Gustavo Cnc

MAQUINAS CNC COMPONENTES Y ESTRUCUTURAS

EJES PRINCIPALES DE UNA CNC

El CNC permite al fabricante seleccionar hasta 28 ejes (debiendo estar definidos adecuadamente como lineales, rotativos, etc., por medio de los parámetros máquina), no existiendo ningún tipo de limitación en la programación de los mismos, pudiendo realizarse interpolaciones con todos ellos a la vez. La norma DIN 66217 denomina los diferentes tipos de ejes CNC como: 

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X-Y-Z Ejes principales de la máquina. Los ejes X-Y forman el plano de trabajo principal, mientras que el eje Z es paralelo al eje principal de la máquina y perpendicular al plano XY. U-V-W Ejes auxiliares, paralelos a X-Y-Z respectivamente. A-B-C Ejes rotativos, sobre los ejes X-Y-Z respectivamente.

Eje Y: desplazamiento transversal del carro portador del cabezal de dentro a fuera Eje Z: desplazamiento transversal de la mesa porta piezas de arriba abajo. Eje X: desplazamiento transversal de la mesa porta piezas de izquierda a derecha

SISTEMAS DE TRANSMISION Los sistemas de transmisión son las que producen traslaciones rectilíneas en los ejes principales a partir del giro básico generado por el grupo del motor-reductor Los sistemas de transmisión producen traslaciones rectilíneas en los ejes principales a partir del giro básico generado por el grupo del motor-reductor -

MESA HUSILLO CON ACCIONAMINETO DE BOLAS MOTOR  ANILLOS PRECARGADOS

El accionamiento contiene un conjunto de bolas en recirculación que garantizan la Transmisión de esfuerzos del sinfín a la mesa con unas pérdidas por fricción mínimas. Las dos Partes de su cuerpo están ajustadas con una precarga para reducir al mínimo el  juego transversal Entre ellas con lo que se mejora la exactitud y repetición de los desplazamientos

CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS El sistema directo utiliza una escala de medida ubicada en la guía de la mesa de la máquina. Las imprecisiones en el giro del sinfín o en su acoplamiento no afectan a este método de medida. Un resolver óptico determina la posición por conteo directo en la rejilla o regleta graduada y transforma esta información a señales eléctricas para su proceso por la UC.

En el sistema indirecto la posición de la mesa se calcula por la rotación en el sinfín. Un revolver registra el movimiento de un disco graduado solidario con el sinfín.

Para conocer la posición exacta de cualquier elemento móvil de una MHCN a lo largo de un eje de desplazamiento se emplean un conjunto de dispositivos electrónicos y unos métodos de cálculo. Estos elementos constan, básicamente, de una escala graduada (similar a un escalímetro) y el resolver capaz de "leer" dicha escala. Atendiendo a al método de lectura y forma de la escala se distingue entre: 

medición de posiciones absolutas.

ESTRUCTURA Y TIPOS DE DE CONTROL SEGÚN LA FUNCION ESTRUCTURA GENERAL DE UN TORNO CNC Las características propias de los tornos CNC respecto de un torno normal universal son las siguientes: Motor y cabezal principal [ Este motor limita la potencia real de la máquina y es el que provoca el movimiento giratorio de las piezas, normalmente los tornos actuales CNC equipan un  motor de corriente continua, que actúa directamente sobre el husillo con una transmisión por  poleas interpuesta entre la ubicación del motor y el husillo, siendo innecesario ningún tipo de transmisión por  engranajes. Estos motores de corriente continua proporcionan una variedad de velocidades de giro casi infinita desde cero a un máximo determinado po r las características del motor, que es programable con el programa de ejecución de cada pieza. Muchos motores incorporan dos gamas de velocidades uno para velocidades lentas y otro para velocidades rápidas, con el fin de obtener los pares de esfuerzo más favorables. El husillo lleva en su extremo la adaptación para los correspondientes platos de garra y un hueco para poder trabajar con barra. Las características del motor y husillo principal de un torno CNC pueden ser las siguientes:3

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Diámetro agujero husillo principal: 100 mm Nariz husillo principal: DIN 55027 Nº 8 / Camclock Nº 8 Cono Morse Nº 2 Gama de velocidades: 2 Velocidad variable del husillo: I: 0-564 rpm II: 564-2000 rpm Potencia motor: 15 kw

Bancada y carros desplazables

Husillo de bolas con rosca redondeada rectificada. 

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Para poder facilitar el desplazamiento rápido de los carros longitudinal y transversal, las guías sobre las que se deslizan son templadas y rectificadas con una dureza del orden de 450 HB. Estas guías tienen un sistema automatizado de engrase permanente. Los husillos de los carros son de bolas templadas y rectificadas asegurando una gran precisión en los desplazamientos, estos husillos funcionan por el principio de recirculación de bolas, mediante el cual un  tornillo sin fin tiene un acoplamiento a los respectivos carros. Cuando el tornillo sin fin gira el carro se desplaza longitudinalmente a través de las guías de la bancada. Estos tornillos carecen de juego cuando cambian de sentido de giro y apenas ofrecen resistencia. Para evitar los daños de una colisión del carro con algún obstáculo incorporan un embrague que desacopla el conjunto y detiene la fuerza de avance.4 Cada carro tiene un motor independiente que pueden ser   servomotores o motores encoder que se caracterizan por dar alta potencia y alto par a bajas revoluciones. Estos motores funcionan como un motor convencional de Motor de corriente alterna, pero con un encoder conectado al mismo. El encoder controla las revoluciones exactas que da el motor y frena en el punto exacto que marque la posición programada de la herramienta.

Por otra parte la estructura de la bancada determina las dimensiones máximas de las piezas que se puedan mecanizar. Ejemplo de las especificaciones de la bancada de un torno CNC:5

UCP (Unidad central de proceso)  Artículo principal: Unidad central de proceso La UCP o CPU es el cerebro de cálculo de la máquina, gracias al  microprocesador que incorpora. La potencia de cálculo de la máquina la determina el microprocesador instalado. A cada máquina se le puede instalar cualquiera de las UCP que hay en el mercado, por ejemplo: FAGOR, FANUC, SIEMENS, etc. Lo normal es que el cliente elige las características de la máquina que desea y luego elige la UCP que más le convenga por prestaciones, precio, servicio, etc. Las funciones principales encomendadas a la UCP es desarrollar las órdenes de mando y control que tiene que tener la máquina de acuerdo con el programa de mecanizado que el programador haya establecido, como por ejemplo calcular la posición exacta que deben tener las herramientas en todo el proceso de trabajo, mediante el control del desplazamiento de los correspondientes carros longitudinal y transversal. También debe controlar los factores tecnológicos del mecanizado, o sea las revoluciones del husillo y los avances de trabajo y de desplazamiento rápido así como el cambio de herramienta.

PERIFÉRICOS DE ENTRADA Son todos los elementos que sirven para suministrar la información a la CPU. Entre los más importantes están los siguientes:   

Reglas ópticas y posicionadores. Conexión con el ordenador. Teclado y panel de mandos.

UNIDADES DE ALMACENAMIENTO DE DATOS  Actualmente los tipos más utilizados son:  

Disco duro. Conexión RS232 con ordenador.

PERIFÉRICOS DE SALIDA Son todos aquellos elementos que sirven para recibir la información que suministra la CPU. Entre los más importantes se destacan:   

Comunicaciones RS232. Monitor. Control de movimiento de los ejes y demás elementos de la máquina.

El monitor le informa al operario todos los sucesos que se están produciendo entre los diferentes procesos de comunicación, tanto los datos de entrada como los de salida.

CAD/CAM Y SOFTWARE En la actualidad el uso de programas CAD  (diseño asistido por computadora) y CAM   (fabricación asistida por computadora) es un complemento casi obligado de toda máquina CNC, por lo que, generalmente, la manufactura de una pieza implica la combinación de tres tipos de software: 1. CAD: realiza el diseño de la pieza. 2. CAM: calcula los desplazamientos de los ejes para el maquinado de la pieza y agrega las velocidades de avance, velocidades de giros y diferentes herramientas de corte. 3. Software de control (incluido con la máquina): recibe las instrucciones del CAM y ejecuta las órdenes de desplazamiento de las partes móviles de la fresadora de acuerdo con dichas instrucciones.

PROGRAMACIÓN MANUAL En este caso, el programa pieza se escribe únicamente por medio de razonamientos y cálculos que realiza un operario. El programa de mecanizado comprende todo el conjunto de datos que el control necesita para la mecanización de la pieza.

 Al conjunto de informaciones que corresponde a una misma fase del mecanizado se le denomina bloque o secuencia, que se numeran para facilitar su búsqueda. Este conjunto de informaciones es interpretado por el intérprete de órdenes. Una secuencia o bloque de programa debe contener todas las funciones geométricas, funciones máquina y funciones tecnológicas del mecanizado. De tal modo, un bloque de programa consta de varias instrucciones.

El comienzo del control numérico ha estado caracterizado por un desarrollo anárquico de los códigos de programación. Cada constructor utilizaba el suyo particular. Posteriormente, se vio la necesidad de normalizar los códigos de programación como condición indispensable para que un mismo programa pudiera servir para diversas máquinas con tal de que fuesen del mismo tipo. Los caracteres más usados comúnmente, regidos bajo la norma DIN 66024 y 66025 son, entre otros, los siguientes:

N: es la dirección correspondiente al número de bloque o secuencia. Esta dirección va seguida normalmente de un número de tres o cuatro cifras. En el caso del formato N03, el número máximo de bloques que pueden programarse es 1000 (N000 hasta N999). X, Y, Z: son las direcciones correspondientes a las cotas según los ejes X, Y, Z de la máquina herramienta (Y planos cartesianos). Dichas cotas se pueden programar en forma absoluta o relativa, es decir, con respecto al cero pieza o con respecto a la última cota respectivamente. G: es la dirección correspondiente a las funciones preparatorias. Se utilizan para informar al control de las características de las funciones de mecanizado, como por ejemplo, forma de la trayectoria, tipo de corrección de herramienta, parada temporizada, ciclos automáticos, programación absoluta y relativa, etc. La función G va seguida de un número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones preparatorias diferentes.

SUJECION DE PIEZAS CNC Existen diferentes mecanismos para amarrar la pieza en los tornos CN -

Platos universales de dos, tres o cuatro garras autocentreables. Platos frontales para la colocación de sargentos para agarre de formas irregulares. Mandriles autocentrables. Pinzas para la sujeción de piezas cilíndricas pequeñas. Puntos y contrapuntos con arrastre para piezas esbeltas. Lunetas escamoteables para apoyo intermedio. Conos

En fresado se emplean las siguientes formas de sujeción -

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Sargentos y apoyos con formas escalonadas, ajustables en altura o bloques con varias facetas de contacto, con pernos y resortes de apriete de montaje-desmontaje rápido. Placas angulares de apoyo

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Palancas de apriete. Mordazas mecánicas autocentrables Platos o mesas magnéticas. Mesas y dispositivos modulares de uso universal.  Apoyos de diseño específico o especial.

HERRAMIENTAS Y CAMBIADORES AUTOMATICOS Herramientas en MHCN

Una herramienta completa de MHCN presenta generalmente las siguientes partes: 

acoplamiento

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portaherramientas (cuerpo, mango o porta plaquita)

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punta herramienta (plaquita)

El acoplamiento es el elemento que inserta la herramienta en el seno del cabezal de la MHCN (fresadoras) o en la torreta (tornos).

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Las puntas de las herramientas pueden estar unidas al mango permanentemente (soldadas). Sin embargo es más habitual el uso de sistemas de plaquitas intercambiables que se fijan mediante tornillos, palancas, bridas, etc. Las plaquitas al disponer de varios filos pueden alternar, invertir o cambiar definitivamente cuando sufren cualquier deterioro.

Cambiadores automáticos Los cambiadores de herramientas reciben los nombres de: Torreta de herramientas (tornos) Carrusel de herramientas (fresadoras / centros de mecanizado) El cambio de herramienta se controla por programación CN caracterizándose por un giro de la torreta hasta que coloca en la posición de trabajo aquella que se le solicita

Fig.20: Torreta de herramientas de un torno

En el caso de los carruseles (almacenes) de herramientas, para cambiar la herramienta se emplea un manipulador o garra adicional. La UC de la máquina interrumpe el mecanizado para que el manipulador extraiga del carrusel, que ha girado hasta colocar al útil deseado en la posición de cambio, la nueva

herramienta. Simultáneamente la garra opuesta del manipulador extrae la herramienta en uso del cabezal. Un volteo del manipulador coloca la nueva en el cabezal y a la usada en el hueco (estación) dejado por la primera en el almacén. La operación solo dura segundos.

Fig.21: Carrusel de herramientas de una fresadora