CNC Reporte

DIVISIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA INDUSTRIAL

PRÁCTICA 2 Reporte CNC Fresadora

Responsable de la Práctica: David Enríquez Teno Ismael Calderón Sarabia Marcos Barrios Adán Adriana Viveros Guadarrama Carlos Eduardo Chávez Ocampo

Reporte de prácticas de laboratorio

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Contenido 1. Objetivos. ......................................................................................................... 3 2. Antecedentes. .................................................................................................... 2.1. Teoría básica. ............................................................................................... 4 2.2. Trabajo previo. .............................................................................................. 7 3. Documentos relacionados con la práctica. ......................................................... 4. Definiciones y terminologías. ........................................................................... 8 5. Información estadística relacionada. .............................................................. 11 6. Equipos y materiales. ......................................................................................... 6.1. Material a utilizar: ............................................................................................ 6.2. Equipo a utilizar:.............................................................................................. 7. Desarrollo de la práctica. ............................................................................... 11 8. Guía para la solución de problemas............................................................... 16 9. Resultados, comentarios y conclusiones. .......................................................... 10. Instrumento de evaluación. .......................................................................... 17 11. Bibliografía. ......................................................................................................

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1. Objetivos 1.1. Obtener conocimientos operacionales del CNC, en términos de las técnicas y dificultades en el uso de máquinas herramientas y herramientas manuales.

1.2. Desarrollar una pieza en el centro de maquinado CNC vertical.

2. Antecedentes Los antecedentes de las máquinas de control numérico se remontan al año de1824, cuando un británico tejedor utilizo tarjetas perforadas en sus máquinas, después de esto, 120 años más tarde el estadounidense John T. Parsons concibe un mando automático con tarjetas perforadas, comportando las coordenadas de los ejes con los agujeros de las tarjetas en un lector que pudiera traducir las señales de mando de las tarjetas en movimiento a los ejes. Después de esto, el gobierno norteamericano se intereso en este sistema, para el copiado de piezas difíciles de realizar manualmente pero susceptibles a ser modificadas fácilmente, por lo que apoyo el desarrollo de una fresadora de tres ejes. Fue en 1952 cuando se creó el termino de control numérico por el el Instituto Tecnológico de Massachussets. En 1957 la compañía japonesa Fujitsu (FANUC) desarrollo una perforadora revólver que utilizaba el control con cintas. Dos años más tarde, en 1959 se produce una perforadora de plantillas de CN. Al mismo tiempo Fujitsu y Hitachi se asocian e introducen al mercado la fresadora de CN. De las 39 unidades existentes en 1965 el número de máquinas de CN en el mercado, aumentó a 860 en 1969, de las cuales el 40 por ciento eran tornos. Todas esta maquinas son identificadas como de primera generación y estas eran programadas en un lenguaje de muy bajo nivel, el cual requería la especialización del programador para su utilización. En 1960 el Instituto Tecnológico de Massachussets realizo las primeras demostraciones de control adaptable y en 1968 se presentaron los primeros ensayos del control numérico directo. El incremento de la utilización de las máquinas herramientas con control numérico se Reporte de prácticas de laboratorio

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DIVISIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA INDUSTRIAL debe a que un gran número de problemas, que se consideraban resueltos por métodos de trabajos convencionales, pueden tener una ventaja desde el punto de vista técnico mediante la utilización de estas máquinas.

2.1. Teoría básica Principios básicos CNC Todas las máquinas controladas por computadora son capaces de controlar sus movimientos de forma precisa y repetitiva en varias direcciones. Cada una de estas direcciones se denomina ejes. Dependiendo del tipo de máquinas, estas pueden tener de dos a cinco ejes. Adicionalmente, una máquina CNC puede tener ejes lineales, en los cuales el movimiento es una línea recta, o ejes rotatorios en los cuales el movimiento sigue una trayectoria circular. Cada eje está compuesto por un componente mecánico, tal como la bancada que se mueve, un servo motor conductor que potencia el movimiento mecánico, y un tornillo de bolas que transfiere la potencia del servo motor al componente mecánico. Estos componentes, conjuntamente con los controles computarizados que los gobiernan, son llamados sistema conductor del eje. Usando una fresadora vertical como ejemplo, tiene tres ejes lineales de movimiento. Cada uno de ellos se nombra con una letra alfabética. El movimiento de la mesa de un lado a otro es llamado eje X. El movimiento de la mesa hacia adentro y afuera es el eje Y, mientras el movimiento del cabezal hacia arriba y abajo sobre la columna es el eje Z. Si se agrega una mesa rotatoria a la mesa dela máquina, el cuarto eje se llama A

Posicionamiento de la pieza El método de posicionamiento de la pieza preciso en relación a la herramienta es llamado sistema de coordenadas rectangulares. En una fresadora vertical, la línea base horizontal es denominada el eje X, mientras la línea base vertical es llamada eje Y. El eje Z está en una ángulo recto, perpendicular tanto al eje X como el eje Y. Los incrementos desde las líneas base son especificados en mediciones Reporte de prácticas de laboratorio

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DIVISIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA INDUSTRIAL lineales, para la mayoría de las máquinas el incremento menor es de una diez milésima de pulgada 0,0001”. Si la máquina es graduada en sistema métrico el incremento es de una milésima de milímetro 0,001 mm. El sistema de coordenadas rectangulares permite la localización de puntos en el espacio.

Las coordenadas están referidas al centro de la herramienta y guían la trayectoria a través de la pieza. El punto de intersección donde las líneas bases del sistema de coordenadas es llamado cero del programa, origen pieza. Este es el punto donde se refieren el resto de coordenadas. La ubicación del cero del programa puede variar de una pieza a otra. Las dos formas de especificar las coordenadas son el “modo absoluto” y el “modo incremental”. En el modo absoluto todas las coordenadas son referenciadas del cero del programa y pueden llevar el signo más o menos (+/-).

Además, en el Modo absoluto, el sistema de coordenadas rectangular está dividido en cuatro (4) cuadrantes para ayudas a establecer los signos de las coordenadas. Cada coordenada “incremental” está referenciada a la coordenada localizada previamente. El modo absoluto es el usado más ampliamente en la programación CNC.

Principios de la programación CNC Las instrucciones en el CNC son denominadas comandos del programa de la pieza. Cuando está corriendo, un programa de pieza está interpretando una línea de comando a la vez hasta que se completen todas las líneas. Los comandos, también se conocen como bloques, y están compuestos por palabras las cuales comienzan con una letra mayúscula y termina con un valor numérico. Cada letra mayúscula está relacionada con una función específica de la máquina. Las letras “G” y “M” son dos de las más comunes. Una letra “G” especifica ciertas preparaciones de la máquina tales como los modos métricos o en pulgadas, o los modos absoluto o incremental. Una letra “M” especifica las funciones misceláneas Reporte de prácticas de laboratorio

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DIVISIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA INDUSTRIAL y trabajan como interruptores de encendido y apagado (on/off) del fluido de corte, cambio de herramienta o rotación del husillo. Otras letras mayúsculas son utilizadas para dirigir una amplia variedad de otros comandos de la máquina.

Parámetros de comando del programa Para la programación óptima de la máquina se requiere considerar ciertos parámetros de operación que incluyen: Control de posición, Compensaciones y Características especiales de la máquina. El control de posición es la capacidad de programar la herramienta y los movimientos de los carros de la máquina simultáneamente a lo largo de dos o más ejes. El posicionamiento puede ser movimiento punto a punto o movimiento de contorneado a lo largo de una trayectoria continua. El contorneado requiere movimientos de la herramienta a lo largo

de

múltiples

ejes

simultáneamente.

Este

movimiento

es

llamado

interpolación el cual procede a calcular los valores intermedios entre los puntos programados a lo largo de la trayectoria programada y ajustándose a esos valores con movimientos precisos. La interpolación puede ser lineal teniendo un punto de inicio y fin a lo largo de una línea recta o circular el cual requiere un punto final, un centro y una dirección alrededor del arco. Las compensaciones corrigen las variaciones relativas de las herramientas. Dos delos tipos más importantes son la compensación de la longitud y la compensación del radio de la herramienta. Las características especiales son aquellas que pueden minimizar los errores de la programación CNC. Una característica especial es el ciclo fijo que permite programar diferentes instrucciones en una sola línea. El perforado y las operaciones secundarias asociadas son programados con ciclos fijos o enlatados.

CAD/CAMD Los sistemas basados en las computadoras que impactan el uso de la tecnología CNC son el diseño asistido por computadora y la manufactura asistida por computadora. Un diseño asistido por computadora, o CAD, usa la computadora para crear gráficamente los diseños y modelos de los productos. Estos diseños Reporte de prácticas de laboratorio

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DIVISIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA INDUSTRIAL pueden ser revisados y refinados para optimizar su uso final y aplicación. Una vez finalizado el diseño CAD es exportado a la manufactura asistida por computadora, sistema CAM.

Los sistemas CAM ayudan en todas las fases de la manufactura de un producto, incluyendo

planificación

producción,

planificación

mecanizado,

inventario,

supervisión y control de calidad.

2.2. Trabajo previo Algunos trabajos relacionados con la práctica seria el diseño de piezas en el programa AUTOCAD. Ya que utilizamos un sistema de coordenadas y diseño para el desarrollo de la practica. Autodesk AutoCAD es un programa de diseño asistido por computadora para dibujo en dos y tres dimensiones. Actualmente es desarrollado y comercializado por la empresa Autodesk. El término AutoCAD surge como creación de la compañía Autodesk, teniendo su primera aparición en 1982. AutoCAD es un software reconocido a nivel internacional por sus amplias capacidades de edición, que hacen posible el dibujo digital de planos de edificios, la recreación de imágenes en 3D y diseño de piezas para ingeniería industrial. AutoCAD es uno de los programas más usados, elegido por arquitectos, Ingenieros y diseñadores industriales. Desglosando su nombre, se encuentra que Auto hace referencia a la empresa creadora del software, Autodesk y CAD a Diseño Asistido por Computadora (por sus siglas en inglés). Ejemplos: : LOS ALUMNOS

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3. Documentos relacionados con la práctica 

Manual del equipo CNC Fresadora.



Ficha técnica del equipo:

TARJETA DE DATOS TECNICOS TALLER PESADO 2 Movimientos en los ejes X, Y, Z.

CNC FRESADORA

MODELO CNC V- 500

ALIMENTACION ELEC. FASES 220

CONSUMO DE ENERGIA 3 35 KVA

1,000 X 500 X 500 mm. Dimensiones de la mesa CORRIENTE MAXIMA Capacidad de herramientas Revoluciones del husil o Motor principal 1,300 X 500 mm 60 AMP 20 60HZ 7.5/11 KW (10/15 HP) Carga máxima sobre la mesa Transmisión de husil o Distancia entre el eje del husil o a la columna 800 Kg. Acoplamiento directo 530 mm.

Tipo de guías en los ejes X, Y, Z.

Cuadradas

4. Definiciones y terminologías 

CNC:



El control numérico por computadora, de ahora en adelante CNC, es un sistema que permite controlar en todo momento la posición de un elemento físico, normalmente una herramienta que está montada en una máquina. Esto quiere decir que mediante un software y un conjunto de órdenes, controlaremos las coordenadas de posición de un punto (la herramienta) respecto a un origen (0,0,0 de máquina), o sea, una especie de GPS pero aplicado a la mecanización, y muchísimo más preciso.



Calibrador: El calibrador vernier es uno de los instrumentos mecánicos para medición

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DIVISIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA INDUSTRIAL lineal de exteriores, medición de interiores y de profundidades más ampliamente utilizados. 

Escuadra: Es un instrumento que nos sirve para verificar que la pieza en este caso el polín este alineado de acuerdo a lo acordado.



Contorneado: Esta aplicación se utiliza para un mejor acabado a la pieza, de manera precisa.



Códigos



G00: El trayecto programado se realiza a la máxima velocidad posible, es decir, a la velocidad de desplazamiento en rápido.



G01: Los ejes se gobiernan de tal forma que la herramienta se mueve a lo largo de una línea recta.



G02: Interpolación circular en sentido horario.



G03: Interpolación circular en sentido anti horario.



G33: Indica ciclo automático de roscado.



G40: Cancela compensación.



G41: Compensación de corte hacia la izquierda.



G42: Compensación de corte a la derecha.



G77: Es un ciclo automático que permite programar con un único bloque el torneado de un cilindro, etc.



M: es la dirección correspondiente a las funciones auxiliares o complementarias. Se usan para indicar a la máquina herramienta que se deben realizar operaciones tales como parada programada, rotación del husillo a derechas o a izquierdas, cambio de útil, etc. La dirección m va seguida de un número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones auxiliares diferentes.

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DIVISIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA INDUSTRIAL Ejemplos: M00: Provoca una parada incondicional del programa, detiene el husillo y la refrigeración. M01: Alto opcional. M02: Indica el fin del programa. Se debe escribir en el último bloque del programa y posibilita la parada del control una vez ejecutadas el resto de las operaciones contenidas en el mismo bloque. M03: Activa la rotación del husillo en sentido horario. M04: Activa la rotación del husillo en sentido anti horario, etc. (El sentido de giro del usillo es visto por detrás de la máquina, no de nuestro punto de vista como en los tornos convencionales). M05: Parada del cabezal. M06: cambio de herramienta (con parada del programa o sin) en las máquinas de cambio automático no conlleva la parada del programa. 

F: es la dirección correspondiente a la velocidad de avance. Va seguida de un número de cuatro cifras que indica la velocidad de avance en mm/min.



S es la dirección correspondiente a la velocidad de rotación del husillo principal. Se programa directamente en revoluciones por minuto, usando cuatro dígitos.



I, J, K son direcciones utilizadas para programar arcos de circunferencia. Cuando la interpolación se realiza en el plano X-Y, se utilizan las direcciones I y J. Análogamente, en el plano X-Z, se utilizan las direcciones I y K, y en el plano Y-Z, las direcciones J y K.



T es la dirección correspondiente al número de herramienta. Va seguido de un número de cuatro cifras en el cual los dos primeros indican el número de herramienta y los dos últimos el número de corrección de las mismas.

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5. Información estadística relacionada 6. Equipos y materiales 6.1. Material a utilizar: 

Vernier.



Escuadra.



Flexómetro.



Polín de madera de (312 mm de lardo, x 142mm de ancho y x 76.2 mm de altura).

Figura no. 1 frexometro.

Figura no. 3 madera.

Figura no. 2 vernier.

Figura no. 4 escuadra.

6.2. Equipo a utilizar: 

Centro de maquinado vertical CNC.

7. Desarrollo de la práctica

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DIVISIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA INDUSTRIAL Por medio de pasos explicaremos, como elaborar una pieza con la fresadora vertical CNC. 1.- Elegir el material que se utilizara para pieza (un pedazo de polín de madera). Materia prima (madera).

2.- Medir todas las distancias del pedazo del polín. 

El polín no está totalmente. parejo en sus caras.



Distancias en (mm) (312x 142x76.2 de altura). 312 mm

142 mm

3.- Se coloca la pieza en el banco del CNC, para realizar un careo a la pieza, en forma manual utilizando el botón (JOG MODE) y la palanca manual, para dejarla totalmente uniforme y nivelada en todas sus caras de la pieza.

Medidas finales de la pieza en (mm) (304x135x68.2 de altura). 304 mm Reporte de prácticas de laboratorio

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135 mm

4.- Ahora se procede a colocar la pieza en el banco del CNC para obtener las coordenadas absolutas de la pieza o el punto cero de la pieza.

Programa G56 G90 G21 son las coordenadas absolutas que quedaron guardadas en la memoria del CNC.

5.- Realizar contorneado, ranurado y barrenado a la pieza, esta es la pieza a realizar.

304 mm

135 mm

Por medio de coordenadas realizaremos todas la ranuras barrenos y contorneado de la pieza, siguiendo las medidas de la pieza Reporte de prácticas de laboratorio

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Ranuras de la pieza

Para poder realizar todas las ranuras de la pieza se utilizaron programas pequeños para el desarrollo total del programa.

Barrenos de la pieza

Utilizamos un comando G99 G73, para realizar los barrenos de forma automática todos los barrenos de la pieza.

Programa.

Descripción.

M06T1

Cambiar herramienta.

M03S1500

Prender el husillo en sentido horario a una velocidad de 1500 rpm

G56G90G21

Programa para cargar coordenadas absolutas almacenadas. G90 coordenadas absolutas. G21 sistema en mm.

M06

Desmontar herramienta.

M05

Detener el husillo.

G99G73RQ

Programa para realizar barrenado en forma consecutiva. Q profundidad de la broca y radio.

G98

Colocar el husillo en una coordenada X.

G80G28

Detener el programa de barenado.

Programa en el CNC de toda la operación G56 G90 G21: M03 S1500: Z0 F200:de laboratorio ReporteG1 de prácticas Y-39: Z-3: X342: Z-6:

G56 G90 G21: M03 S1500: G99 G73 X40. Y-50. Z-20 R10. Q5. F100: X80: X120: Y100: X80:

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8. Guía para la solución de problemas Dentro de la programación de la fresadora CNC, tuvimos varios problemas al momento de introducir los programas, la manera de solucionar el problema es resetear el programa e introducirlo correctamente. Para aclarar cualquier duda o problema con la forma o manera de realizar el trabajo correspondiente en el CNC, o aclaraciones con el responsable de taller pesado.

9. Resultados, comentarios y conclusiones En la fresadora CNC el resultado fue muy útil y convincente, ya que en este equipo, se aprendió a utilizar los principios básicos de la fresadora CNC de la manera más adecuada, al ir leyendo el manual se aprendieron todos los códigos y cada uno de sus funcionamientos para que al final hiciéramos la pieza que se nos pidió esto fue de mucha ayuda para nosotros ya que se aprendió como utilizar el CNC. Los resultados fueron satisfactorios, el diseño de la pieza cumplió con el acabado en el polín (madera).

Figura no. 5 tablero de control CNC.

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Figura no. 6 mesa de trabajo CNC.

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DIVISIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA INDUSTRIAL Pieza terminada

Figura no. 7 pieza, vista de planta.

Figura no. 8 pieza, vista isometrico.

Conclusiones Con el presente trabajo se describe al detalle todos los pasos realizados para la elaboración y maquinado de nuestro producto final en una pieza de madera. Se pretende con esta pieza brindarles a los estudiantes de la UTEZ, los conocimientos de cómo, operar la maquina fresadora CNC. Nuestro equipo obtuvo conocimientos

sobre sistemas de coordenada y

subprogramas para poder fabricar cualquier otro tipo de pieza. Se aprendió a utilizar los recursos como la tecnología CAD. Estas tecnologías se vienen aplicando a través de los métodos de la ingeniería concurrente.

10. Instrumento de evaluación 

Se entregó la pieza a manufacturar en tiempo y forma.



El CNC se entregó en el mismo estado que se prestó.

11. Bibliografía 

Millán Gómez, Simón (2006). Procedimientos de Mecanizado. Madrid: Editorial Paraninfo. ISBN 84-9732-428-5.



Patxi Aldabaldetrecu (2000). Máquinas y hombres. Fundación Museo de Máquina Herramienta.Elgoibar Guipuzcoa. ISBN 84-607-0156-5.



Sandvik Coromant (2006). Guía Técnica de Mecanizado. AB Sandvik Coromant 2005.10.

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