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CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADOMÁQUINAS CNC

1. Control Numérico Computarizado

2. Máquinas CNC

3. Sistema de Coordenadas

4. Programación CNC

5. Instrucciones ¨G¨

6. Instrucciones ¨M¨

7. Tipos de máquinasCNC

8. Herramientas

9. Aplicaciones

10. Máquinas existentesen PROESCA

CNCCNC

Dispositivo capaz de dirigir posicionamientos de un órgano

mecánico móvil

Para la elaboración de piezas y partes

A partir de informaciones numéricas:• Manual• Programa

Elaboradas en forma totalmente automática

La primera maquina CNC fue diseñada en el año de 1950 en el Instituto de tecnología de Massachusetts (MIT), en la cual se automatizo una fresadora a través de un computador de tarjetas perforadas y cinta magnética.

CONOZCAMOS UN POCO DE HISTORIA…

Hoy día las computadoras son cada vez más pequeñas y económicas, con lo que el uso del CNC se ha extendido a todo tipo de maquinaria:

TORNOS RECTIFICADORASELETROEROSIONADORASMÁQUINAS DE COSER


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9. Aplicaciones


1. Husillo Principal o Eje Z

2. Motor Principal

3. Columna

4. Servomotores de Avance

5. Base

6. Bancada

7. Carrusel

PARTES MECÁNICAS DE UNA MÁQUINA CNC


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PARTES MECÁNICAS DE UNA MÁQUINA CNC

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1. Superficie útil de la mesa

2. Ancho de las ranuras

3. Número de ranuras


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El sistema de coordenadas utilizado en las máquinas de control numérico es el sistema cartesiano, donde:

El eje Z se encuentra situado en la dirección del husillo principal (el que proporciona la potencia de corte). Si no existiera el husillo principal el eje Z se obtiene según la normal saliente al plano de sujeción de la pieza. Su sentido positivo es aquel en el que se aleja la herramienta de la pieza.

El eje X es perpendicular a Z y se elige sobre un plano horizontal paralelo a la superficie de sujeción de la pieza. Su sentido positivo es aquel tal que la herramienta se aleja de la pieza. En máquinas en las que el eje Z es horizontal , X también es horizontal.

El eje Y forma un triedro a derechas con X y Z


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Las maquinas CNC funcionan a través de ordenes numéricas introducidas a través de lenguajes de programación estandarizadas (ISO, DIN). Este lenguaje es compilado por la maquina y lo traduce en posiciones coordenados, es decir, el cabezal de la maquina se ubica según un eje coordenado X Y Z.

CÓDIGO ISO

Comúnmente conocido como lenguaje G, está compuesto por unas letras que siempre van en mayúscula y se les conoce como direcciones. Las letras se combinan con números y a ese conjunto se le llama instrucción, varias instrucciones en la misma línea se llaman bloques, la máquina ejecuta las órdenes por bloques:

A# ............. B#C#DIRECCIÓN INSTRUCCIÓN

BLOQUE

Las máquinas CNC son capaces de mover la herramienta en los tres ejes (uno a la vez) para ejecutar trayectorias tridimensionales como las que se requieren para el maquinado de complejos moldes y troqueles.


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Corresponde a instrucciones de operaciones .

G0: movimiento rápido, no se utiliza para mecanizar si no para desplazamiento y posicionamiento rápido de la herramienta en un punto determinado, ejm: G0X0Y0Z0

COORDENADAS

La cantidad de decimales que acepta la máquina para operar depende del tipo de máquina. Las máquinas pequeñas aceptan centésimas de mm y las grandes milésimas de mm.

Los bloques con instrucciones ¨G¨ utilizan las letras X,Y,Z,A,B,C,I,J,K para dar la posición, donde:

X Movimiento en el eje XLineal Y Movimiento en el eje Y

Z Movimiento en el eje Z

A Rotación en XEn grados 0°-

360°B Rotación en Y

C Rotación en Z

I Vector unitario de XPara hacer

arcosJ Vector unitario de Y

K Vector unitario de Z


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Para determinar el sistema de unidades que se va a utilizar para la programación de la máquina se utilizan las siguientes instrucciones:

CNC Sistema Métrico (mm)

Sistema Inglés (in)

Método antiguo G21 G20

Método actual G71 G70


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Ejemplo: Instrucción G73: Ciclo de taladrado rompiendo la viruta

Los parámetros utilizados en la función G73 para realizar una operación de taladrado en una fresadora con un control numérico FANUC 21i, son los siguientes:N0150 G98/99 G73 X_ Y_ R_ Z_ Q_ F_

Donde:G98 /99: Volver a "Z" de seguridad, es decir, arriba del todo, o al punto de referencia indicado por el parámetro R.G90 /91: Programación en cotas absolutas o incrementales.X: Cota "X" del agujero a mecanizar.Y: Cota "Y" del agujero a mecanizar.Z: Profundidad del taladrado.Q: Profundidad de ajuste.R: Punto de referencia.F: Avance.K: Número de repeticiones.


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Son instrucciones para indicaciones tecnológicas como encender o apagar el husillo , prender o apagar el refrigerante, entre otras

INSTRUCCIÓN SIGNIFICADO

M0 Parar

M3 Prender el husillo en sentido horario

M4 Prender el husillo en sentido anti horario

M5 Apagar el husillo

M7 Prende el refrigerante interno

M8 Prende el refrigerante externo

M9 Apaga el refrigerante interno y externo

M30 Fin de programa

Para encender el husillo se requiere dar velocidad, por lo tanto M3 y M4 van acompañadas de la letra S que es la velocidad en RPM, ejm:

N4,1M3S52500 Enciende el husillo a 2500 RPM.N33.1M5 Apaga el husillo


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TORNOSSe denomina torno a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas.

PROCESOS QUE SE REALIZAN EN UN TORNO

Cilindrado: Permite la obtención de una geometría cilíndrica de revolución. Puede aplicarse tanto a exteriores como a interiores. Refrentado: Permite la obtención de superficies planas perpendiculares al eje de rotación de la máquina. Roscado: Permite la obtención de roscas, tornillos en el caso de roscado exterior y tuercas en el caso de roscado interior. Cajeado o Ranurado: Permite la obtención de cajas o ranuras de revolución. Tronzado: Permite cortar o tronzar la pieza perpendicularmente al eje de rotación de la pieza. Taladrado: Permite la obtención de taladros coaxiales con el eje de rotación de la pieza. Moleteado: Permite el marcado de la superficie cilíndrica de la pieza a fin de facilitar la rotación manual de la misma.


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FRESADORAS

Utilizadas para realizar mecanizados por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa. Mediante el fresado es posible mecanizar los más diversos materiales como madera, acero, fundición de hierro, metales no férricos y materiales sintéticos, superficies planas o curvas, de entalladura, de ranuras, de dentado, etc. A demás de las piezas fresadas pueden ser desbastadas o afinadas.

SEGÚN EL NÚMERO DE EJES TENEMOS:

Fresadora de tres ejes: Puede controlarse el movimiento relativo entre pieza y herramienta en los tres ejes de un sistema cartesiano.

Fresadora de cuatro ejes: Además del movimiento relativo entre pieza y herramienta en tres ejes, se puede controlar el giro de la pieza sobre un eje, como con un mecanismo divisor o un plato giratorio. Se utilizan para generar superficies con un patrón cilíndrico, como engranajes o ejes estriados.

Fresadora de cinco ejes: Además del movimiento relativo entre pieza y herramienta en tres ejes, se puede controlar o bien el giro de la pieza sobre dos ejes, uno perpendicular al eje de la herramienta y otro paralelo a ella (como con un mecanismo divisor y un plato giratorio en una fresadora vertical); o bien el giro de la pieza sobre un eje horizontal y la inclinación de la herramienta alrededor de un eje perpendicular al anterior


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PROCESOS QUE SE REALIZAN EN UNA FRESADORA

Planeado: tiene por objetivo conseguir superficies planas. Para el planeado se utilizan generalmente fresas de planear de plaquitas intercambiables de metal duro, existiendo una gama muy variada de diámetros de estas fresas y del número de plaquitas que monta cada fresa.

Fresado en escuadra: es una variante del planeado que consiste en dejar escalones perpendiculares en la pieza que se mecaniza. Para ello se utilizan plaquitas cuadradas o rómbicas situadas en el portaherramientas de forma adecuada.

Cubicaje: la operación de cubicaje es muy común en fresadoras verticales u horizontales y consiste en preparar los tarugos de metal u otro material como mármol o granito en las dimensiones cúbicas adecuadas para operaciones posteriores.

Corte: Una de las operaciones iniciales de mecanizado que hay que realizar consiste muchas veces en cortar las piezas a la longitud determinada partiendo de barras y perfiles comerciales de una longitud mayor. Para el corte industrial de piezas se utilizan indistintamente sierras de cinta o fresadoras equipadas con fresas cilíndricas de corte. Lo significativo de las fresas de corte es que pueden ser de acero rápido o de metal duro


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Ranurado recto: para el fresado de ranuras rectas se utilizan generalmente fresas cilíndricas con la anchura de la ranura y, a menudo, se montan varias fresas en el eje portafresas permitiendo aumentar la productividad de mecanizado. Al montaje de varias fresas cilíndricas se le denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas cilíndricas se caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal y las dos laterales.

Ranurado de forma: se utilizan fresas de la forma adecuada a la ranura, que puede ser en forma de T, de cola de milano, etc.

Ranurado de chaveteros: se utilizan fresas cilíndricas con mango, conocidas en el argot como bailarinas, con las que se puede avanzar el corte tanto en dirección perpendicular a su eje como paralela a este.

Copiado: para el fresado en copiado se utilizan fresas con plaquitas de perfil redondo a fin de poder realizar operaciones de mecanizado en orografías y perfiles de caras cambiantes. Existen dos tipos de fresas de copiar: las de perfil de media bola y las de canto redondo o tóricas.

Fresado de roscas: el fresado de roscas requiere una fresadora capaz de realizar interpolación helicoidal simultánea en dos grados de libertad: la rotación de la pieza respecto al eje de la hélice de la rosca y la traslación de la pieza en la dirección de dicho eje.


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Fresado frontal: se realiza con fresas helicoidales cilíndricas que atacan frontalmente la operación de fresado. En las fresadoras de control numérico se utilizan cada vez más fresas de metal duro totalmente integrales que permiten trabajar a velocidades muy altas.

Fresado de engranajes: se realiza en máquinas especiales llamadas talladoras de engranajes y con el uso de fresas especiales del módulo de diente adecuado.

Taladrado, escariado y mandrinado: estas operaciones se realizan habitualmente en las fresadoras de control numérico dotadas de un almacén de herramientas y utilizando las herramientas adecuadas para cada caso.

Mortajado: consiste en mecanizar chaveteros en los agujeros, para lo cual se utilizan brochadoras o bien un accesorio especial que se acopla al cabezal de las fresadoras universales y transforma el movimiento de rotación en un movimiento vertical alternativo.

Fresado en rampa: es un tipo de fresado habitual en el mecanizado de moldes que se realiza con fresadoras copiadoras o con fresadoras de control numérico.


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9. Máquinas existentesEn PROESCA


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Fresado de cavidades: en este tipo de operaciones es recomendable realizar un taladro previo y a partir del mismo y con fresas adecuadas abordar el mecanizado de la cavidad teniendo en cuenta que los radios de la cavidad deben ser al menos un 15% superior al radio de la fresa.

Torno-fresado: este tipo de mecanizado utiliza la interpolación circular en fresadoras de control numérico y sirve tanto para el torneado de agujeros de precisión como para el torneado exterior. El proceso combina la rotación de la pieza y de la herramienta de fresar siendo posible conseguir una superficie de revolución. Esta superficie puede ser concéntrica respecto a la línea central de rotación de la pieza. Si se desplaza la fresa hacia arriba o hacia abajo coordinadamente con el giro de la pieza pueden obtenerse geometrías excéntricas, como el de una leva, o incluso el de un árbol de levas o un cigüeñal. Con el desplazamiento axial es posible alcanzar la longitud requerida.


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9. Aplicaciones


HERRAMIENTAS PARA TORNEADO

Operaciones de tronzado, perfilado y ranurado.

Torneado interno y externo de piezas pequeñas, largas y delgadas.

Operaciones de roscado


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8. Herramientas

9. Aplicaciones


Fresa de planear ajustable para operaciones de acabado en piezas de fundición, que exigen un acabado superficial de gran calidad.

HERRAMIENTAS PARA FRESADO

Fresa de plaquitas intercambiables para el fresado de engranajes

Para operaciones de perfilado en 2D de alta productividad en piezas de titanio


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8. Herramientas

9. Aplicaciones


Sistema de fresado intercambiable: planeado con avance elevado:1. Fresado de ranuras.2. Interpolación helicoidal.3. Fresado en escuadra.4. Fresado de perfiles. 5. Fresado de chaflanes.6. Planeado con avance elevado

Permite cambiar de forma rápida, fácil y precisa entre varias operaciones, como tipo de fresa, variación de radio, frecuencia de dientes, geometría y calidad.

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MATERIALES DE LAS HERRAMIENTAS

Es importante un conocimiento básico de cada uno de los materiales de las

herramientas y de su rendimiento con el fin de realizar la selección correcta para

cada aplicación. Se debe tener en cuenta el material de la pieza que se va a

mecanizar, el tipo de pieza y su forma, las condiciones de mecanizado y el nivel

de calidad superficial que se requiere para cada operación.

CÓDIGO DESCRIPCIÓN

HW Metal duro sin recubrimiento compuesto principalmente por carburo de tungsteno (WC)

HT Metal duro sin recubrimiento, también denominado cermet, que contiene carburos de titanio (TIC) o nitruros de titanio (TIN) o ambos.

HC Metal duro como el anterior pero con recubrimiento.

CA Cerámica de óxido que contiene principalmente óxido de aluminio (Al2 O3 )

CM Cerámica mixta que contiene principalmente óxido de aluminio (Al2 O3 ) y también otros componentes.

CN Cerámica de nitruro que contiene principalmente nitruro de silicio (Si3N4).

CC Cerámicas como las anteriores pero con recubrimiento

DP Diamante policristalino

BN Nitruro de boro cúbico

Los materiales de la herramienta de corte tienen distintas combinaciones de

dureza, tenacidad y resistencia al desgaste, y se dividen en varias calidades con

propiedades específicas. En general, el material de herramienta idóneo para una

aplicación debe ser:

Duro, resistente al desgaste en incidencia y a la deformación.

Tenaz, resistente a rotura del núcleo.

No reactivo en contacto con el material de la pieza.

Químicamente estable, resistente a oxidación y difusión.

Resistente a cambios repentinos de temperatura.


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9. Aplicaciones


METAL DURO CON RECUBRIMIENTOSe combina el metal duro con un recubrimiento. Juntos constituyen una calidad que se puede adaptar a distintas aplicaciones.

Recubrimientos:

Recubrimiento: CVD (Chemical Vapor Deposition): presenta alta resistencia al desgaste y excelente adherencia al metal duro. Son la primera elección en una amplia gama de aplicaciones en las que resulta importante la resistencia al desgaste.

Recubrimiento: PVD (Physical Vapor Deposition): aportan resistencia al desgaste a la calidad gracias a su dureza. Se recomiendan cuando se necesita un filo tenaz y agudo al mismo tiempo, y también para mecanizar materiales pastosos.

Metal duro: es un material metalúrgico en polvo; un compuesto de partículas de carburo de tungsteno (WC) y un aglutinante rico en cobalto metálico (Co)., dependiendo del tamaño del grano se utiliza en brocas de metal duro, fresas de metal duro, plaquitas para tronzar y ranurar, fresar y calidades para acabado.

METAL DURO SIN RECUBRIMIENTO

Las aplicaciones típicas son mecanizado de HRSA (superaleaciones termorresistentes) o de aleación de titanio y torneado de materiales templados a baja velocidad.

La velocidad de desgaste de las calidades de metal duro sin recubrimiento es rápida pero controlada, con acción autoafilante.

En la industria manufacturera del acero, para la fabricación de matrices, moldes de inyección, piezas, etc.

En la industria automotriz para la fabricación de partes y piezas.


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9. Aplicaciones


En la industria electrónica para el prototipado de circuitos impresos.

En la industria maderera.

En la industria del calzado.


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En la industria del grabado

En la industria joyera

Arte y creación


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8. Aplicaciones


Fresadora vertical modelo J1VMC 50MB

Longitud de mesa de trabajo (longitud x anchura)(mm): 1000x500

Máxima velocidad del cabezal (RPM): 6000 Potencia del motor del husillo (Kw): 7,5



Máxima velocidad del cabezal (RPM): 6000



Máxima velocidad del cabezal (RPM): 5000


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