Capítulo 1. Sistema CNC

La única excepción es la máquina de corte de alambre para la cual algunos constructores de máquinas-herramienta todavía prefieren usar un sistema de bucle abierto porque prácticamente no hay fuerza de corte en el mecanizado de corte de alambre. Hoy en día, casi todas las máquinas CNC utilizan este sistema de control.

Elementos de un sistema CNC

Un sistema CNC consta de los siguientes 6 elementos principales:

• Dispositivo de entrada
• Unidad de control de la máquina
• Herramienta de máquina
• Sistema de conducción
• Dispositivos de retroalimentación
• Monitor

Dispositivos de entrada

Unidad de disquete

El disquete es un pequeño dispositivo de almacenamiento magnético para la entrada de datos CNC. Sin embargo, este método ha demostrado ser bastante problemático en el largo plazo como disquetes tienen una tendencia a degradarse alarmantemente rápido y son sensibles a los grandes campos magnéticos y, así como el polvo y los arañazos que normalmente existieron en la planta. En los últimos años, todas las computadoras son compatibles con las unidades flash USB para leer y escribir datos que la hacen más y más popular en la unidad de control de máquina CNC. Los programas de pieza pueden descargarse en la memoria de una máquina herramienta o cargarse en el ordenador para su almacenamiento temporal ejecutando un programa de comunicación en el ordenador y configurando el control de la máquina para interactuar con el software de comunicación. Este método se utiliza comúnmente para las máquinas herramientas que no tienen suficiente memoria o búfer de almacenamiento para programas de parte NC grandes.

Distributed Numerical Control

Es un sistema jerárquico para distribuir datos entre un equipo de gestión de producción y sistemas NC. El programa de comunicación en el ordenador central puede utilizar funciones de transferencia de datos bidireccionales para la comunicación de datos de producción, incluyendo: programa de producción, piezas producidas y utilización de la máquina, etc. Cada vez más máquinas-herramienta CNC ofrecen una opción de la tarjeta Ethernet para la comunicación directa dentro de la LAN. Esta es una forma muy eficiente de preparar programas para piezas de trabajo relativamente simples que requieren mecanizado de hasta 2½ ejes. Hay dos subunidades en la unidad de control de la máquina: la unidad de procesamiento de datos (DPU) y la unidad de control de bucle (CLU). Los datos calculados se pasan a CLU para acción adicional. Otras funciones como el encendido / apagado del cabezal de la máquina, el encendido / apagado del refrigerante, la activación / desactivación de la pinza de herramienta también se controlan mediante esta unidad de acuerdo con los códigos internos de la máquina.

Máquina Herramienta

Esto puede ser cualquier tipo de máquina herramienta o equipo. Otras características del diseño tales como estructura rígida y pesada de la máquina; sobremesa de mesa de máquina corta, sistema de herramientas de cambio rápido, etc también contribuyen a la alta precisión y alta repetibilidad de máquinas CNC. Tres tipos de motores eléctricos se utilizan comúnmente. Para conseguir el comportamiento dinámico necesario se acciona en un sistema de bucle cerrado equipado con sensores para obtener las señales de realimentación de velocidad y posición. La velocidad del rotor es igual a la frecuencia de rotación del campo magnético del estator, que es regulada por el convertidor de frecuencia.

Los motores de CA están reemplazando gradualmente los servomotores de CC. Además, los servos AC tienen una proporción de potencia / peso menor y una respuesta más rápida. Son ideales para sistemas de bucle abierto. Ejemplos de aplicación de motor paso a paso son el cabezal magnético de la unidad de disco de disquete y la unidad de disco duro de la computadora, la impresora tipo margarita, el control de cinta X-Y y la máquina CNC EDM Wire-cut.

Motor lineal

Un motor eléctrico lineal es un motor giratorio de la CA colocado plano. La falta de un conjunto de colector cepillado tiene las ventajas de menos mantenimiento, mayor fiabilidad y mejor suavidad. Tiene alta eficacia y bueno para la fuerza continua. El motor lineal sin hierro tiene las ventajas de una menor masa de núcleo, una menor inductancia y ninguna cogulación para un movimiento suave, ya que los motores sin hierro no tienen fuerza de atracción entre los componentes sin marco.

Dispositivo de realimentación

Para que una máquina CNC funcione correctamente, es necesario actualizar constantemente los valores de posición y la velocidad de los ejes. Normalmente se utilizan dos tipos de dispositivos de retroalimentación, un dispositivo de retroalimentación de posición y un dispositivo de retroalimentación de velocidad. Este dispositivo se considera de la más alta precisión y también más caro en comparación con otros dispositivos de medición montados en tornillos o motores. La diferencia de los voltajes se puede entonces utilizar para accionar el motor para eliminar el error. Mucha otra información importante sobre el sistema CNC también se puede mostrar para trabajos de mantenimiento e instalación tales como parámetros de la máquina, diagrama lógico del controlador del programador, masajes de error y datos de diagnóstico. En otras palabras, el movimiento se puede resolver en 6 ejes, es decir, 3 ejes lineales (eje X, Y y Z) y 3 ejes de rotación (eje A, B y C).

Capítulo 2. Programación CNC

Sistemas de Dimensiones

Sistema incremental

Este tipo de control siempre se utiliza como una referencia al punto anterior en una secuencia de puntos. La desventaja de este sistema es que si se produce un error, se acumulará.

Sistema Absoluto

En un sistema absoluto se hacen todas las referencias al origen del sistema de coordenadas. Todas las órdenes de movimiento son definidas por la coordenada absoluta referida al origen. Los datos de mecanizado son los siguientes:

• Clasificación de la secuencia de mecanizado del proceso, puesta en marcha de la herramienta, profundidad de corte, trayectoria de la herramienta, etc.
• Condiciones de corte velocidad del husillo, velocidad de alimentación, refrigerante, etc.
• Selección de herramientas de corte.

Estructura del programa

Un programa CNC consiste en bloques, palabras y direcciones.

Bloque

Un comando dado a la unidad de control se denomina bloque.

Palabra

Un bloque se compone de una o más palabras. el comando para una velocidad de alimentación de 200 mm / min es F200.

Dirección

La letra de identificación al principio de cada palabra se llama dirección. Las direcciones más comunes se enumeran a continuación:

Función

Dirección

Secuencia de números

N

Función preparatoria

G

Coordinar palabra

X, Y, Z

Parámetros para la interpolación circular

I, J, K

Función de alimentación

F

Función del husillo

S

Función de herramienta

T

Funciones diversas

M

Un ejemplo de un programa es el siguiente:

N20 G01 X20.5 F200 S1000 M03

N21 G02 X30.0 Y40.0 I20.5 J32.0

Explicación de las palabras

Número de secuencia (dirección N)

Se utiliza un número de secuencia para identificar el bloque. De hecho, algunos sistemas CNC no requieren números de secuencia.

Función Preparatoria (Dirección G)

Una función preparatoria determina cómo se va a mover la herramienta al objetivo programado. Las direcciones G más comunes se enumeran a continuación:

Código

Función

G00

Punto a punto en el avance rápido

G01

Interpolación linear

G02

Interpolación circular, sentido horario

G03

Interpolación circular, en sentido contrario a las agujas del reloj

G40

Cancelación de la compensación del cortador

G41

Compensación del cortador, izquierda

G42

Compensación del cortador, derecha

G45 – G48

Otras compensaciones de la cortadora, si se usan

G70 – G79

Ciclo de fresado y torneado

G80 – G89

Ciclo de perforación y roscado

G90

Dimensionamiento absoluto

G91

Dimensionamiento incremental

Coordinar la palabra (dirección X / Y / Z)

Una palabra de coordenada especifica el punto objetivo del movimiento de la herramienta (sistema de cota absoluta) o la distancia a mover (dimensión incremental). La palabra está compuesta por la dirección del eje a mover y el valor y la dirección del movimiento.

Ejemplo: X100 Y-200

representa el movimiento hacia (100, 200). Si las dimensiones son absolutas o incrementales tendrán que ser definidas previamente (usando G90 o G91). Los números que siguen I, J y K son los componentes X, Y y Z de la distancia, respectivamente. Se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

Función de alimentación (dirección F)

El avance está programado bajo una dirección F excepto para el desplazamiento rápido.

Ejemplo: T02 representa la herramienta número 2

Funciones diversas (dirección M)

La función miscelánea está programada para controlar el funcionamiento de la máquina, excepto para el movimiento de coordenadas. Las funciones M más comunes son las siguientes:

Código

Función

M00

Parada del programa

M03

Rotación del husillo en sentido horario

M04

Rotación del husillo en sentido antihorario

M05

Interruptor del husillo

M06

Cambio de Herramienta

M08

Refrigerante ENCENDIDO

M09

Refrigerante APAGADO

M10

Abrazadera

M11

Des abrazadera

M30

Fin del programa y listo para otro inicio

Pasos para la programación y mecanizado CNC

Los siguientes son los procedimientos a seguir en la programación y mecanizado CNC. El punto más importante es verificar el programa por prueba ejecutarlo en la máquina antes del mecanizado real a fin de asegurar que el programa está libre de errores. La herramienta se ajustará a este punto cero durante la configuración de la máquina.

Escribir programa (traducir pasos de mecanizado en bloques de programa). Por lo general es más largo, pero mejor proceder de esta manera.

Sujete la pieza de trabajo y configure la máquina.

Compruebe y pruebe el programa. Es una buena práctica ejecutar en seco el programa (i) sin la pieza de trabajo, (ii) sin las herramientas de corte, o (iii) elevando la herramienta a una altura segura. En el modo G90, las dimensiones serán reconocidas como absolutas, mientras que en G91 será incremental.

Formato del programa

G00

X Y Z

Interpolación lineal (G01)

Esto es para ordenar al cortador que se mueva desde el punto existente al punto de destino a lo largo de una línea recta a la velocidad designada por la dirección F.

Formato del programa

G01

X Y Z F

Interpolación circular (G02 / G03)

Esto es para ordenar que el cortador se mueva desde el punto existente al punto de destino a lo largo de un arco circular en el sentido de las agujas del reloj (G02) o en el sentido contrario a las agujas del reloj (G03). La mayoría de los sistemas CNC hoy en día todavía requieren los datos del centro del arco en lugar del radio. Este parámetro se define como el vector (magnitud y dirección) desde el punto de partida hasta el centro del arco.

Formato del programa

(Sentido de las agujas del reloj)

G02

Xy

I (XC – XS) J (YC – YS)

Dónde

XC y YC es la coordenada del centro, y

XS e YS es la coordenada del punto de inicio del arco.

Formato del programa

(Sentido antihorario)

G03

X Y I J

Compensación del cortador (G40 / G41 / G42)

En el mecanizado CNC, si el eje de la cuchilla se mueve a lo largo de la trayectoria programada, la dimensión de la pieza obtenida será incorrecta ya que no se tendrá en cuenta el diámetro de la cuchilla. Tiene que ser introducido al sistema CNC en el proceso de ajuste de la herramienta. G40 es cancelar el cálculo de compensación.

Otras funciones

Los modernos sistemas CNC tienen algunas funciones especialmente diseñadas para simplificar la programación manual. El usuario debe consultar los manuales de programación de la máquina para la programación y el funcionamiento detallado.

Repetición y bucle del programa

En el mecanizado actual, no siempre es posible mecanizar hasta la dimensión final en una

ir. Esta función permite el bucle de una parte del programa para que la porción se pueda ejecutar repetidamente.

Ciclo de embolsado

El embolsado es un proceso común en el mecanizado. El sistema CNC determinará automáticamente la trayectoria de la herramienta.

Perforación, taladrado, fresado y roscado

Esto es similar al ciclo de embolsado. Lo que el usuario tiene que hacer es introducir los parámetros requeridos tales como la profundidad total del agujero, la profundidad de alimentación hacia abajo, la altura de relieve y el tiempo de permanencia en la parte inferior del agujero.

Capítulo 3. Fabricación Asistida por Ordenador

Programación de piezas asistidas por computadora

En la preparación manual de un programa de pieza CNC, el programador debe definir la máquina o el movimiento de la herramienta en términos numéricos. Aumenta en gran medida la velocidad y precisión en la generación de trayectoria de herramienta.

Flujo de un sistema de fabricación asistido por ordenador

Hay varios de fabricación asistida por ordenador o sistema CAD / CAM disponibles en el mercado. Sus características

básicas pueden resumirse a continuación: Modelado Geométrico / Interfaz CAD Definición del movimiento de la herramienta Procesamiento de datos Post procesamiento Transmisión de datos

3.2.1 Modelado Geométrico / Interfaz CAD

La geometría de la pieza de trabajo puede definirse por elementos geométricos básicos tales como puntos, líneas, arcos, estrías o superficies. El modelo matemático puede ser un modelo de estructura de alambre, un modelo de superficie o un modelo sólido. A lo largo de este sistema, los elementos geométricos de un sistema pueden traducirse en un estándar de archivo neutro y luego de este estándar en otro formato.

Definición de movimiento

Las órdenes de mecanizado incorporadas se utilizan para controlar el movimiento de la herramienta para mecanizar los productos. Esto incluye el procesamiento de orificios, mecanizado de perfiles, embolsado, mecanizado superficial, comprobación de gubias, etc. Normalmente, las rutas de herramientas pueden ser animadas gráficamente en la pantalla para fines de verificación. Se requiere un proceso para cambiar las instrucciones generales desde el archivo de ubicación del cortador a un formato específico para una máquina herramienta particular y este proceso se denomina procesamiento posterior. Generalmente, hay dos tipos de post procesador. El usuario no está obligado a cambiar nada en el programa. Procesos fuera de línea

Se utilizan portadoras de datos para transmitir el programa CNC al CNC

máquinas. Sin embargo, su margen de ruido está limitado a 15 metros. Puede transferir datos hasta 1 Mbps para un cable de 20 metros. En la red de área local, los terminales pueden acceder a cualquier computadora de la red o dispositivos en el taller sin un cable físico con una velocidad de hasta 300