Máquinas CNC • CNC: Informática y de Control Numérico • De manera convencional, el operador decide y ajusta varios parámetros de las máquinas como de alimentación, la profundidad de corte, etc, dependiendo del tipo de trabajo, y controla los movimientos de deslizamiento con la mano. En funciones de la máquina del CNC y de los movimientos de deslizamiento están controlados por motores que utilizan los programas de ordenador.
Para una unidad de control de la máquina CNC (MCU) decide la velocidad de rotación, avance, profundidad de corte, selección de herramienta herramienta,, el refrigerant refrigerante e en caminos off y herramientas. La MCU emite comandos en forma de datos numéricos para los motores que se desliza de posición y de herramientas en consecuencia. • Un
control numérico, o "NC", el sistema controla muchas funciones de la máquina y de los movimientos que tradicionalmente se realizaban por operarios calificados. Numérico se desarrolló a partir de la necesidad de cumplir los requisitos de elevada producción y por la uniformidad y calidad de las piezas consistentes. • Control
programadas se convierten en señales de salida que en las operaciones de control de la máquina a su vez, tales como velocidades de husillo, la selección de herramientas, movimiento de la herramienta, y cortar el flujo de fluido. •
instrucciones
visión de conjunto • Mediante
la integración de un procesador de la computadora, el control numérico por computadora, o "CNC", como ahora se sabe, permite a los programas de mecanizado de piezas para ser editados y almacenados en la memoria de la computadora, así como permitir el diagnóstico y funciones de control de calidad durante el mecanizado real. • Todo el mecanizado CNC comienza con un programa de piezas, que es una instrucción secuencial o órdenes codificadas que dirigen las funciones específicas de la máquina.
• El
programa de pieza se puede generar manualmente o, más común mente, generada por los sistemas de programación parte asistido por ordenador.
Principios básicos de CNC Todas las máquinas controladas por ordenador son capaces de controlar de forma precisa y repetidamente el movimiento en varias direcciones. Cada una de estas direcciones de movimiento se llama un eje. Dependiendo del tipo de máquina no son comúnmente cuatro y cincuenta y ocho ejes. Además, un eje CNC puede ser o bien un eje lineal en el que el movimiento es en línea recta, o un eje rotatorio con el movimiento siguiente de una trayectoria circular.
El control de movimiento - el corazón de la CNC • La función más básica de cualquier máquina CNC es automática, precisa y control de movimiento constante. • En lugar de aplicar dispositivos completamente mecánicos para provocar el movimiento como se requiere en la mayoría de las máquinas herramientas convencionales, máquinas de control numérico permiten el control de movimiento de una manera revolucionaria. • Todas las formas de equipos CNC tienen dos o más direcciones de movimiento, llamados ejes. Estos ejes pueden ser precisa y automática posicionado a lo largode sus longitudes de recorrido. • Los dos tipos más comunes son el eje lineal (impulsado a lo largo de una trayectoria recta) y giratorio (impulsado a lo largo de una trayectoria circular).
Sistema Básico de CNC Principios Coordenadas
• Cada
eje consta de un componente mecánico, como una diapositiva que se mueve, un servo motor de accionamiento que acciona el movimiento mecánico, y un husillo de bolas para transferir la potencia desde el motor servo drive al componente mecánico. • Estos componentes, junto con los controles de la computadora que los rigen, se les conoce como un sistema de accionamiento del eje.
Principios básicos de CNC El uso de un centro de mecanizado vertical molino como un ejemplo, hay típicamente tres ejes lineales de movimiento. Cada uno recibe una designación o dirección alfabético. El lado de movimiento de la mesa de la máquina a otro se denomina eje "X". Tabla movimiento dentro y fuera es el eje "Y", mientras que la cabeza el movimiento hacia arriba y abajo de la columna es el eje "Z".
Principios básicos de CNC Si una mesa giratoria se añade a la mesa de la máquina, entonces el cuarto eje se designa el eje "b".
Posicionamiento de trabajo • El
método de posicionamiento de trabajo precisa en relación a la herramienta de corte se llama el "sistema de coordenadas rectangulares." En el molino vertical, la línea de base horizontal se denomina el eje "X", mientras que la línea de base vertical se denomina la "Y" eje. El eje "Z" es en ángulo recto, perpendicular a ambos ejes "Y" "X" y. • Incrementos para todas las líneas de base se especifican en las medidas lineales, para la mayoría de las máquinas el incremento más pequeño es una diez milésima de pulgada (0.0001). Si la máquina está graduado en unidades métricas el incremento más pequeño suele ser una milésima de milímetro (.001 mm). • El sistema de coordenadas rectangular permite el trazado matemático de puntos en el espacio. Estos puntos o lugares se llaman "coordenadas". Las coordenadas a su vez se relacionan con el centro de la herramienta y dictan la "trayectoria de la herramienta" a través del trabajo. TIPOS DE CONTROL Y PROGRAMA CION DE UNA MAQUINA CNC
a) Control numérico punto a punto. b) Control numérico paraxial. c) Control numérico continuo o por contorneado
Control numérico punto a punto Este tipo de control se utiliza para posicionar la herramienta en los sucesivos puntos donde se realicen una o varias mecanizaciones. La trayectoria seguida para pasar de un punto a otro no es controlada, ya que las funciones de posición y mecanizado son diferentes. En las operaciones de taladrado por CNC se pueden considerar como un ejemplo de control numérico punto a punto. Control numérico Paraxial Con el control numérico paraxial se pueden gobernar de forma precisa tanto la posición del elemento que se desplaza (pieza o herra-mienta) como la trayectoria, según la dirección de alguno de los ejes de coordenadas cartesianas. El control paraxial, como hemos visto, mejora el control punto a punto, ya que podemos controlar también la trayectoria seguida, pero siempre siguiendo líneas rectas
paralelas a los ejes de la máquina-herramienta. En la figura 7 vemos esquemáticamente el tipo de control numérico paraxial.
Control numérico Continuo Este sistema es el que se aplica con más frecuencia en casi todas las máquinasherramientas con CNC. Todos los desplazamientos y trayectorias son controlados, siempre, de forma precisa. Con la combinación simultánea de dos o tres ejes de coordenadas se pueden realizar perfiles de gran dificultad técnica. Este tipo de control es denominado 3D (tres dimensiones) porque puede gobernar al mismo tiempo tres movimientos los ejes. En la figura 8 podemos ver este tipo de control por contor-neado
.
Trayectoria y calculo de posición y velocidad de desplazamiento en CNC. El armario de control numérico dispone de un calculador que en cada momento gobierna y realiza los cálculos necesarios para el movi-miento de los ejes en coordenadas cartesianas o polares. Esto se consigue por medio de tarjetas y chips electrónicos internos del CNC. Para conseguir segmentos rectos dispone de un interpolador lineal y de un interpolador circular para efectuar arcos de circunferencia, todo ello dándole al CNC el punto inicial, punto final y el centro del arco.
Bucles para el control de posicionamiento. Normalmente, un sistema de control numérico puede ser de bucle cerrado y bucle abierto. En todo momento un órgano móvil tiene que ser conducido de forma automática a una posición predeterminada por medio del CNC, tanto si la
trayectoria es rectilínea como circular. En cada instante debemos saber que la herramienta o la pieza alcanzan la posición correcta.
Regla del bucle cerrado de la posición El mando compara en cualquier momento la posición alcanzada con el valor programado y reajusta la misma según la necesidad. Este proceso recibe el nombre de bucle cerrado. El comparador analiza la posición real del carro, con la que debería ser, de acuerdo con la orden emitida por el mando en un tiempo del orden de centésimas de segundo, apreciándose en este tiempo variaciones en los desplazamientos del orden de una milésima de milímetro (miera). Una vez que el mando recibe la señal del sistema de medición de que la miera ha sido desplazada, se realiza una nueva comparación. De esta forma no es necesario que el CNC bloquee el carro o eje de que se trate una vez llegado a su posición, debido a la comparación constante que se está produciendo. En la figura 9 podemos ver el sistema de bucle cerrado de la posición.
Regla del bucle cerrado de la velocidad Los CNC que utilizan este sistema disponen por lo general de dos bucles para el retorno de la información. Uno, como hemos visto anteriormente, para controlar la posición y, otro, para gobernar la velocidad de desplaza-miento de la herramienta y pieza. El mando, obedeciendo una orden del pro-grama, emite una señal de velocidad de avance que es enviada a un amplificador y éste, a su vez, emite una señal reforzada que es enviada al motor de avance. Para la regulación de la velocidad se en-cuentra montado en cada motor un tacómetro. Este último detecta en todo momento el número de revoluciones real y lo comunica al amplificador, el cual, al recibirlo, lo transforma nuevamente en velocidad de avance y la compara con la que se programó en un principio. Como consecuencia de lo anterior se enviará una señal supletoria al motor de avance que hará girar más lento o deprisa al mencionado motor.
Regla del bucle abierto de la posición En este sistema se suprime el retorno de la información de la posición de pieza o herramienta. No se tiene un control real del elemento que se desplaza. En bucle abierto se utilizan, en las máquinas, los motores llamados paso a paso, los cuales giran un ángulo fijo cada vez que reciben un impulso eléctrico del CNC. número corresponde al preestablecido en dicho contador. Este sistema es más económico que el de bucle cerrado, aunque pueden darse casos de que el motor no responda de forma correcta a alguna señal del CNC. En el sistema o regla de bucle abierto no hay, por tanto, señal de retorno. Se utiliza generalmente en máquinas de poca potencia y desplazamientos pequeños. En la figura 11 vemos esquemáticamente el bucle abierto.
Los controles numéricos que mandan a los motores y ejes de una máquinaherramienta, y llevan incorporados el llamado bucle cerrado, gobiernan el posicionamiento y la velocidad de pieza y herra-mientas con mayor precisión que los de bucle abierto. Estos últimos son válidos para máquinas de poca potencia, aunque son más baratos que los de bucle cerrado.
Tipos de máquina Tornos para trabajar metales y plásticos -Se utiliza para producir formas de productos 3D y moldes para productos de plástico. Fresadora para hacer moldes y fresado superficial. - Se utiliza para producir las hileras de troquelado productos impresos.
Máquinas CNC-Ventajas / Desventajas Ventajas: alta repetibilidad y precisión, por ejemplo, partes de aeronaves El volumen de la producción es muy alta contornos complejos / superficies necesitan a mecanizar. Por ejemplo Turbinas Flexibilidad en cambio de trabajo, ajustes de herramientas automáticas, menos desperdicios Más seguro, una mayor productividad, mejor calidad Menos papeleo, la producción de prototipos más rápido, reducción de los tiempos de entrega Desventajas: configuración Costly, operadores calificados Computadoras, requiere conocimientos de programación Mantenimiento es difícil LENGU AJ E DE PROGRA MA CIÓN ISO
Para la programación de los controles la ISO ha estandarizado el lenguaje de programación para maquinaria CNC, a parte de esto los fabricantes de cada control diseñan un lenguaje propio para sus controles que se denomina lenguaje conversacional, interactivo en forma gráfica; pero un programador que domine el lenguaje ISO se puede desenvolver bien con cualquier control. El lenguaje de programación para CNC, es regido por las Normas alemanas DIN No. 66024 y 66025 que em contenido es similar a la norma internacional ISO1056 (Internacional Organization for Standardization). Como todo idioma, también el lenguaje de programación se compone de palabras, toda palabra significa una orden que el programador da al control, los códigos de programación que se manejan son los G, M, T, F, S, etc que se verán posteriormente:
Lenguajes de Programación para una Máquina CNC (Torno o Máquina de 3 Ejes) TIPO DE CONTROLADOR 1 INTRODUCCIÓN DE FANUC, MITSUBISHI, HITACHI, MILACRON, ETC .... CONTROLADOR 2 PLANIFICACIÓN DE OPERACIONES PROGRAMACIÓN PARTE 3 CICLO DE EXTRACCIÓN 4 STOCK 5 PERFORACIÓN DEL CICLO 6 Ciclo fijo de mandrinado 7 HILO DE CORTE DE CICLO
LENGUAJES DE PROGRAMACION CNC
ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA CNC
O XXXX y según el procesador se puede agregar entre paréntesis el (Nombre del Programa)
CNC Milling Machine Tiene 3 a 5 ejes. Se utiliza para madera, metal y plástico. Se utiliza para hacer prototipos 3D, moldes, troqueles, planchas de impresión y señales. Cómo trabaja un CNC controlado por los códigos G y M. Estos son valores numéricos y coordenadas. Cada número o código se asigna a una operación en particular. escrito a máquina en forma manual a CAD por operadores de máquinas. G & M códigos son generados automáticamente por el software del ordenador. Características de CNC Machinery La herramienta o el material se mueve. Las herramientas pueden operar en 1-5 ejes. Las máquinas más grandes tienen una unidad de control de la máquina (MCU) que gestiona las operaciones. Movimiento es controlada por unos motores (actuadores). Feedback es proporcionada por sensores (transductores) Cargadores de herramientas se utilizan para cambiar las herramientas de forma automática. Herramienta de rutas, de corte y trazado Mociones trayectorias de herramienta describe la ruta de la herramienta de corte se necesita. El movimiento puede ser descrito como un punto a otro, de corte recto o el contorno. Las velocidades son la velocidad a la que la herramienta funciona por ejemplo, rpm. RSS son la velocidad a la que la herramienta de corte y la pieza de trabajo se mueven en relación unos con otros. avances y velocidades están determinados por la profundidad, el material y la calidad de acabado es necesario cortar. por ejemplo materiales más duros necesitan avances y velocidades más lentas. Cortes rouging eliminan grandes cantidades de material que los cortes de acabado. desplazamiento rápido permite que la herramienta o pieza de trabajo se mueva rápidamente cuando no se está realizando el mecanizado.
SISTEMAS DE ACOTADO PARA FRESADO CNC
Fundamentos de la programación CNC Instrucciones CNC se llaman comandos de programa de pieza. Cuando se ejecuta un programa de pieza se interpreta una línea de comandos a la vez hasta que se completen todas las líneas. Comandos, que también se conoce como bloques, se componen de palabras que cada uno comenzará con una dirección de la carta y al final con un valor numérico.
Fundamentos de la programación CNC Cada dirección carta se refiere a una función específica de la máquina. Y las direcciones de la letra "M" "G" son dos de los más comunes. Una letra "G" especifica ciertas preparaciones de la máquina, tales como pulgadas o métricas modos, o absolutos frente a los modos incrementales. Una letra "M" especifica funciones de la máquina varios y funcionan como interruptores on / off para el flujo de refrigerante, el cambio de herramienta, o la rotación del husillo. Otras direcciones de la letra se utilizan para dirigir una amplia variedad de otros comandos de máquina.
PROGRAMACIÓN CNC Cosas importantes que debes saber: • Sistema de Coordenadas • Unidades, posicionamiento incremental o absoluto • Coordenadas: X, Y, Z, RX, RY, RZ • Velocidad de avance y velocidad de cabezal • Control del refrigerante: On / Off, Inundación, Mist • Control de la herramienta: Herramienta y parámetros La programación consiste en una serie de instrucciones en forma de códigos de letras Códigos Preparados códigos inicial G configuración de mecanizado y el establecimiento de las condiciones de funcionamiento N códigos de especificar el número de programa a la línea ejecutada por el MCU Códigos Eje: X, Y, Z - Se utiliza para especificar el movimiento de la corredera a lo largo de X, Y, Z
avance y la velocidad Códigos: F y S-Especifique alimentación y Velocidad del eje códigos herramienta: T - indicando el numero de herramienta Códigos M Para el control de refrigerante y otras actividades - códigos misceláneos
Programación cartas clave O - Número de programa (se utiliza para la identificación de programas) N - número de secuencia (utilizado para la identificación de la línea) función G - Preparatoria X - X eje designación Y - Y la designación de eje Z - Z designación eje R - denominación Radio F - designación Avance S - Designación Velocidad de giro H - Designación compensación de longitud de herramienta D - Designación corrección del radio de herramienta T - Designación Herramienta M - Función auxiliar
Explicación de los códigos G de uso común • G00
- Código Preparatorio para controlar la posición final de la herramienta y no se ocupa de la ruta que se sigue para llegar a su destino final. Se requiere de herramientas para moverse en una línea recta que conecta la posición actual y la posición final - • G01. Se utiliza para movimiento de la herramienta sin ningún punto de mecanizado al punto de control. (interpolación lineal) • G02 -. Herramienta camino recorrido es a lo largo de un arco definido con I, J y K códigos (interpolación circular)
Tabla de códigos Importantes G G00 Rápido transversal G01 Interpolación lineal G02 Interpolación circular, CW G03Interpolación circular, CCW G17 plano XY, XZ G18 Plano, unidades G19 plano YZG20/G70 Inch compensación G21/G71 Unidades Métricas G40 G41 Cortador cancelar la compensación dada la compensación G42 cortador derechoG43 compensación de herramienta longitud (plus) La compensación de longitudG43 (plus) Herramienta G44 compensación de longitud (menos) la compensación de longitud de herramienta G49 cancela G80 Cancelar ciclos fijos G81 ciclo de taladrado G82 avellanado G83 ciclo ciclo de taladrado profundo posicionamientoG90 G91 Absoluto incremental posicionamiento
Tabla de códigos importantes M Parada de programa M00 M01 parada del programa opcional Fin del programa M02
M03 husillo en sentido horario M04 husillo en sentido antihorario parada M05 Husillo Cambio de herramienta M06 M08 Refrigerante en M09 Refrigerante off M10 abrazaderas en M11 pinzamiento de Parada de programa M30, reinicio para iniciar
TORNO CNC versión automatizada de un torno manual. Programado para cambiar las herramientas de forma automática. Se utiliza para girar y taladradoras de madera, metal y plástico.