centro de mecanizado
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
CENTRO DE MECANIZADO
DARIO ALEMÁN
CARLOS JÁCOME
PABLO REZA
08/02/2013
Marco teórico
La automatización de los procesos industriales a través de los años ha dado lugar a un
avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible gracias a una serie de
factores entre los que se encuentran las nuevas tecnologías en el campo mecánico, la
introducción de los computadores, y sobre todo el control y la regulación de sistemas
y procesos.
La incorporación de los computadores en la producción es, sin lugar a dudas, el
elemento puente que está permitiendo lograr la automatización integral de los
procesos industriales. La aparición de la microelectrónica y de los microprocesadores
ha facilitado el desarrollo de técnicas de control complejas, la robotización, la
implementación de sistemas de gobierno y la planificación. Todos estos elementos
llevan consigo la reducción de costos, el aumento de la productividad y la mejora de
calidad del producto.
La primera época de la automatización estuvo marcada por la aplicación de
dispositivos capaces de controlar una secuencia de operaciones y el comienzo del
estudio sobre la regulación automática. Además, a nivel de empresa, se desarrolló el
concepto de producción continua tanto para la fabricación de productos típicamente
continuos, como para los de tipo discreto.
La segunda época, desde la Segunda Guerra Mundial hasta nuestros días, se ha
caracterizado por la aparición de la microelectrónica y con ello la de los
computadores, y a su vez por el gran avance de la Teoría del Control. También en
esta época, la introducción de los robots industriales en la fabricación de series
pequeñas y medianas ha incrementado sustancialmente la flexibilidad y autonomía de
la producción.
OBJETIVO GENERAL
Aplicar los conocimientos adquiridos mediante el simulador de inventor CAM en el
centro de mecanizado fabricando una pieza definida y diseñada en el programa.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Mecanizar un diseño en el centro de mecanizado la cual haya sido
programado en el Inventor CAM.
Observar el tiempo que se demora en su fabricación y a su vez compararla con
el tiempo obtenido en el Inventor CAM.
Realizar la pieza en el menor tiempo posible y corregir errores producidos en
el simulador antes de su fabricación en el centro de mecanizado.
MARCO TEÓRICO
Un Centro de Mecanizado es una Máquina Herramienta con control numérico
(CNC), basada en una fresadora convencional, a la que se le han añadido diferentes
componentes, accesorios y utillaje para poder realizar tareas complementarias al
Fresado.
Los centros de mecanizado deben incorporar un porta herramienta específico, que
permita la utilización de cambios automáticos de la herramienta de corte, de tal forma
que permitan la mecanización de principio a fin de una pieza sin intervención
humana.
Partes electro informáticas de un centro de mecanizado
Un centro de mecanizado tiene una estructura muy parecida a los sistemas
informáticos clásicos, pudiendo comunicarse entre ellos. Actualmente pueden llegar a
formar parte de una red informática. Básicamente se distinguen las siguientes partes o
estructuras en los sistemas de los centros de mecanizado:
Unidad central de procesos o CPU.
Periféricos de entrada.
Unidades de almacenamiento de datos.
Periféricos de salida.
Unidad de enlace, PLC.
Unidad central de procesos o CPU
Es el corazón del sistema. Está compuesto por una estructura informática donde el
microprocesador determina la capacidad real de la máquina CNC. Entre las funciones
que tiene que realizar se encuentran:
Calcular la posición de los ejes y los desplazamientos de la máquina.
Controlar los diferentes modos de funcionamiento de la máquina.
Periféricos de entrada
Son todos los elementos que sirven para suministrar la información a la CPU. Entre
los más importantes están los siguientes:
Reglas ópticas y posicionadores.
Conexión con el ordenador.
Teclado y panel de mandos.
Unidades de almacenamiento de datos
Actualmente los tipos más utilizados son:
Disco duro.
Conexión RS232 con ordenador.
Periféricos de salida
Son todos aquellos elementos que sirven para recibir la información que suministra la
CPU. Entre los más importantes se destacan:
Comunicaciones RS232.
Monitor.
Control de movimiento de los ejes y demás elementos de la máquina.
El monitor le informa al operario todos los sucesos que se están produciendo entre los
diferentes procesos de comunicación, tanto los datos de entrada como los de salida.
Unidad de enlace PLC
Una vez procesados los datos por la CPU, se transmite la información a los diferentes
órganos de la máquina, para que se proceda a la ejecución. Estos datos no los envía
directamente a la máquina sino que lo hace a través de la PLC, también llamado
autómata programable
Características de centros de mecanizado
La uniformidad en la producción, que es importante en las producciones en serie.
Alta velocidad de producción, ya que realizan gran cantidad de operaciones de forma
automática sobre la pieza.
Buen acabado superficial, lo que las hace aptas para dar forma final a las piezas
fabricadas.
Una máquina de herramienta CNC se difiere de una máquina de herramienta
convencional en los siguientes aspectos:
El operario puede manejar varias máquinas CNC a la vez.
No se necesita consultar apenas el plano.
El programa tiene todo el control de los parámetros de corte.
Existe la posibilidad de realizar prácticamente cualquier tipo de mecanizado.
Tiene un elevado costo de máquinas, accesorios y mantenimiento.
Se necesita mantener grandes volúmenes de producción para amortizar costes.
Son reconfigurables, por lo que pueden cambiar rápidamente de configuración para
realizar diferentes tareas de mecanizado sobre una pieza.
La flexibilidad y versatilidad debida al alto grado de automatización las hace capaces
de realizar diversas operaciones de mecanizado de una pieza.
Clasificación de centros de mecanizados
De momento, podemos concluir que se trata de un problema complejo por el número
de variables implicadas y la diversidad de los factores a considerar.
En cualquier caso hay algunos factores clave:
La tipología de las piezas a producir (tamaño, complejidad)
El tamaño de los lotes de producción
Las especificaciones técnicas (tolerancias de las piezas)
El entorno donde ha de ubicarse y trabajar la máquina.
En efecto, todos estos factores y otros derivados, relacionados e incluso adicionales a
los mismos intervienen en una decisión que puede ser de importancia para la
empresa. En cualquier caso, vayamos por partes, si la primera cuestión es:
Selección de la máquina herramienta
La selección del Centro de Mecanizado que necesita su empresa depende de
demasiados factores como para ser una decisión sencilla, dada la amplia oferta del
mercado actual de la Máquina Herramienta.
Dada la gran inversión que suponen estos equipos, se recomiendan valorar:
Tipo de necesidades no cubiertas por su maquinaria actual.
Tipo de piezas demandadas, tanto en material, peso, tamaño, tareas diferentes de
mecanizado que necesitan, etc.
Necesidades de Calidad de sus clientes: normativas, tolerancias, etc.
Ubicación y sus acceso dentro de su Planta.
Necesidad de componentes o accesorios externos, software, herramientas, etc.
Formación de sus operarios.
Tipos de programación
Programación con códigos G&M (manual)
Ésta se efectúa mediante un lenguaje de bajo nivel llamado G & M.
Se trata de un lenguaje de programación vectorial mediante el que se describen
acciones simples y entidades geométricas sencillas (básicamente segmentos de recta y
arcos de circunferencia) junto con sus parámetros de maquinado (velocidades de
husillo y de avance de herramienta).
El nombre G & M viene del hecho de que el programa está constituido por
instrucciones Generales y Misceláneas.
Si bien en el mundo existen aún diferentes dialectos de programación con códigos
G&M, se dio un gran paso adelante a través de la estandarización que promovió la
ISO.
Esta estandarización fue adoptada por la totalidad de los fabricantes industriales
serios de CNC y permite utilizar los mismos programas en distintas máquinas CNC
de manera directa o con adaptaciones menores.
A pesar de tratarse de un lenguaje de programación muy rudimentario para los gustos
actuales, lo robusto de su comportamiento y los millones de líneas de programación
que hacen funcionar máquinas de CNC en todas las latitudes del planeta aseguran su
vigencia en los años por venir.
Programación automática CAD-CAM
Cuando hay que maquinar una pieza de una geometría muy compleja, el número de
sentencias puede ser muy elevado y pueden ser necesarios cálculos muy complicados
para obtener la trayectoria, aumentando la probabilidad de errores. Por esta razón
existen los lenguajes avanzados de programación, como el CAD-CAM que apenas
exige la introducción de los datos del dibujo de la pieza y algunos datos técnicos
adicionales, luego éste software elabora el programa pieza requerido.
Sistemas CAM
Los sistemas CAM (Computer Aided Manufacturing, Fabricación Asistida por
Ordenador) utilizan los datos generados por un sistema CAD. Los programas CAM
permiten controlar de manera automática máquinas y herramientas diversas (por
ejemplo, robots), de tal manera que la selección de los cambios de posición de la
máquina, el movimiento de las herramientas de corte, etc., se eligen en un proceso
automático, sin la intervención de ningún operario.
El resultado para la empresa es una mayor eficiencia en los procesos de fabricación y
una disminución en el número de errores, pues las máquinas (si están bien
programadas y funcionan correctamente), llevarán a cabo los procesos de corte,
acabado, etc., con absoluta precisión.
Ventajas de un sistema CAM
Reducción en los costes de fabricación. Derivados, por ejemplo, de un menor tiempo
de fabricación o de la reducción de la mano de obra.
Aumento en la calidad de la fabricación. Las máquinas realizan solo los movimientos
que han sido programados. No obstante, un error en la programación puede dar lugar
a errores (a menudo, de poca entidad) que pueden afectar a una remesa completa de
productos.
Mayor flexibilidad en la producción. Un pequeño cambio en el diseño implica un
cambio en el programa CAM y una variación inmediata en la producción. Todo ello
procesado automáticamente.
Sin embargo, los sistemas CAM no son baratos. Es necesario una fuerte inversión
para ponerlos en funcionamiento, por lo que se emplean solo en empresas de cierta
envergadura. No obstante, pueden llegar a resultar muy rentables debido a las
ventajas que acabamos de mencionar.
superficies creadas cuando éstas son criticas. Desde el punto de vista de la ingeniería
concurrente es posible, por ejemplo, empezar el diseño y fabricación de parte del
molde simultáneamente al diseño de la pieza que se quiere obtener con el molde,
partiendo de la superficie externa de la pieza mientras aún se está diseñando la parte
interna de la misma.
INVENTOR CAM
Desde que Inventor se transformó en la herramienta líder en Diseño Mecánico 3D su
desarrollo ha ido creciendo de tal manera que ha existido y seguirán existiendo un sin
fin de partner con aplicaciones específicas que conversan con Inventor
(CAD/CAM/CAE), varios de ellos resultaron tan buenos que finalmente Autodesk
terminó comprándolos para incorporárlos directamente en inventor.
Solid CAM empresa orientada al desarrollo de aplicaciones integradas de software
CAM desarrolló Inventor CAM, la única aplicación CAM que funciona directamente
en Inventor.
Es impresionante como se integra con Inventor para generar el mecanizado y ante
cualquier cambio del modelo de inventor, el mecanizado se actualiza
paramétricamente. Claro está que otras aplicaciones externas como Edge CAM
también tiene la misma parametría, pero funciona aparte, es otra interfaz y finalmente
otra ventana más que abrir. Inventor CAM es un software diseñado para el control de
sistemas CNC para mecanizado, torno y fresa de piezas en 2,5 / 3 / 4 y 5 ejes con la
enorme ventaja de que funciona exclusivamente dentro del entorno de Inventor.
Inventor CAM aporta una suite completa de módulos CNC para:
• 2.5D Milling
• 3D Milling
• High-SpeedMachining
• Multi-sidedIndexial 4/5 axesMill-ing
• Simultaneous 5 axesMillingTurning
• Turn-Mill up to 5-axes
• WireEDM
Con la ventana de integración de Inventor CAM in Autodesk INVENTOR, todas las
operaciones de maquinado pueden ser definidas, calculadas y verificadas sin dejar el
desarrollo del INVENTOR. Todas las geometrías “D y 3D usadas para maquinado
son asociativas en su totalidad al modelo diseñado en INVENTOR. Si se hace algún
cambio en el modelo de INVENTOR, todos las operaciones CAM se actualizan
automáticamente.
La completa asociatividad con el diseño de INVENTOR reduce errores cuando el
modelo cambia y facilita los procesos cuando las actualizaciones son recibidas para
los modelos actuales de la máquina.
APLICACIONES
InventorCAM se utiliza en manufactura mecánica, electrónica, médica, productos de
consumo, diseño de máquinas, industria automotriz y aeroespacial, moldes,
herramentales, prototipado rápido, etc.
INVENTOR CAM 2012
Con InventorCAM 2012 los usuarios de Autodesk Inventor, lograran un aumento
espectacular de la productividad para el maquinado CNC de sus partes debido a la
integración en una sola interface con Autodesk Inventor. InventorCAM ofrece el
mismo aspecto y la misma sensación tacto en CAM como en CAD, lo que reduce la
curva de aprendizaje, permitiendo a los ingenieros adaptarse rápidamente y generar
las trayectorias de herramientas más eficientes y seguras directamente desde la barra
de herramientas CAM, dentro de Autodesk Inventor.
La revolucionaria tecnología de iMachining en InventorCAM 2012 utiliza cortes tipo
morphing en espiral y un algoritmo de control de avance para habilitar las
herramientas de corte en toda la profundidad, sin sufrir cargas de choque o fricción.
Cortar en la totalidad de la profundidad ayuda a repartir la carga sobre la longitud de
la herramienta, en lugar de solo unos pocos milímetros en la parte inferior, mientras
que mantiene un control preciso del espesor de la viruta y de las cargas fijas durante
el corte, esto permite lograr mucho mayor remoción del meta incluso en materiales
muy duros que queramos mecanizar.
Las aplicaciones que requieren el uso de herramientas de diámetros pequeños se ven
beneficiadas particularmente con iMachining. La optimización del avance y la
velocidad son generadas automáticamente por un asistente tipo “wizard” del
software, el cual contiene las propiedades de la máquina, la herramienta, el material,
la geometría y el nivel de uso seleccionado para el corte. Las tecnologías iREST y
iFinish son una parte integral de este proceso, cortan el material restante con
cortadores más pequeños para que la ruta de corte de acabado final se pueda llevar a
cabo con toda la profundidad y libre de virutas.
Inventor CAM 2012 es poderoso por su capacidad de manejo de múltiples husillos y
multi-torretas en los centros de maquinado. InventorCAM 2012 toma ventaja de estas
aplicaciones de iMachining para superar los problemas asociados con baja rigidez y
la preparación de los sets de herramientas, ya que disminuye la agresividad de corte y
la utilización de la carga constante de la herramienta producida por iMachining, los
programadores pueden compensar menos las condiciones para un corte perfecto, lo
que permite que la máquina herramienta logre la máxima eficiencia y productividad
en un ambiente libre de colisiones.
El fresado simultáneo en 5 ejes, la indexación de multi-lados, el mecanizado de alta
velocidad y el de superficies 3D de alta velocidad en InventorCAM 2012 da a los
ingenieros la capacidad de cortar las piezas más complejas diseñadas en Autodesk
Inventor. Además de contar con los módulos de software para programar todas las
máquinas en el taller como el taladro, la el torno, y el módulo de electroerosión por
hilo (EDM).
Materiales
Material de la pieza (Grilón)
Calibrador
Herramientas de corte
Torno CNC
Procedimiento de fabricación
1. Diseñar la figura o pieza que vamos a generar en el software Autodesk
Inventor Professional.
2. Mecanizar el modelo diseñado mediante Inventor CAM.
3. buscar las opciones de mecanizado que nos genere un mejor tiempo.
4. Generar los códigos G.
5. En el centro de mecanizado buscar los cero máquina para las herramienta que
vamos a utilizar dependiendo a la estrategia de mecanizado que generamos en
el Inventor CAM para ello seguimos el siguiente procedimiento:
a. ENVIAR A HOME
Mover perilla a home
Seleccionar x,y,z, 4 eje
Aplastar home
Cuando las luces están prendidas ya está en home
b. SISTEMA MANUAL
Poner la perilla en MPG
Seleccionar un eje
Mover con la manija
c. LLAMAR HERRAMIENTA
Perilla en MDI
Program (mDI)
Código htta M6 T……
EOB
Insertar
Cyclestar
d. CAMBIO MANUAL DE HTTA
Perilla en MPG
Tener htta y aplastar botón blanco
CERO PIEZA
MPG y desplazar guía hasta rosar con un borde
Posición
Relativas
Aproximar htta hasta que se prenda luz
Relativas
X
Origen
Se desplaza hasta el otro lado
Se prende el led
La medida se divide para dos y se mueve hasta esa medida
Offsetings
Trabajo
G54
X0
Media
Reset
Posición (Regresar al panel principal (botón bajo F) y ver que en
absolutas marque cero
PARA Z
Ubicarse en x e y cero
Acercar hasta que se prenda la luz
Offsetings
Z0
Media
Reset
Posición
Observar que los tres ejes estén en cero
e. COMPENSAR HERRAMIENTA
MDI
Program
M6 T17
Eob
Insertar
Cyclestart
Ing. Olger Pérez M Sc
En absolutas
Posicionar htta en pieza (Z) con papel
Ver arriba cuanto marca (ej -60,7) la diferencia entre las dos httas
Offsetings
Compensaciones
Htta 17, ingresar -60,7
Input (tecla bajo el punto)
Reset
Posición
f. COMUNICACIÓN
DNC
Posición y titila LCK
Revisar que en el prog coincidan httas y g54
En transmisión enviar si esta en DNS y titilando LCK, bajar avances
(derecha e izquierda) y OK.
6. Una vez terminado estos pasos procedemos a enviar el programa mediante el
software CIMCO para poder ejecutar y obtener la pieza previamente dicha.
CONCLUSIONES
El CAM es importante para realizar piezas en Centros de mecanizado con una
mayor precisión y nos ahorra el tedioso proceso de ingresar códigos G y M en
la maquina.
Es importante simular el proceso de mecanizado ya que con ello se pueden
observar errores que pueden ocurrir, los cuales pueden ser corregidos para
obtener mejores resultados.
Si lo que queremos es producir en serie, es importante reducir lo máximo
posible el tiempo en el simulador ya que un par de segundos podrían ser
altamente considerables al realizar miles de piezas en centros de mecanizado.
RECOMENDACIONES
Al realizar el programa para el mecanizado, tener siempre presente programar
el encendido del refrigerante, el cual debe apuntar a la herramienta más no a la
pieza a ser mecanizada.
Regular la velocidad de avance de la herramienta de acuerdo al material que
vamos a trabajar.
Tener presente al momento de programa que la entrada de la herramienta debe
ser en forma de espiral para evitar una entrada brusca en la pieza y por ende
recalentamiento en la fresa o herramientas usadas en el centro de mecanizado.
El operario debe mantenerse cerca del panel de control para evitar
inconvenientes para el proceso de mecanizado, (cuando se realice la búsqueda
del maquina.)
ANEXOS
Maquina de fresado mecanizando la pieza
