1.4A) Sistemas Avanzados de Manufactura

1.4.- a) SISTEMAS AVANZADOS DE MANUFACTURA. (Sistemas de producción integrada por computadora) DISEÑO Y MANUFACTURA ASISTIDO POR MANUFACTURA. Introducción al CNC 1. Introducción 2. Introducción al CAD/CAM 3. Procesos de manufactura por arranque de viruta 4. Introducción al control numérico computarizado 5. Control numérico en la ingeniería industrial 6. Unidad de entrada – salida de datos 7. Unidad de memoria interna e interpretación de órdenes. 8. Programación en el control numérico 9. Los famosos Blocks en CN 10. Introducción a la programación 11. Ciclos enlatados o repetitivos. 12. Sinumerik 3t 13. Características técnicas del CNC. 14. Software del paquete FAPUC 15. Tendencias de la automatización en la industria nacional. 16. Referencias

INTRODUCCIÓN: La máquina herramienta ha jugado un papel fundamental en el desarrollo tecnológico del mundo hasta el punto que no es una exageración decir que la tasa del desarrollo de máquinas herramientas gobierna directamente la tasa del desarrollo industrial. gracias a la utilización de la máquina herramienta se ha podido realizar de forma práctica, maquinaria de todo tipo que, aunque concebida y realizada, no podía ser comercializada por no existir medios adecuados para su construcción industrial. Así, por ejemplo, si para la mecanización total de un número de piezas fuera necesario realizar las operaciones de fresado, mandrinado y perforado, es lógico que se alcanzaría la mayor eficacia si este grupo de máquinas herramientas estuvieran agrupadas, pero se lograría una mayor eficacia aún si todas estas operaciones se realizaran en una misma máquina. Esta necesidad, sumada a numerosos y nuevos requerimientos que día a día aparecieron forzarón la utilización de nuevas técnicas que reemplazaran al operador humano. De esta forma se introdujo el control numérico en los procesos de fabricación, impuesto por varias razones: Necesidad de fabricar productos que no se podían conseguir en cantidad y calidad suficientes sin recurrir a la automatización del proceso de fabricación. Necesidad de obtener productos hasta entonces imposibles o muy difíciles de fabricar, por ser 1

excesivamente complejos para ser controlados por un operador humano. Necesidad de fabricar productos a precios suficientemente bajos. Inicialmente, el factor predominante que condicionó todo automatismo fue el aumento de productividad. Posteriormente, debido a las nuevas necesidades de la industria aparecieron otros factores no menos importantes como la precisión, la rapidez y la flexibilidad. Hacia 1942 surgió lo que se podría llamar el primer control numérico verdadero, debido a una necesidad impuesta por la industria aeronáutica para la realización de hélices de helicópteros de diferentes configuraciones. INTRODUCCIÓN AL CAD/CAM CAD/CAM, proceso en el cual se utilizan los ordenadores o computadoras para mejorar la fabricación, desarrollo y diseño de los productos. Éstos pueden fabricarse más rápido, con mayor precisión o a menor precio, con la aplicación adecuada de tecnología informática. Los sistemas de Diseño Asistido por Ordenador (CAD, acrónimo de Computer Aided Design) pueden utilizarse para generar modelos con muchas, si no todas, de las características de un determinado producto. Estas características podrían ser el tamaño, el contorno, la forma de cada componente almacenado como dibujos bi y/o tridimensionales. Una vez que estos datos dimensionales han sido introducidos y almacenados en el sistema informático, el diseñador puede manipularlos o modificar las ideas del diseño con mayor facilidad para avanzar en el desarrollo del producto. Además, pueden compartirse e integrarse las ideas combinadas de varios diseñadores, ya que es posible mover los datos dentro de redes informáticas, con lo que los diseñadores e ingenieros situados en lugares distantes entre sí pueden trabajar como un equipo. Los sistemas CAD también permiten simular el funcionamiento de un producto. Hacen posible verificar si un circuito electrónico propuesto funcionará tal y como está previsto, si un puente será capaz de soportar las cargas pronosticadas sin peligros e incluso si una salsa de tomate fluirá adecuadamente desde un envase de nuevo diseño. Cuando los sistemas CAD se conectan a equipos de fabricación también controlados por ordenador conforman un sistema integrado CAD/CAM (CAM, acrónimo de Computer Aided Manufacturing). La Fabricación Asistida por Ordenador ofrece significativas ventajas con respecto a los métodos más tradicionales de controlar equipos de fabricación con ordenadores en lugar de hacerlo con operadores humanos. Por lo general, los equipos CAM conllevan la eliminación de los errores del operador y la reducción de los costos de mano de obra. Sin embargo, la precisión constante y el uso óptimo previsto del equipo representan ventajas aún mayores. Por ejemplo, las cuchillas y herramientas de corte se desgastarán más lentamente y se estropearían con menos frecuencia, lo que reduciría todavía más los costos de 2

fabricación. Frente a este ahorro pueden aducirse los mayores costos de bienes de capital o las posibles implicaciones sociales de mantener la productividad con una reducción de la fuerza de trabajo. Los equipos CAM se basan en una serie de códigos numéricos, almacenados en archivos informáticos, para controlar las tareas de fabricación. Este Control Numérico por Computadora (CNC) se obtiene describiendo las operaciones de la máquina en términos de los códigos especiales y de la geometría de formas de los componentes, creando archivos informáticos especializados o programas de piezas. La creación de estos programas de piezas es una tarea que, en gran medida, se realiza hoy día por software informático especial que crea el vínculo entre los sistemas CAD y CAM. Las características de los sistemas CAD/CAM son aprovechadas por los diseñadores, ingenieros y fabricantes para adaptarlas a las necesidades específicas de sus situaciones. Por ejemplo, un diseñador puede utilizar el sistema para crear rápidamente un primer prototipo y analizar la viabilidad de un producto, mientras que un fabricante quizá emplee el sistema porque es el único modo de poder fabricar con precisión un componente complejo. La gama de prestaciones que se ofrecen a los usuarios de CAD/CAM está en constante expansión. Los fabricantes de indumentaria pueden diseñar el patrón de una prenda en un sistema CAD, patrón que se sitúa de forma automática sobre la tela para reducir al máximo el derroche de material al ser cortado con una sierra o un láser CNC. Además de la información de CAD que describe el contorno de un componente de ingeniería, es posible elegir el material más adecuado para su fabricación en la base de datos informática y emplear una variedad de máquinas CNC combinadas para producirlo. La Fabricación Integrada por Computadora (CIM) aprovecha plenamente el potencial de esta tecnología al combinar una amplia gama de actividades asistidas por ordenador, que pueden incluir el control de existencias, el cálculo de costos de materiales y el control total de cada proceso de producción. Esto ofrece una mayor flexibilidad al fabricante, permitiendo a la empresa responder con mayor agilidad a las demandas del mercado y al desarrollo de nuevos productos. La futura evolución incluirá la integración aún mayor de sistemas de realidad virtual, que permitirá a los diseñadores interactuar con los prototipos virtuales de los productos mediante la computadora, en lugar de tener que construir costosos modelos o simuladores para comprobar su viabilidad. También el área de prototipos rápidos es una evolución de las técnicas de CAD/CAM, en la que las imágenes informatizadas tridimensionales se convierten en modelos reales empleando equipos de fabricación especializada, como por ejemplo un sistema de estereolitografía.

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INGENIERIA DE MANUFACTURA.-Es la ciencia que estudia los procesos de conformado y fabricación de componentes mecánicos con la adecuada precisión dimensional, así como de la maquinaria, herramientas y demás equipos necesarios para llevar a cabo la realización física de tales procesos, su automatización, planificación y verificación. La ingeniería de manufactura es una actividad que lleva a cabo el personal técnico y esta relacionado con la planeación de los procesos de manufactura para la producción económica de productos de alta calidad. Su función principal es preparar la transición del producto desde las especificaciones de diseño hasta la manufactura de un producto físico. El propósito general es optimizar la manufactura incluye muchas actividades y responsabilidades que dependen del tipo de operaciones de producción realiza la organización particular; usualmente las actividades que realizan son:  Planeación de los procesos.- Implica determinar los procesos de manufactura mas adecuados y el orden en el cual deben realizarse para producir una parte componente o producto determinado, que se especifican en la ingeniería, según las limitaciones impuestas por el equipo de procesamiento disponible y la capacidad productiva para la manufactura del diseño.  Solución de problemas y mejoramiento continúo.  Diseño para capacidad de manufactura.-Tradicionalmente, la planeación de procesos la realizan los ingenieros en manufactura que conocen los procesos particulares que se usan en la fábrica y son capaces de leer dibujos de ingeniería con base en su conocimiento, capacidad y experiencia; desarrollan los pasos de procesamiento que se requieren en la secuencia más lógica para hacer cada parte. A continuación se mencionan algunos detalles y decisiones requeridas en la planeación de procesos.  Procesos y secuencias.  Selección del equipo  Herramientas, matrices, moldes, soporte y medidores.  Herramientas de corte y condiciones de corte en las operaciones de Maquinado.  Métodos. – La planeación del método de trabajo para la manufactura.  Estándares de trabajo  Estimación de los costos de producción.  Estimación de materiales  Distribución de planta y diseño de instalaciones. LA PLANEACIÓN DE PROCESOS PARA PARTES. Los procesos necesarios para manufactura de una parte especifica se determinan en Gran parte por el material con que se fabrica la parte.

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El diseñador del producto Selecciona el material con base en los requerimientos funcionales. Una vez seleccionado el material, la elección de los procesos posibles se delimita considerablemente. En el análisis de los materiales para ingeniería se tienen guías para el procesamiento de cuatro grupos de materiales.  Metales (A) B A  Cerámicos (C)  Polímetros (B)  Los materiales compuestos pueden ser: C 1.- (A∩B)=Metal con polímeros. 2.-(A∩C)=Metal con Cerámicos. 3.- (B∩C)=Cerámico con polímeros. Una típica secuencia de procesamiento para fabricar una parte separada consiste en:  Materia prima.- Es el inicio del proceso.  Procesos básicos.- La geometría inicial de la parte entre ellos están el colocar los metales, el forjado y el laminado de chapas metálicas  Procesos secundarios.Procesos para el mejoramiento de las propiedades.- Después de las operaciones de formado se hacen operaciones para mejorar las propiedades, incluyen el tratamiento térmico en componentes metálicos y cristalería.  Operaciones de acabado.- Las operaciones de acabado son las ultimas de la secuencia, por lo general proporciona un recubrimiento en la superficie de la parte de trabajo (o ensamble); entre estos procesos están la electrodeposición y la pintura. . DESARROLLO HISTORICO DE LOS SISTEMAS DE MANUFACTURA. • Eli Whitney se le acredita la maquina depepitadora de algodón como punto de partida de los procesos de manufactura y a los principios de fabricación intercambiables a su máquina fresadora sucesos que aparecieron por los años de 1880, también en esa época aparecieron otro proceso industrial a consecuencia de la guerra civil en los estados unidos que proporciono un nuevo impulso al desarrollo de procesos de manufactura de aquel país. • Taylor un siglo después publico trabajos sobre el labrado de metales aportando una base científica para hacerlo. • Miron L. Begeman otro investigador logra nuevos avances en las técnicas de fabricación que se aprovecharon después en la industria. El conocimiento de los principios y la aplicación de los servomecanismos, levas, electricidad, electrónica y computadoras hoy en día permiten al hombre la producción de las maquinas. Los procesos de manufactura convencionales agrupan las siguientes áreas temáticas:  Procesos de conformación sin eliminación de material  Por fundición

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                

Por deformación Procesos de conformación con eliminación de material Por arranque de material en forma de viruta Por abrasión Por otros procedimientos Procesos de conformado de polímeros y derivados Plásticos Materiales compuestos Procesos de conformación por unión de partes Por sinterización Por soldadura Procesos de medición y verificación dimensional Tolerancias y ajustes Medición dimensional Automatización de los procesos de fabricación y verificación Control numérico Robots industriales

Las propiedades de manufactura y tecnológicas son aquellas que definen el comportamiento de un material frente a diversos métodos de trabajo y a determinadas aplicaciones. Existen varias propiedades que entran en esta categoría destacándose la templabilidad la soldabilidad y la dureza entre otras. Las fabricas del futuro la naturaleza de la producción considera los fundamentos de 2 sistemas bastantes complejos basados en computadora: el diseño asistido por computadora y la manufactura asistida por computadora (CAD/CAM), así como la manufactura integrada por computadora (CIM) CAD: Hace uso de computadoras para el dibujo interactivo de ingeniería y almacenamiento de lo diseños. Los programas completan la disposición física, las transformaciones geométricas, las proyecciones, los giros, las amplificaciones y las secciones transversales de una parte, así como su relación con otros componentes. CAM: Usa las computadoras para programar, dirigir o controlar el equipo de producción para la fabricación de bienes manufacturados. CAD/CAM Es la fusión y la interacción de ambos es el resultado importante es la automatización de la transición entre el diseño entre el diseño del producto y su manufactura; donde al tener almacenados en una base de datos los diseños del producto a través del CAM se pueden introducir los nuevos productos con mucha mayor rapidez y a menor costo, por lo que CAD/CAM ofrece gran flexibilidad en el producto, bajos costos y mejor calidad. Manufactura Integrada por Computadora CIM.-Es que todas las operaciones de una empresa relacionadas con la función productiva se incorpora a un sistema de computo

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integrados para asistir, aumentar y/o automatizar las operaciones

MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA (CIM)

PLANEACIÓN Capacidad, Materiales, Procesos. Programación de robótica N/C

COMPRAS

Contabili dad, Captura de pedidos, Nominas, Facturas, etc.

CONTROL Procesos, Piso de planta, Inspección.

En este sistema integrado de cómputo, el resultado de una actividad sirve de insumo para la siguiente a través de la cadena de eventos y sucesos que se inician con el pedido de ventas y que culmina con el embarque del producto. CARACTERÍSTICAS DE LAS FÁBRICAS DEL FUTURO. 1. Elevada calidad del producto.- La automatización permitirá una consistencia y elevada calidad del producto. 2. Alta flexibilidad. –Se utilizara nueva tecnología flexible en el diseño de los procesos de la producción, produciendo muchos modelos de productos para que resulten atractivos mercados que demandan diversidad en el producto, se producirán pequeños lotes de muchos modelos de productos y en condiciones económicas la operación de los procesos de producción.

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3. Entrega rápida de los pedidos de los clientes.- Los pequeños lotes, operaciones que pueden rápidamente cambiarse a otros productos y altas velocidades de producción; los pedidos de los clientes se producirán y embarcaran con prontitud. 4. Economía de la producción diferente.- La fabricación automatizada establece que la gran mayoría de los costos serán fijos, los únicos costos variables significativos serán los materiales y los indirectos ( costos de oficina, y contabilidad, ingeniería, de equipo, de herramental de mantenimiento, de servicios públicos y de software) 5. Sistema guiado e integrado por computadora.- Por medio de CAD/CAM se tiene la base para el diseño del producto y la planeación de los procesos; CIM integrara todas las fases del negocio, partiendo de una base de datos común. 6. Cambios en la estructura organizacional.- En una fábrica automatizada, el personal de línea se parecerá mas al personal de apoyo y el de apoyo se parecerá al personal de línea. El mantenimiento, la calidad del producto, la ingeniería, la administración de los cambios tecnológicos, el desarrollo y el mantenimiento de software, la robótica y proyectos de automatización serán las actividades de importancia de la organización. MÉTODOS AVANZADOS DE MANUFACTURA. a) INGENIERÍA CONCURRENTE: Se refiere aun enfoque para el diseño de producto en el cual las empresas intentan reducir el tiempo que se requiere para llevar acabo un nuevo producto al mercado. En una compañía que practica la ingeniería concurrente (o también conocida como ing. simultanea) la planeación de manufactura empieza cuando el diseño de producto se esta desarrollando. El diseño para la manufactura y el ensamble es el aspecto más importante de la ingeniería concurrente, debido a que tiene el mayor impacto en los costos de producción y en el tiempo de desarrollo del producto. b) ELABORACIÓN RÁPIDA DE PROTOTIPOS. Se refiere a la capacidad para diseñar y producir productos de alta calidad en el tiempo Mínimo. Es una familia de procesos de fabricación singulares, desarrollados para hacer prototipos de ingeniería en el menor tiempo posible. Mencionare tres técnicas donde ellas dependen de datos de diseño generados en un sistema grafico computarizado. hablar de esto implica hablar de la gran precisión con que se realizan los trazos gracias modelo grafico computarizado de la geometría de partes. 1.- ESTEREOLITOGRAFÍA 2.-SINTERIZADO SELECTIVO CON LÁSER 3.-MODELADO POR DEPOSICIÓN FUNDIDA. 1.- ESTEREOLITOGRAFÍA: es un proceso para fabricar una parte plástica sólida a partir de un archivo de datos. Generado a partir de un modelo sólido mediante un sistema grafico computarizado de la geometría de partes controla un rayo láser. Cada capa tiene . 005 a 0.0020 pulg. el láser sirve para endurecer el polímetro foto sensible en donde el rayo toca el Liquido, formando una capa sólida de plástico, que se adhiere a la plataforma. Cuando termina a la capa inicial, se baja la plataforma una distancia igual al grosor de la capa anterior y se forma una segunda así sucesivamente hasta terminar la pieza completa.

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2.- SINTERIZADO SELECTIVO CON LÁSER.: este proceso es similar al anterior nada mas que en lugar de utilizar un polímetro líquido se utilizan polvos y se comprime por el rayo láser hasta formar las capas que van a formar la pieza. 3.- MODELADO POR DEPOSICIÓN FUNDIDA: este proceso se basa en irle dando forma con el rayo láser aun una pieza ya sea de un material similar al de la cera.

Los sistemas de manufactura hacen uso de componentes que pueden ser: 1.- Componentes Eléctricos Introducción a los Sistemas Introducción a la Electricidad Magnetismo Electromagnetismo Fuentes de Poder Instrumentación - Usando un Multímetro Dispositivos de Salida - Lamparas, LEDs, Motores, Parlantes Dispositivos de Control - Interruptores, Relees, Potenciometros Circuitos Protección - "Circuit Breakers", Fusibles Acondicionadores Eléctricos - Resistores, Capacitores, Diodos Acondicionadores Electrónicos - Transistores, Op-amps, Transformadores Laboratorios Aplicativos Circuitos Serie Circuitos Paralelo Control de Intensidad de Salida Secuencia de Operaciones de Salida Acondicionamiento de Salidas Eléctricas Lógica de Compuertas Aplicaciones Avanzadas Símbolos Gráficos Eléctricos/Electrónicos Propiedades Físicas Ley de Ohm Inducción Reactancia Capacitancia Fuerza, Trabajo y Potencia 9

2.-Componentes Neumáticos • • • • • • • • • • •

Familiarización con el Trainer Introducción a la Neumática Medidores de Flujo Válvulas Manuales Válvulas Solenoide Válvulas piloteadas por Aire Válvulas de control de Flujo Cilindros de Simple y Doble Acción Sistemas de Lubricación Contaminación de Fluidos y Filtros de Aire Generadores de Vació

Laboratorios de Aplicación • • • • • •

Cilindros apareados en un Circuito Sistemas de Reglamentación en Neumática Aplicación en Alimentador de Partes Aplicación en Maquinado Introducción a la Lógica del Aire Símbolos y Esquemas

Propiedades Físicas* • • • • • • • •

Fuerza en Sistemas Neumáticos Tasa de Flujo en sistemas Neumáticos Trabajo Realizado con Sistemas Neumáticos Potencia en Neumática Resistencia de Flujo en Filtros de Aire Resistencia de Flujo en Tuberías Transformadores de Fuerza en Neumática Aspiración y Vacíos

3.- Componentes Mecánicos • • • • • •

Familiarización con el Trainer Introducción a los Sistemas Mecánicos Palancas de Primera Clase Palancas de Segunda Clase Palancas de Tercera Clase Planos Inclinados 10

• • • •

Tornillos Ruedas y Ejes Poleas Engranes

Laboratorios de Aplicación • • • • • •

Tren de Engranajes Engranajes de Ruedas y Cadenas Poleas de Pasos y Fajas Bloques y Sistemas de Garruchas Alabes Uniones y Junturas

Propiedades Físicas * • • • • • • • • •

Fuerza en Mecanismos Trabajo en Mecanismos Potencia en Mecanismos Provecho Mecánico Fricción Energía Potencial y Cinética Tasas de Velocidad en Trenes de Ruedas Diseño de Alabes Unión de Movimiento

4.-De un Brazo Robótico MB501 • • • • • • • • • • • • •

Historia de la Robótica Tipos de Robots Familiarización con el Brazo Robótico Movimientos del Brazo Robótico Válvulas de control Manual Rotación de Base y Elevación Alcance y Toma Rotación de la Muñeca Combinación de Movimientos: Elevación y Toma Combinación de Movimientos: Elevación y Rotación de Base Combinación de Movimientos: Rotación, Elevación y Toma Control de Velocidad de un Actuador Rotatorio Apéndice

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Curriculum del Software de Computadora • • • • • • • • • • • •

Introducción al Control de Procesos Solenoides Controlados Neumáticamente Instalación del Hardware Instalación del Software Configuración del Puerto Serial Operación en modo MANUAL Operación en modo PROGRAMADO Cargar y Correr un Programa Existente Editar un Programa Existente Menú de Ayuda Ejemplos de Programas de Aplicación Apéndice

Curriculum del Programador de Mano Instalación del Hardware • • • • • •

Operación en modo MANUAL Operación en modo PROGRAMADO Cargar y Correr un Programa Existente Editar un Programa Existente Ejemplos de Programas de Aplicación Apéndice

5.-SENSORES INDUSTRIALES. Realiza la instrucción en switches de limite y fibras ópticas, sensores infrarrojos y de proximidad. Cada sección incluye una introducción a los componentes, la aplicación de principios para su uso y aplicaciones. El sistema modular de entrenamiento permite el estudio individual o en clase, incluye sensores de calidad industrial y una fuente de poder electrónica con terminales de entrada/salida, un tablero y todos los accesorios necesarios para realizar una variedad de experimentos. La familiarización con el Sistema de Sensores considera que estos pueden ser: 1) Fibras Opticas: •

Fibra Optica Difuso-Reflectivo y Rayo-Pasante

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• • • • • • • •

Ajuste de Sensibilidad de sensores Difuso-Reflectivo Operación Normal e Invertida de sensores Difuso-Reflectivo Ajuste de retardo de sensores Difuso-Reflectivo Aplicaciónes de Sensores Difuso-Reflectivo Control de Sensibilidad de los sensores Rayo-Pasante Operación Normal e Invertida de los sensores de Rayo-Pasante Control del Retardo en sensores de Rayo-Pasante Aplicación de los sensores de Rayo-Pasante

2) Sesores Infrarrojo:

Hardware de los Sensores Infrarrojos Reflectivos • Ajuste de la Sensibilidad para sensores Reflectivos • Operación Normal e Inversa de los sensores infrarrojos Reflectivos • Contrl del retardo de los sensores Infrarrojos Reflectivos • Aplicaciónes del sensado Infrarrojo Reflectivo 3) Sensores de Proximidad: o Hardware de los sensores Inductivos de Proximidad o Operación Normal e Invertida de los sensores Inductivos de Proximidad o Ajuste del retardo en los sensores Inductivos de Proximidad o Aplicaciones del sensado de Proximidad •

4) Switches Limite:    

Operación de los Switches Limite Características de Operación de los switches de Limite Posicionamiento de un switch Limite Diseños

Introducción a los Controladores Lógicos Programables (PLC) • • • • • • •

Que es un PLC ? Operaciones internas del PLC Introducción al Trainer MB650A Circuitos Serie Paralelo Sistemas Numéricos Álgebra Booleana Diagramas de la Lógica de la Escalera

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Funciones Básicas de los PLC y sus Aplicaciones • • • • • • •

Introducción a la Programación de la Escalera Entradas y Salidas (Inputs y Outputs) (I/O) Relees Internos Circuitos "Y" y "OR" ("And" y "Or") Relees de "Lacheo" ("Latching") Edición de Programas Monitoreo de Programas.

Funciones de Control de Salida y sus Aplicaciones • • • • • • • •

Temporizadores (Timers) Contadores (Counters) Temporizadores en Cascada (Cascading Timers) Programas Timer/Counters Relees Maestro de Control Sequenciamiento de Salida Registros de Corrimiento Introducción a Funciones Especiales

La Automatización es la tecnología en la cual un proceso con la asistencia humana, realiza la implementación usando instrucciones de programación combinadas con sistemas de Control industriales. El proceso de Control computarizado se puede realizar de diversas formas como por ejemplo: Monitoreando procesos computarizados, Control digital, Control numérico y Robótica. El control numérico es otra forma de control industrial computarizado, involucre el uso de la computadora para dirigir una máquina herramienta a través de una secuencia, procesando etapas definidas con la instrucción de un programa que especifica los detalles de cada etapa a realizar. 1) PROCESOS DE MANUFACTURA POR ARRANQUE DE VIRUTA La aplicación del control numérico abarca gran variedad de procesos. Aquí se dividen las aplicaciones en dos categorías:

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(1) aplicaciones con máquina herramienta, tales como el taladrado, laminado, torneado, fresado, cepillado, etc., y (2) aplicaciones sin máquina herramienta, tales como el ensamblaje, trazado e inspección. El principio de operación común de todas las aplicaciones del control numérico es el control del la posición relativa de una herramienta o elemento de procesado con respecto al objeto a procesar. Proceso

Definición del Proceso

Equipo

Torneado

Es un proceso de maquinado en el cual una herramienta de punta sencilla remueve material de la superficie de una pieza de trabajo cilíndrica en rotación

El torneado se lleva a cabo tradicionalmente en una maquina llamada torno

Definición del Equipo

Clasificación del equipo

Herramienta

El torno es una maquina, la cual suministra la potencia para tornear la parte a una velocidad de rotación determinada con avance de la herramienta y profundidad de corte especificado

Torno para herramientas Se usan herramientas de punta sencilla, para la operación de roscado, se Torno de Velocidad ejecuta con un diseño con la forma de la cuerda a Torno Revólver producir. El torneado de formas se ejecuta con una Torno de Mandril de diseño especial llamada herramienta de Maquina de Barra forma. Automática Tornos controlados Numéricamente

Definir Herramienta Se usa una herramienta de corte con un borde cortante simple destinado a remover material de una pieza de trabajo giratoria para dar forma de cilindro.

Clasificación de la Herramienta

Operaciones Relacionadas con el Torneado

Cabezal

Careado

Contrapunto

Torneado Ahusado o cónico

Tortea Torneado de Contornos Carro Transversal

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Torneado de Formas Carro Principal

Achaflanado Tronzado Roscado Perforado Taladrado Moleteado

Proceso

Definición del Proceso

Equipo

Taladrado

Es una operación de maquinado que se usa para crear agujeros redondos en una parte de trabajo

Taladro Prensa

Definición del Equipo

Clasificación del equipo

Herramienta

El Taladro Prensa es la máquina estándar para taladrar.

Taladro Vertical Taladro Banco Broca Taladro Radial Taladro Multiple

Definir Herramienta

Clasificación de la Herramienta

Hay disponibles varias herramientas de corte para hacer agujeros, pero la broca helicoidal es con mucho la más común. Sus diámetros fluctúan desde 0.006 Broca Helicoidal pulg. Hasta brocas tan grandes como 3.0 pulg. Las brocas helicoidales se usan ampliamente en la industria para producir agujeros en forma rápida y económica.

Operaciones Relacionadas con el Taladrado Escariado Roscado Interior Abocardado Avellanado Centrado Refrenteado

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Proceso

Definición del Proceso

Equipo

Cepillado

Proceso para producir superficies planas por medio de una herramienta de corte de un solo filo.

Cepillo

Definición del Equipo

Clasificación del equipo

Herramienta

La máquina herramienta para cepillado se llama cepillo. La velocidad de Cepillos de mesa abiertos lateralmente corte se logra por medio de una mes de trabajo oscilante que mueve la Cepillos de doble parte posterior de una columna herramienta de corte de punta sencilla Definir Herramienta

Clasificación de la Herramienta

La herramienta de corte usadas en el cepillado son herramientas de punta sencilla

Operaciones Relacionadas con el Cepillado

Carril transversal Proceso en el cual se pasa una cuchilla a través de la pieza para ir eliminando material.

Cabeza de la herramienta Mesa de trabajo Columna

El cepillado se puede usar para maquinar otras superficies diferentes a las planas. La restricción es que las superficies deben ser rectas.

Base Proceso

Definición del Proceso

Equipo

Aserrado

Es un proceso en el que corta una hendidura angosta dentro de la parte de trabajo por medio de una herramienta que tiene una serie de dientes estrechamente espaciados

Segueta

Clasificación del equipo

Herramienta

Definición del Equipo

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El corte de segueta involucra un movimiento lineal de vaivén de la segueta contra el trabajo. El Aserrado con cinta implica un movimiento lineal continuo que utiliza una sierra de cinta hecha en forma de banda flexible sin fin con dientes en una de sus bordes. La sierra circular usa una sierra circular giratoria para suministrar el movimiento continuo de la herramienta frente al trabajo. Definir Herramienta

Segueta Sierra Banda

Hoja de la Sierra

Sierra Circular

Operaciones Relacionadas con el Aserrado

Clasificación de la Herramienta

Las hojas de la sierra Forma de los dientes tienen ciertas características comunes que incluyen la forma de Espaciamiento entre los los dientes, su dientes espaciamiento y la disposición de los Disposición de los Dientes mismos

Calado Ranurado Corte abrasivo Aserrado por Fricción

Proceso

Definición del Proceso

Rectificado

Es un proceso abrasivo ejecutado por un Rectificadora conjunto de barras abrasivas pegadas

Definición del Equipo

Clasificación del equipo Herramienta

El movimiento del equipo es una combinación de rotación y oscilación lineal, regulada de tal

Equipo

Conjunto de barras abrasivas pegadas

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manera que un punto dado de la barra abrasiva, no repite la misma trayectoria Definir Herramienta

Clasificación de la Herramienta

Operaciones Relacionadas con el Rectificado Lapeado o pulido

Juntas Universales Se usan cuatro barras, pero su número depende del tamaño del agujero Impulsor

Superacabado Pulido Abrillantado

Proceso

Definición del Proceso

Equipo

Fresado

Es una operación de maquinado en la cual se hace pasar una parte de trabajo enfrente de una herramienta cilíndrica rotatoria con múltiples bordes o filos cortantes.

Fresadora

Definición del Equipo

Clasificación del equipo

Herramienta

La clasificación de los cortadores para fresadoras o fresas como se les conoce comúnmente, está muy asociada con las operaciones de fresado que acabamos de describir.

Cortadores cilíndricos o fresas planas Cortadores formadores o fresas formadoras Cortadores frontales o fresas frontales

Husillo rotatorio Mesa para sujetar

Cortadores para acabado o fresa terminal Definir Herramienta

Clasificación de la Herramienta

Las maquinas fresadoras deben tener

Maquina fresadora Vertical

Operaciones Relacionadas con el Fresado Torneado

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un husillo rotatorio para el cortador y una mesa para sujetar, poner en posición y hacer avanzar la parte de trabajo.

Maquina fresadora Horizontal

Taladrado

Rodilla y columna Tipo bancada Tipo Cepillo Fresas Trazadoras

Perfilado

Maquinas fresadoras CNC

Escariado Aserrado

Cepillado

INTRODUCCIÓN AL CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO (CNC) El CNC tuvo su origen a principios de los años cincuenta en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en donde se automatizó por primera vez una gran fresadora. En esta época las computadoras estaban en sus inicios y eran tan grandes que el espacio ocupado por la computadora era mayor que el de la máquina. 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, rectificadoras, eletro-erosionadoras, máquinas de coser, etc.

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CNC significa "control numérico computarizado". En una máquina CNC, a diferencia de una máquina convencional o manual, una computadora controla la posición y velocidad de los motores que accionan los ejes de la máquina. Gracias a esto, puede hacer movimientos que no se pueden lograr manualmente como círculos, líneas diagonales y figuras complejas tridimensionales. Las máquinas CNC son capaces de mover la herramienta al mismo tiempo en los tres ejes para ejecutar trayectorias tridimensionales como las que se requieren para el maquinado de complejos moldes y troqueles como se muestra en la imagen. En una máquina CNC una computadora controla el movimiento de la mesa, el carro y el husillo. Una vez programada la máquina, ésta ejecuta todas las operaciones por sí sola, sin necesidad de que el operador esté manejándola. Esto permite aprovechar mejor el tiempo del personal para que sea más productivo. El término "control numérico" se debe a que las órdenes dadas a la máquina son indicadas mediante códigos numéricos. Por ejemplo, para indicarle a la máquina que mueva la herramienta describiendo un cuadrado de 10 mm por lado se le darían los siguientes códigos: G90 G71 G00 X0.0 Y0.0 G01 X10.0 G01 Y10.0 G01 X0.0 G01 Y0.0

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Un conjunto de órdenes que siguen una secuencia lógica constituyen un programa de maquinado. Dándole las órdenes o instrucciones adecuadas a la máquina, ésta es capaz de maquinar una simple ranura, una cavidad irregular, la cara de una persona en altorrelieve o bajorrelieve, un grabado artístico un molde de inyección de una cuchara o una botella... lo que se quiera.

Al principio hacer un programa de maquinado era muy difícil y tedioso, pues había que planear e indicarle manualmente a la máquina cada uno de los movimientos que tenía que hacer. Era un proceso que podía durar horas, días, semanas. Aún así era un ahorro de tiempo comparado con los métodos convencionales. Actualmente muchas de las máquinas modernas trabajan con lo que se conoce como "lenguaje conversacional" en el que el programador escoge la operación que desea y la máquina le pregunta los datos que se requieren. Cada instrucción de este lenguaje conversacional puede representar decenas de códigos numéricos. Por ejemplo, el maquinado de una cavidad completa se puede hacer con una sola instrucción que especifica el largo, alto, profundidad, posición, radios de las esquinas, etc. Algunos controles incluso cuentan con graficación en pantalla y funciones de ayuda geométrica. Todo esto hace la programación mucho más rápida y sencilla. También se emplean sistemas CAD/CAM que generan el programa de maquinado de forma automática. En el sistema CAD (diseño asistido por computadora) la pieza que se desea maquinar se diseña en la computadora con herramientas de dibujo y modelado sólido. Posteriormente el sistema CAM (manufactura asistida por computadora) toma la información del diseño y genera la ruta de corte que tiene que seguir la herramienta para fabricar la pieza deseada; a partir de esta ruta de corte se crea automáticamente el programa de maquinado, el cual puede ser introducido a la máquina mediante un disco o enviado electronicamente.

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Hoy día los equipos CNC con la ayuda de los lenguajes conversacionales y los sistemas CAD/CAM, permiten a las empresas producir con mucha mayor rapidez y calidad sin necesidad de tener personal altamente especializado. 2) CONTROL NUMÉRICO EN LA INGENIERIA INDUSTRIAL Definición general: Se considera control numérico a todo dispositivo capaz de dirigir posicionamientos de un órgano mecánico móvil, en el que las órdenes relativas a los desplazamientos del móvil son elaboradas en forma totalmente automática a partir de informaciones numéricas definidas, bien manualmente o por medio de un programa. ÁMBITO DE APLICACIÓN DEL CONTROL NUMÉRICO: Como ya se mencionó, las cuatro variables fundamentales que inciden en la bondad de un automatismo son: productividad, rapidez, precisión y velocidad. De acuerdo con estas variables, vamos a analizar qué tipo de automatismo es el más conveniente de acuerdo al número de piezas a fabricar. Series de fabricación: Grandes series: (mayor a 10.000 piezas) Esta Producción está cubierta en la actualidad por las máquinas transfert, realizadas por varios automatismos trabajando simultáneamente en forma sincronizada. Series medias: (entre 50 y 10.000) Existen varios automatismos que cubren esta gama, entre ellos los copiadores y los controles numéricos. La utilización de estos automatismos dependerá de la precisión, flexibilidad y rapidez exigidas. El control numérico será especialmente interesante cuando las fabricaciones se mantengan en series comprendidas entre 5 y 1.000 piezas que deberás ser repetida varias veces durante el año. Series pequeñas: (menores a 5 piezas) Para estas series, la utilización del control numérico suele no ser rentable, a no ser que la pieza sea lo suficientemente compleja como para justificarse su Programación con ayuda de una computadora. Pero en general, para producciones menores a cinco piezas, la mecanización en máquinas convencionales resulta ser más económica. A continuación, podemos ver un gráfico que ilustra de forma clara lo expresado anteriormente. VENTAJAS DEL CONTROL NUMÉRICO: Las ventajas, dentro de los parámetros de producción explicados anteriormente son:

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Posibilidad de fabricación de piezas imposibles o muy difíciles. Gracias al control numérico se han podido obtener piezas muy complicadas como las superficies tridimensionales necesarias en la fabricación de aviones. Seguridad. El control numérico es especialmente recomendable para el trabajo con productos peligrosos. Precisión. Esto se debe a la mayor precisión de la máquina herramienta de control numérico respecto de las clásicas. Aumento de productividad de las máquinas. Esto se debe a la disminución del tiempo total de mecanización, en virtud de la disminución de los tiempos de desplazamiento en vacío y de la rapidez de los posicionamientos que suministran los sistemas electrónicos de control. Reducción de controles y desechos. Esta reducción es debida fundamentalmente a la gran fiabilidad y repetitividad de una máquina herramienta con control numérico. Esta reducción de controles permite prácticamente eliminar toda operación humana posterior, con la subsiguiente reducción de Costos y tiempos de fabricación. ROBOTICA.- En el que maquinas de tipo humano ejecutan tareas de producción por medio de robot industriales como manipuladores reprogramables, multifuncional, diseñado para mover materiales, piezas, herramientas ó dispositivos especializados a través de movimientos variables programados para desempeñar diversas tareas. Es la ciencia aplicada donde se combina la tecnología de las maquinas herramientas y de la informática. La tecnología de un robot tiene que definir diferentes características técnicas para construirlo y trabaje por medio de herramientas, sensores, pinzas, etc. La programación de un robot considera: a) La anatomía de un robot. b) Volumen de trabajo. c) Sistema de impulsión d) Sistema de control e) Precisión del movimiento. f) Efectos finales g) Sensores h) Programación del robot. i) Aplicaciones. LAS LEYES DE LA ROBOTICA SON: 0.- “Un robot no puede dañar a la humanidad o en su inactividad permitir, que se dañe a la Humanidad” 1.- “Ningún robot puede lesionar a un ser humano o en su inactividad permitir que un ser humano sufra daños” 2.- “Todo robot debe acatar las órdenes que los seres humanos le dan, salvo si esta en conflicto con la Primera ley” 24

3.- “Todo robot debe proteger su existencia siempre y cuando dicha protección no entre en conflicto con la primera o la segunda ley” LOS GRADOS DE LIBERTAD DE LOS ROBOTS Los grados de libertad se definen por el número de articulaciones.= 4 grados de libertad

Otra definición de los grados de libertad = Número de direcciones en una articulación.

2+2+2= 6 grados de libertad.

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EL VOLUMEN DE TRABAJO DE UN ROBOT

El reconocimiento de las imágenes por medio de un robot es fundamental para poder establecer la trayectoria de su trabajo, todo esto lo realiza por medio del sistema binario para codificarlo por medio del Control Numérico Computarizado (CNC) donde los sensores, las interfaces y el Control Lógico Programable (PLC) comunicas la tarea del robot.

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