CONTROL NUMÉRICOSISTEMA DE PRODUCCIÓN INTEGRANTES: ASMAT CUBAS GABRIEL HENRY CATPO ALVITES HARLEY CERNA CHUQUITUCTO FRANK UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERIA QUISPE INFANTES JOEL ROLANDO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA CONTROL NUMÉRICO INDICE 1. 2. 3. 4. HISTORIA: ........................................................................................................................... 3 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 4 DEFINICIÓN DE CONTROL NUMÉRICO ...................................................................... 6 CLASIFICACIÓN DE LOS CONTROLES NUMÉRICOS ............................................. 7 4.1. 4.2. Clasificación según el sistema de referencia ......................................................... 8 Clasificación según el control de las trayectorias .................................................. 8 Control Numérico Punto a Punto: .................................................................... 9 Control Numérico Paraxial: ............................................................................... 9 Control numérico de contorneado:................................................................... 9 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.3. 4.4. 4.5. Según el tipo de accionamiento ............................................................................. 10 Según el bucle de control ........................................................................................ 10 Clasificación según la tecnología de control ........................................................ 10 Control Numérico (CN): ................................................................................... 10 Control Numérico computarizado (CNC): ..................................................... 11 Control Numérico Adaptativo (CNA):............................................................. 11 4.5.1. 4.5.2. 4.5.3. 5. 6. ELEMENTOS DE LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS NC ...................................... 12 MÁQUINAS HERRAMIENTA CNC................................................................................ 14 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. Introducción: .............................................................................................................. 14 Componentes funcionales en máquinas CNC ..................................................... 14 Funciones de las maquinas herramienta CNC: ................................................... 15 Comparación de los sistemas NC con los sistemas CNC: ................................ 16 7. ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO PARA EL NC................ 19 7.1. Servo control en sistemas de control numérico ................................................... 19 Sistemas de posicionamiento de Ciclo abierto ............................................ 19 7.1.1. 7.2. 8. Sistemas de posicionamiento de ciclo cerrado.................................................... 22 PRECISIÓN DEL POSICIONAMIENTO ....................................................................... 23 8.1. COMPONENTES...................................................................................................... 26 La Unidad de Gobierno.................................................................................... 27 Los servomecanismos. .................................................................................... 28 Los transductores ............................................................................................. 29 Dispositivos para el cambio de herramientas. ............................................. 30 Página 1 8.1.1. 8.1.2. 8.1.3. 8.1.4. ING. MECÁNICA - UNT CONTROL NUMÉRICO 8.1.5. 8.2. 9. Husillos y ejes de trabajo y avances. ............................................................ 30 EJES PRINCIPALES DE REFERENCIA. ............................................................. 31 PROGRAMACION DE PARTES POR NC ................................................................... 32 9.1. 9.2. 9.3. Programación manual .............................................................................................. 32 Programación de partes asistida por computadora: ........................................... 37 Programacion de partes asistida por sistemas CAD/CAM ................................ 39 CAD / Diseño Asistido por Computadora ............................................................................. 39 Beneficios de CAD ............................................................................................................... 40 Software CAD ....................................................................................................................... 40 CAM / Manufactura Asistida por Computadora ................................................................... 41 Beneficios de CAM ............................................................................................................... 42 Software CAM ....................................................................................................................... 42 10. APLICACIONES DEL CONTROL AUTOMATICO .................................................. 44 FUNCIONES PROGRAMABLES CN ................................................................ 44 Sistemas CN básicos: .................................................................................. 45 Sistemas CNC: (controlados numéricamente por ordenador) .............. 45 10.1. 10.1.1. 10.1.2. 10.2. MAQUINAS HERRAMIENTAS DE CONTROL NUMÉRICO (MHCN) ......... 46 Ventajas ......................................................................................................... 48 Desventajas ................................................................................................... 48 10.2.1. 10.2.2. 10.3. 10.4. 10.5. MECANIZADO ...................................................................................................... 49 APLICACIONES DE MAQUINAS HERRAMIENTAS. .................................... 50 APLICACIONES QUE NO SON MÁQUINAS HERRAMIENTAS.................. 52 ING. MECÁNICA - UNT Página 2 CONTROL NUMÉRICO CONTROL NUMÉRICO CN 1. HISTORIA: Quienes merecen el crédito acerca de las primeras investigaciones sobre control numérico son John Parsons y Frank Stulen, en la Parsons Corporation en Michigan, a fines de la década de los cuarenta. Parsons era un contratista de maquinado para la fuerza aérea de Estados Unidos y había diseñado un medio que utilizaba datos de coordenadas numéricas a fin de mover la mesa de trabajo de una fresadora y producir partes complejas para aeronaves. Con base en el trabajo de Parsons, la fuerza aérea de Estados Unidos premio con un contrato a esta compañía en 1949, con el fin de estudiar la factibilidad del nuevo concepto de control para maquinas herramienta. El proyecto fue subcontratado para el laboratorio de servomecanismos en el Massachusetts Institute of Technology (M.I.T) con el propósito de desarrollar una máquina herramienta prototipo que utilizara el nuevo principio de datos numéricos. El laboratorio del M.I.T confirmo que el concepto era factible y procedió a adaptar una fresadora vertical de tres ejes, usando controles combinados analógicos-digitales. El sistema mediante el cual se realizaban los movimientos de la máquina herramienta recibió el nombre de control numérico (NC). La máquina prototipo se mostró en 1952. La exactitud y la capacidad de repetición del sistema de control numérico eran mucho mejor que los métodos de maquinado manual disponibles entonces. También era evidente el potencial para reducir el tiempo no productivo en el ciclo de maquinado. Sin embargo, los constructores de máquinas herramienta no estaban dispuestos a invertir las grandes cantidades requeridas para desarrollar productos basados en el control numérico en diversas compañías. Estas máquinas herramienta de control numérico en diversas compañías. Estas máquinas se pusieron en operación en diferentes compañías de aeronaves entre 1958 y 1960. Pronto fueron evidentes las ventajas del control numérico y las compañías de la industria aeronáutica y aeroespacial empezaron a hacer pedidos de nuevas máquinas de control numérico. Incluso, algunos iniciaron la construcción de sus propias unidades. La importancia de la programación de partes fue clara desde el principio. La fuerza aérea de Estados Unidos siguió apoyando el desarrollo y la aplicación del NC mediante el patrocinio de la investigación en el M.I.T para un lenguaje de programación de partes, cuyo propósito era controlar las máquinas de control ING. MECÁNICA - UNT Página 3 CONTROL NUMÉRICO numérico. Esta investigación produjo el desarrollo de la habilitación de herramientas programadas automáticamente (APT) en 1958. El lenguaje APT es un lenguaje de programación de partes a través del cual un usuario describe las instrucciones de maquinado en enunciados simples parecidos al idioma inglés. 2. INTRODUCCIÓN El control numérico (CN) es una forma de automatización programable en la cual el equipo de procesado se controla a través de números, letras y otros símbolos. Estos números, letras y símbolos están codificados en un formato apropiado para definir un programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta. Cuando la tarea en cuestión cambia, se cambia el programa de instrucciones. La capacidad de cambiar el programa hace que el CN sea apropiado para volúmenes de producción bajos o medios, dado que es más fácil escribir nuevos programas que realizar cambios en los equipos de procesado. El primer desarrollo en el área del control numérico se le atribuye a John Parsons. El concepto de control numérico implicaba el uso de datos en un sistema de referencia para definir las superficies de contorno de las hélices de un helicóptero. Actualmente existe un ambiente de grandes expectativas e incertidumbre. Mucho de esto se da por los rápidos cambios de la tecnología actual, pues estos no permiten asimilarla en forma adecuada de modo que es muy difícil sacar su mejor provecho. También surgen cambios rápidos en el orden económico y político los cuales en sociedades como la nuestra (países en desarrollo) inhiben el surgimiento de soluciones autóctonas o propias para nuestros problemas más fundamentales. Entre todos estos cambios uno de los de mayor influencia lo será sin duda el desarrollo de las nuevas políticas mundiales de mercados abiertos y globalización. Todo esto habla de una libre competencia y surge la necesidad de adecuar nuestras industrias a fin de que puedan satisfacer el reto de los próximos años. Una opción o alternativa frente a esto es la reconversión de las industrias introduciendo el elemento de la automatización. Sin embargo se debe hacerse en la forma más adecuada de ING. MECÁNICA - UNT Página 4 formación. se reducirán los costes de desarrollo. su sistema de programación específico tanto a pie de máquina como en el departamento de programación. Su uso ha permitido la mecanización de piezas muy complejas. su capacidad de trabajo automático y de integración de los distintos equipos entre sí y con los sistemas de control.fabricación flexible y el CIM fabricación integrado por computadora. la integración en un entorno CIM será fácil y económica. mantenimiento.. 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. Las maquinas herramienta de control numérico configuran una tecnología de fabricación que de la mano de la microelectrónica. rapidez y flexibilidad de las máquinasherramienta. por ejemplo. Desde los orígenes del control numérico todos los esfuerzos se han encaminado a incrementar la productividad. la automática y la informática industrial ha experimentado en los últimos años un desarrollo acelerado y una plena incorporación a los procesos productivos. Uno de los elementos importantes dentro de este resurgir de la automatización son las Máquinas de Herramientas de Control Numérico Computarizado. documentación y . desplazando progresivamente a las maquinas convencionales. todo esto sin olvidar los factores de rendimiento de la inversión y capacidad de producción. especialmente en la industria aeronáutica. Finalmente.CONTROL NUMÉRICO modo que se pueda absorber gradualmente la nueva tecnología en un tiempo adecuado. MECÁNICA . Permitirá la integración de módulos propios. planificación y gestión de formación. ING. que difícilmente se hubieran podido fabricar de forma manual. sino también al usuario final. hacen del control numérico (CN) la base de apoyo a unas tecnologías de fabricación: el COM. puesta en marcha.herramienta y células de producción.UNT Página 5 adaptación. las cuales brindan algunas ventajas adicionales. La utilización de sistemas de control abiertos aportará considerables beneficios. Al basarse en estándares. precisión. no sólo a los fabricantes de control y fabricantes de máquina-herramienta. dando así a una empresa la posibilidad de implementar. en base a una serie de instrucciones codificadas (programa). en el que las órdenes relativas a los desplazamientos del móvil son elaboradas a partir de las instrucciones codificadas en un programa.). sintaxis de programación. diagnóstico de su funcionamiento. funcionamiento defectuoso. refrigerantes.UNT Página 6 . Son sistemas que. DEFINICIÓN DE CONTROL NUMÉRICO Existen diversas definiciones de lo que es un control numérico (CN) entre las que se pueden citar las siguientes: Es todo dispositivo capaz de dirigir posicionamientos de un órgano mecánico móvil. gobierna todas las acciones de una máquina o mecanismo al que le ha sido aplicado haciendo que éste desarrolle una secuencia de operaciones y movimientos en el orden previamente establecido por el programador. El valor y el sentido de las velocidades de avance y de corte. Los cambios de herramientas y de piezas a mecanizar. lubricación. Es todo dispositivo que realiza un mando mediante números. haciendo que las máquinas desarrollen su trabajo automáticamente mediante la introducción en su memoria de un programa en el que se definen las operaciones a realizar por medio de combinaciones de letras y números. comunicación con otros dispositivos.CONTROL NUMÉRICO 3. MECÁNICA .).). entre las que se encuentran: Los movimientos de los carros y del cabezal. etc. Quizá la definición más clara en lo que se refiere al CN aplicado a las máquinasherramienta sea la siguiente: Sistema que aplicado a una máquina herramienta automatiza y controla todas las acciones de la misma. etc. Las condiciones de funcionamiento de la máquina (bloqueos. etc. ING. La coordinación y el control de las propias acciones del CN (flujos de información. El estado de funcionamiento de la máquina (averías. que debe interpretar las instrucciones contenidas en el programa.CONTROL NUMÉRICO De todo ello se deduce que los elementos básicos de un sistema de control numérico son. disquete.) o se envía directamente al control vía RS-232.UNT Página 7 . 4. MECÁNICA . que contiene la información precisa para que se desarrollen esas tareas. El equipo de procesado es el componente que realiza el trabajo útil. a las dificultades técnicas en el diseño de los controladores y a condicionantes de tipo económico. El programa. con carácter general. las máquinas herramienta así como los motores y controles para moverlas. etc. han aparecido diversos tipos de CN que pueden clasificarse de varias maneras: Según el sistema de referencia Según el control de las trayectorias Según el tipo de accionamiento Según el bucle de control Según la tecnología de control. CLASIFICACIÓN DE LOS CONTROLES NUMÉRICOS Debido a las diferencias que existen entre las máquinas que son susceptibles de ser gobernadas por un CN. y lo forman la mesa de trabajo. ING. convertirlas en señales que accionen los dispositivos de las máquinas y comprobar su resultado. El programa se escribe en un lenguaje especial (código) compuesto por letras y números y se graba en un soporte físico (cinta magnética. El control numérico (CN). 2. Sistemas de referencia fijos frente a sistemas de referencia flotantes. el origen siempre se localiza en la misma posición con respecto a la mesa de trabajo. De este modo el sistema de referencia se fija con respecto a la mesa de trabajo. más común en las modernas máquinas de CN. El propósito de los sistemas de referencia es localizar la herramienta en relación con la pieza a ser maquinada. La localización de esta referencia se realiza al principio de la tarea.CONTROL NUMÉRICO 4. MECÁNICA . En el caso de sistemas de referencia fijos. el operador mueve la herramienta mediante control manual al punto que se desea como origen del sistema de referencia y presiona un botón indicándole a la máquina que en ese punto se encuentra el origen. 4. Por ejemplo. Clasificación según el control de las trayectorias Si atendemos al primer tipo de clasificación nos encontramos con dos tipos de CN distintos: CN punto a punto. la pieza a trabajar puede tener una simetría y convendría situar el origen en el centro de esa simetría.UNT .1. El programador es el que decide donde debe estar situado el origen. Para facilitar las cosas de cara al programador la pieza a ser maquinada se fija a una mesa de trabajo mientras que la máquina herramienta se mueve en torno a ella. permiten que el operador fije el origen del sistema en cualquier posición de la mesa de trabajo. Clasificación según el sistema de referencia Para programar los sistemas de CN es necesario establecer un sistema de referencia estándar en el que puedan ser especificadas las diferentes posiciones relativas de la máquina herramienta con respecto al trabajo a realizar. CN paraxial. Esta decisión corresponde a la conveniencia de la parte de programación. esta posición es la esquina inferior de la izquierda de la mesa de trabajo y todas las posiciones se localizan a lo largo de los ejes XY positivos y relativos a ese punto fijo de referencia. Dependiendo del tipo de máquina de CN el programador puede tener varias opciones para especificar esta localización. Normalmente. A esta característica se le llama origen flotante. En el caso de sistema de referencia flotante. Página 8 ING. 2. El mecanizado no comienza hasta que se han alcanzado todas las cotas en los diversos ejes para dicho punto. Control numérico de contorneado: El CN de contorneado o continuo fue el primero en aparecer para después quedar en un segundo plano frente a los sistemas punto a punto y paraxiales y.2. punteadoras y en algunas mandrinadoras.CONTROL NUMÉRICO CN continuo o de contorneado 4. siempre que esta última sea paralela a los ejes de la máquina y.3. ING. en él los dos ejes comienzan a moverse simultáneamente a máxima velocidad (formando 45 grados) hasta alcanzar la cota límite en alguno de los ejes. a 45 grados). La coordinación entre ejes no es necesaria porque lo importante es alcanzar un punto dado en el mínimo tiempo y con la máxima precisión posible. El método b es sin duda el más rápido aunque implica el uso de equipos sofisticados para mover los ejes coordinadamente (interpolación lineal).1. En principio es aplicable a cualquier tipo de máquina herramienta si bien su uso en la práctica se reduce al gobierno de taladradoras y fresadoras. MECÁNICA . pero más sencillo. para ese eje y continúan los demás. El camino seguido para ir de un punto a otro no importa con tal de que no existan colisiones. en algunos casos. punzonadoras. 4. Control Numérico Punto a Punto: El CN punto a punto controla únicamente el posicionado de la herramienta en los puntos donde debe ser realizada una operación de mecanizado realizando los desplazamientos en vacío según trayectorias paralelas a los ejes o a 45 grados sin ninguna coordinación entre los sistemas de mando de cada uno.UNT Página 9 .2. momento en el cual.2. Control Numérico Paraxial: El CN paraxial permite controlar la posición y trayectoria durante el mecanizado del elemento desplazable. El método a es quizás el más lento. Se utiliza fundamentalmente en máquinas taladradoras. posteriormente. El método c es el más común. 4. Control Numérico (CN): La denominación de Control Numérico (CN) se utiliza para designar aquellos controles donde cada una de las funciones que realiza el control son implementadas por un ING. MECÁNICA .CONTROL NUMÉRICO con los avances en la tecnología electrónica e informática. fresadoras. Este tipo de control de contorneado se aplica a tornos.1. Según el bucle de control El control del sistema se puede realizar de dos formas: en bucle cerrado. circular y parabólica. centros de mecanizado y. desplazar a los otros dos sistemas siendo el más utilizado en la mayor parte de las máquinas-herramienta. 4. a cualquier tipo de máquina que deba realizar mecanizados según una trayectoria más o menos compleja. Según el tipo de accionamiento Según el tipo de accionamiento pueden ser: hidráulicos. o en bucle abierto donde no existe tal realimentación.3. y de contorneado por la posibilidad de realizar trayectorias definidas matemáticamente de formas cualesquiera obtenidas por aproximación. 4. donde a través de sensores se mide el valor a la salida. en general.UNT Página 10 .5.4. eléctricos o neumáticos. La denominación de continuo viene dada por su capacidad de un control continuo de la trayectoria de la herramienta durante el mecanizado. Clasificación según la tecnología de control Si atendemos a la clasificación según la forma física de realizar el control encontramos los siguientes tipos de CN: Control Numérico (CN) Control Numérico Computarizado (CNC) Control Numérico Adaptativo (CNA) 4. y se compara en todo instante con un valor de referencia proporcionando una adecuada señal de control. 4. Los sistemas CN de contorneado controlan no sólo la posición final de la herramienta sino el movimiento en cada instante de los ejes y coordinan su movimiento usando técnicas de interpolación lineal.5. MECÁNICA . se facilita una programación más estructurada y fácil de aprender. con una cinta perforada como medio de introducción del programa que se ejecuta de forma secuencial. Los armarios de control son de gran volumen y difícil mantenimiento. Por otra parte. tengan o no computador. Sus características principales son las de trabajar sin memoria. se trata de equipos compactos con circuitos integrados. Los CNC incluyen una memoria interna de semiconductores que permite el almacenamiento del programa pieza.CONTROL NUMÉRICO circuito electrónico específico únicamente destinado a este fin.5. Actualmente. basados en el uso de uno o varios microprocesadores que sustituyen a los circuitos de lógica cableada de los sistemas CN. 4. Control Numérico computarizado (CNC): El tipo de controles basados en circuitos específicos y lógica cableada (CN) ha caído en desuso con la aparición de los Controles Numéricos Computarizados (CNC).UNT Página 11 . de tal forma que se utiliza la denominación CN (Control Numérico) para hacer referencia a todas las máquinas de control numérico. realizándose la interconexión entre ellos con lógica cableada. lo que aumenta el grado de fiabilidad del control y permite su instalación en espacios reducidos y con un nivel de ruido elevado. quedando reservado el término CN para una referencia genérica sobre la tecnología. los saltos condicionales y la programación paramétrica.2.3. Por otra parte. De esta forma. incorporan un teclado que facilita la comunicación y el grado de interactividad con el operario y permiten la ruptura de la secuencia de los programas. Control Numérico Adaptativo (CNA): ING. de los datos de la máquina y de las compensaciones de las herramientas. la incorporación de subrutinas. poco fiables y de gran tamaño.5. todos los controles que se fabrican son del tipo CNC. 4. 5. potencia. DAC:Un convertidor de digital a analógico (DAC o D-a-A) es un dispositivo que convierte una señal digital (generalmente binaria) de código en una señal analógica (corriente. o carga eléctrica). tanto en velocidad como en posición. MECÁNICA . par.1. Uno es llamado voltaje de referencia (Vref) y el otro voltaje de entrada (Vin). vibraciones. tensión. ING.UNT Página 12 . Un servomotor es un motor eléctrico que consta con la capacidad de ser controlado.3. Compactadores: Un comparador es un circuito analógico que monitorea dos entradas de voltaje. Cuando Vin se incrementa por encima o se reduce por debajo de Vref. ELEMENTOS DE LAS MÁQUINAS HERRAMIENTAS NC Los elementos importantes de una máquina CN son los siguientes.CONTROL NUMÉRICO El Control Numérico Adaptativo (CNA) es la tendencia actual de los controles. hace uso de sistemas sensoriales de fuerza y deformación en la herramienta. típico de las operaciones de contorneo. adapta las condiciones teóricas o programadas del mecanizado a las características reales del mismo. incrementándose el esfuerzo de corte. Desgaste de las herramientas. Las razones de la introducción del CNA residen en la variación de las condiciones de corte durante el mecanizado por varios motivos: Geometría variable de la sección de corte (profundidad y anchura) por la complejidad de la superficie a mecanizar. 5. etc. 5.2. Servomotor:Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación. en otras palabras. Variaciones en la dureza y en la maquinabilidad de los materiales. y mantenerse estable en dicha posición. Para ello. 5. En ellos el controlador detecta las características del mecanizado que está realizando y en función de ellas optimiza las velocidades de corte y los avances. temperatura de corte. la salida (Vout) del comparador cambia de estado entre bajo y alto. 5.4.Su uso es muy específico para lugares donde se requiere exactitud en la velocidad y/o en la posición de una máquina. es decir. si se sube la temperatura abre el circuito de alimentación de las resistencias y si se baja lo cierra para que calienten. neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. por ejemplo. Los controladores CNC se utilizan para equipar a muchos tipos de maquinaria en un taller o planta fabril.CONTROL NUMÉRICO 5. Actuador: Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica. hasta el control de algoritmos muy complejos. Una plancha posee un dispositivo que mantiene la temperatura deseada.7. Servocontrol: Los servocontroles son amplificadores de muy alta ganancia que se retroalimentan con la información proveniente de los tacómetros de los servomotores.5. MECÁNICA . Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control como. eliminando los errores para obtener la salida ideal. Ejemplo: Los servos de las máquinas herramienta de control numérico. una válvula. ING. esto es.6. con múltiples ejes de control. Ofrecen capacidades que van desde el control de una simple relación de movimiento de punto a punto. Los servosistemas son también de este tipo solo que su salida son elementos mecánicos. un brazo de un robot o una válvula auto regulado o piloteado. 5. La retroalimentación:Es el que auto corrige las perturbaciones. Controlador:Un controlador o control CNC (ComputerNumerical Control) es un dispositivo digital de control numérico (CNC) que cumple la función controlar máquinas herramientas y sus procesos. de un potenciómetro o de un PLC por ejemplo. 5. Estos amplificadores reciben como entrada una señal analógica de un control manual o automático.UNT Página 13 . pueden ocurrir grandes daños. Productividad incrementada. Ya que requieren de menos supervisión. en caso contrario. Accidentes y fatiga del operario. Seguridad contra todo tipo de accidentes.2. 6. Por ello deben ser cuidadosamente diseñadas. a presión excesiva de la herramienta sobre la pieza de trabajo y a fricción de las guías. En las maquinas CNC pueden ocurrir deformaciones o daños inesperados debido a que trabajan a altas velocidades. Introducción: Las maquinas herramientas CNC. Componentes funcionales en máquinas CNC Programa CNC Dispositivo entrada programa (IHM) Controlador máquina Página 14 ING. Mayor costo de mantenimiento. Todos estos factores conducen a: Calidad pobre de la pieza de trabajo. MÁQUINAS HERRAMIENTA CNC 6. los criterios generales para probar una máquina herramienta CNC son: Buena producción. Producción menor. En consecuencia.CONTROL NUMÉRICO 6. MECÁNICA . pues. con recorridos excesivos u oscilación de la herramienta o de la mesa que provoquen cambios en la operación. Facilidad para el operario Confiabilidad de las maquinas herramienta. Precisión de lo que se produce.1. a las que también se les conoce como maquinas herramienta de control numérico computarizado.UNT . Un máquina herramienta CNC debe ser de construcción robusta y estar libre de contragolpes. son accionadas automáticamente. 3.1. MECÁNICA .UNT Página 15 .CONTROL NUMÉRICO Sistemas de actuación Sistemas de realimentación Herramientas de la máquina 6.3. Control de la máquina herramienta: es la función fundamental de las maquinas herramientas CNC y comprende la conversión de las instrucciones del programa de la parte en movimiento de la máquina ING. Funciones de las maquinas herramienta CNC: Las principales funciones de las maquinas herramientas CNC son las siguientes: 6. Dar aviso de la falta inminente de algún componente 6.UNT Página 16 .3. Comprende la corrección dinámica del movimiento de la máquina herramienta o la rectificación de errores que ocurren durante el procesamiento. 6. Compensación durante el proceso: está estrechamente relacionada con el control de la máquina herramienta. Recálculo de las posiciones de los ejes mediante la localización de la referencia de origen en una pieza de trabajo 6.3.2.4. MECÁNICA . Programación mejorada y características de operación: las principales características de este sistema son las siguientes: Edición de los programas de la partes en la máquina. parabólica y cubica Comprender viejas unidades tradicionales y nuevas unidades métricas Almacenamiento de diferentes programas 6.3. Esta ayuda tanto a dar mantenimiento y reparar el sistema como para: Minimizar el tiempo muerto.3.4. Comprende las siguientes opciones: Ajuste de errores detectados por sondas y calibradores de inspección durante el proceso Ajuste de control adaptable de la velocidad y del avance Selección del manejo alternativo de herramientas conforme a las instrucciones.CONTROL NUMÉRICO herramienta mediante una computadora de interface y un servomecanismo. Despliegue grafico de la trayectoria de la herramienta para verificar la cinta Provee diferentes tipos de interpolación: circular. Comparación de los sistemas NC con los sistemas CNC: Ventajas de las maquinas CNC sobre las maquinas NC: ING. Diagnósticos: las maquinas CNC modernas están equipadas con lacapacidad de diagnóstico. Puede diagnosticar un programa y detectar las fallas de funcionamiento de la maquina incluso antes que se produzca la parte. Se puede convertir un sistema de unidades en otro. es decir si la cinta se produjo en pulgadas se puede convertir a unidades SI.UNT Página 17 .CONTROL NUMÉRICO Las maquinas CNC son más flexibles que las NC. MECÁNICA . Por ello es posible producir componentes altamente complejos. Se puede integrar con el sistema el control numérico directo (DNG).se pueden hacer modificaciones a los programas mientras que las maquinas NC requieren de una cinta totalmente nueva. ING. Los errores de dimensiones. Posee características de diagnóstico. Las desventajas de las maquinas CNC son: El costo inicial del equipo y el de instalación es mayor que el de las maquinas NC Requieren personal más capacitado en comparación con las maquinas NC No son adecuadas para aplicaciones de corridas largas Su consto de mantenimiento es alto Requieren lugares con aire acondicionado para su instalación. Los errores de lectura de datos son menos. Es posible editar el programa en línea. condiciones de corte y compensación del contador se pueden modificar fácilmente. CONTROL NUMÉRICO TORNO CNC TORNO CONVENCIONAL ING.UNT Página 18 . MECÁNICA . 1. 7. el cual se controla mediante un motor .UNT Página 19 . el sistema mostrados se construirá encima de un segundo eje perpendicular al primero. El propósito de la mesa es mover la parte respecto a una herramienta o cabezal de sujeción. Servo control en sistemas de control numérico 7. ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO PARA EL NC Su función es convertir las coordenadas que se especifican en el programa de partes del control numérico en posiciones relativas entre la herramienta y la parte de trabajo durante el procesamiento. Vemos como funcionaria un sistema de posicionamiento simple.1. la cual la parte de trabajo esta fija.CONTROL NUMÉRICO 7. MECÁNICA .1. Este sistema consiste en una mesa de trabajo.Para aportar la capacidad de desplazamiento sobre los ejes x-y. Para conseguir este propósito la mesa de trabajo se mueve en forma lineal mediante un tornillo guía giratorio. Sistemas de posicionamiento de Ciclo abierto ING. Los sistemas de ciclo cerrado generalmente se especifican para maquinas herramientas que ejecutan operaciones de trayectoria continua. Los sistemas de ciclo abierto son menos costosos que los de ciclo cerrado y son convenientes donde es mínima la fuerza que resiste el movimiento de funcionamiento.CONTROL NUMÉRICO Características: En los sistemas en lazo abierto. el codificador detecta cierta cantidad de impulsos: En un sistema de ciclo abierto opera sin verificar la posición adecuada para la mesa de trabajo. Los ángulos de paso permisibles deben apegarse a la relación: ING. desgastes y/o fricción. Es común que un sistema de posicionamiento de ciclo abierto use un motor de engranajes para hacer girar el tornillo guía.UNT Página 20 . Los sistemas ciclo abierto son menos costos. llamada ángulo de paso. Un sistema de ciclo cerrado usa una medición retroalimenta para verificar que la posición de la mesa de trabajo sea en verdad la que esta especificada en el programa. Angulo de paso permisible . tales como la fresadora o torneado. la mesa puede sobrepasar o no alcanzar la posición deseada debido a cambios en la inercia. Cada pulso provoca que el motor gire una fracción de una revolución. donde es la cantidad de ángulos de paso para el motor Para cierta rotación angular del eje. en los cuales las fuerzas de resistencia son significativas. La diferencia es que en un ciclo abierto opera sin verificar la posición adecuada para la mesa de trabajo. MECÁNICA . En el NC se controla un motor de engranajes mediante una serie de pulsos eléctricos que genera la unidad de control de máquina. por tanto: Así mismo la velocidad de alimentación a la cual se mueve la mesa de trabajo se obtiene a partir de la frecuencia del tren de pulsos: Donde =velocidad de alimentación.UNT Página 21 . Se usa un convertidor analógico digital para transformar las señales digitales de MCU a una señal analógica continua a fin de operar el motor conductor. el codificador detecta una cantidad de pulsos que se obtienen mediante: La cuenta de pulsos se usa para determinar la posición lineal del eje x de la mesa de trabajo. y 60 es el factor que convierte los segundos a minutos. en pulg/rev(mm/rev). En el codificador óptico básico. el cual a su vez controla la mesa d trabajo.CONTROL NUMÉRICO Las ecuaciones que describen el funcionamiento de un sistema de posicionamiento de ciclo cerrado son similares a la de un ciclo abierto. ING. pulg/min(mm/min). mediante la factorización del paso del tornillo guía. =cantidad de ranuras en disco codificadorenpulsos/rev. MECÁNICA .p=paso.en Hz(pulsos/seg).la unidad de control de maquina usa la diferencia para conducir un servomotor. el ángulo entre las ranuras de disco debe cumplir: Para cierta rotación angular del eje. La serie de pulsos que genera el codificador se compara con la posición de coordenadas y la velocidad de alimentación especificadas en el programa de partes. =frecuencia del tren de pulzos. 2.UNT Página 22 . tales como fresado y torneado. donde las fuerzas de resistencia son significativas ING. Los sistemas de ciclo cerrado generalmente se especifican para maquinas herramientas que ejecutan operaciones de trayectoria continua. MECÁNICA .CONTROL NUMÉRICO 7. Un sistemas de ciclo cerrado usa una medición retroalimentada para verificar que la posición de la mesa de trabajo sea en verdad la que se esa especificando en el programa. los sensores de posición permiten corregir el movimiento de la mesa y conseguir una mayor precisión y repetitibilidad. Sistemas de posicionamiento de ciclo cerrado Características En los sistemas en lazo cerrado. CONTROL NUMÉRICO 8. Estos términos se explican con mayor facilidad considerando un eje único del sistema de posición. Los factores electromecánicos que limitan la resolución incluyen el paso del tornillo guía. el número de puntos de control entre los que puede ING. La exactitud y la capacidad de repetición. Es conveniente que la resolución de control sea la más pequeña posible. MECÁNICA . la resolución de control para un sistema de ciclo abierto que se conduce mediante un motor de engranajes con una relación de engranajes de 1:1 entre el eje del motor y el tornillo guía se proporciona mediante: Donde =resolución de control de los componentes electromecánicos P=paso del tornillo guía en pulg/rev(mm/rev) = cantidad de pasos/rev Aunque no es común en la tecnología moderna de computadoras. Esto depende de las limitaciones que imponen:1) Los componentes electromecánicos del sistema de posicionamiento y 2) la cantidad de bits que usa el controlador para definir la posición de coordenadas del eje. Por ejemplo.Juntos estos factores determinan una resolución de control. Por ejemplo. la relación de engranajes en el sistema conductor y el ángulo de paso en el motor de engranajes (para un sistema de ciclo abierto) o el ángulo entre las ranuras en un disco codificador (para un sistema de ciclo cerrado).UNT Página 23 . PRECISIÓN DEL POSICIONAMIENTO Tres medidas de precisión importantes en el posicionamiento son la resolución de control. que es la distancia mínima que puede moverse la mesa de trabajo. En ocasiones los puntos de control se denominan puntos direccionales. Si B=la cantidad de bits en el registro de almacenamiento para el eje. la capacidad de almacenamiento de bits del controlador puede imponer esta limitación. que debido a que son posiciones a lo largo del eje. el segundo factor posible que limita la resolución de control es la cantidad de bits que definen el valor de coordenadas del eje. La resolución de control se define como la distancia que separa dos puntos de control adyacentes en el movimiento del eje. La resolución de control se refiere a la capacidad del sistema para dividir el rango total del movimiento del eje en puntos estrechamente espaciados que puede distinguir la unidad de control. hacia los cuales puede dirigirse específicamente la mesa de trabajo. Cuando se dirige un sistema de posicionamiento para mover la mesa de trabajo a un punto de control determinado. Si el objetivo estuviera más cerca de uno de los puntos de control. entonces: Resolución del sistema de control de la computadora en pulg(mm) y L=rango del eje en pulg (mm)La resolución del control del sistema de posicionamiento es el máximo de los dos valores . La exactitud se define en una escena con el caso extremo. La precisión de cualquier eje en un sistema de posicionamiento es el máximo error posible que puede ocurrir entre el punto objetivo deseado y la posición real que toma el sistema y la obtenemos mediante: Precisión=0.UNT Página 24 . Con las tres definiciones de resolución de control y distribución de errores mecánicos. un retroceso en los engranajes y una desviación de los componentes de la máquina. CR=Max( . Es conveniente de finir la exactitud en el peor de los casos. habrá un error en la posición final de la mesa de trabajo. esto es. La mesa se movería al punto más cercano y el error sería más pequeño. Dado que el sistema solo puede moverse a uno u otro de los puntos de control. Estos se deben a diversas imprecisiones e imperfecciones en el sistema mecánico tales como una holgura entre tornillo guía y la mesa de trabajo. en la cual el punto objetivo se encuentra exactamente entre dos puntos de control adyacentes. consideremos ahora la exactitud y la capacidad de repetición. Es útil suponer que los errores forman una distribución estadística alrededor del punto de control. lo que significa que el sistema En general es conveniente que electromecánico es el factor limitante e la resolución de control. distribución neutral normal con una media =0. ) .CONTROL NUMÉRICO dividirse e rango del eje= Suponiendo que los puntos de control están separados equitativamente dentro del rango. la capacidad del sistema para moverse a tal punto estará limitada por errores mecánicos.5CR+3 ING. MECÁNICA . CONTROL NUMÉRICO Donde CR= resolución de control en pulg(mm) y distribución de error. esto se reduce a: ING. Los errores de posición son una manifestación de los errores mecánicos del sistema de posicionamiento. =desviación estándar de la La capacidad de repetición(repeatability) se refiere a la capacidad que posee un sistema de posicionamiento para regresar a un punto de control determinado que se ha programado antes.UNT Página 25 . los cuales se definen mediante una distribución normal supuesta. MECÁNICA . Por lo tanto. como se describió antes. Esta capacidad se mide en términos de los errores de posición encontrada cuando el sistema intenta colocarse en un punto de control. la capacidad de repetición de cualquier eje de un sistema de posicionamiento se define como el rango de errores mecánicos asociados al eje. MECÁNICA .UNT Página 26 . COMPONENTES Al analizar una máquina con CNC. y a la extrema precisión en los posicionamientos tanto de las herramientas como de las piezas. se recubrieron las superficies de deslizamiento con materiales plásticos muy resistentes al desgaste. los restantes movimientos son mediante circuitos hidráulicos o neumáticos. los desplazamientos de los carros son mediante sistemas de transmisión por tornillos de bolas recirculantes. Por ejemplo. han debido adecuarse a las altas velocidades de maquinado. ING. Este componente es quien más ha evolucionado con el correr de muy poco tiempo. observamos que básicamente mantiene su principio de funcionamiento comparada con una convencional. con excepción de la innovación que le confiere su ordenador o unidad de gobierno. aunque los demás elementos que conforman tradicionalmente una máquina herramienta.1.CONTROL NUMÉRICO Capacidad de repetición= 8. Los servomecanismos. que serán transformados en impulsos eléctricos y transmitidos a los distintos motores de la máquina. son: La unidad de gobierno. etc. en el campo de las herramientas de corte. se han debido adecuar a las altas exigencias de terminación y de esfuerzos de corte. una zona de paneles de mando directo de la máquina. Husillos y ejes de trabajo y avances. son provocados por motores de corriente continua. 8. La Unidad de Gobierno Es el elemento que contiene la información necesaria para todas las operaciones de desplazamientos de las herramientas. Y muy particularmente. Los transductores.UNT Página 27 . MECÁNICA . que es donde se encuentra la memoria de almacenamiento de los datos de maquinado. y por el tablero o panel de servicio. Dispositivos para el cambio de herramientas. Podríamos decir.1. y un monitor (display o pantalla).CONTROL NUMÉRICO Los desplazamientos de las herramientas y el giro del husillo. ING. Está conformada por el ordenador o procesador. que los elementos componentes de una máquina con CNC. giro de los husillos. Esto se realiza mediante un teclado alfanumérico similar al teclado de una computadora.1. elemento físico por donde se ingresan los datos requeridos por el control. UNT Página 28 . dosificando de esta manera la velocidad de rotación del mismo. Reciben los impulsos eléctricos del control. cuando varía la tensión.2. etc. Estos motores giran un ángulo (paso) de aproximadamente 1° a 10° por impulso. En los servomotores con motores de corriente continua. Los servomecanismos. posee una servoválvula reguladora del caudal que ingresa al motor. dando como resultado una gran gama de velocidades. El servomotor hidráulico. hidráulicos. constan de un generador de impulsos que regulan la velocidad de giro del motor variando la cantidad y frecuencia de los impulsos emitidos. Los servomotores con motores paso a paso. La cantidad de impulsos puede variar hasta 16.000 por segundo. ING. MECÁNICA . y le transmiten un determinado número de rotaciones o inclusive una fracción de rotación a los tornillos que trasladarán las mesas o los carros.CONTROL NUMÉRICO 8. varía proporcionalmente la velocidad de giro del motor. Estos se encargan principalmente de los movimientos de los carros o mesas de la máquina. a corriente continua. Son servomotores con motores paso a paso.1. CONTROL NUMÉRICO 8. emiten un impulso eléctrico a intervalos de desplazamiento determinados. pudiendo ser absolutos. Los incrementales. También podemos clasificarlos de acuerdo a sus características de funcionamiento. que se encuentra fijo sobre la carrera a ING. Otros miden la posición del carro o la mesa utilizando una escala metálica con un circuito impreso en forma de grilla.UNT Página 29 . En cambio. y funcionan de la siguiente manera: Pueden medir directamente movimientos angulares o giratorios. pueden decirse los más difundidos. informan de las posiciones de los carros punto por punto con respecto a un punto de origen fijo previamente determinado. incrementales o absolutos-cíclicos. Los transductores La función de los mismos consiste en informar por medio de señales eléctricas la posición real de la herramienta al control. de manera que este pueda compararla con la posición programada de la misma. Los últimos. encontramos una regla graduada unida al carro. en los de medición indirecta. Los dispositivos de medición pueden ser directos o indirectos. y efectuar los desplazamientos correspondientes para que la posición real sea igual a la teórica. En los de medición directa. Los absolutos. lo que se utiliza para determinar la coordinación exacta de los carros con el giro del husillo en los casos de roscado.3. los que son acumulados por un contador de impulsos.1. MECÁNICA . quienes informarán al control de la suma de estos impulsos. un cuenta vueltas reconoce la cantidad de giros que efectúa el tornillo de filete esférico del carro. 5.4. o sistemas de cambio denominados magazines. generalmente. Los husillos de trabajo en las máquinas con CNC son movidos con motores de corriente continua.CONTROL NUMÉRICO dimensionar. que consta de una cinta o cadena.1. un par de lectores (cursores) eléctricos. Dispositivos para el cambio de herramientas. se mueven con los carros. ya que los mismos permiten incrementar o decrecer el número de R. que con el auxilio de agarraderas. se efectúa de manera totalmente automática. sin escalonamientos. ING. MECÁNICA . Husillos y ejes de trabajo y avances.M. que informarán sobre la mensura efectuada al control. selecciona la herramienta a emplear de un “almacén” y la sitúa en posición de trabajo. Sobre esta.P. 8. con un número importante de posiciones o estaciones. El cambio de las herramientas de trabajo en una máquina con CNC.UNT Página 30 . 8.1. para lo cual se utilizan dispositivos de torreta tipo revólver. y solo lo encontramos en las fresas. Y. El eje Y. El eje Z. EJES PRINCIPALES DE REFERENCIA.UNT Página 31 . sus medidas se toman a partir del eje de la pieza. Tendremos fundamentalmente tres ejes de referencias: los ejes X. El eje X. yel eje Z. coincidirá con el movimiento vertical del husillo 8. generalmente los ejes X e Y son coplanares y generados ambos por el movimiento de la mesa. y un eje Z que será colineal al eje del torno. Z.CONTROL NUMÉRICO Cuando hablamos de ejes de trabajo o de rotación. Conocemos como ejes de avances a las direcciones en las cuales se mueven los carros. o algunos tornos verticales con varios montantes. en un torno tendremos un eje X determinado por un avance en el sentido perpendicular al husillo. ING. que es perpendicular al anterior.2. De esta manera. y en el caso del torno. MECÁNICA . es paralelo al carro transversal. que es coincidente con el eje de la máquina. el husillo o la mesa de trabajo. tal es el caso de los centros de maquinado o las fresas. En una fresa. nos referimos a las máquinas en las cuales la mesa de trabajo o el cabezal del husillo son orientables pudiendo adoptar distintas posiciones angulares. pero con valores de diámetros. Dichas cotas se pueden programar en forma absoluta o relativa. ING. Este conjunto de informaciones es interpretado por el intérprete de órdenes.CONTROL NUMÉRICO 9. entre otros. MECÁNICA . De tal modo. un bloque de programa consta de varias instrucciones. Esta dirección va seguida normalmente de un número de tres o cuatro cifras. 2) la programación de partes asistida por computadora. Z de la máquina herramienta. Programación manual El sistema consta únicamente por medio de razonamientos y cálculos que realiza un operario. las más importantes son: 1) la programación manual de partes. es decir. 9. Una secuencia o bloque de programa debe contener todas las funciones geométricas. 3) la programación de partes asistida por CAD/CAM y 4) el ingreso manual de datos. con respecto al cero pieza o con respecto a la última cota respectivamente. es usado frecuentemente en las aplicaciones de punto a punto. las líneas y las superficies de la parte de trabajo en el sistema del eje y que. Y. el número máximo de bloques que pueden programarse es 1000 (N000 ® N999). además. Los caracteres más usados comúnmente. controle el movimiento de la herramienta de corte en relación con estas características de parte definidas. El sistema de mecanizado comprende todo el conjunto de datos que el control necesita para la mecanización de la pieza. funciones máquina y funciones tecnológicas del mecanizado. X. La programación manual es el método más fácil y económico. que se numeran para facilitar su búsqueda. Consiste en calcular primero las relaciones dimensionales de la herramienta.1. los siguientes: N es la dirección correspondiente al número de bloque o secuencia. En el caso del formato N03. la pieza y la mesa con base en planos técnicos de la base.UNT Página 32 . Al conjunto de informaciones que corresponde a una misma fase del mecanizado se le denomina bloque o secuencia. PROGRAMACION DE PARTES POR NC La programación de partes requiere que el programador defina los puntos. regidos bajo la norma DIN 66024 y 66025 son. usando datos numéricos básicos y códigos. Y. Z son las direcciones correspondientes a las cotas según los ejes X. Entre las técnicas de programación de partes. parada temporizada. como por ejemplo. forma de la trayectoria.UNT Página 33 . Ejemplos: ING.CONTROL NUMÉRICO G es la dirección correspondiente a las funciones preparatorias. ciclos automáticos. La función G va seguida de un número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones preparatorias diferentes. Se utilizan para informar al control de las características de las funciones de mecanizado. etc. tipo de corrección de herramienta. MECÁNICA . programación absoluta y relativa. CONTROL NUMÉRICO ING. MECÁNICA .UNT Página 34 . UNT Página 35 . MECÁNICA . La dirección M va seguida de un número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones auxiliares diferentes. Se usan para indicar a la máquina herramienta que se deben realizar operaciones tales como: parada programada. Ejemplos: M00: Provoca una parada incondicional del programa. cambio de útil.CONTROL NUMÉRICO M es la dirección correspondiente a las funciones auxiliares o complementarias. rotación del husillo a derechas o a izquierdas. detiene el husillo y la refrigeración. etc. ING. 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. LOS FAMOSOS BLOCKS EN CN Estructura de Block Es el modo de dar órdenes a la máquina para que se los ejecute tiene ciertas características que se debe cumplir. M03: Permite programar la rotación del husillo en sentido horario. F es la dirección correspondiente a la velocidad de avance.CONTROL NUMÉRICO M02: Indica el fin del programa.UNT Página 36 . M04: Permite programar la rotación del husillo en sentido antihorario.75 pulg.00 s500 Cada palabra en el enunciado especifica un detalle en la operación de taladro. S es la dirección correspondiente a la velocidad de rotación del husillo principal. I.000 f7. J. para realizar una operación de taladro se introduce un comando del tipo siguiente: n010 x20750 y3. y en el plano Y-Z. Se programa directamente en revoluciones por minuto. ING. 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. El programa de partes con control númerico completo consta de una secuencia de enunciados similares al comando anterior. se utilizan las direcciones I y K. las direcciones J y K. MECÁNICA . Cuando la interpolación se realiza en el plano X-Y. Va seguida de un número de cuatro cifras que indica la velocidad de avance en mm/min. Análogamente.00 pulg). y=3. (x=2. La s y la f especifican la velocidad de alimentación y la velocidad de giro que se van a usar en la operación de taladrado (velocidad de alimentación=7. etc. en el plano X-Z. Las palabras x y y indican las posiciones de coordenadas x y y. K son direcciones utilizadas para programar arcos de circunferencia. se utilizan las direcciones I y J. La palabra n (n010) es simplemente un número de secuencia para el enunciado. Por ejemplo. T es la dirección correspondiente al número de herramienta. usando cuatro dígitos.00 pulg/min y velocidad de giro=500 rpm). MECÁNICA . en donde cada uno de los caracteres alfanuméricos tienen un significado y una representación propia.CONTROL NUMÉRICO La máquina 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. A O001 N010 N020 G21 [BILLET X 30 N030 N040 N050 G28 M06 M03 T1 S 500 N060 N……. 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 máquina herramienta es a través de los elementos que forman la estructura de un block de instrucciones. N070 N080 N090 M02 G28 M05 Conclusión F 60 Procedimiento Z 80 Encabezado b c D 9.2.UNT Página 37 . Programación de partes asistida por computadora: ING. superficies regladas. La programación manual de 3 y más ejes. no es aconsejable sin apoyo del ordenador.P2 P1 es un punto definido en el plano x-y que se localiza en x=1. La mayoría de las formas de las partes de trabajo se describen usando enunciados como estos para especificar sus superficies. cilindros. - Introducción de los parámetros de corte. puntos. bordes y posiciones de orificios. planos.). esquinas. - Definición del recorrido de la herramienta sobre los elementos geométricos definidos anteriormente.0.0 pulg y en y =5. La programación utilizando el ordenador pasó a conocerse con el nombre de programación automática.0 L1 =LINE/P1. Fases de la programación asistida: - Definición del contorno de la pieza con los elementos geométricos que la componen (líneas. el gran número de cálculos de puntos intermedios es inabordable por métodos manuales. Se usan enunciados Similares para definir círculos. La geometría se define usando enunciados de geometría de la APT.UNT Página 38 . 5. El nombre más correcto sería el de programación asistida por ordenador. La primera intervención del ordenador en el campo del control numérico se dio precisamente en el área de la programación cuando a finales de los 60 el MIT desarrollo la programación de herramientas en forma automática APT (AutomaticProgrammingTool). lenguaje universal válido para mecanizados en 3. en el que cada instrucción del programa está compuesta de palabras de vocabulario. esferas.0 pulg. L1 es una línea que va a través de los puntos P1 y P2. 4 y 5 ejes. a poco compleja que sea la pieza. El lenguaje más utilizado en el APT. tales como: P1 = POINT/1. etc) y codificándolos según el lenguaje de programación utilizada. separado por caracteres especiales como la barra (/) o la coma (.CONTROL NUMÉRICO Cuando el perfil es complejo y la precisión requerida es elevada. un lenguaje para programación del control numérico por ordenador. cilindros y otros elementos geométricos. arcos. Hasta hoy es el más usado para programación de punto a punto y trayectoria continua. ING. MECÁNICA . valores numéricos y símbolos. Por ejemplo considere el ejemplo: GORGT/L3. el programador introduce el programa APT a la computadora durante el procesamiento se generan enunciados de bajo nivel (similares a los que se preparan en la programación manual de partes) para que los use una máquina herramienta particular. publicidad y productos de diferentes industrias. donde el software realiza cálculos para determinar una forma y tamaño óptimo para una variedad de productos y aplicaciones de diseño industrial. CAD es utilizado principalmente para la creación de modelos de superficie o sólidos en 3D. El software CAD puede ser especializado para usos y aplicaciones específicas. Un enunciado común para una operación de punto a punto es GOTO/P1 Esto dirige a la herramienta para que se mueva de su posición actual a una posición definida mediante P1. En diseño de industrial y de productos. velocidades de giro. L4 El enunciado dirige a la herramienta para que vaya a la derecha (GORGT) a lo largo de la línea L3 hasta que se coloque justo después de la línea L4. Cuando termina. MECÁNICA . o bien. dibujos de componentes físicos basados en vectores en 2D. Se usan enunciados APT adicionales para definir los parámetros de operación tales como velocidades de alimentación. Sin embargo.3. en donde P1 se ha definido mediante un enunciado previo de geometría de APT. 9. CAD es ampliamente utilizado para la animación computacional y efectos especiales en películas. PAST. CAD también se utiliza en los ING. Programacion de partes asistida por sistemas CAD/CAM CAD / Diseño Asistido por Computadora Computer-aideddesign (CAD) es el uso de programas computacionales para crear representaciones gráficas de objetos físicos ya sea en segunda o tercera dimensión (2D o 3D). Los comandos de movimiento de trayectoria continua usan elementos de geometría.UNT Página 39 . tamaños de herramientas y tolerancias.CONTROL NUMÉRICO La especificación de una trayectoria de herramienta se realiza con los enunciados de movimiento del APT. CONTROL NUMÉRICO procesos de ingeniería desde el diseño conceptual y hasta el layout de productos. y mejor re utilización de importaciones. manufactura y simulación. los sub-ensambles parciales y los componentes en un sistema CAD agilizan el proceso de diseño. El software CAD permite una reutilización sencilla de diseños de datos y mejores prácticas. Software CAD Estos son algunos ejemplos de aplicaciones de Software tipo CAD: NXes una gama integrada de aplicaciones completamente asociativas de tipo CAD/CAM/CAE. ING. mejora en la calidad del producto y un menor tiempo de lanzamiento al Mercado. etc. Esto le permite al ingeniero analizar interactiva y automáticamente las variantes de diseño. El software CAD brinda una documentación más sencilla y robusta del diseño. Solid Edge es un sistema híbrido de CAD en 2D/3D que utiliza SynchronousTechnology para acelerar el diseño. incluyendo geometría y dimensiones. NX aborda la variedad completa de procesos de desarrollo de diseño de productos. lista de materiales. MECÁNICA . Con modelado de partes y ensable. Mejor visualización del producto final. borradores. para encontrar el diseño óptimo para manufactura mientras se minimiza el uso de prototipos físicos. a través de fuerza y análisis dinámico de ensambles hasta la definición de métodos de manufactura. Beneficios de CAD Los beneficios del CAD incluyen menores costos de desarrollo de productos. administración transparente de datos. Solid Edge facilita la creciente complejidad de diseño de productos. El software CAD ofrece gran exactitud de forma que se reducen los errores.UNT Página 40 . aumento de la productividad. cambios ágiles. lo que le permite a las compañías motivar el uso de mejores prácticas al capturar y re-usar productos y conocimiento de procesos. y análisis de elementos finitos (FEA) integrado. D-CubedComponents son seis librerías de software que pueden ser licenciadas por desarrolladores de software para integrarlas en sus productos. permitiéndoles a los usuarios de aplicaciones basadas en Parasolid modelar partes y ensambles complejos. MECÁNICA . Proveen capacidades que incluyen el bosquejo parametrizado.CONTROL NUMÉRICO Los siguientes componentes de software son utilizados por desarrolladores de software CAD como base para sus aplicaciones: Parasolid es un componente de software para modelado geométrico en 3D. Es utilizado como la herramienta geométrica en cientos de diferentes aplicaciones de CAD. CAM / Manufactura Asistida por Computadora Manufactura Asistida por Computadora (CAM) comúnmente se refiere al uso de aplicaciones de software computacional de control numérico (NC) para crear instrucciones detalladas (G-code) que conducen las máquinas de herramientas para manufactura de partes controladas numéricamente por computadora (CNC). Los ING. medidas de separación y visualización de líneas ocultas. CAM y CAE. detección de colisiones. simulador de movimiento. diseño de partes y ensambles.UNT Página 41 . así como automatizar la creación de documentación de producción. Software CAM Estos son algunos ejemplos de aplicaciones de Software CAM: NX CAM y CAM Expressle permiten a los programadores NC maximizar el valor de sus inversiones en las máquinas de herramientas más nuevas. Los sistemas CAM y PLM pueden integrarse con sistemas DNC para entrega y administración de archivos a máquinas de CNC en el piso de producción. como control numérico directo (DNC). integrados con la administración del ciclo de vida del producto (PLM) proveen planeación de manufactura y personal de producción con datos y administración de procesos para asegurar el uso correcto de datos y recursos estándar.CONTROL NUMÉRICO fabricantes de diferentes industrias dependen de las capacidades de CAM para producir partes de alta calidad. diseño asistido por computadora (CAD) para la preparación de modelos. verificación y optimización de programas NC para una productividad óptima de maquinado. Los sistemas CAM pueden maximizar la utilización de la amplia gama de equipamiento de producción. o ejecución de CCM. e inspección de equipo CMM. programación NC. eficientes y capaces. administración de herramientas. El plan es entonces ejecutado en un ambiente de producción. ING. Una definición más amplia de CAM puede incluir el uso de aplicaciones computacionales para definir planes de manufactura para el diseño de herramientas. maquinado CNC. incluyendo alta velocidad. Beneficios de CAM Los beneficios de CAM incluyen un plan de manufactura correctamente definido que genera los resultados de producción esperados.UNT Página 42 . simulación de máquinas de herramientas o post-procesamiento. maquinado de descarga eléctrica (EDM). programación de la inspección de la máquina de medición (CMM). Los sistemas CAM pueden ayudar a la creación. Los sistemas CAM avanzados. 5 ejes. MECÁNICA . máquinas multifuncionales y de torneado. MECÁNICA . detección de colisiones. medidas de separación y visualización de líneas ocultas. así como conectar el plan de datos directamente a los sistemas del piso de producción tales como DNC y administración de herramientas. D-CubedComponents son seis librerías de software que pueden ser licenciadas por desarrolladores de software para integrarlas en sus productos. Los siguientes componentes de software son utilizados por desarrolladores de software CAM como base para sus aplicaciones: Parasolid es un componente de software para modelado geométrico en 3D. ING. permitiéndoles a los usuarios de aplicaciones basadas en Parasolid modelar partes y ensambles complejos. simulador de movimiento. fixture design and other tooling processes built on a foundation of industry knowledge and best practices. fresas-torno y maquinados de 5 ejes. TecnomatixPartPlanning and Validationle permite a los ingenieros de manufacturas. Pueden compartir herramientas y librerías de recursos. Es utilizado como la herramienta geométrica en cientos de diferentes aplicaciones de CAD. CAM y CAE. NX Tooling and Fixture Design offers a set of automated applications for mold and die design. y administradores trabajar juntos para digitalmente definir y validar el proceso de manufactura de partes.UNT Página 43 . programadores NC. diseñadores de herraientas. máquinas funcionales.CONTROL NUMÉRICO NX CAM provee el rango total de funciones para tratar con el maquinado de alta velocidad de superficies. CAM Express provee una gran programación NC con un bajo costo de propiedad. Proveen capacidades que incluyen el bosquejo parametrizado. diseño de partes y ensambles. UNT Página 44 . MECÁNICA . FUNCIONES PROGRAMABLES CN las MHCN emplean como método de trabajo la modalidad Actualmente CNCexclusivamente.CONTROL NUMÉRICO Ejemplo de una programación de código G en un controlador Mach3 10. APLICACIONES DEL CONTROL AUTOMATICO 10. Sin embargo. existen en el entorno de la máquina herramienta ING.1. 3. Por esta razón el operador puede editar los programas con menos información de partida. 10. Sistemas CN básicos: En las primeras máquinas-herramienta dotadas de unidades de control numérico elprograma se confeccionaba externamente y debía ser transferido a la MHCN mediante algún tipo de soporte físico (disquete. Las correcciones geométricas debidas a las dimensiones de las herramientas y de los dispositivos de sujeción tenían que preverse anticipadamente en la programación y ser gestionadas de manera exhaustiva. Sistemas CNC: (controlados numéricamente por ordenador) Presentan un ordenador como UC que permite al operador comenzar (o terminar) el programa y además realizar modificaciones (editar) sobre el mismo a pie de máquina manipulando los datos con periféricos de entrada y salida. pero no podían modificarse (editarse).1. Estos programas CN podían ser puestos en marcha o detenidos a pie de máquina.UNT Página 45 . No existen diferencias entre CN y CNC con relación a: Lenguaje de programación Tecnología de la máquina-herramienta ING.1. casete o cinta perforada).1.CONTROL NUMÉRICO referenciascontinuas a la "tecnología CN". Es importante conocer los escalones de dicha tecnología ydistinguir entre los términos CN y CNC. limitándose a seleccionar las herramientas o utillajes en esa fase.2. utilizando generalmente hojas de proceso o de datos de utillaje. MECÁNICA . 10. El operador montaba las herramientas y los amarres pieza en acuerdo estricto con aquellas consideraciones. de forma independiente al programa.1. Estos datos se incorporan automáticamente a la programación durante la ejecución para que sean llevadas a cabo las correcciones pertinentes. Las dimensiones de herramientas y utillajes se definen durante el reglaje o inicialización de las mismas. 10. en cuyo caso se hablaría de ING. en cuyo caso se habla de un módulo.o bien interconectadas entre sí por medio de algún tipo de mecanismo automático para la carga ydescarga del trabajo en curso. desgaste de las herramientas. MAQUINAS HERRAMIENTAS DE CONTROL NUMÉRICO (MHCN) Las Maquinas Herramientas de Control Numérico (MHCN). constituyen una modalidad deautomatización flexible más utilizada. son máquinas herramientas programadas para fabricarlotes de pequeño y medio tamaño de piezas de formas complicadas. Estas máquinas pueden encontrarse en forma aislada.. vibración.2. etc.UNT Página 46 . control adaptativo. MECÁNICA .condición del material.CONTROL NUMÉRICO 10. los programas de softwaresustituyen a los especialistas que controlaban convencionalmente los cambios de las máquinas yconstituciones que incluye las tareas y sus velocidades así como algunas variables de controladaptativo para comprobar aspectos tales como temperatura. que permiten proceder a los reajustesnecesarios. No soloes reduce aso el tiempo de lanzamiento. Algunas empresas que producen una gama deproductos estrecha se han dirigido. más sencilla y barata. En otros casos. En los casos de producciónde gran volumen. Elprograma de ordenador puede seleccionar la herramienta a utilizar. Algunas máquinas CN incluyen “cartucheras” rotatorias con diferentes herramientas. de este modo. Página 47 ING. a las maquinas CN porque.UNT . en un futuro. y aquellas. seleccionan con un “brazo” elinstrumento o material que necesitan para desarrollar una determinada tarea. sino que también se simplifica el flujo de items en cursopor el taller. Sobre las funciones desarrolladas por las máquinas convencionales las máquinas a control numérico incorporan básicamente: Sistemas de posicionado de la herramienta. las máquinas de Control Numérico harán el trabajo de precisión. aunquepuede haber excepciones. aunque el coste de laprogramación sea alto. las maquinas CN y los robots son lentos. puede ser utilizada posteriormente sin necesidad devolver a programar. mientras que en otros la configuración es lineal. sin necesidad de intervención humana.CONTROL NUMÉRICO una célula de fabricación. Cuando una máquina decontrol numérico actúa de forma independiente. frente a las maquinas se ubica un carrusel de herramientas. etc. Sistemas de cambio de herramientas. descarga y ensamblaje. una maquinapuede encargarse de realizar distintas operaciones que antes habían de hacerse en varias. Se cree que. Sistemas de control de condiciones de mecanizado. etc.mientras que los robots se limitaran a la carga. fiabilidad de las maquinas. los programas y las herramientas. MECÁNICA . Sistemas de medición de piezas y herramientas. Sistemas de medición del desplazamiento.quien se ocupa de la carga y descarga de las piezas a procesar. una vez hecha esta. sería suficiente porque. En ocasioneslas máquinas están dispuestas en forma semicircular para que un robot pueda encargarse demanejar los materiales. Para determinar la conveniencia de estas máquinas en términos de coste habrá queconsiderar la mano de obra.materiales. la automatización rígida. la disponibilidad de operarios especializados. no obstante. tipo y grado deprecisión requerida. necesita contar con la presencia de un operario. las CN han resuelto menosproblemas de los que se esperaba. La sensibilidad del lector de las instrucciones a las averías. • Se incrementa la flexibilidad de maquinado. • Reducción del manejo de la pieza de trabajo. También es importante mencionar que la configuración física de las maquinas no facilita larealización de cambios. • Mejor control del proceso y tiempos de maquinado.1. si bien ésta es mucho menor que la permitida por lasmaquinas CNC. • Se incrementa la Seguridad para el usuario. • Aumento de productividad. Desventajas La frecuencia de errores en la programación. • Disminución en los costos por herramientas. los operarios especializados tienen quepermanecer al lado de aquellas para controlar como funcionan e introducir los posibles ajustes sifuesen necesarios. ING. Ventajas 10.UNT Página 48 .2. En Manufactura En diseño • Permite una mejor planeación de las operaciones.1. 10. como muchas otras tecnologías.2.2. • Cumplimiento de especificaciones.1. una mayor flexibilidad que lasconvencionales a las que han sustituido. • Aumento en precisión. • Reducción en tiempo de programación. El deterioro de las cintas magnéticas o perforadas en que están grabadas lasinstrucciones.1. • Reducción en la dificultad para manufacturar partes.2. • Reducción del tiempo de flujo de material.2.2. 10. • Prototipos precisos. así como que. 10. puede afirmarse.CONTROL NUMÉRICO Sistemas de cambio de pieza. en muchos casos. Aunque. MECÁNICA . 2.UNT Página 49 . MECÁNICA . Otras condiciones adicionales pueden consistir en: información geométrica (p.e. F40.3..CONTROL NUMÉRICO 10. X20. avance: F0. Efectuar la inspección. velocidad de giro. puede ejecutarse tantasveces como se desee. etc. datos de coordenadas. Cargar. fijar y liberar las piezas. los puntos apropiados del programa CN deben modificarse. Una vez introducido el programa CN en el sistema de control. tales modificaciones pueden ser realizadas directamentepor el operador de la máquina. información tecnológica (p. Al operador tan sólo le queda: Preparar la máquina. nombre de bloques de programa: P50comienzo de bloque en programa nº50. Q60= final de bloque en programa nº60) Subrutinas Los programas de CN con secuencias de mecanizado repetitivas incluyen un númerode instrucciones que tienen que ser programadas varias veces. Monitorizar las secuencias de mecanizado. Para que el programador no tenga que escribir y/o introducir instruccionesrepetidamente. En un sistema de control CNC.e.e. y estos detallesalmacenarse en el programa CN. Si algunas operaciones deben llevarse a cabo de forma diferente a la especificada en elprograma CN. Recambiar las herramientas desgastadas. hay formas de preparar secciones de programas ING. Z30). velocidad de giro: S1000) e información de programación (p. MECANIZADO El mecanizado siguiendo un programa CN es diferente: Las operaciones de mecanizado deben establecerse previamente y en elorden correcto. junto con las condiciones de avance. Y40. una instrucción devuelveel control al programa principal. ING. Torno Freza Taladro Otras operaciones Esmerilado Para procesamiento de láminas. Esto origina que se activen los motores de los ejes X y Z. Para doblado de tubos.CONTROL NUMÉRICO repetitivas comosubrutinas que son almacenadas separadamente en el sistema de control. MECÁNICA . manteniéndose así hasta llegar a laposición X=40.UNT Página 50 . Cuando seejecuta el programa principal para una pieza concreta. Z=20". Al final de la subrutina. siendo insertada en lasecuencia general de mecanizado. Un programa CN consta básicamente de instrucciones. Z=20 10. Estas instrucciones sonconvertidas por el sistema de control en pulsos de control para la máquinaherramienta Ejemplo Si en el programa aparece: "Desplazamiento rápido a X=40. Para Maquinado. APLICACIONES DE MAQUINAS HERRAMIENTAS. se llama a la subrutinamediante instrucciones especiales en el punto adecuado.4. Procesos de corte térmico. UNT Página 51 . MECÁNICA .CONTROL NUMÉRICO FUNCIONAMIENTO DE UN TORNO CONVENCIONAL FUNCIONAMIENTO DE UN TORNO DE CONTROL NUMÉRICO ING. 5. Torno de control numérico ING. Máquinas de colocación de cinta. Máquinas para soldar por fusión con arco. APLICACIONES QUE NO SON MÁQUINAS HERRAMIENTAS. MECÁNICA . Máquina de medición de coordenadas para inspección. Máquina para inserción de componentes en ensambles electrónicos.CONTROL NUMÉRICO 10.UNT Página 52 . Máquinas de devanad de filamentos para compuestos. Máquina de dibujo. Máquinas para cobertura de alambre eléctrico. Máquinas para soldar por fusión con resistencia. CONTROL NUMÉRICO Fresadora de control numérico Taladradora de Control numérico ING. MECÁNICA .UNT Página 53 . UNT Página 54 .CONTROL NUMÉRICO Esmeriladora de control numérico Carga y descarga para procesamiento de láminas metálicas ING. MECÁNICA . UNT Página 55 .CONTROL NUMÉRICO Máquina de control numérico para doblado de tubos Máquina de control numérico para procesos de corte térmico Máquina de control numérico de colocación de cinta ING. MECÁNICA . MECÁNICA . ING.UNT Página 56 .CONTROL NUMÉRICO Máquina de control numérico para soldar por fusión con arco. UNT Página 57 . Programación de las maquinas CNC. Mc Graw Hill.pdf ING.htm http://www.CONTROL NUMÉRICO 11.edu.asp http://www.com/apuntes/ingenieria_mecanica/controlnumericocnc/defa ult.frlp.edu.PDF http://www. pag. Curso de CNC torno-Manual I. H.virtual.sitenordeste.34 Maquinas herramienta CNC. Fundamentos de Manufactura Moderna (Materiales. Cap. Bawa. Groover/1era Edición/1997/Págs.elprisma.S. REFERENCIAS Procesos de manufactura. Cap. CEDIT. MECÁNICA .unal.com/mecanica/control_numerico. 925-938 http://www.co/cursos/ingenieria/mecatronica/docs_curso/Anexo s/TUTORIALcnc/DOCUMENTOS/otros/U4-control-numerico-por computadora. 56-115.ar/mecanica/Materias/CNCMH/ClaseDemo. Procesos y Sistemas)/Mikell P.utn.