se pueden programar en forma absoluta o relativa, es decir, con respecto al cero pieza o con respecto a la última cota respectivamente. G es la dirección correspondiente a las funciones preparatorias. Se utilizan para informar al control de las características de las funciones de mecanizado, como por ejemplo, forma de la trayectoria, tipo de corrección de herramienta, parada temporizada, ciclos automáticos, programación absoluta y relativa, etc. La función G va seguida de un número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones preparatorias diferentes. Ejemplos: G00: El trayecto programado se realiza a la máxima velocidad posible, es decir, a la velocidad de desplazamiento en rápido. G01: Los ejes se gobiernan de tal forma que la herramienta se mueve a lo largo de una línea recta. G02: Interpolación lineal en sentido horario. G03: Interpolación lineal en sentido antihorario. G33: Indica ciclo automático de roscado. G77: Es un ciclo automático que permite programar con un único bloque el torneado de un cilindro, etc. M es la dirección correspondiente a las funciones auxiliares o complementarias. Se usan para indicar a la máquina herramienta que se deben realizar operaciones tales como: parada programada, rotación del husillo a derechas o a izquierdas, cambio de útil, etc. La dirección m va seguida de un número de dos cifras que permite


programar hasta 100 funciones auxiliares diferentes. Ejemplos: M00: Provoca una parada incondicional del programa, detiene el husillo y la refrigeración. M02: Indica el fin del programa. Se debe escribir en el último bloque del programa y posibilita la parada del control una vez ejecutadas el resto de las operaciones contenidas en el mismo bloque. M03: Permite programar la rotación del husillo en sentido horario. M04: Permite programar la rotación del husillo en sentido antihorario, etc. F es la dirección correspondiente a la velocidad de avance. Va seguida de un número de cuatro cifras que indica la velocidad de avance en mm/min. S es la dirección correspondiente a la velocidad de rotación del husillo principal. Se programa directamente en revoluciones por minuto, usando cuatro dígitos. I, J, K son direcciones utilizadas para programar arcos de circunferencia. Cuando la interpolación se realiza en el plano X-Y, se utilizan las direcciones I y J. Análogamente, en el plano X-Z, se utilizan las direcciones I y K, y en el plano Y-Z, las direcciones J y K. T es la dirección correspondiente al número de herramienta. Va seguido de un número de cuatro cifras en el cual los dos primeros indican el número de herramienta y los dos últimos el número de corrección de las mismas. LOS FAMOSOS BLOCKS EN CN Estructura de Block Es el modo de dar ordenes a la maquina para que se los ejecute tiene ciertas características que se debe cumplir. La maquina ejecuta las ordenes (operaciones) de otra manera por lo que

cada orden tiene una estructura definida a cada orden le denominamos block o bloque de programa. De manera general cada block tiene la siguiente estructura: a) Numero de operaciones b) Código de orden de configuración c) Puntos coordenados o coordenadas d) Parámetros complementarios Formato de Block El modo básico de comunicarse con la maquina herramienta es a través de los elementos que forman la estructura de un block de instrucciones, en donde cada uno de los caracteres alfanuméricos tienen un significado y una representación propia. Introducción a la programación Para realizar un programa debemos tener en cuenta varios factores, algunos de ellos similares a los de las maquinas convencionales. Estos factores los podemos dividir en geométricos y tecnológicos. Los factores de geometría de la pieza contienen datos sobre sus dimensiones (plano de taller); además de: Tolerancias Acabado superficial Origen de movimientos Superficie de referencia, etc. Los factores tecnológicos hacen referencia a: Material de la pieza a mecanizar Tipo de mecanizado Velocidad de corte Profundidad de pasadas Revoluciones de la pieza o herramienta Lubricante Utillaje, etc. Así también elaborar un proceso de trabajo lo mas racional posible. Equipo necesario para la programación a) Maquina – Herramienta con C.N.C.


b) Manual de programación y operación del C.N.C. del que disponga la maquina c) Lector de cinta magnética (disquete) d) Cinta magnética para grabación en cassette e) Ordenador para simular grafica de la pieza programada f) Discos de 3 ½" para ordenador, para activar piezas. g) Catálogos de materiales y herramientas de diversos fabricantes. CICLOS ENLATADOS O REPETITIVOS. Estos ciclos tienen la particularidad de trabajar una sola operación en un mismo sentido hasta lograr el objetivo establecido. G90: Cilindrado G92: Roscado G94: Careado – Conicidad Conicidad G94 X: Es la posición final de corte Z: Es la posición final de corte R: Siempre va ha ser negativo (cuadro de corte –z). El signo de R depende de la dirección de la conicidad. La función G94 es un ciclo enlatado, una línea de información del programa capacitara a la herramienta para ejecutar cuatro movimientos distintos. R: Distancia incremental del comienzo el corte a la posición final del corte. Ciclo de Roscado El código G92 nos permite realizar la operación de roscado o cuerda en algún diseño de pieza. La función de este es de manera cíclica que se mete contemplando los factores de importancia. El avance o paso y la profundidad total de maquinado. Realizándose solo cuerdas estándar.

1° Punto Previo 2° Velocidad de corte X: Profundidad del corte Z: Longitud total de la cuerda F: Avance (paso) 60° = 0.8660 (0.75) = 0.649 0.649 (2) = 1.299 16/25.4 = 1.587 16 hilos x pulgada (1.3) (1.587) = 2.063 ® Profundidad Total. Si se tiene una medida de 10.0, se le resta la profundidad total y nos queda una medida de 7.947 Radios de Curvatura El código G02 nos permite realizar radios en sentido derecho o sentido horario (va conforme a las manecillas del reloj). El código G03 permite realizar radios en sentido izquierdo o sentido de horario Radios de Curvatura Luter Polacion Circular Puntos para aplicar el código G02 y G03 Ejecución 1° Punto Previo 2° Punto Inicial del arco 3° Punto Final del arco (va a estar dado por x_ z_) 4° Sentido en que se debe mover la herramienta 5° Indicar el radio (R-) Gargantas Los nones son herramientas para exteriores. Los pares son para interiores. Sacar la herramienta del plano de trabajo Paro del husillo Solicitud de la herramienta Encendido del husillo Traer la herramienta al plano de trabajo. A continuación, y a modo de establecer algún tipo de comparación, se detallan dos tipos de controles numéricos, el primero de la firma SIEMENS (SINUMERIK


3T) fabricado en el año 1984 y el segundo de la firma FAGOR( CNC 8025 Y 8030), de construcción mucho más reciente. SINUMERIK 3T Control de contorneo CNC con microprocesador para tornos, con mando de interconexión programable integrado (PC) para dos ejes con control de contorneado en X, Z. Interpolación lineal y circular. Características Entrada/Salida del programa A través del teclado alfanumérico del panel del servicio A través de la interfase RS 232C (V. 24), o de 20 mA de corriente de línea (TTY) para conectar una unidad lectora / perforadora de cinta. Memoria de programa: Memoria de semiconductores (RAM, volátiles de lectura no destructiva; usa tecnología CMOS) con capacidad de hasta 32000 caracteres de cinta perforada y batería tampón para 8000 caracteres de cinta perforada (Aprox. 20 m de cinta). Programación: Construcción del programa según norma DIN 66024, 66025 Tiempo de Parada: Entre 0,001 y 99999,999 seg. Informaciones de Desplazamiento Para los ejes X, Z (Programables en cotas absolutas e incrementales). Parámetros de interpolación I, K (Programables en cotas incrementales para la determinación del centro de la circunferencia de interpolación circular). Teach-Inc, Playback: función que permite la realización del programa durante el mecanizado de una pieza muestra. Sistemas de vigilancia: Lectura, formato, captadores de posición y accionamiento, perfil de pieza velocidad de giro del cabezal, tensión, temperaturas,

microprocesadores, transmisión entre el panel de servicio y componente lógico de control, transmisión entre control y PC, memoria del sistema de programa. Permite reconocer perturbaciones en el control, en la interconexión y en la máquina para impedir daños en la pieza. Sistema de Diagnóstico: Es un medio de comprobación para personal de mantenimiento; muestra el estado de: Temporizadores del PC, Marcas internas del PC, señales entre PC y máquina y entre PC y control. Protección de datos: Batería tampón Velocidad de avance: desde 0,01 mm/vuelta hasta 50 mm / vuelta. Precisión de entrada / salida: de 0,001 mm. FAGOR CNC 8025 Este CNC está preparado para su uso en ambientes industriales, concretamente en tornos. Permite controlar los movimientos y accionamientos de la máquina. El control numérico CNC 8025 es un módulo cerrado y compacto que dispone en su parte frontal de: # Un monitor o pantalla CRT de 8" monocromo, fósforo, ámbar; que se utiliza para mostrar la información requerida del sistema. Un teclado que permite la comunicación con el CNC, pudiéndose solicitar información mediante comandos o bien alterar el estado del CNC mediante la generación de nuevas instrucciones. Para ver el gráfico seleccione la opción ¨Bajar trabajo¨ del menú superior Un panel de mando que contiene las teclas necesarias para trabajar en modo manual y los pulsadores de marcha / parada del ciclo.


Realizará un cuadro sinóptico donde diferencie las principales características de la unidad de entrada, interna, unidad de cálculos y de enlace con los elementos mecánicos.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia tecnológica.

Identificar los avances tecnológicos en los sistemas de C. N. C.

El alumno: • Realizará consulta en internet y

bibliografía acerca de los avances tecnológicos en unidades de entrada y salida de datos, unidades de cálculo y enlace con los elementos mecánicos.


Plantear nuevos procedimientos para

la programación manual. El alumno: • Elaborará un procedimiento para la

programación manual de una pieza resaltando las diferencias con el propuesto por El PSP.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 2.2. Programar un torno CNC por medio

de sistemas de coordenadas,

unidades de adquisición, y lenguaje de programación para la fabricación de una pieza metal mecánica.

2.2.1 Coordenadas. Los equipos CNC ejecutan operaciones de maquinado efectuando algunos movimientos de movimiento lineal y movimiento rotatorio. El método de movimiento es diseñado por el fabricante de la máquina y puede variar de una máquina a otra. Por ejemplo la mesa puede moverse en sentido horizontal plano (movimiento sobre los ejes X,Y) y el usillo puede moverse en el plano vertical (movimiento en el eje Z). • Sistema de coordenadas

cartesianas. El sistema responderá a un comando que mueve el usillo solo en ejes +X o +Y y para mover la mesa en la dirección opuesta, sobre los ejes –X o Y. Porque la máquina automáticamente sabe como moverse en respuesta a un eje de comando, y por lo tanto el programador no necesita saber si lo que sé esta moviendo es el usillo o la mesa. El principal punto es que al final la herramienta llegue a la localización programada. De esta manera los ejes de la máquina serán definidos en términos del movimiento del usillo. Los presentes estándares para los ejes de la máquina están establecidos de acuerdo al reporte EIA RS-267 A de acuerdo a los estándares industriales, los cuales incluyen:


1. Los movimientos primarios en los ejes de la máquina deberán seguir la regla de la mano derecha ver figura 16. 2. El movimiento del usillo es primeramente solo en el eje de la Z. El movimiento hacia el trabajo es solo en el eje –Z, y el movimiento hacia fuera del trabajo es solo el eje +Z. 3. En la mayoría de las máquinas de fresado el movimiento sobre el eje de las X es el mayor viaje perpendicular a Z. El movimiento indicado por –X es directamente opuesto al indicado para +X. El eje X es paralelo al trabajo y se encuentra en el plano horizontal. El eje X mueve hacia la derecha sobre el plano del trabajo tal como el operador observa el plano. 4. Con respecto al movimiento de las máquinas de fresado el movimiento del eje Y es el viaje mas corto perpendicular a Z. El movimiento indicado por –Y es directamente opuesto al indicado por +Y. El eje Y se encuentra en el mismo plano que el eje X. Viendo al plano, el operador va a notar que el eje Y es perpendicular al eje X.

Figura 16. Regla de la mano derecha para el imaginativo lineal.

La mayoría de las máquinas fresadoras CNC pueden efectuar movimientos simultáneos a lo largo de los ejes X, Y y Z y son llamadas máquinas triaxiales ver figuras 17 y 18.

Figura 17. Maquinado axial por una máquina CNC vertical de 3 ejes.


Figura 18. Maquinado axial por una máquina CNC horizontal de 3 ejes.

Las máquinas CNC más complejas tienen la capacidad de ejecutar movimientos adicionales de rotación como sigue:

Rotación alrededor de un eje paralelo al eje de las X o rotación eje-A.

Rotación alrededor de un eje paralelo al eje de las Y o rotación eje-B.

Rotación alrededor de un eje paralelo al eje de las Z o rotación eje-C.

Por ejemplo un centro de maquinado horizontal de tres ejes el cual esta equipado con mesa rotatoria será capaz de moverse alrededor de un cuarto eje o eje C de rotación. Si el centro de maquinado tiene la capacidad adicional de inclinar la mesa o el usillo respecto de los ejes A o B, entonces se puede considerar un cuarto y quinto eje. Entonces la máquina es capaz de tener tres movimientos simultáneos en forma lineal y dos en forma rotacional ver figura 19.

Figura 19. Dispositivo rotatorio para agregar un cuarto eje de operación a una máquina CNC.

La dirección de los movimientos de rotación también seguirán la regla de la mano derecha ver figura 20. El cuarto y quinto eje de estas máquinas es usado para maquinar partes con superficies complejas ver figuras 21 y 22.

Figura 20. Reglada la mano derecha para el movimiento de rotación.


Figura 21. Maquinado axial por una máquina vertical CNC de seis ejes.

Figura 22. Operación de maquinado en cinco ejes. • Tipos de control en dos ejes. Tipos de posicionamiento de la herramienta. Con sistema dado de ejes coordinados para una máquina un CNC puede ser programado para localizar la posición de herramienta en los siguientes modos: Incremental, absoluto o combinado (incremental y absoluto). • Control del eje “Z”.

• Control de cuatro y cinco posiciones.

Direcciones de desplazamiento X y Z: Se refieren en forma absoluta a un origen de coordenadas. Z se mide paralelamente al eje de giro del husillo (Z negativo hacia la base del husillo), mientras que X es la medida del diámetro (X positivo por encima del eje de giro del husillo). Direcciones de desplazamiento U y W: Idem X y Z pero los desplazamientos se miden incrementalmente desde el punto de partida del movimiento. Son desplazamientos relativos. En este caso, U no representa medidas diametrales, sino que es la distancia entre el punto inicial y el final (distancia radial). Direcciones I y K: Se usan para indicar el centro del círculo en caso de interpolación circular. Ver G02 y G03. Dirección F: Indica avance (G94 y G95) o pasó de la rosca (G33 y G85). Dirección S: Indica velocidad de corte (G96), velocidad de giro del husillo (G97), velocidad máxima de giro (G92) o la posición de paro del husillo (M19). Dirección T: Se indica herramienta a seleccionar y datos de la herramienta. Función M: Ver detalles para cada dirección. Dirección L: Se invocan subprogramas, repeticiones y destinos de saltos (no usado) o bien posición de la herramienta en la torreta revólver (G40, G41, G42)


Dirección R: Indica radio de la punta de la herramienta (G40, G41, G42). Parámetros P y D: Son propios de cada ciclo. Ver detalles en ciclos. Función G: Condiciones del desplazamiento. Ver cada función en particular. Dirección O: Números de programas NC. Programas principales (O0000 a O6999), subprogramas (O0080 a O0255) y programas de polígonos (O7000 a O9999) • Sistemas de incremento. Las máquinas que operan en este modo localizan cada nueva posición de la herramienta midiendo la ultima posición establecida de la herramienta Ver la ver la figura 23 para ilustrar el posicionamiento incremental. El posicionamiento incremental tiene algunos inconvenientes. Él más notable es que si un movimiento incremental es erróneo todos los otros movimientos subsecuentes también estarán incorrectos. • Sistema absoluto. Cuando sé esta operando de este modo, la máquina determina cada nueva posición de la herramienta a partir de un origen especificado (0, 0) ver figura 24. Muchos controladores modernos tienen la capacidad de operar en ambos modos de posicionamiento, el programador puede cambiar de uno a otro únicamente introduciendo únicamente un simple código.

Figura 23. Delta de dimensionado para el posicionamiento en el llenado incremental.


Figura 24. Delta de dimensionamiento para el posicionamiento en el modo absoluto. • Sistema de fijación a cero Unidades usadas para el posicionamiento de coordenadas. En Estados Unidos el posicionamiento de coordenadas esta especificado en sistema ingles o en sistema métrico. La mayoría de los fabricantes fuera de Estados Unidos usan el sistema métrico, a la fecha las máquinas CNC están construidas para aceptar programas elaborados con cualquiera de los sistemas. Para usar el sistema métrico, las partes deben estar dimensionadas en sistema métrico. La conversión es fácil si las herramientas también son usadas en sistema métrico. Si las herramientas son usadas en sistema ingles sus dimensiones deben ser primero convertidas a sistema métrico para asegurar que las coordenadas que se le están dando a la máquina sean las apropiadas para el maquinado. Para mayor seguridad se recomienda a los programadores que deberán trabajar con ambos sistemas durante su carrera ya que deberán entender ambos sistemas ver figura 25

Figura 25. Una parte dimensionada en sistema Ingles y decimal.

Elaborará en forma grupal un resumen de los sistemas de coordenadas y características del CNC.

CONTEXTUALIZACIÓN

Competencia Científica-teórica.



El alumno: • Determinará la aplicación del sistema de

coordenadas en el maquinado de una pieza por C.N.C.


Desarrollar el habito de la búsqueda de

información para su preparación personal. El alumno: • Realizará consulta en páginas de internet y

bibliografía en donde mas puede aplicarse aparte de los tornos de C.N.C los tipos de control en dos ejes, control de eje z, control de cuatro y cinco posiciones, sistemas de incremento y sistema de fijación a cero.

2.2.2 Programación CNC. Normalmente las compañías tienen solo dos o tres máquinas CN y se ha visto que ellas necesitan asistencia computacional para algunos de los trabajos que ellas hacen. Si ellas no tienen una computadora ellas pueden rentarlas por tiempo o alquilar un especialista el cual tenga el


conocimiento técnico de programación y acceso a una computadora. • Computadoras para CNC. Los motivos para usar programas de computadoras para CNC se mencionan a continuación: Ahorro de tiempo. Las partes maquinadas actualmente en la industria frecuentemente son complicadas con muchos barrenos y cortes de fresado y llega a ser necesario en algunos casos efectuar algunos otros maquinados mas semejantes a los existentes que llegan a formar patrones de maquinado repetitivos, esto podría consumir demasiado tiempo para hacer toda la aritmética, y trigonometría a mano. Las máquinas más avanzadas CN pueden hacer patrones repetitivos para efectuar maquinados similares en diferentes posiciones de acuerdo a las instrucciones del programador, esto hará que se consiga un considerable ahorro de tiempo en la programación. Precisión. Haciendo docenas de cálculos a mano se incrementa la posibilidad del error humano. La computadora puede efectuar muchos y muchos muy complicados cálculos sin efectuar errores. Todos los programadores introducen la información del diseño de la parte en la computadora para que esta haga los arreglos y los cálculos necesarios (patrones) para la localización de los diversos maquinados que requiera la pieza.

¿Qué pueden hacer las computadoras?. Matemáticas. La computadora es una máquina para calcular a una alta velocidad. Ella puede localizar las coordenadas de los puntos en X, Y y Z en un circulo o en una esfera. Ella puede agregar una serie de dimensiones, computar los puntos sobre cualquier curva matemática y efectuar muchos otros tipos de operaciones de matemáticas. Estos cálculos se efectúan con una precisión de 0.000 00 2 mm si es necesario. Sin embargo la precisión de 0.0025 mm es la suficiente para el trabajo en CN. Traducción. La computadora puede ser programada para entender y traducir palabras tales como CIRCLE, TANTO, REV, GOTO, etc., y usar esas palabras para iniciar sus cálculos. La computadora puede traducir la palabra DRIELL a comandos que indican el avance rápido del usillo, un lento avance y un rápido retroceso del usillo. Similarmente puede traducir las palabras MILL, BORE, etc. ¿Qué clase de computadoras? En la actualidad hay varios fabricantes de computadoras, algunas de estas tienen una capacidad bastante pequeña para almacenar información, existen otras que tienen memorias y discos duros inmensamente grandes. Muchas de esas computadoras pueden ser usadas al menos para efectuar trabajo de control numérico. Pero los trabajos complicados requieren computadoras de gran capacidad.


Si una compañía manufacturera no tiene una computadora que pueda hacer el trabajo de CN que ella necesita, tendrá que acudir a un centro de computo para comprar tiempo en una mediana o gran computadora. De esta forma la compañía manufacturera puede elaborar sus propios programas y tener la cinta de CN hecha por ellos en el centro de cómputo. ¿Qué se le puede introducir a la computadora? Un conjunto básico de instrucciones, las computadoras son completamente estúpidas esto es que ellas no pueden pensar. Cada bit de la computadora tiene un desempeño sorprendente y este tiene que ser puesto a trabajar por alguna persona. Entonces quien realmente tiene la asombrosa habilidad es realmente la persona. Cada paso simple que la máquina da en el proceso de computación, traducción, perforado etc. Debe ser especificado por el programador de computo esto puede tomar cientos de horas de paciente trabajo por gente altamente adiestrada. Antes que la computadora pueda efectuar el control numérico un conjunto de instrucciones llamadas compilador se le deben cargar las cuales le van a decir que hacer cuando los comandos establecidos por el programador de CN le sean alimentados. El programa CN. Después de que el programa compilador básico ha sido cargado en la computadora nosotros podemos escribir nuestras

instrucciones CN en un lenguaje simple. Esas instrucciones son el programa CN el cual fue escrito en un lenguaje especial mas las dimensiones tomadas de los dibujos. La computadora lee los programas y los maneja de acuerdo al compilador de instrucciones (previamente cargado) y hace todos los cómputos necesarios para la cinta CN. El post procesador. Las instrucciones procesadas usualmente se obtienen de la computadora como tarjetas perforadas o cinta magnética. Estas están ahora en un código especial el cual es frecuentemente en lenguaje máquina, y este es muy difícil de entender. Debemos hacer notar que cada modelo de máquina CN es algo diferente de las otras, de esta manera los puntos de localización y otras instrucciones procesadas pueden ser interpretadas nuevamente después de que ellas han sido perforadas en la cinta. Los fabricantes de máquinas herramientas (o las compañías de cómputo) por lo tanto hacen otro conjunto de instrucciones de compilación las cuales cambiaran las señales del lenguaje de cómputo al tipo de codificación que una máquina CN requiere en particular. Este conjunto de instrucciones es llamado post procesador el prefijo post significa después, existen docenas de post procesadores uno para cada máquina y así el progreso está avanzando hacia una creación más universal de tipos de post procesadores. Algunas cuantas compañías han elaborado programas de cómputo para máquinas CN específicas, pero esos post procesadores no son necesarios.


• Lenguajes de programación de

CNC. A la información proporcionada a la máquina CN por medio del programa de la parte determina básicamente la eficiencia y efectividad de la inversión en un CN. Comprar una máquina sin considerar los requerimientos de programación es como comprar un Cadillac y olvidar las necesidades del combustible. Las funciones de programación del cn. La programación CN requiere acceso directo a la información del producto, la capacidad de ingeniería para proporcionar la información a manufactura en una forma accesible sin modificación o alteración y que requiere poca o ninguna interpretación entonces esto es de interés crítico. Esto es verdad si la producción de programas CN involucra a un programador humano o que ha sido automatizado. Hasta que no se hayan generado máquinas de control de datos completamente automatizadas, el efectivo y eficiente programador humano de CN deberá seguir las tres C’s del CNC: comunicación, coordinación y cooperación. Las instrucciones básicas para la coordinación de operaciones CN son proporcionadas por el plan de procesos, la hoja de ruta, o el listado de operaciones. El diseño de herramientas, el herramentista, el programador de la parte y la persona que pone a punto deben comunicarse entre ellos de tal forma que

conozcan las herramientas y los dispositivos que son usados en un trabajo, incluyendo la documentación requerida para asegurar por entero que la operación pueda ser duplicada en el futuro. Control de producción debe coordinar la programación de la operación para que los materiales herramientas y programas CN arriben a la máquina correcta en el tiempo correcto. El programador CN que trabaja con el operador de la máquina herramienta debería saber como optimizar los parámetros de operación de cada pieza del equipo CN del cual del cual el o ella es responsable. Para cerrar el ciclo de información cualquier cambio hecho a cualquier nivel debe ser retro alimentado al grupo con el cual fue iniciada la información. La productividad del control numérico es un esfuerzo del equipo. Métodos de programación CN. El método de programación CN se debe dar soporte a la descripción de la geometría de la parte, esto significa la relación que debe haber entre las operaciones de manufactura y la geometría, y es un medio para especificar y crear la información de las especificaciones de la máquina. Hay cuatro métodos de programación CN. 1.Manual (por numero). 2.Digitalizado (por plantillas o patrones). 3.Lenguaje basado en computadora (por palabras). 4. Gráficas basadas en computadora (por imágenes).


El método de programación manual es conocido como programación por números esta requiere trabajar con el diseño para computar los valores numéricos precisos para la secuencia de localizaciones en las cuales la herramienta va a moverse en las operaciones que va a efectuar. Esta información es formada usando la combinación de códigos apropiados para la unidad de control de herramientas de la máquina; el método de entrada (cinta perforada) es preparado y el programa es checado por medio de un ciclo en vacío de la máquina o por medio de una grafica obtenida en el graficador desde la propia máquina. La programación manual esta elaborada a un nivel de lenguaje máquina, este método de programación es básicamente incompatible con la filosofía de operación CIM, aunque puede ser apropiado para un pequeño taller que opere CN. Entrada manual de datos MDI (Manual Data Imput), los controles numéricos son frecuentemente unidades aparte incapaces de comunicarse electrónicamente con el mundo exterior. Algunas ofrecen sofisticadas capacidades de programación CN, incluyendo graficas, con estaciones de programación similares a la unidad de control de máquina. Algunos de esos sistemas pueden integrase horizontalmente para la automatización de la producción pero no verticalmente con la base de datos de definición del producto. Digitalización es la forma más apropiada si se va a requerir de una forma no matemática o si se tiene un plano o patrón a escala de la parte para crear la información CN.

El método de Digitalizar implica una representación digital o numérica de un objeto o dibujo, esto puede ser hecho mediante el uso de un mecanismo y un código de posicionamiento. Un método alternativo emplea un mecanismo electro óptico o electromagnético para seguir un dibujo a escala colocado en la cama de un digitalizador especial. La información obtenida es procesada por una computadora además de generar la información CN. La digitalización proporciona un medio de introducir la información física a una base de datos digital. El método del Lenguaje asistido por computadora de programación de partes emplea un alto nivel de lenguaje, el cual como las herramientas de programación automática APT (automaticalli programmed tools) o compact II para escribir un manuscrito o fuente de programa. Este programa contiene definiciones de la pieza a trabajar y de la geometría de la herramienta de corte una descripción de los movimientos de la herramienta y la secuencia de funciones de la máquina. Entonces estos recursos pueden ser procesados por la computadora. La cual puede ser graficada para su verificación. La información puede ser procesada para generar el control de la máquina. Si el lenguaje base de programación es ampliamente usado, este será básicamente compatible con CIM que es el requerimiento para recrear redefinir y reinterpretar la geometría, más bien que


el uso de la información del diseño almacenado en una base de datos digital. Algunos sistemas CAD proporcionan una salida llamada geométrica, la cual permite al programador usar la base de datos digital para la descripción geométrica de la pieza de trabajo. Pero el programador deberá mantener un programa fuente para describir la secuencia de las operaciones de manufactura en relación a la geometría. Como quiera que sea el procesador CN está entonces disponible para integrar la descripción digital geométrica con los movimientos de la herramienta establecidos en el programa fuente. Se podría presentar un problema si el programador de CN permite la modificación de las definiciones geométricas, por que se produciría inconsistencia entre el diseño y la información de manufactura. Basándose en las limitaciones de algunos procesadores de basa gráfica en algunas aplicaciones y la experiencia de los programas fuente CN, el leguaje base de programación de partes continuará en uso por muchos años. El método de Graficas basadas en computadora de programación de partes permite la creación de una base de datos digital en el sistema CAD para ser usada directamente y crear una base de herramientas esto permite un máximo nivel de información. En este método el programador CN se deberá mantener siguiendo el plan de procesos para indicar las operaciones que deben tomar lugar en cada parte de la geometría de la pieza.

La base de datos del CAD y las aplicaciones asociadas a los programas y las intercomunicaciones llegan a ser más inteligentes, la creación automática de la información de la secuencia de manufactura llega a ser realizable esto incluya la integración con la automatización del plan de procesos, la automatización de la selección de herramientas y las tablas de condiciones m de manquinabilidad. Por cierto, algunas aplicaciones especiales de los programas han sido elaboradas para automatizar el modelo a través de los procesos de manufactura. Esto normalmente es usado en familias de partes o en otras aplicaciones especiales. Uno de los principales beneficios de la programación CN por graficas es la capacidad para reordenar las herramientas en la geometría de la pieza de trabajo proveyéndonos de un proceso de simulación y verificación visual de las correcciones de la base de datos de las herramientas y su relación con las herramientas y dispositivos, los cuales también deberán ser diseñados por medio del uso de la definición del producto de la base de datos. Esto nos da una tremenda ventaja económica sobre los otros métodos de programación. Las descripciones geométricas usadas en la mayoría de los procesadores gráficos CN son basadas en un esquema de alambre y superficie del modelo. Estos pueden ser ambiguos para la computadora. Los modeladores de geométricos sólidos proporcionan una descripción ambigua de la forma geométrica.


El modelo geométrico creado en el sistema CAD es una descripción matemática de la parte que va a ser producida, y esta deberá ser completa y exacta. Cuando la información debe ser compartida ingenieros y diseñadores quienes crean los modelos deben llegar a ser más sensibles a las necesidades de manufactura. Las practicas previas de diseños tales como notas estándar, filetes, radios y chaflanes a menos que otra cosa se especifique, deben ser incorporadas gráficamente dentro del modelo geométrico. Toda la información deberá ser introducida a escala total, esto nos asegura una precisa base de datos dimensional que no requiere interpretación ya sea del operador humano o de un programa automatizado. El uso de las tolerancias puede crear algunos problemas serios que pueden llegar a requerir re dibujar el modelo poniendo en peligro la integridad del diseño. Cuando la manufactura frecuentemente particiona las diferencias y trabaja tolerancia principal no simétrica o unilateral es inapropiado para la información usar el control numérico. Por ejemplo si una característica es dimensionada como 2.000 +.010/ - .000, el programador CN definirá esto como 2.005 ± .005 conforme a las practicas normales de maquinado. En la base de datos del CAD la computadora ha calculado y almacenado la distancia entre esas dos partes de la geometría como 2.000; en este momento la tolerancia es esencialmente ignorada cuando en una programación manual o en lenguaje basado en computadora es

empleado esto no representa un problema el programador tiene el control para definir la geometría y ajustarlo acordemente. Cuando una base de datos CAD es la fuente de la geometría, el programa de CN deberá redibujar la parte para promediar (2.005) o crear una geometría auxiliar para compensar la tolerancia faltante. Un problema similar se presenta con el dimensionamiento máx./min. Estos procedimientos pueden causar serios problemas de actualización cuando un cambio de ingeniería es incorporado. Además la información de la parte, los estándares de ingeniería y las prácticas de la empresa pueden necesitar ser reconsideradas y revisadas para ponerlas acorde con la tecnología digital. El uso del software ha impedido la aceptación de graficas por algunas compañías que han tenido que desarrollar ya sea de manera formal o informal sistemas de grupos tecnológicos con un conjunto de programas de partes con aplicaciones CN los cuales minimizan la programación CN y aventajan en tiempo, pero estos no siempre son integrados al mundo de la ingeniería. Los programas son frecuentemente escritos en APT o compact II; empleando subrutinas las cuales no son convenientemente traducibles a programaciones graficas. Esto puede ser un obstáculo para los sistemas CIM, las ventajas de productividad de los programas probados pueden presentar necesidades puramente conceptuales. Los procedimientos discutidos han sido concernientes a la programación de


operaciones normales de la máquina. Los sistemas de manufactura llegan a ser más complejos, otros dispositivos, tales como los censores y los robots pueden ser controlados por medio de una conexión con el MCU. Hay una pequeña estandarización en cuanto a como esto puede ser cumplido. Algunos dispositivos pueden ser programados fuera de línea. Algunos robots deberán ser programados para ser direccionados hacia los movimientos apropiados. Algunos censores están pensados para permitirles censar un patrón correcto. Por ejemplo una máquina de sistema visual o acústico se le puede mostrar lo que ella necesita reconocer. La integración de esas operaciones en el control de datos básico de la máquina o el programa de la parte puede ser procedimientos embarazosos procedimientos manuales, los cuales deben ser duplicados si el programa debe es revisado para introducir un cambio de ingeniería o si los requerimientos para el dispositivo de operaciones cambian. • Programación automática del

Herramental APT. El lenguaje APT es muy amplio y está compuesto por muchas y muy variadas reglas. Esta sección no es en ningún caso de comprensión, aquí solamente se van a presentar los comandos más básicos del APT. Para una información más completa se deberán consultar los manuales de programación APT.


Figura 29. Parte maquinada empleando los comandos part, drive y chak surfaces para guiar los maquinamientos de la herramienta. Comandos para Especificar el Movimiento de la Herramienta.


El programador dirige la herramienta a lo largo de la geometría definida previamente por medio de los comandos de movimiento de herramienta. La computadora siempre usa tres superficies para auxiliar la guía de cortador a lo largo del conjunto programado. Esas superficies son identificadas de la siguiente manera:

Part surface: guía la herramienta hacia el fondo

Drive surface: guía la herramienta lateralmente

Check surface: detiene el movimiento de la herramienta a lo largo de los movimientos anteriores.

• Programación automática del

maquinado (Auto-Map). Cuando se esta trabajando con el dibujo de la parte el programador procede a elaborar el programa requerido en APT; el programa usualmente consiste en cuatro partes principales.

El establecimiento de parámetros de referencia describe las operaciones computacionales y las especificaciones de maquinado.

Establecimiento de las definiciones geométricas

Establecimiento del movimiento de las herramientas

Establecimiento de término de movimientos para regresar la herramienta a una posición segura al inicio de la máquina y prepararla para el nuevo ciclo.

Los comandos de esta sección son empleados para especificar información importante de identificación y maquinado. Esta información deberá ser introducida


antes de programar cualquier especificación del movimiento de las herramientas

Figura 31. Elaboración del programa APT para el fresado y barrenado de la pieza.

Una fórmula empírica nos indica las proporciones relativas de los diferentes átomos de un compuesto. • Programación Compact II. Elementos de programación de lenguaje del compact II. El compact II es similar al APT en la estructura de sus comandos. La sintaxis de los comandos es compatible con Compact II sin embargo requiere el uso de una mayor asociación de términos en mayor o

menor grado. Cuando se usa una mayor relación de términos se establece el tipo de operación que va a ser efectuado, cuando se emplea una menor correlación de términos sé esta definiendo donde o como va a ser ejecutada la operación. La menor relación de términos puede aparecer en cualquier secuencia. Comandos para especificar geometría. Los siguientes comandos son usados para definir la geometría que va a ser maquinada. Compact II permite al usuario establecer un origen (Origen de la parte) con respecto al cero absoluto de la máquina. Los siguientes comandos estarán referenciados a la base de coordenadas XB, YB, ZB.


Figura 32.

Usa los siguientes comandos para definir las líneas más trazadas en la Figura 33.


Use los siguientes comandos para definir los círculos mostrados en la figura 34.


Comandos para especificar los parámetros de referencia de inicio. Hay seis tipos básicos de comando los cuales deben ser introducidos antes que ningún otro comando de movimiento de herramienta. Esos comandos se describen como sigue:


Comandos para especificar el movimiento de la herramienta. En esta sección se van a tratar los comandos de movimiento de herramienta más básicos, si es necesaria una mayor información se recomienda acudir al manual de programación Compact II.


Elaboración de un programa completo en compact II. El proceso de elaboración de un programa en Compact II es muy similar al efectuado para APT. El programador inicia con el diseño de la parte procediendo a establecer la definición de la geometría y el movimiento de las herramientas.


Figura 37. Elaboración de un programa en compact II para fresado y barrenado de la figura.



Investigará en forma individual cuales son las computadoras para CNC los tipos de lenguaje que utilizan, la forma en que se programa el herramental.

CONTEXTUALIZACIÓN



El alumno: • Determinará de que manera influyen

los códigos numéricos en la programación de C.N.C.


Desarrollar el hábito de la búsqueda

de información para su preparación personal.

El alumno: • Realizará consulta en páginas de

internet y bibliografía para identificar cuales son los diferentes tipos de lenguajes de programación y cuales son sus aplicaciones en el maquinado de piezas por torno de C. N. C.

RESULTADO DE APRENDIZAJE 2.3 Elaboración de partes en torno CNC

programando la secuencia del proceso y usando el herramental

apropiado para lograr la calidad en dimensiones.

2.3.1 Programación de un torno

CNC. A continuación trataremos con los conceptos y parámetros básicos que se involucran en la programación de las operaciones de los tornos CNC ver figura 38.

Figura 38. a) Vaciado b) toreado c) Corte Primeramente serán consideradas las formas de posicionamiento de la herramienta; será expuesta en detalle la información concerniente al establecimiento de los puntos de referencia, origen de la parte, cambio de herramienta y salidas de herramienta. La importancia de los códigos preparatorios (G), de los códigos misceláneos (M), y de los códigos para ejecutar las operaciones del torno los cuales serán listados y explicados. Adicionalmente serán también tratados los códigos de avance (F), los códigos de velocidad (S) y los códigos de cambio de herramientas. Algunos ejemplos de operaciones de corte lineal,


circular y de ranurado serán también presentadas y explicados. • Manejo de los ejes de un torno

CNC. Establecimiento de localizaciones por medio de coordenadas cartesianas (tornos CNC). El movimiento axial de máquina en los tornos CNC ya fue estudiado anteriormente, en esa ya fue mencionado que el eje X se establece transversalmente al movimiento de la máquina, el eje Z se establece longitudinalmente al viaje de la herramienta el cual es usado para especificar las diferentes localizaciones de esta. Tipos de posicionamiento de herramienta (tornos CNC). Los programas para el movimiento de las herramientas para los tornos CNC pueden ser elaborados de las siguientes formas: absoluto, incremental, y mixto (una mezcla de ambos Incremental y absoluto). Además el eje X puede ser programado en términos del diámetro o del radio. Posicionamiento Absoluto. Cuando se está operando en este modo la nueva posición de la herramienta esta especificada por las distancias X y Z establecidas del inicio o del origen (0,0) para ilustrar este concepto (ver figura 39). Posicionamiento Incremental. En este modo de programación la nueva localización de la herramienta se determina midiendo su distancia a partir

de la última posición alcanzada. La dirección U es usada para indicar el movimiento incremental en el eje X y la dirección W es usada para especificar el movimiento incremental en el eje de la Z.

Figura 39. Sistema de coordenadas cartesianas para tornos CNC.

Figura 40. Posicionamiento angulado absoluto.


El movimiento hacia el eje del husillo sobre el eje de las X está indica do por –U y el movimiento del centro hacia fuera del husillo está indicado por +U. El movimiento hacia el centro del husillo en el eje de las Z’s está indicado por –W y el movimiento de centro del husillo hacia fuera está indicado por +W. Esos conceptos se encuentran ilustrados en La figura 41.

Figura 41. Posicionamiento en el modo incremental. • Operaciones con el diámetro

interior y diámetro exterior. El modo de programación del diámetro requiere especificar la posición de las herramientas en X como 2 veces la distancia de la línea de centro del husillo. Ver fig. 42

Figura 42. Programación del diámetro. El modo de programación del diámetro requiere especificar la posición de las herramientas en X como la distancia de la línea de centro del husillo. Ver fig. 43.

Figura 43. Programación de radio. Punto de referencia, origen de maquinado y origen de programa. Hay tres orígenes importantes o puntos cero para los tornos CNC C fig. 44). Los cuales están descritos como:


Figura 44. Localizaciones importantes para los tornos CNC. Punto de referencia (0 de máquina). Esta es la posición de la torreta cuando los ejes de la máquina están en cero este punto es establecido de origen por el fabricante. Origen de maquinado (0 de la parte). El origen de maquinado es un punto establecido en el programa. Este punto es establecido al principio del programa por medio del comando “zero offset”. Entonces la máquina ejecuta todo los movimientos programados en X y Z a partir de este origen relativo. Origen de programa. El origen del programa es un punto 0 a partir de cual todas las dimensiones están definidas en el programa de la parte. La persona que lo establece usa los comandos “Tool Offsets” como un medio de localización del origen del programa respecto del origen de maquinado. Después de recibir la programación de los movimientos en X y Z respecto de la programación del origen el controlador computara los movimientos correspondientes en X y Z relativos al origen de maquinado.

Entonces él ejecutara el movimiento relativo al origen de maquinado. El origen de maquinado esta determinado de tal forma que cuando la torreta esta en esta posición de referencia la herramienta esta al menos 1 in. Alejada de cualquier superficie. Entonces en esta localización el control esta en cero absoluto, y la torreta se correrá al punto de referencia. Las localizaciones X y Z del origen de la máquina al punto de referencia serán recordadas, esos números entonces serán usados en el comando “zero offset”. La posición de cambio de herramienta es la localización de seguridad la que la máquina retorna cuando se va a reemplazar una herramienta gastada por una nueva. Esto usualmente se establece en el origen de máquina. El operador puede enviar manualmente la torreta a este punto presionando el botón “return to reference” que se encuentra en el panel. Este puede ser efectuado, por ejemplo, cuando la torreta se debe mandar al inicio debido a que el torno CNC esta siendo arrancado.


Procedimientos de puesta a punto para los tornos CNC. La operación de puesta a punto normalmente inicia con el aseguramiento de los requerimientos de diámetro exterior y diámetro interior de las herramientas en la torreta. El tocho de material es instalado en el Chuck. Es muy importante que la longitud del material sea la adecuada para ser sujetada por el Chuck. Si la longitud del sobre-material es demasiado larga, pueden presentarse variaciones y vibraciones excesivas al momento de maquinar la parte, si esta longitud es demasiado corta entonces puede suceder que la herramienta choque con el Chuck o que no haya suficiente espacio para la operación de corte. La longitud adecuada del material que se debe emplear apara la pieza deberá estar especificada por el programador. Los valores del “tool offset” deberán ser determinados e introducidos en la memoria del controlador. Cada valor asignado a offset se le deberá asociar un número en la memoria. Posteriormente el controlador conocerá estos valores para cada herramienta cuando al leer el programa los localice en la memoria. Durante la puesta a punto, cada herramienta es movida hacia el tocho de material manualmente y los valores de la herramienta para X y Z serán ingresados en la memoria. Los valores del “tool offset” determinarán el punto en el cual la

herramienta deberá ser programada como sigue: El controlador emplea los tool offset´s para convertir los movimientos programados en X y Z relativos al origen del programa; a el origen de maquinado. Esto podrá ser apreciado en el presente texto, que los valores de offset para el eje de la X vendrá dado en términos d diámetro, en la figura 45 se muestran los tool offset´s.

Figura 45.

Acerca del cambio de herramienta, el sistema esta instruido para cancelar el tool offset actual y cuando esto sucede la torreta cambia rápidamente de posición.



Funciones Preparatorias para el Torno (Códigos G.) Los siguientes códigos G son de marcada importancia cuando se están programando las operaciones del torno.

Funciones Diversas Importantes para el Torno (Código M) Las siguientes funciones misceláneas son usadas frecuentemente para iniciar las funciones de la máquina que no están relacionadas al dimensionamiento o a los movimientos axiales.


Figura 46. Comando “ZERO OFFSET”. Una vez que se ha establecido el origen del maquinado al principio del programa, se asume que la torreta se ha corrido a él origen de maquinado. Además se asume que él (operador) puesta a punto conoce las distancias X y Z del programa de origen a este punto. • Proporciones en el avance. Velocidad de avance (Código F). El valor numérico seguido de F especifica la velocidad de avance. Establezca la velocidad de avance a 10.0 ipm. Usando la figura 47.

Figura 47.

Figura 48. Tabla 19.

Velocidad de giro (Código S) La velocidad de giro esta especificada por el código S. Cuando se ha programado con la función preparatoria G97, ella indica el giro en rpm.


Tabla 20.

Velocidad de Giro con Control Constante de Velocidad Superficial. Hay que recordar que la velocidad de corte esta dada por la formula: Velocidad de corte = rpm x D/4 Donde rpm es la velocidad de giro y D es el diámetro del material. Como la herramienta remueve el material del diámetro exterior, el diámetro de la pieza decrecerá, de esta manera la velocidad de corte también decrece. Lo opuesto se presentará para operaciones interiores, cuando la velocidad de corte se incrementa de acuerdo al progreso del maquinado. Los proveedores de herramientas recomiendan velocidades de corte para mantener a las herramientas operando en su óptimo desempeño y para producir los acabados superficiales requeridos. El control puede ser empleado para ajustar las rpm del husillo a una velocidad constante superficial conforme el diámetro de la parte va cambiando. Un código G96 puede ser programado para asegurar la velocidad superficial constante. Una S agregada a este código

no propiamente indica las rpm del husillo pero sí especifica la velocidad de corte de la herramienta. Elaborar un block de programación para controlar las rpm del usillo de tal forma que la velocidad superficial se mantenga constante a 600 sfm durante el maquinado. N0060 G96 S600. El controlador ahora esta instruido para ajustar las revoluciones del husillo progresivamente si la herramienta se mueve a un diámetro menor y de crecientemente si la herramienta avanza a un diámetro mayor. Tabla 21.

• Velocidad del Husillo. Controles de la Velocidad del Husillo y Velocidad Superficial para una sujeción determinada. El comando G96 ordena al controlador incrementar o disminuir las rpm del husillo en intervalos de rpm, esto puede suceder en situaciones en las que un cierto nivel de rpm’s no puede ser alcanzado. Esto puede ocurrir si hay ciertos requerimientos de sujeción o que la pieza llegue a ser


inestable a ciertas rpm’s. Para esas situaciones es posible asignar un límite superior en el valor de rpm y que de esta forma el controlador no lo exceda. Un código G50 deberá ser empleado en esta tarea. Cuando el código S se encuentra con G50 esto indica la velocidad tope en rpm’s. Ejemplo: Para la operación de careado hacia el centro como el mostrado en la Figura 49 el husillo inicia a 700 rpm y no deberá exceder las 1500 rpm’s. Escriba el conjunto de instrucciones para asignar un control de velocidad superficial bajo estas condiciones

Figura 49. La siguiente tabla enlista los valores de las rpm’s del husillo que el controlador asignará a la pieza cuando el diámetro decrece. Tabla 22.

El controlador continuará incrementando las revoluciones del husillo de acuerdo al decrecimiento del diámetro a 1.4. para diámetro menor que 1.4 las máximas rpm del husillo serán alcanzadas y el controlador asignara este valor a las herramientas de corte cuando más se acerquen a la línea de centro del husillo. De esta forma la velocidad superficial va a ser mantenida de 3D a 1.4D y decrecerá posteriormente. Tabla 23.

Antes de ejecutar el cambio de herramienta el programador deberá introducir un comando para retornar a la posición de cambio de herramienta y cancelar los “Tool offset’s” de las herramientas que se están substituyendo Ejemplo: Block de códigos para ordenar al controlador el cambio de herramientas de la herramienta 1 a la 4. Use la figura 50.


Figura 50. El control moverá propiamente la herramienta 4 después del cambio de herramienta debido a que él conocerá los posicionamientos correspondientes de cada herramienta. • Interpolación lineal. Comandos de Interpolación lineal (Torno CNC). Para los tornos CNC la interpolación lineal involucra el movimiento de la herramienta a lo largo de una línea recta programada a una velocidad de avance especificada. La interpolación lineal es usada para ejecutar operaciones tales como torneado, frenteado conizado exterior y conizado interior. En la siguiente demostración se asume que el centro del radio del filo de la herramienta está programado. T2-82. Especifica el modo de interpolación lineal. T3–82. Específica las coordenadas absolutas del centro del radio del filo de la herramienta

al final de la primera línea de corte, segunda línea de corte, tercera línea de corte y así sucesivamente. T4-82. Especifica la velocidad de avance de la herramienta. Si no está programada el sistema usará la última velocidad de avance programada. Si no está especificada al inicio del programa el sistema activará una alarma. T5-82. Nota: 1. Los valores de la coordenada X serán al doble cuando se use la programación por diámetro. 2. Si el sistema incremental de coordenadas se está empleando, reemplace X con U y Z con W. Entonces introduzca directamente las distancias del punto de inicio al punto de término. Determinación de los Offset’s de corte para las operaciones del torno CNC. La técnica de programación a partir del centro del radio del filo de la herramienta es idéntica a la programación del centro del cortador en fresado, las únicas diferencias son las siguientes:

El eje Y (fresado) es reemplazado por el eje X (torneado).

El eje X (fresado) es reemplazado por el eje Z (torneado).

Para la programación del eje X (torneado) los valores son al doble.


Ejemplo: El perfil mostrado en la figura 50 está es para ser torneado. Determine los requerimientos de X y Z en coordenadas absolutas a partir del centro de una herramienta que tiene como radio de filo 0.0625 in. Asumiendo que la programación del diámetro esta dada.

Figura 50.


Figura 51.

Ejemplo: Escriba el conjunto de instrucciones de una interpolación lineal para mover la herramienta de la posición 1 a la posición 2 en cada caso de maquinado mostrado en la figura 52.


Figura 52. • Interpolación circular. Comando de Interpolación Circular (Torno CNC). La interpolación circular para las operaciones de torneado implica el corte de un arco circular ya sea en el sentido de las manecillas del reloj o en la dirección contraria. Los comandos son similares a los usados en fresado en este caso se asumen nuevamente que el centro del radio del filo de la herramienta está programado. T1-85. Especifica la interpolación circular en el sentido de las manecillas del reloj. T2-85. Especifica la interpolación circular el sentido inverso a las manecillas del reloj.

T3-85. Especifica las coordenadas absolutas en X y Z del centro del radio del filo de la herramienta al final del arco de corte. T4-85. Especifica las distancias incrementales en X y Z con la dirección + ó – del centro del radio del filo de la herramienta del inicio del arco al centro del mismo. T5-85. Especifica la velocidad de avance de la herramienta. Si no esta programada, el sistema usará la última velocidad de avance que haya sido programada.

Figura 53. T6-85.


Especifica la interpolación circular en el sentido de las manecillas del reloj. T7-85. Especifica la interpolación circular el sentido inverso a las manecillas del reloj. T8-85. Especifica las coordenadas absolutas en X y Z del centro del radio del filo de la herramienta a el final del arco de corte.

Figura 54. T1-86. Especifica la distancia del centro del arco al centro del radio del filo de la herramienta. T2-86. Especifica la velocidad de avance de la herramienta. Si no está programada el sistema usará la última velocidad programada.

Figura 55.

Nota: 1. Las variaciones en el sentido de las manecillas del reloj o en dirección inversa dependerán de la torreta que sé esta usando ya sea la trasera (Regla axial de la mano derecha) o de la frontal (Regla axial de la mano izquierda). 2. Los valores para la coordenada X son al doble cuando se está usando la programación diametral. 3. Si se está empleando el método de coordenadas incremental, X será reemplazada por U y Z por W. Introduciendo directamente las distancias del punto de partida al punto final. 3. El radio del arco programado puede

ser solamente usado para cortar un arco menor o igual a 180º.


Figura 56. Ejemplo: Escriba la block de instrucciones de maquinado para ejecutar la operación mostrada en la figura 57.

Figura 57.

Observe las instrucciones para maquinar el perfil mostrado en la figura 58.

Figura 58.


Comandos de Ranuarado. El ranurado es ejecutado mediante la programación de un corte lineal con una especificación de profundidad, la profundidad es necesaria para hacer que el diámetro del ranurado se uniforme. La herramienta se deberá estar detenida en el fondo de la ranura por al menos una revolución del husillo.

Ejemplo: Block de instrucciones para maquinar la ranura que se muestra en la figura 60.

Figura 60.

Comando de Retorno al punto de referencial. El torno CNC puede ser programado para mover automáticamente la primera herramienta a un punto intermedio dado y de ahí a un punto de referencia. Estos movimientos normalmente son hechos de forma rápida. T2-89. Especifica un movimiento rápido al punto intermedio y de ahí al punto de referencia. T3-89. Especifica las coordenadas absolutas del punto intermedio seleccionado. T4-89. Nota: 1. La instrucción G28X0Z0 causará una colisión entre la herramienta y la pieza de trabajo y este nunca debe ser programado. 2. Por que este comando es usado para el cambio automática de herramientas cancela la compensación del diámetro de corte y a la compensación de la longitud de la herramienta después de codificar una instrucción G28.


Figura 61. Ejemplo: Programación de una instrucción del desplazamiento automático rápido de la herramienta al punto de referencia mediante un punto intermedio como se muestra en la figura 62. • Roscado. N...... Número de registro G33. Rosca en el registro individual X,Z. Coordenadas absolutas U,W. o incrementales del punto de destino F....... Paso de la rosca

Con G33 se puede hacer una rosca en una sola pasada. La herramienta efectúa el desplazamiento que genera la rosca y vuelve al punto de partida una sola vez. Se recomienda ver detalladamente G85 para entender G33, ya que se trata de ciclos similares.

Figura 62.

Elaborará en forma individual un resumen de los principales aspectos que se deben tomar en cuenta para la programación.

CONTEXTUALIZACIÓN


Manejo de lenguajes de programación para el maquinado de piezas en torno de C. N. C.

El alumno: • De acuerdo a la maquina a operar y al

tipo de pieza a realizar realizará el programa de maquinado.


Desarrollar el habito de la búsqueda

de información para su preparación


personal El alumno: • De acuerdo a la maquina a operar y al

tipo de pieza a fabricar realizará el programa de maquinado.

2.3.2. Herramental para

torno de CNC. • Consideraciones del empleo del

herramental. En el maquinado de alta velocidad podemos decir que la herramienta es un factor clave. El maquinado de alta velocidad no existiría si no se dispusiera de herramientas capaces de soportar las nuevas condiciones de mecanizado, en especial las elevadas temperaturas de oxidación. El desgaste y los altos costes de las herramientas suponen actualmente una limitación en el mecanizado. Una limitación que va decreciendo poco a poco. Pero cuales son las causas más comunes por las que se desgastan las herramientas: Desgaste por abrasión: desgaste producido por el contacto entre materiales más duros que la herramienta y la propia herramienta rayándola y desgastándola. Desgaste por adhesión: cuando en la zona de corte debido a las altas temperaturas, el material de corte y la herramienta se sueldan y, al separarse, parte de la herramienta se desprende. Desgaste por difusión: desgaste producido por el aumento de la temperatura de la herramienta, con lo que se produce una difusión entre las redes cristalinas de la

pieza y la herramienta, debilitando la superficie de la herramienta. Fallas mecánicas: fallas producidas por estrategias, condiciones de corte, herramientas, etc. inadecuadas. El material de la herramienta debe cumplir con habilidades específicas tales como: Ser suficientemente dura para resistir el desgaste y deformación pero tenaz para resistir los cortes intermitentes e inclusiones. Ser químicamente inerte en relación al material de la pieza de trabajo y estable para resistir la oxidación, para evitar que se genere el filo recrecido y desgaste prematuro. • Herramientas de corte usadas en

el torno CNC. Para realizar el estudio de las herramientas seleccionaremos los tres campos clave en una herramienta: material, geometría y recubrimiento. Material: Aceros para trabajos en frío o en caliente - No se utilizan en el maquinado de alta velocidad. Acero rápido: una aleación de metales que contiene alrededor de un 20% de partículas duras. Apenas se utilizan en el maquinado de alta velocidad. Carburo cementado o metal duro: hecho con partículas de carburo unidas por un aglomerante a través de un proceso de sinterizado. Los carburos son muy duros y


representan de 60% a 95% del volumen total. Los más comunes son: Carburo de tungsteno (WC), carburo de titanio (TiC), carburo de tantalio (TaC), carburo de niobio (NbC). El aglomerante típico es el cobalto (Co). Son muy adecuados para el mecanizado de aluminio y silicio. Carburo cementado recubierto: la base de carburo cementado es recubierta con carburo de titanio (TiC), nitruro de titanio (TiN), óxido de aluminio (Al2O3) y nitruro de titanio carbono (TiCN), nitruro de titanio y aluminio (TiAlN). La adhesión del recubrimiento será mediante CDV (deposición química por vapor), PVD (deposición física por vapor) y MTCVD (deposición química por vapor a temperatura media). Buen equilibrio entre la tenacidad y la resistencia al desgaste. Cermets (CERamic / METal): Aunque el nombre es aplicable incluso a las herramientas de carburo cementado, en este caso las partículas base son de TiC, TiCN, TiN en vez de carburo de tungsteno. El aglomerante es níquel-cobalto. Buena resistencia al desgaste y formación de cráteres, alta estabilidad química y dureza en caliente. Baja tendencia a la oxidación y a la formación del filo recrecido. Son de gran dureza y resistencia a la abrasión en detrimento de su tenacidad. Los cermets se aplican mejor a aquellos materiales que producen una viruta dúctil, aceros y las fundiciones dúctiles. Los modernos aleados TaNbCy MoC añadidos incrementan la resistencia de los cermets ante el choque cíclico propio de la operación de fresado.

Cerámicos: Existen dos tipos básicos de cerámica: Las basadas en óxido de aluminio (Al2O3) y las de nitruro de silicio (Si3N4). Son duras con alta dureza en caliente, y no reaccionan químicamente con los materiales de la pieza. Sin embargo son muy frágiles. - Ideales para el mecanizado de piezas en duro y como reemplazo de las operaciones de rectificado. Nitruro de Boro Cúbico (CBN): Es uno de los materiales más duros. Ocupa el segundo lugar después del diamante. Dreza extrema en caliente, excelente resistencia al desgaste y en general buena estabilidad química durante el mecanizado. Es frágil, pero más tenaz que las cerámicas. Diamante policristalino (PCD): Es casi tan duro como el diamante natural. Este diamante sintético tiene una increíble resistencia al desgaste y una baja conductividad térmica. Sin embargo, son muy frágiles. La vida de la herramienta es hasta cien veces mayor que la del carburo cementado. Desventajas: las temperaturas de corte no deben exceder 600 ºC, no puede ser usado para cortar materiales ferrosos porque existe afinidad, y no sirve para cortar para materiales tenaces. Geometría: Espiga (cuello) cónica: Con el fin de mejorar la rigidez. Alma de gran diámetro: Mayor estabilidad a la herramienta, reduce las vibraciones y el riesgo de mellado de los filos. Menor flexión y una mejor tolerancia de la pieza mecanizada.


Cuello de la herramienta rebajado: Mayor alcance en cajeras profundas. Evita el contacto y los roces. Reduce las vibraciones. Mango cilíndrico largo: Para una mejor sujeción y equilibrio. Ángulo de desprendimiento negativo (-15º): Mayor estabilidad y resistencia del filo. Menor tiempo de contacto con la viruta. El calor se transmite a la viruta. Mínima tolerancia de radio. Mejor acabado superficial. Menor necesidad de pulido. Producto final más próximo a la forma definitiva. Canales de evacuación de viruta según el tipo de material a mecanizar. Aleaciones ligeras: Arista muy viva para permitir un corte suave evitando la adherencia de material al filo. Herramientas de pocos labios (2) con ángulos de hélice de 25º a 30º y paso largo para facilitar la evacuación de grandes caudales de viruta. Materiales duros: Pasos y longitudes de corte cortos, mayor rigidez. Mucha hélice para disminuir la resistencia al corte y mejorar el acabado. Herramientas de muchos labios (4- 8): Breve contacto con la viruta - menor absorción de calor, viruta corta. Herramientas enterizas y de insertos: Enterizas: Mayor precisión, rigidez y equilibrado. Mejor calidad de pieza. Disposición de herramientas de cualquier diámetro. Elevado coste. Distintos tipos de

material. Dificulta a la hora del afilado: necesidad de una estrecha relación proveedor-usuario. De insertos: Menos rígida: Menor precisión superficial y dimensional. Diámetros cercanos a los 8mm. Solo metal duro para MAV. Normalmente para desbaste, necesita mucha potencia. Menor coste. Facilidad de reposición. Recubrimientos: Las características principales de los recubrimientos se resumen en los siguientes puntos: Aumentan la dureza en los filos de corte de la herramienta. Facilitan la disipación del calor acumulado en el filo de corte. Baja conductividad térmica que favorece la eliminación del calor a través de la viruta. Aumentan la resistencia a la abrasión, disminuyen la afinidad herramienta-pieza El grosor del recubrimiento varía entre 0.0001”y 0.0005”. Los recubrimientos se aplican mediante deposición química de vapor o deposición física de vapor. Recubrimientos de TiAlN. Son los que más se utilizan actualmente, y poco a poco van dejando atrás los demás. Los recubrimientos TiAlN multicapa están remplazando los de TiCN, y los monocapa a los de TiN.


TiAlN (multicapa y monocapa) son recubrimientos extraduros (PVD) basados en nitruro de titanio aluminio que destacan por su dureza, estabilidad térmica y resistencia a ataques químicos. Protegen las aristas de corte por abrasión y adhesión así como por carga térmica. Multicapa: combina la elevada tenacidad de la estructura multicapa, con su alta dureza 3.000 (Hv 0.05) y la buena estabilidad térmica, 800ºC, y química de la capa TiAlN. Así protege las herramientas de corte de acero rápido y metal duro contra el desgaste prematuro producido por tensiones severas. Debido a su estabilidad térmica, permite trabajar en mecanizados a altas velocidades e incluso en seco o con mínima cantidad de lubricante. Monocapa: desarrollado para su aplicación en fresas de metal duro utilizadas en condiciones de mecanizado severas. Su elevada dureza, 3.500 (Hv 0.05), y notable estabilidad térmica, 800ºc, y química hacen que sea óptimo para las fresas que se utilizan en el mecanizado de materiales térmicamente tratados empleados, como por ejemplo en moldes, punzones, matrices y utillajes de forja. Recubrimiento de diamante. Se utiliza en herramientas para mecanizar materiales muy abrasivos como el grafito. Durante el mecanizado de estos materiales las herramientas se desgastan rápidamente y la calidad de las superficies mecanizadas y la precisión dimensional son pobres. Con las herramientas recubiertas de diamante, un recubrimiento

cuya dureza es superior a los 8.000Vickers, además de obtener una vida útil más larga y poder aumentar las velocidades de corte, disminuyendo así de manera importante el tiempo de mecanizado, se consigue un buen acabado de la superficie y una buena precisión dimensional. Recubrimiento WC/C: Realizado por deposición física al vapor a temperaturas alrededor de los 200 ºC. Al realizarse el proceso de recubrimiento en alto vacío, las propiedades del recubrimiento son sustancialmente mejores que las logradas a presión atmosférica (proyección térmica), o en gases y baños (nitruración, galvanizado). Los recubrimientos tienen un espesor de capa de solo unas micras de espesor y son la ultima operación dentro de los componentes de precisión. Este recubrimiento presenta una combinación única de características: Bajo coeficiente de fricción, alta resistencia al desgaste, una excelente capacidad de carga. Recubrimientos de TiAlN monocapa combinado con WC/C. Este recubrimiento hace frente a todos aquellos mecanismos de desgaste que se dan en la formación y evacuación de viruta. Este recubrimiento combina la alta dureza y estabilidad térmica del recubrimiento TiAlN con las buenas propiedades de deslizamiento y lubricación del recubrimiento WC/C. Se utiliza sobre todo en taladrados y roscados. • Herramientas de ranurado y

barrenado.


Las herramientas de ranurado y barrido de una máquina CNC son normalmente las mismas que se utilizan en cualquier otra máquina, sin embargo es muy importante saber aprovechar las bondades de una máquina controlada por computadora, que puede generar altas velocidades en el husillo, ya que en la actualidad existen una cantidad casi ilimitada de herramientas con recubrimientos o materiales especiales, cermets, cerámicas, diamantes, etc., que son capaces de producir piezas en rangos de 20,000, 50,000 o hasta 100,000 sin tener que cambiar la herramienta o reafilarla, de igual manera para formas de rasurado caprichosas o para diámetros de rasurado fuera de cualquier estándar es relativamente fácil la utilización de herramientas estándar adecuadas a un programa especial de maquinado con rutas especificas o interpolaciones para generar diámetros.

Elaborará en forma grupal un cuadro sinóptico de las consideraciones y las principales herramientas que se utilizan en un torno de CNC.

CONTEXTUALIZACIÓN


Identificar las estructuras moleculares de los aceros comunes y los aceros inoxidables.

El alumno:

• Investigará las propiedades y

características que deben reunir los aceros para herramienta y la forma en que se unen las moléculas para formar un acero para herramienta.


Analizar las principales características que se deben tomar en cuanta para la selección de las herramientas de corte.

El alumno: • Analizará las propiedades de los

materiales de terminando que tipo de metal es para asignar un tipo de herramienta de corte.

2.3.3. Herramental de

tecnología avanzada. • Herramental de corte especial. Una herramienta completa de MHCN presenta generalmente las siguientes partes:

acoplamiento. portaherramientas (cuerpo, mango o

portaplaquita). punta herramienta (plaquita).

El acoplamiento es el elemento que inserta la herramienta en el seno del cabezal de la MHCN (fresadoras) o en la torreta (tornos). La morfología de los mangos y de las plaquitas es la responsable de las


posibilidades de mecanizado y de los acabados a obtener en las piezas de trabajo. El sistema de montaje entre el portaplaquitas y plaquita puede variar: Los portaplaquitas generalmente se fijan al acoplamiento mediante sujeciones de montaje rápido: roscas, bridas de apriete, pasadores, sistemas de inserción tipo «snap». En algunas ocasiones el portaplaquita y el acoplamiento pueden constituir una única pieza. Las puntas de las herramientas pueden estar unidas al mango permanentemente (soldadas). Sin embargo es más habitual el uso de sistemas de plaquitas intercambiables que se fijan mediante tornillos, palancas, bridas, etc. Las plaquitas al disponer de varios filos pueden alternar, invertir o cambiar definitivamente cuando sufren cualquier deterioro. • Herramental de sujeción. Existen diferentes mecanismos para amarrar la pieza en los tornos CN:

Platos universales de dos, tres o cuatro garras autocentrables.

Platos frontales para la colocación de sargentos para agarre de formas irregulares.

Mandriles autocentrables. Pinzas para la sujeción de piezas

cilíndricas pequeñas. Puntos y contrapuntos con arrastre

para piezas esbeltas. Lunetas escamoteables para apoyo

intermedio. Conos.

En fresado se emplean las siguientes formas de sujeción:

Sargentos y apoyos con formas escalonadas, ajustables en altura o bloques con varias facetas de contacto, con pernos y resortes de apriete demontaje-desmontaje rápido.

Placas angulares de apoyo. Palancas de apriete. Mordazas

mecánicas autocentrables Platos o mesas magnéticas. Mesas y dispositivos modulares de uso

universal. Apoyos de diseño específico o especial. Los dispositivos de sujeción permiten

asegurar la pieza a la mesa de trabajo (fresado) o al cabezal (torneado).

El número de funciones controlables que están relacionadas con estos sistemas depende de la forma de alimentación de piezas (manual o automática) y de la complejidad del sistema de amarre. En los tornos el plato de garras se puede abrir y cerrar mediante instrucciones programadas de CN. También se puede establecer por programa la presión de cierre de las garras. La elección de la fuerza de apriete depende generalmente de la velocidad de giro del cabezal; velocidades elevadas demandan las presiones mayores al aumentar la acción de la fuerza centrifuga. Como es habitual que las MHCN trabajen a velocidades de giro (corte) elevadas y esto podría suponer presiones que dañasen la pieza, estas incorporan mecanismos de compensación de las fuerzas centrifugas. El diseño de las mismas se basa de mantener una presión estable del accionamiento de cierre hidráulico a velocidades de giro elevadas.


En fresado las presiones de apriete no resultan tan críticas. El aspecto más crítico en la sujeción en estas máquinas es la rapidez de montaje / desmontaje y la precisión en el posicionado de la pieza en la mesa de trabajo. El sistema de amarre debe permitir una fácil carga / descarga de la pieza de trabajo y garantizar la repetibilidad en la colocación estable y precisa de la misma en el seno de la MHCN. Compatibilizar todo ello puede resultar costoso en tiempo y dinero. Los sistemas de sujeción específicos mediante componentes normalizados y modulares se utilizan frecuentemente. Estos dispositivos deben permitir el mecanizado completo sin operaciones de montaje / desmontaje. El mecanizado de piezas esbeltas con torno puede demandar el uso de un elemento de apoyo en el extremo libre de la pieza conocido como contrapunto. Este elemento incorpora dos funciones adicionales en la programación CN: Posicionar contrapunto. Aproximar o retirar contrapunto. En unión al contrapunto, la estabilización de la pieza de trabajo puede requerir la presencia de la luneta de apoyo lateral. Este mecanismo incorpora las siguientes funciones: Abrir luneta. Cerrar luneta.

Posicionado transversal. Aproximación / retirada. En numerosas ocasiones es conveniente equipar las fresadoras con un sistema dual de mesas de trabajo que permite realizar operaciones de transporte y amarre de piezas fuera de máquina. La colocación de la mesa en la posición de trabajo puede realizarse con funciones CN específicas, así como las paradas y comienzo de los bloques de mecanizado propiamente dichos. Debido a la gran variedad que existe de herramientas de mecanizado para MHCN los acoplamientos para herramientas, ya sea para su conexión a cabezales o a torretas, siguen ciertos estándares de diseño. Las dimensiones del acoplamiento deben coincidir de forma exacta con las del hueco (en el extremo del cabezal o en la torreta) garantizando rigidez, precisión de posicionado y fácil extracción. En herramientas para fresadoras, y en general para todas las rotativas, se utilizan acoplamientos cónicos estándar (ISO). Este método garantiza la rapidez en el cambio y el autocentrado entre el eje del husillo principal y la herramienta. En torneado los acoplamientos están conformados por bloques roscados estándar con conexión por «snap» u otro sistema al portaherramientas. Este diseño proporciona a la herramienta un plano de apoyo respecto de la torreta muy estable.


Las elevadas velocidades de corte que se recomiendan en el aprovechamiento óptimo de las MHCN hacen necesaria la intervención de refrigerantes que, además, mejoran la lubricación y remoción de la viruta. Para la refrigeración precisa de pieza y herramienta en la zona de contacto se emplean convencionalmente tuberías flexibles o manguitos que orientan la aspersión hacia la zona deseada. Muchas MHCN permiten la refrigeración directa del mecanizado a través de canales que incorpora el cuerpo de la herramienta. Este sistema permite una refrigeración óptima de las zonas de corte. Debido a la proyección de las virutas y a las salpicaduras que conlleva el uso de refrigerantes es muy común que las MHCN dispongan de paneles de protección o carenados que aíslen la zona de trabajo. • Aditamentos de avance

automático. Los mandos de control máquina inician o detienen actividades básicas de la MHCN. En muchas ocasiones se trata de interruptores ON/OFF asociados a funciones individuales (todo / nada) como por ejemplo: «activar / cortar refrigerante» o «arranchar parar cabezal». Es habitual que estas funciones aparezcan representadas mediante un icono inscrito en el botón correspondiente. Existen diversos mandos para desplazar y controlar el avance de los ejes básicos de

la MHCN de forma directa: Botoneras,» joystick» y ruletas / diales. Se suele incorporar un botón para cada sentido de avance, indicando la designación normalizada del eje (con su signo). El joystick desempeña la misma labor que los botones siendo, quizás, más ergonómico. La ruletas (o diales analógicos) se emplean en el caso que el desplazamiento (+ o -) del eje pueda ser referido a un movimiento rotativo. La ruleta suele estar graduada de forma simétrica y su sentido de giro (horario o antihorario) produce efecto análogo en la rotación del eje correspondiente. Para poder modificar los valores programados de avances y giros muchos paneles incorporan un dial de variación porcentual de dichos parámetros. Con este sistema se puede modificar el avance o la velocidad de giro del cabezal durante el mecanizado en curso, indicando el porcentaje deseado respecto al valor programado (el 100% mantiene el valor programado, mientras que un 50% lo reduciría a la mitad). Los operadores utilizan este mando para reducir los parámetros cinemáticos de la MHCN durante la fabricación de la primera pieza del lote y verificar la correcta marcha de las operaciones de mecanizado. Las funciones máquina comandadas desde el panel generalmente se identifican por símbolos o iconos. Estos iconos suelen ser estándar.


• Verificación de primeras partes. La verificación de primeras partes es una práctica muy común en las empresas modernas, y gracias a la gran precisión y a la gran repetibilidad que se puede obtener de una máquina controlada por CNC, la confianza de una primera pieza verificada dentro de especificación, normalmente garantiza que todas las demás piezas de la corrida de producción estarán también dentro de especificación, cuando las primeras partes verificadas tienen alguna o algunas dimensiones fuera de especificación es obligación del operador de la máquina saber interpretar los resultados de las mediciones y corregir lo necesario en el programa de la máquina para meter piezas a especificación. • Dimensional. Las distintas longitudes de montaje que presentan las herramientas al ser fijadas a la torreta (o al cabezal) supone que, si se desea mantener una trayectoria de trabajo dada con herramientas distintas, aquel elemento debe desplazase verticalmente, en función de cada herramienta, para corregir dicha diferencia. Para garantizar la precisión dimensional en el mecanizado de una pieza con una MHCN su UC debe tener noción exacta de las dimensiones de cada herramienta empleada. Las dimensiones básicas de una fresa son la longitud (L) y el radio de corte (R). En herramientas de torno dichos parámetros son la longitud (L) y el decalaje transversal (Q).

Las dimensiones básicas de la herramienta quedan referidas respecto del punto de montaje del acoplamiento con el hueco correspondiente del cabezal (o torreta) de la MHCN. El establecimiento de las dimensiones básicas (reglaje) de las herramientas en las MHCN Se realiza de dos formas: Mediante una prueba de mecanizado: En este caso se almacenan unas dimensiones aproximadas de la herramienta en la UC. Después se lleva a cabo una operación de mecanizado sencilla que es verificada dimensionalmente. Las desviaciones en las dimensiones de la operación real sobre las teóricas se pueden calcular e incorporar seguidamente, como datos para el reglaje correcto de útil. Mediante un equipo de prereglaje (externo o incorporado a la MHCN): Estos dispositivos verifican dimensionalmente las herramientas calculando directamente sus dimensiones básicas respecto del punto de montaje. Los sistemas externos de prereglaje de herramientas utilizan un sistema de montaje y fijación idéntico al existente en la MHCN. Las dimensiones se calculan por procedimientos ópticos o mecánicos. Los datos se incorporan dentro de un sistema informático al que puede conectarse la UC a través de una pastilla electrónica de datos o mediante comunicación por cable. Cuando el prereglaje óptico se verifica en la MHCN la herramienta se ubica en su estación de trabajo. Se debe posicionar el cabezal (o torreta) en un punto tal que permita la visión correcta del útil por el


sistema de medida pasando la información dimensional directamente a la UC que gobierna toda la instalación. Para determinar las dimensiones básicas de una herramienta, garantizar que las asuma la UC e inicializar convenientemente la MHCN, se requiere un conjunto de apoyos externos como puntos de contacto o patrones de referencia, paradas de los indicadores de recorrido, mandriles de centrado, sensores de medida, etc. La asignación del «cero de herramienta» se lleva a cabo de la siguiente forma: En primer lugar, se hace contacto en una superficie de la pieza a mecanizar con una herramienta de referencia o palpador almacenando la UC la medida obtenida como la altura «cero» o de referencia. A continuación se deberán introducir en la UC las diferencias entre las alturas de las herramientas de trabajo y la de referencia. Durante el mecanizado la UC corrige de forma automática las trayectorias de cada herramienta con esas diferencias, describiendo un recorrido único sobre la pieza ajustada a la altura de referencia o «cero». • Acabado superficial. Un programador debe determinar qué propiedades de la pieza requieren atención especial a la hora de confeccionar el programa CN partiendo de su plano. El tamaño y la forma de la pieza afectan a:

La elección del método y sistema de sujeción, así como, a la presión de apriete requerida. La determinación de la herramientas y su forma de actuación (contornos especiales, internos o externos, etc.). Un amarre carente de rigidez puede suponer la aparición de vibraciones o deflexiones en la pieza (esta es la justificación del contrapunto o las lunetas en el torneado, o de algunos amarres especiales en fresado). Para conseguir buenos acabados superficiales se debe garantizar la formación de viruta favorable (mediante rompevirutas) y emplear una geometría de herramienta adecuada para el material. Se recomienda en este caso además:

velocidades de corte elevadas, profundidades de corte bajas, avances reducidos.

Realiza un mapa conceptual de las reacciones químicas ideales. CONTEXTUALIZACIÓN


Analizar las principales características que se deben tomar en cuanta para la selección de las herramientas de corte.


materiales de terminando que tipo de metal es para asignar un tipo de


herramienta de corte.


Comprenderá la función de cada uno de los dispositivos para la sujeción de herramientas.

El alumno: • comparará y determinará como

influyen las posiciones de cada uno de los dispositivos para la sujeción de herramientas.

Competencia ambiental.

Crear una cultura del reciclaje de materiales.


materiales que se desechan y determinará cuales son para reciclar eligiendo un lugar específico.


PRÁCTICAS Y LISTAS DE COTEJO Unidad de aprendizaje:

2


Visita al área de Programación CNC de una empresa industrial.


Al finalizar la práctica el alumno identificará las ventajas de un torno con sistema CNC, con respecto de los tornos convencionales mediante las especificaciones de los proveedores para la toma de decisiones en el maquinado de piezas.

Escenario: 1) Aula, 2) Empresa

Industrial.

Duración: 14 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Tabla de campo. • Hojas de papel bond. • Lápiz. • Goma. • Las copias de

información técnica que se requieran.

• De seguridad marcado

por la empresa.


Procedimiento


Para el desarrollo de la práctica se recomiendan grupos de 6 a 8 alumnos. • Utilizar lentes de seguridad. • Verificar los elementos y condiciones de seguridad de la maquina antes de iniciar la

practica. Escenario 1 1. Elegir una empresa que opere tornos de control numéricos. Escenario 2 2. Acudir con el responsable del área de programación. 3. Observar los diferentes tipos de tornos CNC empleados por la empresa. 4. Hacer un listado de los códigos y comandos más empleados en la programación. 5. Observar los sistemas de control para determinar la introducción de datos. 6. Comentar con el programador sobre las ventajas de un torno con sistema CNC, con

respecto a los convencionales. 7. Observar en el desarrollo de programación de un sistema CNC. 8. Observar el uso de dispositivos de registro y de guardar memoria en un sistema CNC. 9. Localizar los sistemas de retroalimentación y de control de datos. 10. Identificar la unidad de control para el uso de herramentales. 11. Observar los sistemas de alimentación de material. 12. Clasificar las características de programación. 13. Elaborar un reporte de práctica que incluya lo siguiente:

• Resumen de la visita a la empresa industrial. • Observaciones. • Conclusiones. Dar tratamiento a los residuos recuperables.




Visita al área de Programación CNC de una empresa industrial.



Desarrollo Sí No No

Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica.


1. Siguió las medidas de seguridad e higiene de la empresa.

2. Observó los diferentes tipos de tornos CNC empleados por la empresa.

3. Hizo un listado de los códigos y comandos más empleados en la programación.

4. Observó los sistemas de control para determinar la introducción de datos.

5. Comentó con el programador sobre las ventajas de un torno con sistema CNC, con respecto a los convencionales.

6. Observó en el desarrollo de programación de un sistema CNC.

7. Observó el uso de dispositivos de registro y guardó memoria en un sistema CNC.

8. Localizó los sistemas de retroalimentación y de control de datos.

9. Identificó la unidad de control para el uso de herramentales.

10. Observó los sistemas de alimentación de material.





Observaciones:

PSP:

Hora de

inicio: Hora de




2


Programación de un torno CNC.


Al finalizar la práctica, El alumno programará un torno CNC mediante la interpretación de especificaciones de la hoja de procesos para realizar el maquinado de piezas.

Escenario: Taller de Máquinas

herramientas y CNC del Plantel

Duración: 26 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Tabla de campo. • Hojas de papel bond. • Lápiz. • Goma. • Croquis de una pieza

acotada.

• Torno de CNC.


Procedimiento


• Verificar las fuentes de energía. • Utilizar lentes. • Evitar tener alimentos y bebidas en el área de trabajo. • No fumar en el área de trabajo.

1. Definir las coordenadas de los puntos de maquinado de una pieza. 2. Emplear los ejes de control de un torno CNC. 3. Emplear el sistema absoluto de coordenadas. 4. Emplear el sistema de incremento de coordenadas. 5. Emplear el sistema de fijación a cero. 6. Emplear el uso de los lenguajes de programación.

• APT. • AXAPT. • COPMCAT II. • PROMO. • GTL . • AFAPT.

7. Efectuar dos o más ciclos para comprobar la programación. 8. Realizar un resumen de la práctica que incluya: 9. Hoja de proceso de la pieza. 10. Programación elaborada para la pieza.

• Observaciones. • Conclusiones. Dar tratamiento a los residuos recuperables.




Programación de un torno CNC.






1. Siguió las medidas de seguridad e higiene del taller.

2. Definió las coordenadas de los puntos de maquinado de una pieza.

3. Empleó los ejes de control de un torno CNC.

4. Empleó el sistema absoluto de coordenadas.

5. Empleó el sistema de incremento de coordenadas.

6. Empleó el sistema de fijación a cero.

7. Empleó el uso de los lenguajes de programación.

8. Efectuó en vacío dos o más ciclos para comprobar la programación.



Dispuso de los desechos biológicos contaminados y materiales utilizados

Observaciones:

PSP: Hora de

inicio: Hora de




2


Fabricación de piezas en torno con CNC.


Al finalizar la práctica, El alumno fabricará piezas en tornos con CNC verificando las especificaciones de la hoja de procesos para su uso industrial.

Escenario: Taller de Máquinas

herramienta y CNC del plantel

Duración: 38 hrs.

Materiales Maquinaria y equipo Herramienta • Tabla de campo. • Hojas de papel bond. • Lápiz. • Goma. • Hoja de proceso de

programación. • Dibujo de una pieza

acotada. • Material que indique el

diseño.

• Torno CNC. • Equipo de seguridad

indicado por el reglamento de taller.

• De sujeción, indicada

para el proceso. • De corte, indicada para

el proceso.


Procedimiento

Realizar la practica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizar la ropa y equipo de trabajo. • Verificar las fuentes de energía. • Utilizar lentes • Evitar tener alimentos y bebidas en el área de trabajo. • No fumar en el área de trabajo.

1. Efectuar un estudio de las necesidades de maquinado de la pieza a fabricar en torno CNC.

2. Efectuar un estudio de la capacidad de maquinado en un torno CNC. 3. Efectuar una selección del material a emplear. 4. Efectuar una selección del herramental de corte y sujeción de acuerdo al Lay-Out del

proceso. 5. Efectuar el desarrollo de la programación en un torno CNC. 6. Efectuar varios ciclos en vacío del programa para verificar su funcionamiento. 7. Colocar el material específico del proceso de fabricación. 8. Realizar ciclo de maquinado. 9. Observar ciclo de maquinado y cotejar contra la programación. 10. Verificar pieza maquinada de acuerdo con el diseño y proceso de fabricación. 11. Obtener un reporte dimensional de la pieza. 12. Repetir esta práctica para piezas diferentes, si el tiempo lo permite. 13. Realizar un reporte de la práctica que incluya lo siguiente:

• Hoja de procesos. • Programa del ciclo de operación del torno CNC. • Reporte dimensional de la pieza resultante. • Observaciones. • Conclusiones. Dar tratamiento a los residuos recuperables.




Fabricación de piezas en torno con CNC.






1. Siguió las medidas de seguridad e higiene del taller.

2. Efectuó un estudio de las necesidades de maquinado de la pieza a fabricar en torno CNC.

3. Efectuó un estudio de la capacidad de maquinado en un torno CNC.

4. Efectuó una selección del material a emplear.

5. Efectuó una selección del herramental de corte y sujeción de acuerdo al Lay-Out del proceso.

6. Efectuó el desarrollo de la programación en un torno CNC.

7. Efectuó varios ciclos en vacío del programa, para verificar su funcionamiento.

8. Colocó el material específico del proceso de fabricación.

9. Realizó el ciclo de maquinado.

10. Observó el ciclo de maquinado y cotejó contra la programación.




Observaciones:


PSP: Hora de

inicio: Hora de



RESUMEN

En este capítulo se abordó la forma como se deben controlar los movimientos del torno de Control Numérico Computarizado (CNC) mediante sus dispositivos, así como las unidades de adquisición de datos de entrada y salida para programar el proceso de manufactura de una pieza. Para esto, se estudiaron las características de un sistema ce CNC, viendo las ventajas y desventajas de su uso, su productividad, así como las características de las máquinas operables con CNC, y la planeación para el uso del CNC. Posteriormente se estudió el principio de funcionamiento de un CNC, las características del operador de un torno CNC, las características de un programador de CNC, los elementos de un programa de CNC, los dispositivos de registro y acumuladores de memoria, el display de lectura de valores de las coordenadas, los sistemas de retroalimentación y los sistemas de control numérico. Al término de este primer tema se vieron las características del equipo de un CNC, sus unidades de entrada-salida de datos, la interna de entrada-salida de datos, la de cálculos y de enlace con los elementos mecánicos, y, el control numérico para máquinas herramienta y la programación manual. En el segundo tema de este capítulo se estudió cómo programar un torno CNC por medio de sistemas de coordenadas, unidades de adquisición y lenguaje de

programación para la fabricación de una pieza metal mecánica. Los sistemas de coordenadas estudiados fueron los de coordenadas cartesianas, los tipos de control en dos ejes, el control del eje “Z”, el control de cuatro y cinco posiciones, los sistemas de incremento, el sistema absoluto y el sistema de fijación a cero. Se estudió la programación CNC, contemplando para ello las computadoras y los lenguajes para CNC, la programación automática del herramental APT, la adaptación del APT, la programación automática del maquinado, la programación Compact II y la programación general de un proceso APT. En el tercer tema se pusieron las bases para la elaboración de partes en torno CNC programando la secuencia del proceso y usando el herramental apropiado para lograr la calidad en dimensiones. Primeramente se consideró el programado de un torno CNC, para lo cual se trató del manejo de los ejes, de las operaciones con diámetro interior y con diámetro exterior, de las proporciones en el avance, de la velocidad del Husillo, del formato de la información, de la interpolación lineal y circular y del roscado. Después se consideró lo relativo al herramental, sobre todo las consideraciones del empleo, de las herramientas de corte usadas en el torno CNC, de las herramientas de ranurado y barrenado.


Por último, en este capítulo se trató del herramental de tecnología avanzada, en particular el relativo a corte especial y de sujeción, así como los aditamentos de avance automático, la verificación de primeras partes, el dimensional y aquel relativo al acabado superficial.


AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS

1. ¿Cuáles son los sistemas empleados en un sistema CNC?

2. Mencione cuatro tipos de lenguajes de programación empleados en un sistema CNC

3. ¿Cuál es la ventaja de un torno con CNC.?

4. ¿Qué elementos se toman en cuenta para la programación de un torno con CNC?

5. Mencione tres tipos de sistemas de control numérico.

6. ¿Cuáles son las condicione que se deben tomar en cuenta para una operación con

Diámetro Exterior y con Diámetro Interior para un torno con CNC?

7. Mencione que condiciones deben tomarse en cuenta para la verificación de primeras

partes en una máquina herramienta con CNC


GLOSARIO DE TÉRMINOS

Acoplamiento Elemento de la herramienta especial de corte que inserta la

herramienta en el seno del cabezal de la MHCN (fresadora) o en la torreta (torno).

Ángulo de corte El ángulo de corte es aquel ángulo que ayuda a direccional las virutas y a proteger a la herramienta del calentamiento excesivo y la acción abrasiva en general ;en el ángulo positivo de corte los esfuerzos de la herramienta de corte tienden a decrecer y en el ángulo negativo se incrementa la fuerza de corte.

Bancada Componente del torno que soporta todos los componentes, tales como el cabezal delantero, el chuck, la torreta y el cabezal trasero listados y tiene un contenedor para recibir las virutas que caen.

BR: ( back Rake) Nomenclatura de herramienta que consiste en el ángulo al cual está inclinada la herramienta para poder direccional adecuadamente las rebabas que surgen del corte. Este ángulo está formado por la cara superior del inserto de carburo y la línea principal de la superficie del porte herramientas.

Cabezal delantero Componente del torno CNC en el que se encuentra la flecha que transmite el movimiento al husillo.

Cabezal trasero Componente del torno que sirve de soporte a la punta derecha de la pieza de trabajo.

CAD (computer aided design)

Diseño asistido por computadora.

Carburo cementado Material para los insertos fabricado usando carburo de tungsteno sintetizado en una matriz de cobalto. Algunos de estos carburos contienen carburo de titanio, carburo de tantalio u otros materiales aditivos

Carburo recubierto Material usado para los insertos cuya resistencia al desgaste puede ser mejorada de un 200% a un 500% empleando recubrimientos de materiales resistentes al desgaste. Los materiales empleados en estos recubrimientos pueden ser, carburo de titanio y óxido de aluminio (cerámica). Ambos recubiertos ofrecen un excelente desempeño en aceros, fundición gris, y materiales no ferrosos.


Centro de maquinado

El centro de maquinado es el ultimo desarrollo en la tecnología del CNC; este sistema viene equipado con intercambiadores automáticos de herramientas los cuales tienen la capacidad de cambiar hasta 90 o mas herramientas. Muchos de ellos están equipados con contenedores rectangulares movibles llamados pallets. Estos contenedores son empleados para cargar y descargar automáticamente las piezas. Con una simple puesta a punto el centro de maquinado puede efectuar operaciones tales como fresado, barrenado, conizado abocardado y muchas otras mas. Adicionalmente el centro de maquinado puede utilizar diversos cabezales para ejecutar diversas tareas en muchas diferentes caras de la parte y ángulos específicos. El centro de maquinado reduce los tiempos de producción y los costos debido a que reduce la necesidad de mover la parte de una máquina a otra.

Centro de torneado

Máquina de CNC capaz de ejecutar muchos diferentes tipos de operaciones de corte simultáneamente en una parte que se encuentre girando. Tienen también la capacidad de aceptar cambiadores de herramienta.

Cerámica

Una cerámica es un material muy duro formado sin metal. Este material se caracteriza por su excepcional resistencia al desgaste y al calor. El material más popular para elaborar la cerámica es él oxido de aluminio. Frecuentemente se emplea un aditivo como óxido de titanio o carburo de titanio. La principal desventaja con la cerámica es que ésta tiene muy baja resistencia a los golpes y al impacto, de tal forma que la cerámica solamente puede ser usada en operaciones donde los impactos son bajos.

Cinta de Mylar

Es una cinta perforada de una pulgada de ancho y puede estar hecha de papel o de Mylar (el Mylar es un plástico duro y resistente) o de un laminado de Mylar y aluminio. La cinta de papel es la más económica, ésta está tratada para resistir al agua y al aceite y es la más popular. La cinta de Mylar es mucho más cara pero es muy durable. Ésta se sigue empleando aún en las industrias manufactureras para almacenar información como cinta maestra.


Cinta magnética

Cinta que viene usualmente en forma de cassette utilizando cinta de ¼ in de ancho. El programa es almacenado en forma de un patrón magnético en la cinta; un lector de cinta lee el patrón y lo convierte al correspondiente código eléctrico; la información es recuperada avanzando o retrocediendo la cinta de manera secuencial, el mejoramiento en la protección de la cinta ha incrementado su uso un poco más.

Controlador

Componente del sistema de control numérico que recibe el código de señales eléctricas de la lectora de cinta y subsecuentemente hace que la máquina de control numérico responda.

Control numérico

El control numérico es un método de operación automática para una máquina basado en un código de letras, números y caracteres especiales y que ha sido empleado en la industria por alrededor de 40 años.

Chuck

Componente del torno que conecta al husillo y sujeta la pieza de trabajo

Diamante

Material del que existen dos tipos, uno que es cristal natural obtenido de los diamantes con una alta resistencia al desgaste, pero muy baja resistencia al impacto; el otro consiste en pequeños cristales de diamantes sintéticos unidos entre ellos a altas temperaturas y presiones en un sustrato de carburo. Este material fue desarrollado por General Electric bajo el nombre de Compacx. Este tipo de material muestra muy buena resistencia al choque.

Diskette

Dispositivo en forma circular que sirve para almacenar programas en forma de un patrón magnético; está hecho para girar cuando se está operando y puede ser leído por cabezas grabadoras en la unidad del disco. Se conoce también como floppy disk (disco suave)el cual ha llegado a ser el método más popular de entrada y almacenamiento y es usado con microcomputadoras y estaciones de trabajo.

Disk pack

Es usado para DNC con servidores de cómputo remotos; la capacidad de almacenamiento de un disco es mucho mayor que la capacidad de almacenamiento de la cinta. El disco es un medio de acceso aleatorio. Esto significa que cualquier información en cualquier posición del disco puede ser encontrada y recuperada casi instantáneamente.


ECEA: (end cutting edge angle)

Nomenclatura de herramienta que significa el ángulo que sirve para mantener un claro entre la herramienta y la superficie de trabajo durante una operación de corte interna o externa.

EC: (end clearance angle)

Nomenclatura de herramienta que significa el ángulo que nos permite que el final de la herramienta no interfiera en el corte.

EIA

(Electronic Industries Association): Asociación de Industrias Electrónicas.

Frenteado

Operación básica del torno en la que se efectúa el corte del final de la pieza resultando un extremo perpendicular o a escuadra con respecto de la línea del centro de la pieza. Al efectuar esta operación se deberá producir una superficie plana y de acabado suave. Para esta operación la herramienta recorre la pieza en dirección perpendicular a su línea de centro.

Herramental de sujeción en fresas

Las formas de sujeción de la pieza en la fresa son a través de sargentos y apoyos con formas escalonadas, ajustables en altura o bloques con varias facetas de contacto, con pernos y resortes de apriete de montaje-desmontaje rápido; con placas angulares de apoyo; con palancas de apriete; con mordazas mecánicas autocentrables; con platos o mesas magnéticas; con mesas y dispositivos modulares de uso universal; con apoyos de diseño específico o especial.

Herramental de sujeción en tornos

La forma de sujetar la pieza en los tornos de control numérico, es a través de platos universales de dos, tres o cuatro garras autocentrables; platos frontales para la colocación de sargentos para agarre de formas irregulares; mandriles autocentrables; pinzas apara sujetar piezas cilíndricas pequeñas; puntos y contrapuntos con arrastres para piezas esbeltas; lunetas escamoteables para apoyo intermedio y conos.

Herramienta de MHCN

Es una herramienta de corte especial que generalmente presenta las siguientes partes: acoplamiento, portaherramientas (cuerpo, mango o portaplaquita) y punta herramienta (plaquita).

ISO

(International Standarization Organization): Organización Internacional para estandarizar.

Lectora

Componente del sistema de control numérico que lee el patrón de perforaciones de la cinta y lo convierte a un código de señales eléctricas.


Máquina CN

Máquina de Control Numérico que responde a las señales programadas por el controlador y de acuerdo a éstas la máquina ejecuta los movimientos requeridos para manufacturar la parte ( encendido o apagado de la rotación del husillo, movimiento de la mesa o el husillo de acuerdo a la programación en las diferentes direcciones de los ejes, etc.).

Máquina de CNC (Control Numérico Computarizado)

La máquina de control numérico computarizado (CNC) es una máquina de control numérico a la cual se le ha agregado la característica de tener una computadora. Esta computadora es conocida comúnmente como la unidad de control de la máquina o MCU (Machine Control Unit).

Máquina de corte por laser

Es una máquina de CNC (de control numérico computarizado) que utiliza un intenso rayo concentrado de luz láser para cortar la parte; el material bajo el rayo láser desaparece rápidamente bajo la alta temperatura y es vaporizado; si el poder del rayo es suficiente éste puede penetrar a través del material. Debido a que no hay fuerzas mecánicas involucradas las partes cortadas con láser sufren una mínima distorsión. Esta máquina ha sido muy efectiva en el barrenado de ranuras y agujeros.

M á q u i n a electroerosionadora por filamento (wire EDM)

Equipo de manufactura en el que se aplica la tecnología CNC (de control numérico computarizado) y que utiliza un alambre delgado (0.0008 a 0.012 in.) como electrodo; este alambre está guiado por dos rodillos y corta la parte como una sierra de cinta, el material es removido por la erosión causada por una chispa que se mueve horizontalmente con el alambre; el CNC es empleado para controlar los movimientos horizontales de la mesa. Esta máquina es muy usada para producir insertos de moldes, dados de estrucción y herramientas de forma.

MCU

Computadora usada para almacenar y procesar los programas CNC adquiridos. Esta computadora es conocida comúnmente como la unidad de control de la máquina o MCU (Machine Control Unit). El MCU usualmente tiene un teclado alfanumérico para adquirir la información directa o manual o programas de partes.

Método Conversacional (no estandarizado)

Método alternativo de programación y consiste en usar el controlador conversacional de CNC. Este método puede ser usado para producción de partes simples, pero para piezas más complejas.


Método de digitalización

El método de Digitalizar implica una representación digital o numérica de un objeto o dibujo; esto puede ser hecho mediante el uso de un mecanismo y un código de posicionamiento. Un método alternativo emplea un mecanismo electro óptico o electromagnético para seguir un dibujo a escala colocado en la cama de un digitalizador especial. La información obtenida es procesada por una computadora además de generar la información CN. La digitalización proporciona un medio de introducir la información física a una base de datos digital.

Método de gráficas basadas en computadora de programación de partes.

El método de Graficas basadas en computadora de programación de partes es un método que permite la creación de una base de datos digital en el sistema CAD para ser usada directamente y crear una base de herramientas esto permite un máximo nivel de información. En este método el programador CN se deberá mantener siguiendo el plan de procesos para indicar las operaciones que deben tomar lugar en cada parte de la geometría de la pieza.

Método del lenguaje asistido por computadora de programación de partes.

El método del Lenguaje asistido por computadora de programación de partes es un método que emplea un alto nivel de lenguaje, el cual como las herramientas de programación automática APT (automatically programmed tools) o compact II para escribir un manuscrito o fuente de programa. Este programa contiene definiciones de la pieza a trabajar y de la geometría de la herramienta de corte una descripción de los movimientos de la herramienta y la secuencia de funciones de la máquina. Entonces estos recursos pueden ser procesados por la computadora. La cual puede ser graficada para su verificación. La información puede ser procesada para generar el control de la máquina. Si el lenguaje base de programación es ampliamente usado, este será básicamente compatible con CIM que es el requerimiento para recrear redefinir y reinterpretar la geometría, más bien que el uso de la información del diseño almacenado en una base de datos digital.


Método de programación CN manual.

El método de programación manual es conocido como programación por números; esta requiere trabajar con el diseño para computar los valores numéricos precisos para la secuencia de localizaciones en las cuales la herramienta va a moverse en las operaciones que va a efectuar. Esta información es formada usando la combinación de códigos apropiados para la unidad de control de herramientas de la máquina; el método de entrada (cinta perforada) es preparado y el programa es checado por medio de un ciclo en vacío de la máquina o por medio de una grafica obtenida en el graficador desde la propia máquina. La programación manual está elaborada a un nivel de lenguaje máquina. Este método de programación es básicamente incompatible con la filosofía de operación CIM, aunque puede ser apropiado para un pequeño taller que opere CN.

Perforadora.

Componente del sistema de control numérico que convierte las instrucciones escritas a un correspondiente patrón perforado. Este patrón de perforaciones es perforado a lo largo de la cinta la cual pasa a través de este dispositivo; muchas unidades antiguas usan un dispositivo de tecleado conocido como flexowriter; los nuevos dispositivos incluyen una microcomputadora que se acopla a la unidad de perforado de cinta.

Planeación de procesos.

Es el primer paso de la planeación técnica de procesos y también se llama ingeniería de manufactura; para ello se usa la información del diseño el cual describe al producto para seleccionar los procesos y las máquinas que pueden ser usadas para fabricar y ensamblar las partes; se trabaja en los detalles de las herramientas especificas y de los dispositivos que van a ser requeridos para controlar los parámetros críticos dentro de la operación de la máquina.

Plaquita o punta herramienta.

Elemento de la herramienta especial de corte que puede estar unida al mango de manera permanente o soldada; sin embargo, es más usual el uso de plaquitas intercambiables fijadas mediante tornillos, palancas, bridas u otros medios.

Portaplaquitas.

Elemento de la herramienta especial de corte que generalmente se fija al acoplamiento mediante sujeciones de montaje rápido: roscas, bridas de apriete, pazsadores, sistemas de inserción tipo “snap”.


Precisión Dimensional.

Es la precisión de dimensiones de una pieza mecanizada en una máquina herramienta de control numérico; en una fresa las dimensiones básicas son la longitud (L) y el radio de corte (R); en el torno los parámetros son la longitud (L) y el decalaje transversal (Q).

Reglaje.

Consiste en el establecimiento de las dimensiones básicas de las herramientas en la máquina de control numérico, lo cual se realiza de dos formas: mediante una prueba de mecanizado, para lo cual se lleva a cabo una prueba de mecanizado sencillo y se verifica dimensionalmente; y, mediante un equipo de prereglaje, mediante el cual se verifica dimensionalmente las herramientas calculando sus dimensiones básicas respecto del punto de montaje.

Programa.

Es un sistema de instrucciones codificadas para ejecutar una operación. El programa es transmitido por medio de las correspondientes señales eléctricas para activar los motores que mueven a la máquina. Las máquinas de control numérico pueden ser programadas manualmente; si se usa una computadora para crear un programa, el proceso es conocido como programación asistida por computadora.

Programación CN.

Consiste en la actividad de programación que involucra la definición de procesos y parámetros y el desarrollo específico de instrucciones para todo el equipo de manufactura controlado por computadora. El resultado es un conjunto de programas computarizados que serán usados para operar las herramientas. En las operaciones de maquinado este paso involucra la programación del CN para las partes. En otros tipos de procesos de manufactura el tipo de información puede diferir pero la función es básicamente la misma. En la manufactura de productos eléctricos o electrónicos se deben desarrollar programa de prueba en la misma forma.

Rasurado.

Maquinado que es ejecutado mediante la programación de un corte lineal con una especificación de profundidad; la profundidad es necesaria para hacer que el diámetro del ranurado se uniforme. La herramienta deberá estar detenida en el fondo de la ranura por al menos una revolución del husillo.


Ruteo de manufactura.

Es el resultado final de la planeación de procesos, y describe enteramente y en detalle los procesos de manufactura, incluyendo la secuencia de operaciones y el establecimiento y control de los límites en cada herramienta.

SCEA (side cutting edge angle).

Nomenclatura de herramienta que significa el ángulo que nos ayuda a mejorar el corte produciendo pequeñas virutas en la operación de torneado.

SC: (side clearance angle).

Este es el ángulo que permite que la parte lateral de la herramienta no interfiera en el corte .

SR: (side rake angle).

Nomenclatura de herramienta que consiste en el ángulo que nos sirve para direccionar las virutas hacia un lado de la herramienta y este ángulo se encuentra formado por la cara superficial del inserto y la superficie transversal del cuerpo del portaherramientas.

TNR: (tool nose radio).

Nomenclatura de herramienta que significa radio del filo,y nos sirve para producir un acabado superficial aceptable y alargar la vida de la herramienta.

Torneado.

Operación básica del torno que sirve para remover el material de la parte exterior de la pieza que se encuentra girando o rotando. Diferentes perfiles y formas pueden ser creadas durante esta operación tales como: conos, contornos y bordes. Usualmente el primer paso es un corte grueso o de desbaste, y los siguientes pueden ser uno o más cortes Finos.

Torno CNC.

Es una máquina herramientas diseñada para remover material de la pieza que es sujetada y girada en su propio eje. Los modernos tornos CNC utilizan torretas para sostener rígidamente y para mover las herramientas de corte, así como para reemplazar rápidamente una herramienta desgastada por una herramienta nueva y moverla a la posición de corte.

Torreta.

Componente del torno que sujeta las herramientas de corte y reemplaza las herramientas desgastadas por herramientas nuevas durante un cambio de herramienta.


Unidad de control de la máquina.

Componente del sistema CNC que genera, almacena y procesa los programas CNC; esta unidad contiene también el control de movimiento de la máquina en forma de un programa de software ejecutable.

Verificación de primeras partes.

Es una práctica muy común en las empresas modernas que consiste en verificar que dentro de una corrida de producción, la primera pieza cumpla con los parámetros de especificación; esto garantizará que las demás piezas también; de otra forma se hacen las correcciones pertinentes.


BIBLIOGRAFÍA

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Producción,España Marcombo, 1993. • William W. Luggen. Fundamentals of Numerical Control EUA, Delmar Publishers INC,

1984. • Tien-Chien Chang / Richar A. Wysk, / et al. Computer Aided Manufacturing, EUA,

Prentice Hall, 1991. • EMCOTRONIC TM02 Manual de programación torneado.

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Maquinado de Piezas en Torno C. N. C. - · PDF filetorno de CNC, de acuerdo con los requerimientos de la industria, para ... manual y muestras de los trabajos realizados durante el