Texto Sistemas de Manufactura Reconfigurable 20111

ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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CONTENIDO Prefacio Agradecimiento Dedicatoria Acerca del Autor Parte I: INGENIERIA DE MANUFACTURA 1. LA MANUFACTURA 1.1 La Ingeniería de Manufactura………………………………… 8 1.2 La Manufactura Convencional y la Manufactura Avanzada 12 2. PROCESOS DE MANUFACTURA. 2.1 Introducción a los Procesos de Manufactura…………….. 13 2.2 Clasificación general de los Procesos de Manufactura 2.2.1 Operaciones de proceso 1. Procesos que cambian la forma del material…………………….17 2. Procesos que mejoran las propiedades……………….………….58 3. Procesos que mejoran las superficies……………………………61

2.2.2 Operaciones de ensamble 1. Procesos de unión permanente……………………………………66 2. Procesos de ensamble mecánico………………………………….67

3. OPERACIÓN Y PROGRAMACION DE MAQUINAS CNC 3.1 Las Maquina CNC …………………………………………….69 3.2 Operación de las Maquinas CNC…………………………… 81 3.3 Fundamentos de Programación Manual CNC 3.3.1 Fundamentos de Programación CNC ……………………. …… 88 3.3.2 Programación Manual CNC y simulación: Keller ..……………. 96 3.3.3 Practica de programación manual con Keller………………….. 97

Parte II: La Manufactura Asistida por Computadora CAD/CAM 4. PROGRAMACION Y SIMULACION DE TORNO CNC CON CAD/CAM 4.1 Diseño o importación………………………………………… 100 4.2 Edición de Operaciones de mecanizado…………………... 101 4.3 Simulación Virtual en 2D y 3D………………………………. 101 4.4 Post y Transmisión de programas PC a CNC…………….. 102

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5. PROGRAMACION Y SIMULACION DE FRESADORA CNC CON CAD/CAM 5.1Diseño o importación………………………………………… 104 5.2 Edición de Operaciones de mecanizado…………………..105 5.3 Simulación Virtual en 2D y 3D………………………………105 5.4 Post y Transmisión de programas PC a CNC……………. 106

Parte III: Sistemas de Producción Avanzados 6. LINEAS DE PRODUCCION Y ENSAMBLE CONVENCIONALES 6.1 Líneas de Producción Convencional…………………………………..107 6.2 Líneas de Ensamble Convencional ……..…………………………….108

7. SISTEMAS DE MANUFACTURA RECONFIGURABLE 7.1 Líneas TRANSFER ……………………………………………………...111 7.2 Líneas TRANSFER FLEXIBLES……………………………………….112 7.3 Sistemas de Manufactura Flexible FMS……………………………...113 7.4 Celdas de Manufactura Flexible FMC………………………………...114 7.5 Las Maquinas CNC Unitarias…………………………………………..115 7.6 Las Maquinas Convencionales………………………………………...115

8. SISTEMAS DE MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CIM 8.1 Introducción a los sistemas de manufactura avanzada…………….116 8.2 Tecnologías CAD-CAE-CAPP-CAM-FMS- CAQ- ERP-MRP- PPSCIM. ………………………………………………………………………117 8.3 Desarrollo de la Manufactura Integrada por Computadora CIM. ….129

9. LA ROBOTICA INDUSTRIAL 9.1 El Mundo de la Robótica Industrial………………………………….. 137 9.2 Ejemplos de Robots Industriales……………………………………. 137 Bibliografía……………………………………..……………………………141

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Prefacio La constante competitividad y deseos de una mejora continua requiere actualizar las tecnologías de producción, de tomar decisiones acertadas y rápidas de manera que se deben adoptar las técnicas adecuadas para el logro de los objetivos que persigue la industria nacional. Desde siempre en la mente de todo emprendedor esta crear un bien o servicio que brinde una utilidad o bienestar para la sociedad y rentabilidad para su empresa. Cualquier diseño u objeto creado como: Maquina, herramienta, equipo, electrodoméstico, accesorio, vehículo, repuesto o elementos en general, que es desarrollado, debe ser fabricado para darle una utilidad real, como pieza individual o como parte de un mecanismo como: Bombas, ventiladores, bicicletas, chancadoras, molinos, fajas transportadoras, etc. Estas maquinas o equipos después formaran parte de una Línea de Producción continuo como del azúcar, del esparrago, bebidas, harinas o de Producción intermitente como carrocerías, estructuras, vehículos. La Manufactura o Procesos de Manufactura es una de las fuentes propulsores del desarrollo industrial de un país, pero si esta se apoya en tecnología de punta, con la ayuda de la computadora y de la Ingeniería de Software, entonces estaríamos hablando de la Manufactura Asistida por Computadora CAD/CAM, es decir, el desarrollo de procesos de manufactura complejos. Los SISTEMAS DE MANUFACTURA AVANZADOS desarrolla procesos no posibles en la forma convencional, logrando optimizarlos utilizando mecanismos de alta precisión, flexibilidad, productividad y económicos, lo que permite desarrollar desde pequeños lotes hasta alta producción de muchos productos con aplicaciones automatizadas en el campo industrial. La automatización de los procesos industriales en estos últimos años ha dado lugar a un avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible gracias a una serie de factores entre los que se encuentran las nuevas tecnologías en el campo mecánico, la introducción de los computadores, y sobre todo el control y la automatización de sistemas y procesos. La incorporación de los computadores en la producción es, sin lugar a dudas, el elemento importante que está permitiendo lograr la automatización integral de los procesos industriales. La aparición de la nano-electrónica y de los microprocesadores ha facilitado el desarrollo de técnicas de control complejas, la robotización, la implementación de sistemas integrados de control y de producción. Todos estos elementos llevan consigo la reducción de costos, el aumento de la productividad y la mejora de calidad del producto. En la primera época de la automatización estuvo marcada por la aplicación de dispositivos mecánicos capaces de controlar una secuencia de operaciones y el comienzo del estudio sobre la regulación automática. Además, a nivel de empresa, se desarrolló el concepto de producción continua tanto para la ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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fabricación de productos típicamente continuos, como para los de tipo discreto. En la segunda época, desde la Segunda Guerra Mundial hasta nuestros días, se ha caracterizado por la aparición de la microelectrónica y con ello la de los computadores, y a su vez por el gran avance de la Teoría del Control y redes de comunicación ópticas. También en esta época, la introducción de los robots industriales en la fabricación de series pequeñas y medianas ha incrementado sustancialmente la flexibilidad y autonomía de la producción. El objetivo de este presente texto y en base a mi experiencia transcurridas en el área de la manufactura por las empresas muy tecnificadas que labore pretendo transmitir estas tecnologías muy pocos enseñadas en este país por instituciones educativas a nivel de especialización. Espero que el estudiante estará en condiciones de: Comprender los conceptos y técnicas relacionados con la Manufactura Asistida por Computadora: CAD, CAM, CNC, CAQ, FMS, CIM. Utilizar correctamente y aplicar el software especializado de programación y fabricación CAD/CAM para las Maquinas CNC. Conocer Sistemas de Manufactura Flexible FMS, Celdas de Fabricación FMC. Desarrollar métodos y los requerimientos de recursos técnicos y humanos para operar Sistemas de Producción Avanzados, que pueden ser utilizados para crear sistemas manufactureros competitivos aplicando parámetros de Productividad, Calidad, Flexibilidad y Costos mínimos.

AGRADECIMIENTO Agradezco eternamente a todos mis profesores de la universidad, así como a mis Jefes directos y Gerentes que me apoyaron y confiaron en mí para el buen desempeño de mis labores. Los viajes al exterior, como Argentina, Israel y Estados Unidos, en cursos y visitas a Ferias Internacionales de Manufactura como el IMTS(International Manufacturing Tools System) me valieron para hacer un análisis más amplio de esta tecnología de Manufactura. Agradeceré el apoyo de todos los estudiantes o usuarios, por si exista algún error de escritura o información, con mucho gusto hare las correcciones respectivas para mejorar la calidad de este texto.

DEDICATORIA Dedico este pequeño texto a mis padres Mauricio Rodríguez Bernabé y mi madre Dolores Salvatierra Cruz, que siempre me inculcaron que la única herramienta que me hará progresar es el estudio. También dedico a mi esposa Flor Zavala y a mis hijos Diana y Fred que me escucharon y también concluyeron sus estudios universitarios; ahora son mis colegas.

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Acerca del Autor El Ingeniero Daniel Rodríguez Salvatierra, nace el 02 de Julio de 1956 en la ciudad de Trujillo, La Libertad – Perú, realizo estudios de Ingeniería Industrial, estudios que lo realizo en la Universidad Nacional de Trujillo y Maestría en Docencia Universitaria en la Universidad Cesar Vallejo. Su trayectoria profesional es: EXPERIENCIA PROFESIONAL Diciembre 2000 a la fecha: Asesoría de empresas en Tecnología CAD CAM: NOVA, QPLAS, PIERIPLAST, MELAFORM, SEGURINDUSTRY, FISAC, FAMECA, LA CASA DEL TORNILLO, STEEL INDUSTRY, FUNDICION CALLAO, SENATI, etc. Marzo1996 - Septiembre 1999: Fabricación Industrial de Maquinarias, FIMA S.A. - Empresa Metal-mecánica, fabricante de Equipos de Minería, Plantas completas de harina de pescado, Equipos para plantas de azúcar y diversos equipos industriales. Cargo : Jefe de Producción, Área Mecánica –CNC (4 años) Enero 1982 - Marzo 1996:

Motores Diesel Andinos S.A., MODASA - Empresa Automotriz, fabricante de Motores Diesel VOLVO, PERKINS, Grupos Generadores, Carrocerías, repuestos y aplicaciones automotrices diversas. Cargo: Jefe de Ingeniería de Métodos (3 años) Cargo: Jefe de Departamento Fabricación Componentes-CNC (7años)

Agosto 1980 - Junio 1981:

Industrias Harman S.A. - Empresa Metal-mecánica, fabricante de Hornos industriales, Cajas de Seguridad y Equipos Industriales diversos. Cargo: Supervisor en Planta Departamento de Producción

EXPERIENCIA DOCENTE UNIVERSITARIA Abril 2002 al 2009 :

UNIVERSIDAD PARTICULAR CESAR VALLEJO Profesor Auxiliar de la Escuela de Ingeniería Mecánica “Manufactura Moderna “ “Ingeniería de Producción “

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Abril 2000 a la fecha:

Abril 2000 a la fecha:

Febrero a Dic del 2000:

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Profesor Auxiliar de Escuela de MECATRONICA Curso “Sistemas de Manufactura Reconfigurable” UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO Profesor Auxiliar de la Escuela de Ingeniería Industrial Cursos " Manufactura Asistida por Computadora CAM" “Ingeniería de Métodos" “Automatización Industrial" “Sistemas de Calidad" “Sistemas de Producción Avanzados” SENATI ZONAL LA LIBERTAD Instructor de Técnicos Industriales - Mecánica de Producción

Espero compartir mis experiencias adquiridas en cursos de capacitación en el extranjero, referente a esta especialidad, como en Promecor, Córdoba - Argentina; Iscar, Tefen - Israel; Meriland EE.UU. y visitas a Ferias Internacionales como International Manufacturing Tools Sistem (IMTS), en Chicago, Illinois – EE.UU. Desarrollo el siguiente texto con mucho cariño para los estudiantes y usuarios, como material de consulta; y dado que la Tecnología de Manufactura Avanzados es muy amplia, progresivamente se irá incrementando temas afines.

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Parte I: INGENIERIA DE MANUFACTURA: 1. LA MANUFACTURA La manufactura es la transformación de la materia prima, metálica y no metálica en una maquinaria o equipo o un bien o servicio, con mayor valor agregado considerado uno de los rubros que genera más empleo en un país. Abarca varias aéreas de ingeniería: 1.1 Ingeniería de Manufactura. Es la ciencia que estudia los procesos y fabricación de componentes mecánicos con la adecuada precisión dimensional, así como de la maquinas 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 función que lleva acabo el personal técnico de Ingeniería, y está 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. Su propósito general es optimizar la manufactura dentro de la empresa determinada. el ámbito de la ingeniería de manufactura incluye muchas actividades y responsabilidades que dependen del tipo de operaciones de producción que realiza la organización particular. Entre las actividades usuales están las siguientes: 1) Diseño del producto y análisis de esfuerzos 2) Planeación de los procesos 3) Métodos y mejoramiento continuo. 4) Diseño de planta para capacidad de manufactura 5) Gestión y control de recursos 6) Costos y presupuestos MP

Materiales Acero Bronce Aluminio Plástico Madera Fundición gris Cobre …etc

PROCESOS DE MANUFACTURA Fundición, forja, temple, cromado, etc.

Maquinas herramientas Prensa Taladro Torno Fresadora Rectificadora Cizalla Roladora …etc

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PT

Partes o piezas Polea Pistón Eje Manija Engranaje Monoblock Carcasa …etc

ENSAMBLE

MAQUINARIA O EQUIPO

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1.2 INGENIERIA DEL PRODUCTO La Ingeniería del Producto es una especialidad que comprende desde el diseño del producto que se desea comercializar, tomando en cuenta las Normas Técnicas y todas las especificaciones requeridas por los clientes. Una vez elaborado dicho producto se deben realizar ciertas pruebas de ingeniería, consistentes en comprobar que el producto cumpla con el objetivo para el cual fue elaborado; Y por último brindar la asistencia requerida al departamento de mercadotecnia para que esté pueda realizar un adecuado plan (de mercadotecnia) tomando en cuenta las características del producto. La introducción de nuevos productos Estrategias para la introducción de nuevos productos 1. Impulso de mercado Se debe fabricar lo que se puede vender Se identifican necesidades en el mercado para cubrir. Marketing es clave. Estudios de mercado CRM (retroalimentación) 2. Interfuncional La innovación de productos es resultado de un esfuerzo coordinado de todos los departamentos de la empresa 3. Impulso tecnológico Se debe vender lo que se puede fabricar Las nuevas tecnologías presentan oportunidades de fabricación de nuevos productos para los que habrá que crear mercado La I+D es clave. El Diseño del Producto y las especificaciones requeridas por el cliente. Los productos son requeridos en todos los campos industriales, así como en la vida humana. Esta tiene que cumplir con requisitos o especificaciones técnicas muy estrictas según las necesidades del cliente.

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Aplicaciones de los productos en todos los campos industriales y humanos.

El proceso de desarrollo de nuevos productos DESARROLLO DE NUEVOS PRODUCTOS

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El Área de Producción está considerado como uno de los departamentos más importantes, ya que formula y desarrolla los métodos más adecuados para la elaboración de los productos y/o servicios, al suministrar y coordinar: mano de obra, equipo, instalaciones, materiales, y herramientas requeridas. Funciones de otras Áreas: 1. Ingeniería de la planta: Es responsabilidad del departamento de producción realizar el diseño pertinente de las instalaciones tomando en cuenta las especificaciones requeridas para el adecuado mantenimiento y control del equipo. 2. Ingeniería Industrial: Comprende la realización del estudio de mercado concerniente a métodos, técnicas, procedimientos y maquinaria de punta; investigación de las medidas de trabajo necesarias, así como la distribución física de la planta. 3. Planeación y Control de la Producción: Es responsabilidad básica de este departamento establecer los estándares necesarios para respetar las especificaciones requeridas en cuanto a calidad, lotes de producción, stocks (mínimos y máximos de materiales en almacén), mermas, etc. Además deberá realizar los informes referentes a los avances de la producción como una medida necesaria para garantizar que se está cumpliendo con la programación fijada. 4. Abastecimiento: El abastecimiento de materiales, depende de un adecuado tráfico de mercancías, embarques oportunos, un excelente control de inventarios, y verificar que las compras locales e internacionales que se realicen sean las más apropiadas. 5. Control de Calidad: Es la resultante total de las características del producto y/o servicio en cuanto a mercadotecnia, ingeniería, fabricación y mantenimiento se refiere, por medio de las cuales el producto o servicio en uso es satisfactorio para las expectativas del cliente; tomando en cuenta las normas y especificaciones requeridas, realizando las pruebas pertinentes para verificar que el producto cumpla con lo deseado 6. Área de Fabricación: Aquí se inicia el proceso de transformación o manufactura necesario para la obtención de un bien o servicio.

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1.2 La Manufactura Convencional y la Manufactura Avanzada

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2. PROCESOS DE MANUFACTURA 2.1 INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE MANUFACTURA La Ingeniería de Manufactura se puede definir como la ciencia encargada del estudio de la transformación de los materiales metálicos para la obtención de piezas o artículos de consumo. Como asignatura de fabricación es de vital importancia para el ingeniero. Antiguamente la fabricación era considerada como un ente de la empresa desvinculada de la concepción y diseño del producto y que era la encargada de ejecutar unas ideas ya preconcebidas. Si el diseño no es adecuado, la fabricación puede ser costosa y eso supone que el producto no será competitivo. Actualmente debido a la competencia y a la guerra de precios, la variabilidad del producto, el aumento de la calidad del producto y la disminución de los tiempos de entrega se aplica un concepto denominado ingeniería concurrente en el cual todos los departamentos implicados en un producto (Diseño, compras, ventas, fabricación...) deben intervenir en su concepción de manera paralela. El ingeniero de organización como elemento de ligazón de estos departamentos debe conocer como ingeniero cada parte de este todo y por tanto los métodos de fabricación. Por otro lado se vinculará aún más en la fabricación cuando se le exija una disminución del tiempo de elaboración, un aumento de la calidad, una reducción de los elementos almacenados, una flexibilidad, una reducción de los costos, una redistribución de los puestos de trabajo, una disminución de los recorridos de las piezas, una organización del mantenimiento de la planta, un entorno medioambientalmente sostenible y sin riesgos para los Trabajadores. 2.1.1 LOS MATERIALES UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA Si realizásemos un balance sobre los materiales más utilizados en la industria comprobaríamos que son los metales y aleaciones, los plásticos, las cerámicas, los elastómeros y los materiales compuestos. Dentro de estos y si nos basamos en una tabla que valora a los dos primeros grupos, deduciremos que no materiales férricos continúan siendo los más utilizados a nivel mundial.

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Los metales se suelen obtener a partir de minerales extraídos de minas subterráneas si el mineral se encuentra en vetas o a cielo abierto si se presentan en grandes depósitos.

2.1.2 DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA (CAD) El diseño asistido por computadora, es el desarrollo grafico de los objetos en forma plana 2D o en tres dimensiones 3D en superficies o sólidos virtuales. Después todas las partes son ensambladas haciendo uso de librerías de elementos estándar y después es posible simular su funcionamiento.

Ensamble de mecanismo de transmisión hecho en Inventor 2010.

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Despiece y simulación de mecanismo de transmisión hecho en Inventor 2010.

Se citan a continuación las principales empresas desarrolladoras de software CAD, junto con el producto CAD que crean:            

Autodesk • AUTOCAD V14/ Inventor 10 Geometric Software Solutions Co. Limited. . Solidworks Premium 2010 Sing Maker . Rhinosceros 4.0 Silicon Graphics • ALIAS WAVEFRONT ComputerVision • CADD 5 Dassault Systèmes • CATIA Mc Donell Douglas • Unigraphics Hewlett Packard • PE-ME10, PE-SolidModeler Intergraph • EMS Matra Datadivision • Euclid Parametrics Technology C. • Pro/Engineer SDRC • IDEAS Master Series

2.1.3 MANUFACTURA ASISTIDO POR COMPUTADORA (CAM) Es la fabricación haciendo uso de maquinas herramientas a control numérico computarizado CNC. También hace uso de programas en lenguaje “G” o lenguajes conversacionales propios de algunos fabricantes de maquinas CNC. En sus inicios de las maquinas CNC se hacia la programación manual, la cual era tediosa y con muchas probabilidades de error. Fueron los mismos usuarios que cansados de programar manualmente se dedicaron a desarrollar ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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SOFTWARE que le facilite programar con mayor rapidez. Así se inicio la Tecnología de CAD-CAM. La tecnología de CAD-CAM se aplica mucho en las empresas industriales modernas de los países desarrollados, como la Toyota, General Motors, Caterpilar, Nasa, Bosch, Mitsubishi, etc; por no mencionar muchas. Esta tecnología de CAD- CAM, de programación, simulación y generación de programas NC que se usa con las maquinas CNC, han desplazado a las maquinas convencionales por tres simples razones: Flexibilidad, es decir, se pueden hacer múltiples fabricaciones con un corto tiempo de cambio, solo para buscar el programa en la memoria. Productividad, porque la velocidad de fabricación son de 5 a 10 veces más rápidos que las convencionales. Repetitividad, es decir que las piezas fabricadas son constantes en la dimensión y con una precisión hasta de 0.005 mm a una temperatura 20°C. Costos, porque compiten en costos con las maquinas convencionales. Principales aplicaciones del CAD/CAM Generación de programas de Control Numérico. Simulación de estrategias y trayectorias de herramientas para mecanizado del producto diseñado (partiendo de un modelo CAD). Programación de soldaduras y ensamblajes robotizados. Inspección asistida por computadora. (CAI – Computer Aided Inspection) Ensayo asistido por computadora. (CAT – Computer Aided Testing) Cuando hay que maquinar una pieza de una geometría muy compleja, existen los lenguajes avanzados de programación, como el CAD-CAM que apenas exige la introducción de los datos del dibujo de la pieza y algunos datos técnicos adicionales, luego éste software elabora el programa pieza requerido.

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2.2 CLASIFICACION GENERAL DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA En la Introducción se plantean que metales se utilizan más en la industria. A continuación se detalla la fabricación de piezas por deformación tanto en caliente como en frío, por fusión y colada y finalmente por arranque de viruta. Se trata también los tipos de tratamientos térmicos y anti-corrosión a que se someten las piezas. Con ello se obtendrá una visión generalizada de la tecnología de manufactura, ya que su estudio completo comprendería toda una carrera.

2.2.1 OPERACIONES DE PROCESO 1) PROCESOS QUE CAMBIAN LA FORMA DEL MATERIAL.

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A. LA FUNDICION, MOLDEADO: TIPOS Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. El principio de fundición es simple: se funde el metal, se vacía en un molde y se deja enfriar, existen todavía muchos factores y variables que se deben considerar para lograr una operación exitosa de fundición. La fundición es un antiguo arte que todavía se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido a presión (método para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se inyecta a presión en un molde o troquel de acero).

Proceso de fundición en arena

TIPOS DE FUNDICION. Existen diversos métodos de fundición como: Fundición en Arena, Fundición a la cera perdida, fundición en concha, fundición al vacio, fundición centrifuga, fundición en coquilla, fundición al poliestireno expandido (tecnopor), etc. 1. FUNDICION EN ARENA Es uno de los pocos procesos adecuado para metales férreos (Acero o fundición), níquel o titanio, ya que poseen temperaturas de fusión muy altas para fabricarse con moldes permanentes o desechables de yeso. Además de los citados materiales, este proceso se utiliza también para la fusión de aleaciones de cobre (tales como bronces), aluminio y sus aleaciones. En cambio sería inapropiado para grandes series de piezas de metales no férreos o que precisen de cierta precisión dimensional (piezas que no queramos mecanizar o hacerlo mínimamente posteriormente.) Los moldes pueden realizarse manualmente para pequeñas series o automatizarse para series mayores. Proceso de fundición:

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En el dibujo se muestra con un ejemplo particular como se moldea una pieza. Se vierte el metal fundido por el bebedero, en este caso por gravedad, hasta la cavidad del molde mediante los canales de alimentación. El molde en este caso consta de dos bloques para que sea más fácil el moldeo (realizar la cavidad) aunque como puede intuirse este molde deberá destruirse para obtener el sólido resultante después de la colada (existen moldes en que esto no es necesario.) Si se desea realizar un agujero o hueco en la pieza debe utilizarse un elemento sólido, noyo, que no permita que el metal llegue a esa zona. A veces, dependiendo del material y del tipo de moldeo, se añaden a los canales de alimentación un depósito denominado mazarota que se llena en la colada con el metal fundente y que va aportando material a las cavidades de la pieza conforme estas se van enfriando evitando así rechupes y poros internos en la pieza. Muchas veces se utiliza el propio bebedero como depósito El sólido obtenido consta en este caso de dos piezas y de los canales de alimentación que deben separarse de estas, es lo que se denomina desbaste.

Recordar que en general las piezas obtenidas por fundición son menos costosas que las forjadas, estampadas o soldadas. Existen, ciertamente, una serie de limitaciones respecto a las piezas obtenidas mediante procesos de moldeo como su porosidad, el no poder absorber grandes esfuerzos (como lo harían las piezas de forja), baja precisión dimensional, peor acabado superficial además de los problemas que comportan dichos procesos como riesgos de seguridad para trabajadores y repercusiones medio ambientales.

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La arena de moldeo, que se utiliza para realizar los moldes, requiere una serie de cualidades: Refractariedad: Debe resistir altas temperaturas ya que está en contacto con el metal fundido. El sílice resiste altas temperaturas. Plasticidad: Se debe adaptar a la forma del modelo. Esto dependerá de la finura y calidad de sus granos, la cantidad de arcilla y la humedad de esta. Debe tener cierta fluencia en el desmoldeo en las superficies con despullas. Permeabilidad: Es la propiedad de dejar evacuar los gases de la colada a través suyo, muy importante para evitar los poros internos en las piezas. Depende del tamaño y regularidad de los granos de arena, la cantidad de arcilla, la intensidad de apisonado. Esta permeabilidad puede incrementarse realizando agujeros para salida de gases o secándolas. Cohesión: Deben conservar en todo momento la forma de la cavidad y tener cierta resistencia, por lo que se utilizan aditivos aglutinantes orgánicos, resinas fenólicas o resinas foránicas. La composición de las arenas será de un 70 a un 80% de sílice, entre un 5 a un 15% de arcilla, un 3 a un 5% de impurezas (óxido de hierro, materias alcalinas y orgánicas) y un 7 a un 10 % de agua. En el caso de la arena verde esta contiene muy poca humedad y un decapante de negro mineral de entre un 2 a un 6%. En el caso de moldeo en verde del magnesio se mezcla con un 5-15% de azufre y un 5-20% de borax. También existen arenas sintéticas a partir de sílice puro, con arcilla, cierta humedad y aglomerantes. Incluso en el caso de fundición de aceros difíciles se pueden llegar a mezclar con cemento Porland. En el tipo de moldes la arena verde se mezcla con silicato de sodio para posteriormente ser apisonada alrededor del modelo. Una vez armado el molde se inyecta bióxido de carbono a presión con lo que reacciona el silicato de sodio aumentando la dureza del molde. Se logra moldear en menos de una hora y estar listo para agregar el metal fundido y obtener la pieza deseada. Los modelos deben ser del 1 al 2% más grande para compensar la doble contracción del metal al enfriarse desde líquido a solido caliente y de solido caliente a solido frio. Material: % contracción Acero 0,30 C 1,68 Acero 0,8% C 1,55 Aluminio 1,7 Bronce (10% Sn) 0,77 Bronce (20% Sn) 1,54 Fundición gris 1 Fundición blanca 1,5 Fundición maleable 1,4 Fundición esferoidal 0,8 Aleaciones ligeras 1,4 Latón (30% Zn) 1,58 Plomo 1,1 Estaño 0,7 Zinc 1,6 También considerar un sobre material de 1.5 a 3 mm para la zona a maquinar.

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2. FUNDICON A LA CERA PERDIDA Es un proceso muy antiguo para la fabricación de piezas artísticas. Consiste en la creación de un modelo en cera de la pieza que se requiere, este modelo debe tener exactamente las características deseadas en la pieza a fabricar. El modelo de cera es cubierto por una capa de yeso o un material cerámico que soporte el metal fundido. Para que seque ese material cerámico se introduce a un horno, con ello el material cerámico se endurece y el modelo de cera se derrite. En el molde fabricado se vacía el metal fundido y se obtiene la pieza deseada. Es un proceso que es utilizado para la fabricación de piezas ornamentales únicas, muy complejas o con muy pocas copias.

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3. FUNDICION EN CONCHA El moldeo en concha es indicado para grandes series de piezas de tamaño pequeño y medio. Consiste en fabricar una cáscara de arena aglutinada a partir de un modelo metálico y una caja de volteo y utilizar esta como molde. El inconveniente de este sistema es el costo del modelo. Su principal ventaja es que se pueden obtener piezas de gran precisión dimensional (tolerancias de 0,25 mm) y de buen acabado superficial (Ra = 2,5 mm) con lo cual en muchas piezas nos ahorraremos el mecanizado posterior. Se utiliza en fundiciones de acero de hasta 10kg tales como engranajes, cuerpos de válvulas, árboles de levas.

Descripción del Proceso: [1] Calentamiento del modelo. [2] Volteo de la caja vertiendo la arena mezclada con resina sobre el modelo. [3] Parte de la mezcla queda adherida al modelo por la cura de la resina, el resto queda en el fondo tras el nuevo volteo. [4] Se acaba de curar la resina por calentamiento. [5] Se desprende la cáscara formada del modelo. [6] Se unen dos mitades de las conchas fabricadas sostenidas por arena o granalla metálica y se procede al vaciado del metal fundido. [7] La pieza final obtenida.

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4. FUNDICION AL VACIO Procedimiento de moldeo de arena en seco en el cual no se necesitan aglutinantes por lo que se facilita la recuperación de la arena. Se describe el proceso con láminas de plástico aunque a veces no precisemos de ellas y si de una cámara de vacío.

[1] Se construye un modelo metálico con pequeños orificios para poder succionar una hoja de plástico y se dispone esta sobre el modelo. [2] Se coloca una caja de moldeo sobre el modelo. [3] Se cubre la parte superior de la caja con una segunda hoja de plástico. [4] Se realiza el vacío en el interior del molde de arena para mantener la arena ligada. [5] Se juntan los moldes y se vierte el metal fundido.

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5. FUNDICION CENTRIFUGA La fundición centrífuga es un método en el que aprovecha la fuerza centrífuga que se puede general al hacer girar el metal en tordo de un eje. Existen tres tipos de fundición centrífuga: I. II. III.

Fundición centrífuga real Fundición semicentrífuga Centrifugado

I. Fundición centrífuga real

Es el procedimiento utilizado para la fabricación de tubos sin costura, camisas y objetos simétricos, los moldes se llenan del material fundido de manera uniforme y se hace girar al molde sobre su eje de rotación. II. Fundición semicentrífuga Es un método en el que el material fundido se hace llegar a los extremos de los moldes por la fuerza centrífuga que genera hacer girar a los moldes, los extremos se llenan del material fundido, con buena densidad y uniformidad. El centro tiene poco material o de poca densidad. Por lo regular el centro en este tipo de sistemas de fundición es maquinado posteriormente.

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III. Centrifugado Es un sistema donde por medio de un tallo se hace llegar metal fundido a racimos de piezas colocadas simétricamente en la periferia. Al poner a girar el sistema se genera fuerza centrífuga la que es utilizada para aumentar la uniformidad del metal que llena las cavidades de los moldes.

6. FUNDICION A BAJA PRESION El proceso se realiza con molde permanente. En la fundición a baja presión , el metal liquido se introduce dentro de la cavidad a una presión aproximada de 0.185Mpa, aplicada desde el punto de abajo, de manera que el metal fluye hacia arriba, la presión se mantiene constante hasta que se solidifica la fundición.

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7. FUNDICION EN COQUILLA La fundición en moldes permanentes hechos de metal es utilizada para la producción masiva de piezas de pequeño o regular tamaño, de alta calidad y con metales de baja temperatura de fusión. Sus ventajas son que tienen gran precisión y son muy económicos, cuando se producen grandes cantidades. Existen varios tipos de moldes metálicos utilizados para la fabricación de piezas por lo regular de metales no ferrosos.

8. FUNDICION AL POLIESTIRENO EXPANDIDO. En este sistema de fundición el modelo está hecho con poliestireno expandido(tecnopor). Este modelo incluye además bebedero, canales de alimentación, mazarota y en algunos casos incluso un noyo de arena en su interior. El molde es de arena que se compacta entorno a este. Una vez moldeado, se vierte el metal fundido por el bebedero y se vaporiza el modelo dejando espacio al metal que lentamente ocupará la cavidad para crear la pieza. La ventaja de este sistema es que el modelo no debe extraerse por lo que no hay que prever partición del molde ni despullas. Para mejorar el acabado superficial de la pieza se rocía el modelo con un compuesto refractario. Este sistema también puede utilizarse para piezas únicas donde el modelo se realiza de forma artesanal a base de tiras de poliestireno pero es más normal utilizarlo en grandes series donde la fabricación del modelo se realiza de forma automatizada. Este sistema se utiliza también en fundiciones de motores de automóvil en masa.

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2). METALURGIA DE POLVOS. La pulvimetalúrgia es una tecnología moderna que ha logrado gran impacto en la producción industrial, como el descubrimiento de herramientas de corte de gran dureza, cuyas velocidades de corte han superado hasta diez veces más a las herramientas de acero rápido HSS. Su proceso abarca las etapas comprendidas desde la obtención de polvos metálicos duros hasta las piezas acabadas, es decir, producción de polvos duros, mezclado, prensado, sinterización y acabado. La industria pulvimetalúrgia se basa en la producción de grandes series en las cuales el costo del mecanizado influye decisivamente en el costo del producto sinterizado.

Mescla de polvos duros-moldeado-sinterizado

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Cuchilla de torno

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Fabricación de polvos metálicos

Atomizado

Productos obtenidos por la metalurgia de polvos ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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3). FORMADO DE METALES EN FRIO O EN CALIENTE: Existen muchos métodos de formar el material por presión, golpe, rodadura, flexion, es decir, sobrepasando el limite elástico del metarial y llevándolo al limite plástico de deformación irreversible. Estas son: 1. FORJADO: Fue el primero de los procesos del tipo de compresión indirecta y es probablemente el método más antiguo de formado de metales. Involucra la aplicación de esfuerzos de compresión que exceden el esfuerzo de fluencia del metal. El esfuerzo puede ser aplicado rápida o lentamente. El proceso puede realizarse en frío o en caliente, la selección de temperatura es decidida por factores como la facilidad y costo que involucre la deformación, la producción de piezas con ciertas características mecánicas o de acabado superficial es un factor de menor importancia. El forjado por impacto a su vez puede ser dividido en tres tipos: a) Forjado de herrero. b) Forjado con martinete. c) Forjado por recalcado.

Detalles de un dado para forja cerrada.

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2. EXTRUSIÓN, es el proceso por el cual se obliga a un material dúctil, por acción de alta presión de un pistón, pasar a través de una boquilla o dado con el perfil deseado, con forma circular, hexagonal, cuadrada u cualquier perfil deseado. Existen dos métodos de extrusión, directa e indirecta.

3. LAMINADO, consiste en la reducción a chapas del metal mediante el paso único o repetido de los lingotes por un laminador. Este consta de una serie de cilindros separados unos de otros por un espacio que puede reducirse o aumentar según el espesor que se quiera obtener. La operación se efectúa a temperaturas elevadas, que alcanzan unos mil grados para el acero, pero se realiza en frió si se desea conseguir chapas muy finas.

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4. CIZALLADO, es el proceso de corte lineal de chapas delgadas, utilizando cuchillas o guillotinas sobre una mesa y con topes de regulación. Estas tijeras grandes, cortan en frío las planchas de metal. En algunos modelos, una de las hojas es fija. Las cizallas de guillotina para metales son máquinas utilizadas para operaciones de corte de metales generalmente en láminas (hierro, acero, aluminio, etc.) de espesores hasta 25 mm. y con una velocidad de corte de hasta 120 golpes por minuto. Las cizallas son de tipo mecánico o hidráulico. Las más comunes actualmente son las hidráulicas. Las primeras pueden ser con o sin cuello de cisne y a su vez de embrague mecánico o de embrague a fricción. Existen varios tipos de cizallas:  Cizallas de guillotina.  Cizallas de palanca.  Cizallas de rodillos.  Cizallas circulares.

Cizalla

5. ROLADO, es un proceso que permite desarrollar curvaturas cilíndricas en planchas delgadas y después soldar los extremos para obtener cuerpos cilindros usado para fabricación de tanques cisternas o depósitos cilíndricos. Consta generalmente de tres rodillos sólidos cilíndricos y duros, dos fijos y uno regulable para dar la curvatura, y que giran haciendo desplazar la plancha en ambos sentidos. Existen maquinas manuales para planchas delgadas de 0.5 a 2 mm y otros motorizadas e hidráulicas para planchas hasta 25 mm.

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Rolado de planchas delgadas para obtener cuerpos cilíndricos.

6. CURVADO, es un proceso que consta también de tres rodillos cortos, especialmente para el curvado de tubos y perfiles delgados. Igualmente también existen manuales y motorizadas para mayores tamaños.

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7. PLEGADO, es el proceso de deformación plástica lineal, con el fin de hacer dobleces en ángulos diversos y con pequeños radios o hacer pliegues finos.

Plegadora hidráulica, falta colocar el dado y el punzón.

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8. TROQUELADO, es un proceso de corte de figuras diversas, para lo cual requiere de un punzón y un dado con la misma forma y una pequeña luz o juego que está en función al espesor de la plancha. Se usan troqueles desde simples a operaciones combinadas de corte-plegado-embutido, se le llama troqueles múltiples.

El agujero tiene una parte que es la que corta llamada zona de vida (A) cuya longitud es de 3 a 4 mm si trabajamos con chapa hasta 1,5 mm de espesor y de 4 a 8 mm para espesores mayores. A partir de la zona de vida el agujero es cónico con α entre 0,25º y 2º para facilitar el desprendimiento del material sobrante. La luz D-d = 0.1 x espesor de la chapa

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y la Resistencia a la rotura (Kg./mm2) = F(Kg) / A (mm2)

Productos desarrollados por troqueles de corte, dobles y embutidos.

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9. EL CORTE TERMICO, es un proceso de separación o división de materiales haciendo uso de calor y fusión del metal como oxicorte, plasma, corte por laser, corte por chorro de agua. OXICORTE: Es el corte haciendo uso de oxigeno y acetileno desde dos tanques de abastecimiento y que después es premezclado en una antorcha regulable. La temperatura alcanzada es de aproximadamente 3500 grados centígrados.

Maquina cortadora con antorchas múltiples.

CORTE CON PLASMA, es el corte haciendo uso de un electrodo no consumible en la antorcha que con alto amperaje genera calor aproximadamente 30,000 grados centígrados. Hace uso de un gas auxiliar para direccionar el calor y limpiar la escoria de fundición al cortar el metal.

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CORTE CON RAYO LASER, El término láser (light amplification by stimulated emission of radiation) que significan amplificación de la luz mediante la emisión estimulada de radiación. Theodore Maiman, físico norteamericano, construyó el primer láser eficiente. Para producir el rayo de luz láser, se necesita una fuente de energía, como la luz o la electricidad, para que excite los átomos de las sustancias que se están usando como medio, cause que éstos choquen unos con otros y se produzca un fotón o luz. Se usan espejos dentro de un tubo para aumentar la luz producida por los átomos. Estos envían la luz hacia adelante y hacia atrás a través del medio. Una vez la luz es lo suficientemente brillante, se pasa a través de un espejo y se produce el rayo láser. La temperatura emitida por este rayo es desde tibio hasta 75000 oF (41650 oC). RAYO LASER

Figura 1: Esquema del láser de estado sólido Para producir este tipo de luz se debe estimular una substancia para que emita radiación lumínica y amplificar esta luz en un solo sentido (de ahí se deriva su nombre). La luz coherente o láser tiene tres características fundamentales: 1. Polarización: Los rayos de luz viajan en una misma dirección (con muy baja divergencia). 2. Longitud de Onda: Toda la luz que compone el haz láser tiene la misma longitud de onda (es de un solo color puro). 3. Fase: Las crestas y valles de las ondas de luz concuerdan a lo largo del haz. 1.

Tipos de Rayo Laser Hay distintos tipos de instrumentos láser. Vienen en muchas formas y tamaños, y se clasifican de acuerdo al medio que emplean. El medio, es el material que se utiliza para crear la luz láser. Este puede ser sólido, líquido o gaseoso, o puede ser un semiconductor. Muchas de las sustancias que se usan como medio producen luz láser de una sola longitud de onda, o monocromática. Luz ultravioleta: Argon Fluoryde - Krypton Fluoride -Nitrogen Luz azul: Argon Luz verde: Argon - Helium neon Luz roja: Helium neon - Ruby CrAlO3 Luz infraroja: Nd. Yag - Carbon Dioxide

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Desde su creación, el desarrollo del rayo láser, ha sido muy rápido. En pocos años sus aplicaciones se han hecho tan numerosas y diversas que han dado origen a una activa industria, de las cuales, la mayor parte, le ha dado usos beneficiosos y por esta razón, hoy en día, se le llama “rayo de la vida”. El rayo laser emitida por el gas CO2 recibe mayor potencia de corte hasta 5000 watts para cortar planchas hasta 25 mm de espesor con una excelente calidad.

Piezas cortadas con rayo laser. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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4). REMOSION DE MATERIAL CON DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA

Maquinas Herramientas Convencionales El origen de la experimentación y análisis en los procesos de manufactura se acreditaron en gran medida a FRED W. TAYLOR quien un siglo después de Whitney publico los resultados de sus trabajos sobre el labrado de los metales aportando una base científica para hacerlo. Miron L. Begeman y otros investigadores lograron nuevos avances en las técnicas de fabricación, estudios que han llegado a logrado aprovecharse en la industria de manufactura. La manufactura convencional hace uso de maquinas herramientas de manejo manual a través de palanca, volantes, levas u otro mecanismo mecánico, y depende de la capacitación y habilidad del operador para obtener productos de calidad. Maquinado Convencional, es el proceso mediante el cual se remueve material de una pieza, a través de cuchillas de corte, para darle forma y hacerla útil. Entre las máquinas herramientas básicas se encuentran el torno, la fresadora, las cepilladoras, las rectificadoras y las mandrinadoras. Hay además máquinas taladradoras y diferentes tipos de máquinas- herramientas.

Herramientas de corte de metales para un Torno.

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TORNO HORIZONTAL

FRESADORA

TALADRO

HERRAMIENTAS DE CORTE

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RECTIFICADORA

ESMERIL

Maquinado especial CNC, comprende el mismo proceso anterior, con la diferencia que hace uso de maquinas herramientas a control numérico computarizado CNC. El movimiento de las herramientas obedece a un programa que contiene todas las instrucciones de RPM, avance, profundidades de corte y desplazamientos punto a punto de la herramienta, con precisión de tres decimales.

Torno CNC

MANUFACTURA CONVENCIONAL VS MANUFACTURA MODERNA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Variedad limitada productos Diseños simples y antiguos Costos variables Tiempos largos de entrega Stock de inventarios Mayor numero de maquinas. Tamaño grande de plantas. Productos rechazados 20 – 30%.

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1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Gran variedad de productos Diseños modernos y actualizados Costos fijos y competitivos Tiempos cortos de entrega Stock cero Menor número de maquinas. Tamaño mínimo de plantas. Productos rechazos 2%.

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MAQUINADO CON DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA Formación de Viruta

La viruta es la porción de corte por separación del material y depende de la resistencia, estructura, dureza, forma y tamaño del material y también de las condiciones de corte a las que se encuentra sujeto. Viruta continua y larga, como en la mayoría de los aceros al carbón Viruta laminar, como en la mayoría de los aceros inoxidables Viruta corta, como en la mayoría de los hierros fundidos Variable, viruta de fuerzas elevadas, como en la mayoría de las superaleaciones. Suave, viruta de fuerzas bajas, como en el aluminio Viruta de alta temperatura o presión, como en materiales duros Viruta segmentada, como en el titanio. Los parámetros de corte influyen directamente en el tamaño y forma de las virutas, en especial el avance y profundidad de corte y, en cierta medida, la velocidad de corte. La geometría de la herramienta y la aplicación de fluido de corte también afectan la formación de la viruta. Maquinabilidad La maquinabilidad de los materiales se refiere a la facilidad con la que pueden ser cortados los materiales. Es una propiedad que se define por medio de 4 factores: Acabado superficial e integridad de la superficie. Vida de la hita. Fuerza de corte requerida. Control de la formación de la viruta. Estos factores, dependen de la combinación de propiedades físicas y mecánicas del material. Por ejemplo, los materiales muy suaves y dúctiles se arrancan más por lo que terminan con acabados superficiales pobres. Los materiales duros y frágiles, por otro lado, desgastan terriblemente a las ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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herramientas. Así, un material con alta maquinabilidad será aquel que tenga una balanceada combinación de dureza, ductilidad, resistencia y homogeneidad. MAQUINAS HERRAMEINTAS CONVENCIONALES 1. TORNO CONVENCIONAL

El torneado es el corte de viruta por la combinación de dos movimientos: rotación de la pieza de trabajo y movimiento de avance de la herramienta. En el proceso, la pieza de trabajo, que tiene un diámetro específico (D [mm]), gira en torno con determinada velocidad del husillo (n [rpm]). En el punto donde se está maquinando se produce una velocidad de corte o velocidad superficial (Vc [m/min]), que es la velocidad tangencial con la que el filo de la herramienta maquina la superficie de la pieza de trabajo. Profundidad de corte se mide siempre a ángulos rectos respecto a la dirección de avance de la herramienta, no al filo. La manera en que el filo se aproxima a la pieza de trabajo se expresa como el ángulo de entrada (k). Éste es el ángulo entre el filo y la dirección de avance.

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Partes del Torno El torno básico tiene cinco partes principales (bancada, cabezal o transmisión principal, cabezal móvil o contrapunto, carro y transmisión de avances)

.

Herramientas de corte y portaherramientas Las herramientas de corte para torneado (conocidas también como buriles) pueden tener diversas formas, son fabricadas en varios materiales y pueden o no contar con algún recubrimiento. Además, se afilan a diferentes formas para distintas operaciones de corte o para adaptarse a las características de maquinabilidad del material de trabajo. Sin embargo, los ángulos de la herramienta que determinan la configuración de la punta y el filo tienden a ser estándar. Se busca, en un buen afilado prevenir que el filo tenga rozamiento contra la pieza durante el maquinado.

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Hoja de Procesos En la realización del maquinado siempre es conveniente realizar una hoja de procesos en donde se indique la secuencia de operaciones a realizar, así como los parámetros de proceso adecuados para cada una de ellas. El formato de una hoja de procesos puede ser variado, pero en general debe contener la siguiente:

Nombre de la pieza : Flecha 3224 Material AISI-SAE 9840 Velocidad de Corte min 18 m/min Velocidad de Corte : 30 m/min max Máquina Asignada Torno Waxzk 32 OPERACIÓN PARÁMETROS Careado n= 190 rpm Avance= 0.40 mm/rev Profundidad= 2.00 mm Potencia= 172 W Taladro de Centros

Fecha 04 de julio, 2010 Potencia Unitaria 2.24 W/mm3/s Anance max 0.75 mm/rev Anance min 0.40 mm/rev Potencia Disponible 5,000 W HERRAMIENTAS CROQUIS DE OP. a) Chuck de 3 Mordazas b) Buril Izquierdo

n= 190 rpm a) Chuck de 3 Mordazas Avance= 0.40 mm/rev b) Broca de Centros Profundidad= -- mm Potencia= 325 W

y así sucesivamente... 2. FRESADORA UNIVERSAL

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Una fresadora es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizados por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa. En las fresadoras tradicionales, la pieza se desplaza acercando las zonas a mecanizar a la herramienta, permitiendo obtener formas diversas, desde superficies planas a otras más complejas. TIPOS DE FRESADORAS Las fresadoras pueden clasificarse según varios aspectos, como la orientación del eje de giro o el número de ejes de operación. A continuación se indican las clasificaciones más usuales.

Fresadora vertical. En una fresadora vertical, el eje del husillo está orientado verticalmente, perpendicular a la mesa de trabajo. Las fresas de corte se montan en el husillo y giran sobre su eje. En general, puede desplazarse verticalmente, bien el husillo, o bien la mesa, lo que permite profundizar el corte. Estructura de una fresadora

Diagrama de una fresadora horizontal. 1: base. 2: columna. 3: consola. 4: carro transversal. 5: mesa. 6: puente. 7: eje portaherramientas.

Sujeción de herramientas ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Adaptador CAT-40 con prisionero.

Cabezal vertical universal

Cabezal universal. Sujeción de piezas

Mordaza para sujetar piezas.

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Mesa de trabajo giratoria.

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Mecanismo divisor universal. OPERACIONES DE FRESADO El fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con una herramienta rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitas de metal duro, que ejecuta movimientos de avance programados de la mesa de trabajo en casi cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa donde va fijada la pieza que se mecaniza. Las herramientas de fresar se caracterizan por su diámetro exterior, el número de dientes, el paso de los dientes (distancia entre dos dientes consecutivos) y el sistema de fijación de la fresa en la máquina. En las fresadoras universales utilizando los accesorios adecuados o en las fresadoras de control numérico se puede realizar las siguientes operaciones:

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1. Planeado. La aplicación más frecuente de fresado es el planeado, que 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. Los fabricantes de plaquitas recomiendan como primera opción el uso de plaquitas redondas o con ángulos de 45º como alternativa. 2. Fresado en escuadra. El 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 ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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mármol o granito en las dimensiones cúbicas adecuadas para operaciones posteriores. Este fresado también se realiza con fresas de planear de plaquitas intercambiables. 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. Se caracterizan por ser muy delgadas (del orden de 3 mm aunque puede variar), tener un diámetro grande y un dentado muy fino. Se utilizan fresas de disco relativamente poco espesor (de 0,5 a 6 mm) y hasta 300 mm de diámetro con las superficies laterales retranqueadas para evitar el rozamiento de estas con la pieza. 4. 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. 6. 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. 7. 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. El perfil de los filos de corte de la fresa deben ser adecuados al tipo de rosca que se mecanice. Fresado frontal. Consiste en el fresado que 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. El fresado de engranajes apenas se realiza ya en fresadoras universales mediante el plato divisor, sino que se hacen 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. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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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. Normas de seguridad en el trabajo con fresadoras Al manipular una fresadora, hay que observar una serie de requisitos para que las condiciones de trabajo mantengan unos niveles adecuados de seguridad y salud. Los riesgos más frecuentes con este tipo de máquinas son contactos accidentales con la herramienta o con la pieza en movimiento, atrapamientos por los órganos de movimiento de la máquina, proyecciones de la pieza, de la herramienta o de las virutas, dermatitis por contacto con los líquidos refrigerantes y cortes al manipular herramientas o virutas. Además, la propia máquina debe disponer de elementos de seguridad, como enclavamientos que eviten la puesta en marcha involuntaria; botones de parada de emergencia de tipo seta estando el resto de pulsadores encastrados y situados fuera de la zona de peligro. Es recomendable que los riesgos sean eliminados tan cerca de su lugar de generación y tan pronto como sea posible, disponiendo de un sistema de aspiración en la zona de corte, pantallas de seguridad y una buena iluminación.

Normas de seguridad 1

Utilizar equipo de seguridad: gafas de seguridad, caretas, etc..

2

No utilizar ropa holgada o muy suelta. Se recomiendan las mangas cortas.

3

Utilizar ropa de algodón.

4

Utilizar calzado de seguridad.

5

Mantener el lugar siempre limpio.

6

Si se mecanizan piezas pesadas utilizar polipastos adecuados para cargar y descargar las piezas de la máquina.

7

Es preferible llevar el pelo corto. Si es largo no debe estar suelto sino recogido.

8

No vestir joyería, como collares o anillos.

9

Siempre se deben conocer los controles y el funcionamiento de la fresadora. Se debe saber como detener su funcionamiento en caso de emergencia.

Es muy recomendable trabajar en un área bien iluminada que ayude al 10 operador, pero la iluminación no debe ser excesiva para que no cause demasiado resplandor.

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3. TALADRO El taladrado es la operación de mecanizado, destinada a producir agujeros cilíndricos, pasantes o ciegos, generalmente en medio del material, la operación del taladrado puede llevarse a cabo, igualmente en tornos, fresadoras o mandriladoras. La herramienta utilizada, llamada broca o taladro, presenta, generalmente, dos líneas de corte en hélice. Esta herramienta se fija en el husillo de la taladradora de manera que su eje coincida exactamente con el eje de rotación del propio husillo. Arrastrado por esté, el útil gira sobre si mismo alrededor de su eje longitudinal(movimiento de corte)y avanza axialmente dentro de la pieza a taladrar (movimiento de avance). La velocidad de la rotación de la broca debe ser tal que la

velocidad lineal del punto de la arista más alejado del eje sea compatible con la velocidad de corte del material mecanizado. El taladrado de orificios de gran diámetro se realiza, casi siempre, en varias operaciones, utilizando brocas de creciente diámetro. En efecto, cuanto mayor es el diámetro de una broca, más importante es el núcleo central y más difícil se hace para ella el penetrar en la materia sin el recurso de los agujeros intermedios. La operación de taladrado va siempre acompañada de gran desprendimiento de calor, por lo que se impone una abundante lubricación con una mezcla de agua y aceite soluble (taladrina). Algunas brocas, especialmente las utilizadas en taladrados profundos, son huecas, lo que permite hacer llegar el aceite soluble, a presión, a la zona de corte. Movimientos de avance (a), de corte (b) en el taladrado efectuado con taladradora. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Hay cinco grupos básicos de máquinas taladradoras: de columna, radiales, horizontales, de torreta, y husillos múltiples. Las máquinas de columna forman el volumen mayor y se las utiliza para todo trabajo que se pueda montar sobre las mesas. Todas las máquinas de columna(impulsadas por medio de bandas, sensitivas, con avance por engranaje, de trabajo pesado, de precisión y de producción) se caracterizan por la posición fija del husillo. Los taladros radiales del tipo estacionario, los de husillos horizontal, y los de tipo de

cabeza universal están diseñadas para acomodar piezas grandes donde el costo de preparación es un factor importante. Estas máquinas están dispuestas de manera que el husillo se pueda colocar para taladrar en cualquier lugar dentro del alcance de la máquina por medio de los movimientos proporcionados por la cabeza, el brazo y la rotación del brazo alrededor de la columna. Algunos tipos de taladros radiales, así como las máquinas portátiles horizontales, están dispuestos de manera que la máquina entera se pueda mover hasta la pieza en lugar de que la pieza se leve hasta la máquina.

Taladro radial ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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4. MANDRINADORA O MANDRILADORA

Una mandriladora está compuesta especialmente por una herramienta giratoria y una mesa sobre la cual se fija la pieza que debe ser mecanizada; estos dos elementos pueden desplazarse el uno con respecto al otro, sea para realizar los ajustes previos, sea para el mecanizado propiamente dicho. Según las máquinas, su eje de trabajo es horizontal o vertical. Las mandrinadoras son máquinas que están quedando obsoletas y están siendo sustituidas por modernos Centros de Mecanizado donde es posible mecanizar casi de forma completa una pieza cúbica que lleve distintos tipos de mecanizado y sea mecanizada por varias caras, gracias al almacén de herramientas que llevan incorporados y al programa de ordenador que permite conseguir todos los mecanizados requeridos. En cuanto a la herramienta de mandrinar tiene unas connotaciones especiales, de una parte tiene que ser lo más robusta posible, para evitar vibraciones y de otra tiene que tener un mecanismo de ajuste muy preciso para poder conseguir la tolerancia precisa del agujero, donde a veces es necesario conseguir tolerancias IT7 e incluso IT6. 5. CEPILLADORA, al contrario de la perfiladora, en la cepilladora es la pieza la que se mueve. Permite realizar superficies lisas y diferentes cortes. Se pueden poner varios útiles a la vez para que trabajen simultáneamente. El cepillado es una operación mecánica con desprendimiento de viruta en la cual se utiliza una máquina llamada cepillo y el movimiento es proporcionado en forma alternativa, y se usa una herramie nta llamada buril. La cepilladora, es una maquina un tanto lenta con una limitada capacidad para quitar metal. Codo se utilizan sobre todo para el maquinado de superficies horizontales, verticales o angulares. Se pueden utilizar para maquinar también superficies cóncavas o convexas.

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Existen diferentes tipos de cepillo, a los cuales se les conoce como limadoras, los cepillos se miden de acuerdo a la capacidad de carrera del camero así como a la capacidad y carrera de la mesa. Esta máquina se presta para trabajar piezas de hasta 800 mm de longitud. A causa de su movimiento principal horizontal la llaman también mortajadora horizontal.

Las Cepilladoras tienen un sólo tipo de movimiento de su brazo o carro éste es de vaivén, mientras que los movimientos para dar la profundidad del corte y avance se dan por medio de la mesa de trabajo. Los cepillos emplean una herramienta de corte de punta, semejante a la del torno. Ésta herramienta se fija a un portaútilies o poste, fijado a su vez a una corredera o carro, como ya se mencionó, esta tiene movimiento de vaivén, empujando la herramienta de corte de un lado a otro de la pieza. La carrera de la corredera hacia adelante es la carrera de corte. Con la carrera de regreso, la herramienta regresa a la posición inicial. Cuando regresa, la mesa y la pieza avanzan la cantidad deseada para el siguiente corte, es decir, un arete (carro) impulsa la herramienta de corte en ambas direcciones en un plano horizontal, con un movimiento alterno. Éste movimiento rectilíneo alternativo comprende una carrera activa de ida, durante la cual tiene lugar el arranque de viruta, la carrera de retorno pasiva en vacío. Tipo de trabajo y movimientos Los cepillos pueden generar escalones, chaflanes, ranuras o canales de formas especiales.

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El movimiento de avance lo proporciona la mesa de trabajo por medio de un dispositivo llamado trinquete, el cual durante la carrera de trabajo de la herramienta no se mueve, pero al retroceso sí lo hace. El movimiento de penetración en el cepillo se logra por medio del ajuste de la mesa de trabajo. 6. SIERRAS Las sierras mecánicas más utilizadas pueden clasificarse en tres categorías, según el tipo de movimiento que se utiliza para realizar el corte: de vaivén, circulares o de banda. Las sierras suelen tener un banco o marco, un tornillo para sujetar la pieza, un mecanismo de avance y una hoja de corte.

Sierra de vaivén

SIERRA CIRCULAR La sierra circular es una máquina para aserrar longitudinal o transversalmente maderas, y también para seccionarlas. Dotada de un motor eléctrico que hace girar a gran velocidad una hoja circular. Empleando una hoja adecuada (En cuanto a su dureza y a la forma de sus dientes), una sierra circular portátil puede cortar cualquier cosa.

Sierra circular ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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SIERRA DE CINTA La sierra de cinta o serrucho de banda es una sierra de pedal o eléctrica, que tiene una tira metálica dentada, larga, estrecha y flexible. La tira se desplaza sobre dos ruedas que se encuentran en el mismo plano vertical con un espacio entre ellas. Las sierras de cinta pueden ser usadas en carpintería y metalistería o para cortar diversos materiales ajenos a estas actividades, siendo útiles en el corte de formas irregulares Sierras de cinta para corte de metal: Cuando se cortan metales, se usan sierras especiales que requieren de un refrigerante que vaya suministrándose constantemente sobre la cuchilla. El refrigerante mantiene a la sierra fresca, impidiendo un sobrecalentamiento que seguramente causaría defectos en los cortes y acortaría el lapso de vida útil de la cuchilla. Las sierras de cinta de los talleres de máquinas cuentan con equipamiento adicional que les permiten operar de distintas formas y hacen cortes generalmente en sentido vertical.

Sierra de banda

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2) PROCESOS QUE MEJORAN LAS PROPIEDADES. Los tratamientos Térmicos, son procesos cuyo objetivo es dar mayor dureza al material, a través de cambios de la estructura del metal, que ocurre por la variación de la temperatura, cuando se calienta cerca al punto de fusión y se enfría bruscamente adquiriendo la configuración de otra estructura más compacta. El producto adquiere mayor vida útil por el desgaste y mayores esfuerzos de trabajo. Para que sea efectivo el metal debe estar aleado por ciertos átomos. En un tratamiento termoquímico se pretende la inserción de partículas en las retículas cristalinas de la superficie para alear la superficie de la pieza y que el tratamiento térmico sea efectivo. El tratamiento térmico puede realizarse sobre toda la pieza o en la superficie. Se suelen aplicar después de mecanizar la pieza. Debido a que al calentar la pieza acabada esta se deforma tras el tratamiento debemos rectificar ciertas piezas para conseguir la calidad geométrica y dimensional necesaria. Actualmente y debido a la evolución de las técnicas de mecanizado podemos arrancar viruta de materiales desbastados y tratados térmicamente por lo que podemos evitar operaciones innecesarias. Mecanizado ---- Tratamientos térmicos --- Rectificado Los tratamientos térmicos más conocidos son: TEMPLE, utilizado para darle mayor dureza todo el cuerpo del material, aplicado mayormente para aceros al carbono. Se transforma la austenita en martensita mediante un enfriamiento muy rápido con velocidad superior a la crítica. Esto provoca que la pieza gane la máxima dureza pero también mayor fragilidad. El enfriamiento se suele realizar con agua si se quiere un enfriamiento más brusco, mayor dureza, o aceite si no se quiere tanta brusquedad, menor dureza. A mayor temperatura de temple también se conseguirá mayor dureza o resistencia o viceversa.

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REVENIDO, se aplica después del templado, para eliminar tensiones residuales en las esquinas internas de la geometría. Como hemos visto en el temple las piezas adquieren fragilidad (resilencia) y cuando tienen partes finas y gruesas se pueden crear tensiones internas. Para dar una mayor tenacidad a las piezas y eliminar estas tensiones se realiza el revenido. El revenido consiste en calentar la pieza hasta una temperatura por debajo de la crítica hasta que la estructura se transforme en una menos dura que la martensita (sorbita o martensita revenida). A mayor temperatura de revenido, menor dureza

Templado y Revenido RECOCIDO, es el tratamiento para darle menor dureza al material, es decir se calienta y luego se deja enfriar en cal por largo tiempo. Cuando sometemos al material a elaboraciones plásticas (laminados, forjados, embutidos...) o enfriamientos en malas condiciones se producen desmenuzamientos de los cristales y su compenetración, deformándose la retícula y creando tensiones internas. La finalidad del recocido es el eliminar estas tensiones internas obteniéndose estructuras más blandas y de fácil mecanización. Se distinguen dos tipos .Recocido de ablandamiento (recocido) . Recocido de regeneración (normalizado) Recocido de ablandamiento Se calienta la pieza por encima de la temperatura crítica y se deja enfriar lentamente en el mismo horno donde se calentó. Se obtiene una estructura más blanda de perlita-ferrita (normal). MORMALIZADO: Se calienta la pieza por encima de la temperatura crítica y se deja enfriar en aire en reposo. Se consigue una estructura más fina y homogénea que el recocido. Comparación entre los diferentes métodos.

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Otros tratamientos más especializados son el Cementado, el Nitrurado, el Carbo-nitrurado. CEMENTADO: Hemos comentado antes que cuanto más carbono tenga la aleación más dureza podemos alcanzar. En el caso de aceros dulces y extradulces se carbura superficialmente la pieza en presencia de cementante. Después dicha pieza se tiempla obteniéndose así una pieza superficialmente dura pero cuyo núcleo (no cementado) es tenaz. Se utiliza para piezas con gran resistencia al desgaste y a la vez elevada resilencia (engranajes, cigüeñales, rodillos, levas, crucetas, articulaciones).

NITRURADO: Se utiliza para endurecer superficialmente las piezas y protegerlas de la corrosión por absorción de nitrógeno a una temperatura determinada por parte del acero. (herramientas como brocas)

CARBONITRURADO: Se utiliza en piezas de gran espesor. Consiste de endurecer superficialmente las piezas y evitar su corrosión (en caliente) gaseando por carbonitruración los aceros tanto de bajo contenido en carbono como incluso los de aleación media. El acero absorbe así tanto carbono como nitrógeno. CIANURIZACION: Igual que el método anterior pero con baños de cianuro.

3) PROCESOS QUE MEJORAN LAS SUPERFICIES. LIMPIEZA Y TRATAMIENTO DE LAS SUPERFICIES Existen diversos tratamientos de las superficies de las piezas como el limado, el lijado, el pulido, además del desengrasado y desoxidado con ácidos, pero el más usado cuando se trata de superficies oxidadas severas, es el arenado y el pintado. ARENADO: Es un proceso de limpieza profundo realizado sobre cualquier tipo de superficie a tratar, dejando las mismas en su estado natural, liberándola de cualquier tipo de impureza, ya sea por la corrosión del tiempo y el uso, o de aparición de hongos. Este proceso puede ser utilizado también para cambiar de aspecto, ya sea por color o antigüedad, dejando una textura lista para su pintura. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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El mecanismo de acción del arenado es la proyección de arena hacia una superficie, es decir arena impactando a alta velocidad contra una superficie por medio de aire a presión. Esta, al chocar contra la superficie, y por el efecto de la alta velocidad, hace que las capas superficiales (óxido, pinturas en mal estado o cualquier tipo de corrosión) del material se eliminen; así también sucede que los granos de arena se parten, formando un fino y penetrante polvo. Al cabo de una o de dos proyecciones, la arena tiene que ser remplazada pues en este momento adopta las características del talco o harina.

Maquina con una tolva de arena y equipo para arenado.

Otros métodos de proteger las superficies de los metales o piezas son: LA PINTURA: Cuando hablamos de pintura, directamente nos relacionamos con el color, ya que es un factor que se encuentra siempre en ella, la pintura data desde los tiempos prehistóricos, las primeras aplicaciones de la pintura fueron únicamente decorativas. Conforme la vida evolucionaba, la pintura también; ahora en la actualidad podemos encontrar diversidad de texturas, colores, tipos de pintado; en pocas palabras podemos hallar el tipo de instrumento y clase de pintura para poder realizar un mejor trabajo, ya sea en la pintura anticorrosiva, pintura para el temple, pintura plástica, pintura de esmalte, etc. Clases de pinturas: a) Pintura de temple: Es una pintura al agua (el agua es el disolvente). Es porosa, permeable, poco dura, barata. No resiste el agua o lavado y al repintar hay que eliminar todas las capas anteriores. Se emplea en superficies interiores de yeso o cemento que no sufran mucho frote b) Pintura al cemento: Es una pintura al agua formada por cemento blanco y un pigmento que resista la alcalinidad c) Pintura a la cal: Es una pintura al agua, porosa, absorbente, endurece con el tiempo, la humedad y la lluvia favorecen la carbonatación y resiste a los agentes atmosféricos.

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d) Pintura al silicato: Es una pintura al agua, es dura, resistente a la intemperie y la alcalinidad del soporte, por lo que se puede emplear sobre el hormigón y el cemento pero no sobre yeso e) Pintura plástica: Es una pintura al agua, posee buena adherencia, resistencia al lavado y al frote debida a su contenido de resinas y se seca rápidamente. f) Pintura al aceite: Son muy utilizadas anteriormente por su flexibilidad y penetración sobre bases porosas, pero varios inconvenientes han hecho que se mezclen con resinas duras dando lugar a los esmaltes. g) Esmalte graso: Está compuesto por aceites secantes mezclados con resinas duras naturales o sintética. h) Esmaltes sintéticos: Secan con rapidez, poseen gran brillo, incluso al exterior; se utilizan mucho en decoración y protección de superficies de madera y sobre metal, tanto en exteriores como en interiores. i) Pinturas de resinas: - Pinturas al cloro-caucho: Son impermeables, se adhieren bien a cualquier superficie, incluso las de tipo alcalino, secan rápido, resisten la sosa y los ácidos y se reblandecen con aceites y grasas y son sensibles al calor. - Pinturas epoxi: Son muy duras, con gran resistencia química, adherencia al cemento, secaje rápido, se pueden mezclar con alquitranes obteniendo impermeabilidad y resistencia al agua.

RECUBRIMIENTO Y PROCESOS DE DEPOSICION Se aplica por el siguiente motivo: La corrosión, se define como el deterioro de una superficie, evitarlo es imposible, pero llevándolo a aun proceso de recubrimiento electrolítico, al menos se puede lograr con toda seguridad la inhibición del efecto corrosivo, alargando su vida útil. Estos métodos son: EL CROMADO, es fina capa de cromo metálico sobre la superficie (0.1 mm), basado en la electrólisis, y se realiza con el fin de otorgarles una buena presentación o de acabados decorativos al material (o piezas) previamente tratado; otras veces para otorgarles mayor dureza y exigente acabado liso con brillo al espejo y con alta precisión. El cromado es un galvanizado, basado en la electrólisis, por medio del cual se deposita una fina capa de cromo metálico sobre objetos metálicos e incluso sobre material plástico. El recubrimiento electrolítico con cromo es extensivamente usado en la industria para proteger metales de la corrosión, mejorar su aspecto y sus prestaciones. El llamado cromo duro son depósitos electrolíticos de espesores relativamente grandes ( 0,1 mm) que se depositan en piezas que deben soportar grandes esfuerzos de desgaste. Se realizan este tipo de depósitos especialmente en asientos de válvulas, cojinetes cigüeñales ejes de pistones hidráulicos y en general en lugares donde se requiera bastante dureza y precisión. El cromo tiene poco poder de protección, menos aun si las capas que se depositan son tan delgadas como una micra. Por ello las superficies a cubrir deben estar bien pulidas, brillantes y desengrasadas. El cromo se aplica bien sobre el cobre, el níquel y el acero, pero no sobre el zinc o la fundición. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Galvanizado. Son procesos como el zincado. La galvanización en caliente es un proceso mediante el que se obtiene un recubrimiento de zinc sobre hierro o acero, por inmersión en un baño de zinc fundido, a una temperatura aproximada de 450º C. A esta operación se la conoce también como galvanización por inmersión o galvanización en caliente. El proceso de galvanizado tiene como principal objetivo evitar la oxidación y corrosión que la humedad y la contaminación ambiental pueden ocasionar sobre el hierro. Proceso de galvanizado en caliente 1. Cuando una pieza llega a nuestro centro de galvanizado en caliente esta es sometida a revisión y clasificación para su posterior entrada en la línea de producción. 2. El desengrase, que es el primer baño de limpieza, nos permite eliminar todo tipo de aceites y/o pinturas que traiga la pieza, en consecuencia de los procesos de fabricación de la misma. . . 3. Luego la pieza será sometida a los baños ácidos, mas conocidos como de decapado con lo cual dejamos al material en un estado virgen, o sea libre de impurezas en su superficie. Entre los baños de desengrase y ácidos, se realiza un enjuague de las piezas (neutralizado).

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. 4. En el siguiente paso la pieza es sumergida en un baño de flux para lograr la adherencia metalúrgica del recubrimiento de cinc. .

5. Antes de sumergir las piezas en el baño de zinc fundido las mismas se dejan reposar en un horno de secado para evitar el contacto húmedo de la pieza con el baño de cincado.

6. A continuación se realiza el galvanizado por inmersión en caliente en un baño de zinc fundido a 465 grados centígrados. Allí se dejara reposar la pieza según la cantidad y el espesor del recubrimiento que queramos obtener.

7. Una vez galvanizada la pieza se la enfría para luego ser sometida a un proceso de inspección en el cual se evaluará su aspecto final como así también el espesor obtenido.

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8. Como último paso se pesa el lote de piezas y se lo coloca en la playa de clientes para su posterior entrega.

Otros procesos de galvanizado muy utilizados son los que se refieren a piezas decorativas. Se recubren estas piezas con fines principalmente decorativos, la hebillas, botones, llaveros, artículos de escritorio y un sinfín de productos son bañados en cobre, níquel, plata, oro, bronce, cromo, estaño, etc.. En el caso de la “bisutería” se utilizan baños de oro (generalmente de 18 a 21 kilates). También se recubren joyas en metales más escasos como platino y rodio.

2.2.2 Operaciones de ensamble 1). PROCESOS DE UNIÓN PERMANENTE. Soldadura, en ingeniería, procedimiento por el cual dos o más piezas de metal se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin al aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es superior a la de las piezas que se han de soldar. Su campo es amplio, solo mencionaremos los tipos de soldadura más comunes que existen.

SOLDADURA TERMICA

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SOLDADURA POR PRESION

SOLDADURA POR CAPILARIDAD

2). PROCESOS DE ENSAMBLE MECÁNICO. Es el proceso a través del cual se unen temporalmente las partes o piezas fabricadas, con sus respectivas tolerancias de ajuste, tolerancias de forma, tolerancias de acabado superficial, dureza y tolerancias dimensionales; por ser elementos intercambiables, porque sufren desgaste. Estos elemento se unen utilizando partes estandarizadas como pernos, tornillos, pines, chavetas, remaches, etc.

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Diseños avanzados en Solidworks.

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3. OPERACIÓN Y PROGRAMACION DE MAQUINAS CNC: Antes de programar un maquina primero tenemos conocerla y luego aprender a operarlas.

3.1 LAS MAQUINAS CNC 3.1.1 Componentes de las Máquinas CNC

3.1.2 Control Numérico (NC) o Panel de Mando Lo conforman el Monitor, el Teclado de programación y el Panel del Operador.

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3.1.3 EJES DE DESPLAZAMIENTO DE LA MAQUINA CNC En el caso de los Tornos CNC tiene dos ejes principales que son X que equivale al diámetro y Z que corresponde a la longitud de la pieza.

Ejes de un Torno CNC básico.

W

Z

Y

C

B

X

A

El Centro de Mecanizado CNC tiene tres ejes principales X,Y,Z y en algunas máquinas tres ejes secundarios A, B, C y W.

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CENTRO DE TORNEADO ( MILLTURN )

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DE 5 EJES

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CENTRO DE MECANIZADO HORIZONTAL CNC

Y Z X

3.1.4 Husillo principal. Para el caso de los Centros de Mecanizado, el Cambiador de herramientas automático alimenta al husillo las herramientas necesarias para la ejecución de las operaciones programadas. Los fabricantes recomiendan precalentar el husillo a un tercio del máximo de revoluciones de 10 a 15 minutos. En los Tornos CNC, en el husillo se instala el Mandril o Chuck, elemento de sujeción de las piezas. Normalmente el Mandril tiene un sistema autocentrante y de accionamiento hidráulico.

Husillo de un Torno CNC ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Husillo de accionamiento indirecto a través de fajas. Cada motor tiene un encoder para el control del giro en RPM.

Fig.: Husillo de Centro de Mecanizado CNC. La nueva tecnología de motores de husillo en de accionamiento directo, es decir la carcasa del husillo es el estator y el eje es el rotor.

3.1.5 Mesa de trabajo La mesa de trabajo es movida por un tornillo eje de esferas recirculantes accionada a un Motor directa o indirectamente. Las esferas recirculantes son lubricadas automáticamente por un chorro a presión de aire con aceite lubricante, manteniendo su alta precisión 0.005mm.

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Tornillo con tuerca de esferas recirculantes autolubricadas.

– –

Reduce fricción Elimina holgura, es un sistema de alta precisión mecánica.

Tornillo de esferas recirculantes auto lubricadas desde la Unidad central de Lubricación. Este mecanismo garantiza una precisión de hasta 0.01 mm.

Tornillo de desplazamiento con tuerca de bronce de una maquina convencional, su desgaste produce errores de más de 0.1mm.

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Bancadas de un torno CNC

Mesa o pallet intercambiable de un Centro de mecanizado CNC.

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3.1.6 Sistema de Medición Óptico Las Máquinas Herramientas CNC tiene como elemento de control de precisión a un sistema óptico bajo dos modelos: Regla Óptica. Este modelo es un sistema de medición directa y como su nombre lo indica es de forma lineal. Su escala está diseñada con miles de microventanas que permiten el paso de la luz transformándose en una señal o impulso eléctrico que es procesada en la computadora CNC determinando con precisión el posicionamiento de la mesa de trabajo.

Regla óptica, tiene grabaciones muy finas por un proceso óptico.

Disco Óptico o Encoder. Es un sistema de medición indirecta formado por un disco rotativo que indirectamente traduce el movimiento angular en un desplazamiento lineal. Este sistema generalmente esta unido al tornillo de esferas recirculantes.

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Disco óptico o encoder, mide el posicionamiento angular y multiplicado por el paso del tornillo lo convierte en un desplazamiento lineal.

3.1.7 SISTEMA DE POSICIONAMIENTO DE LA MESA DE TRABAJO – – –

Mayor precisión Sensores para medir posición real Señal de retroalimentación

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Sistema de control de posición.

3.1.8 Torreta portaherramientas Es el elemento donde se sujetan las herramientas de corte.

En esta figura se muestra una Torreta estándar de un Torno CNC

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Maquinas mas especiales poseen un magazín de herramientas tipo faja según se observa en la figura.

En la figura se muestran un Torno con dos husillos y dos torretas para una alta producción.

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3.1.2 UNIDADES AUXILIARES A. SISTEMA DE LUBRICACION AUTOMATICA CENTRALIZADA Es la unidad que lubrica a todo el sistema. Tiene puntos de lubricación que son liberados cada cierto periodo expulsando de una a varias gotas de lubricante cada 5 minutos sobre las partes importantes del mecanismo.

Unidad central de lubricación de las maquinas CNC.

B. SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE PARA HUSILLO Mantiene el control de la temperatura del husillo para un largo tiempo y alta velocidad de trabajo. La maquina CNC requiere un previo calentamiento.

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C. EXTRACTOR DE VIRUTAS. Permite la extracción constante de las virutas y para una fácil limpieza de la maquina.

3.2 OPERACIÓN DE MAQUINA CNC 3.2.1 PRECAUCIONES DE SEGURIDAD Todas las maquinas CNC están provistas de múltiples dispositivos de seguridad tanto por software como por hardware para proteger al operador y la maquina; pero existen normas básicas de seguridad muy comunes para uso o manejo de maquinas herramientas que se deben tener siempre en cuenta . El operador debe leer cuidadosamente el catalogo de seguridad y respetar todos los avisos de peligro que se encuentran colocadas alrededor de la maquina. Se deberá hacer un repaso a todos los participantes sobre las Instrucciones de Seguridad antes de iniciar la operación de la maquina CNC.

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HUSILLO: Para sujetar la pieza o eje.

MONITOR

CONTRAPUNTA: Soporte de ejes largos EJE X

EJE Z BANCADA Caja de velocidades TORRETA: Para sujetar las herramienta

TORNO CNC BANCADA PLANA

TORNO CNC BANCADA INCLINADA

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PANEL DE OPERACION DEL TORNO CNC

3.2.2 PROCEDIMIENTOS DE OPERACION: 1º) Encendido y puesta en referencia de la maquina.

Mover con volante electrónica a X-100 y Z-100 aprox.

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2º) Movimiento con volante electrónica

3º) Movimiento manual de ejes en JOG.

4º) Preparación del Programa ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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DEFINICION DEL PROCESO DE TRABAJO

5º) Medición de herramientas ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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La medición de herramientas es muy importante porque depende de ella el resultado de la primera pieza fabricada. Esta primera pieza es medida 100% y luego las variaciones se pueden corregir con los Correctores de desgaste de Herramientas que es un archivo de datos de la maquina CNC.

Con la medición de herramientas se define el punto cero de la herramienta, es decir, la punta del filo P, que es el punto que se programa su desplazamiento en X, Z con respecto al cero pieza W R

6º) Medición de cero Pieza (G54, G55, G56 … G59) ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Para el caso del Torno CNC, esta codificado por G54 hasta G59, y es la distancia en Z del cero maquina M hasta la cara frontal de la pieza W( ejemplo 50).

Medicion cero pieza W en Tornos CNC

Medición cero pieza W en fresadoras CNC Aquí el cero pieza en X y Y se mide con el centro de la herramienta y gravando la lectura del monitor y Z muchas veces es la distancia de la mesa a la superficie de la pieza.

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3.3 Fundamentos de Programación Manual CNC 3.3.1 Fundamentos de programación CNC 1) ESTRUCTURA DEL PROGRAMA CNC. La estructura del programa CNC se basa en la norma DIN 66025. Un programa de pieza consta de una sucesión completa de secuencias, que describen la ejecución de un proceso de mecanizado en una máquinaherramienta con control numérico. Un programa CNC de pieza se compone de: - el carácter para el inicio del programa: % - un cierto número de secuencias: N - el carácter para la finalización del programa: M30 El carácter para el inicio del programa precede a la primera secuencia del programa de pieza. El carácter para la finalización del programa, se encuentra en la última secuencia del programa de pieza. Esquema del programa CNC: Programa de pieza en formato de entrada /salida.

Los subprogramas y los ciclos pueden ser parte integrantes del programa. Los ciclos son subprogramas creados por el fabricante de la máquina o por nosotros, y pueden ser protegidos especialmente frente a utilización indebida. 2) ESTRUCTURA DE UNA SECUENCIA. Una secuencia contiene todos los datos para la ejecución de una etapa de trabajo. La secuencia consta de varias palabras o mandatos y del carácter "fin de secuencia" (LF o ; ). La longitud de la secuencia puede ser de 120 caracteres como máx. La secuencia es visualizada por completo, distribuida en varias líneas.

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El número de secuencia se introduce como N... , que pueden ser libremente elegidos. Sirve para obtener una búsqueda de secuencia y funciones de salto definidas; un mismo número de secuencia solo puede ser utilizado una sola vez en el programa. N32

G01

No. Bloque Función

X50. Z5. Destino

Se admite una programación sin número de secuencia. Sin embargo, en este caso no es posible la búsqueda de secuencia ni ninguna función de salto. Para configurar la estructura de una secuencia de una forma clara las palabras de la misma han de ser ordenadas en la sucesión que indica la clave del programa CNC. Ejemplo de secuencia: N41 G... X... Y... Z... F... S... T... D... M... LF N Dirección del número de bloque o secuencia. 41 Número de secuencia G... Función de desplazamiento X... Y... Z... Punto de desplazamiento o destino F... Avance (mm/rev o mm/min) S... Velocidad de corte (Vc cte. m/min) o RPM T... Número de herramienta D... Archivo de las dimensiones de la hta. M... Función auxiliar de la maquina LF, ; Fin de secuencia. Cada secuencia ha de ser cerrada al final con el carácter de fin de secuencia "LF, EOB, ;" . En la pantalla aparece este carácter como carácter especial. Al imprimir el programa este carácter no aparece.

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3) FUNCIONES DE PROGRAMACION CNC Existen múltiples funciones de programación, que en su mayor parte son códigos estándares según Norma DIN 66025, pero que muchos casos estas funciones cambian según el fabricante. Para esto es necesario revisar siempre el Manual de Programación de cada máquina antes de programarla. En todo software de CAD-CAM el Post-Procesador genera el programa en base a los códigos estándar y lo individualiza según el control de cada máquina. 1. FUNCIONES PRINCIPALES G Existen funciones principales de G00 hasta G99, cada una cumple una determinada acción de desplazamiento de la herramienta. Estas funciones de programación permiten desplazar la herramienta sobre el perfil deseado de la pieza en movimiento rápido o de corte. Esta función da una determinada orden de desplazamiento de la herramienta asignada. Así tenemos las siguientes funciones:

G00 - DESPLAZAMIENTO RAPIDO, parada precisa 2.

G01 - INTERPOLACION LINEAL Es una función de mecanizado con corte de material, bajo una orden de avance F en mm/rev. o mm/min..

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G02/G03 - INTERPOLACION CIRCULAR HORARIO/ANTIHORARIO Es también una función de mecanizado con corte de material para hacer radios, bajo una orden de avance F en mm/rev. o mm/min..

4) CICLOS DE MECANIZADO Existen también ciclos de mecanizado desde el simple que es solo un bucle de mecanizado hasta otro que abarca varios movimientos similares simplificando la programación manual, ya que esta es un poco complicada.

Para la programación manual se utilizan ciclos de mecanizado, a manera de facilitar o hacer más simple la programación tanto para el desbaste, roscado, taladrado, ranurado. Se crean formulas que contiene o equivale a varios movimientos similares o repetitivos.

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1. FUNCIONES PRINCIPALES “G” (Referencial: Ver elCNC manual de cada máquina CNC) FUNCIONES DE PROGRAMACION G : TORNOS FUNCION G G00 G01 G02 G03 G04 G05 G06 G07 G08 G09 G10 G11 G12 G13 G14 G15 G16 G17 G18 G19 G20 G21 G22 G23 G24 G25 G26 G27 G28 G29 G30 G31 G32 G33

ROMI GALAXY 15S Posicionamiento en rapido Interpolacion lineal Interpolacion circular horario Interpolacion circular antihorario Tiempo de permanencia

SIEMENS 810T Idem Idem Idem Idem Pausa ( bajo X : seg. Y bajo S: vueltas)

FAGOR 8025/30 Idem Idem Idem Idem Temporizacion, bajo K Trabajo en arista matada Interp.Circ/cen.coord. Abs. Trabajo en aristas vivas Tray.cir.tan. a la tray. ant. Tray.cir. definida x tres ptos

Retroceso de herramienta Chequeo de parada exacta Cancela el tiempo de vida de la hta. Activa el tiempo de vida de la hta.

Activacion del eje C en grados Mecaniz. Sup. Cil.de la pieza Mecaniz. Sup.front.de la pieza

Programacion en diametro Programacion en radio

Llamada a subrutina std. Llamada a subrutina param. Definicion de subrutina std. Definicion de subrutina param Final de subrutina Salto/llamada incondicional Salto/llama.condicional si=0 Salto/llama.condicional si>0 Salto/llama.condicional si0 Visualizar cod. Error def. en K Guardar origen coordenadas Recuperar origen coorden. Roscado

limitacion minima del campo de trabajo limitacion maxima del campo de trabajo

Cancela la imagen espejo Imagen espejo en eje X Imagen espejo en eje Z Funcion de roscado programao

Roscado con paso constante

2. FUNCIONES AUXILIARES DE MAQUINA M : TORNOS CNC FUNCION M00 M01 M02 M03 M04 M05 M06 M07 M08 M09 M10 M11 M12 M13 M14 M15 M16 M17 M18 M19 M20 M21 M22 M23 M24 M25 M26 M27 M28 M29 M30

ROMI GALAXY 15S Parada programada Parada opcional Fin de programa Rotacion del husillo en sentido horario Rotacion del husillo en sentido antihorario Parada del husillo Libera giro de torreta Activa refrigerante de corte de alta presion Activa refrigerante de corte Desactiva refrigerante de corte Funcionamiento del extractor de virutas Cambia de rotacion del extractor

Activa hta. rotativa en sentido horario Activa hta. rotativa en sentido antihorario Desactiva herramienta rotativa Activa manipulador de piezas Parada orientada del husillo Activa aparato alimentador de barras Desactiva aparato alimentador de barras Activa disposit. de enclavamiento de husillo Desactiva el enclavamiento de husillo Abre chuck Cierra chuck Retrocede el mango de la contrapunta Avanza el mango de la contrapunta Abre luneta Cierra luneta Fin de programa

SIEMENS 810T

FAGOR 8025/30 Idem Idem Idem Idem Idem Idem

Idem Idem Idem Idem Idem Idem Idem Enclavamiento Idem Idem Idem Detencion del extractor de virutas Encrochar el sist.de Hta. CW y act. Refrig. Encrochar el sist.de Hta. CCW y act. Refrig.

Fin de subprograma Idem Presion Presion Presion Presion

Idem platos platos platos platos

portapiezas. portapiezas. portapiezas. portapiezas.

Nivel Nivel Nivel Nivel

1 2 3 4

: : : :

28 bars 24 bars 18 bars 8 bars

Fijar contrapunta Cerrar mordazas plato portapiezas Abrir mordazas plato portapiezas

Idem

Idem

Estas funciones auxiliares de maquina abarcan de M00 hasta M99 ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Las funciones auxiliares participan solo en el funcionamiento de la maquina como giro de husillo, activar refrigerante, giro de torreta, etc.

5) ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE FABRICACION CNC

INTERFASE DNC

MAQ. CNC 1 COMPUTADORA

IMPRESORA

MAQ. CNC 2 LECTORA DE CINTAS

PERFORADORA DE CINTAS MAQ. CNC 3

CD

CD

HASTA UN MAXIMO CINTA MAGNETICA

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DE 48 MAQUINAS

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6) FORMAS DE PROGRAMACION Programación en la Oficina, se da cuando: Los comandos disponibles no ofrecen la comodidad necesaria de operación. Las piezas a ser mecanizadas son de geometría extremadamente compleja. En la fábrica existen muchas máquinas CNC similares. No hay personal suficiente calificado en el taller.

Programación en Oficina cuando se requiere mayor información Programación en el Taller, se da cuando: - Las máquinas CNC ofrecen la necesaria comodidad de operación. - Las piezas a ser mecanizadas son de geometría simple. - Sólo existen pocas máquinas en la fábrica.

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7) TIPOS DE PROGRAMACION CNC 1. Programación Manual: Puede hacerse en la Oficina o en el Taller. -

Los datos necesarios para el programa son introducidos directamente del dibujo de la pieza al Panel de Mando NC, escritos en forma de instrucciones o sentencias de programación.

2. Programación Automática : CAD-CAM Cuando hay que maquinar una pieza de una geometría muy compleja, el número de sentencias puede ser muy elevado y pueden ser necesarios cálculos muy complicados para obtener la trayectoria, aumentando la probabilidad de errores. Por esta razón existen los lenguajes avanzados de programación, como el CAD-CAM que apenas exige la introducción de los datos del dibujo de la pieza y algunos datos técnicos adicionales, luego éste software elabora el programa pieza requerido.

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3.3.2 PROGRAMACION MANUAL CNC Y SIMULACION: KELLER SOFTWARE DE ENSEÑANZA DE TORNO CNC Es un software exclusivo para la enseñanza de programación manual tanto para Torno CNC como para Fresadora CNC. PROCEDIMIENTO: 1. INSTALACION Instalador Keller Torno Descomprimir KGRDEB.zip a una carpeta creada. C:|KELLER Start: Para inicio del programa 2. APLICACIÓN F10 inicia la pantalla Modos : F1 Demostración ; aquí se tiene 3 demos. F2 Informaciones de CNC ; contiene material didáctico básico. F3 Geometría y definición de ejes. F4 Programación con simulación F9 Ajustes generales: Para cambiar el tipo de máquina de bancada plana (Keller) o bancada inclinada (PAL).

F4 PROGRAMACION CON SIMULACION F1 Elaborar programa principal: Para hacer nuevos programas. F2 Elaborar subprograma: Para hacer nuevos subprogramas. F3 Cargar programa principal: Para cargar un programa del archivo. F4 Cargar subprograma: Para cargar un subprograma del archivo. F8 Revolver: Para definir y seleccionar las herramientas de corte.

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F9 Ajustes : Para definir el material en bruto

Para elaborar un programa principal: F1 y luego F4 Para editar los bloques solo se llenan la parte numérica solamente en los casilleros necesarios y F10 para cargar el bloque o secuencia.

3.3.3 Practica de Programación Manual con Keller. Desarrollaremos un programa de la siguiente pieza para un torno CNC.

Plano de pieza tipo ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Programa ejemplo N1 G90 DATOS DE INICIO Retorno al punto de referencia N2 G0 X150 Z150 Alejamiento de torreta al pto. de cambio hta. N3 G54 Cero pieza N4 T0101 M6 DATOS DE CORTE Herramienta de desbaste N5 G96 S120 M4 G96: Vc cte.=120 m/min N6 G92 S1500 Giro máximo 1500 RPM N7 G0 X42 Z2 F0.3 ACERCAMIENTO Acercamiento de herramienta CICLO DE DESBASTE D

R

G81 X… Z… D…. H… R… H X, Z L D

R

G82 X… Z… D…. H… R…L.. X, Z

H

N8 G82 X28 Z-69 D1.5 H0.5 R38 L-73 OPERACIÓN: Ciclo de desbaste N9 G81 X24 Z-62 D1.5 H0.5 R29 Ciclo de desbaste N10 G82 X20 Z-52 D1.5 H0.5 R25 L-62 Ciclo de desbaste N11 G82 X16 Z-19 D1.5 H0.5 R20 L-22 Ciclo de desbaste N12 G0 X150 Z150 ALEJAMIENTO N13 T0303 M6 Herramienta de acabado N14 G96 S220 M4 G96: Vc cte.=220 m/min N15 G92 S2000 Giro máximo 2000 RPM N16 G0 X0 Z2 Acercamiento de herramienta N17 G1 X0 Z0 F0.15 Avance de corte lineal N18 G3 X11.313 Z-13.657 I0 K-8 Avance de corte circular anti horario N19 G1 X11.313 Z-17 Avance de corte lineal N20 X20 Z-22 N21 Z-52 N22 X24 Z-62 N23 G3 X28 Z-64 I0 K-2 N24 G1 X28 Z-69 N25 G2 X34 Z-72 I3 K0 N26 G1 X36 Z-73 N27 Z-87 ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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N28 G0 X150 Z150 N29 T0404 M6 Herramienta de ranurado N30 G97 S800 M4 N31 G0 X24 Z-46 N32 G1 X16 F0.08 N33 X24 N34 G0 X150 Z150 N35 T0505 M6 Herramienta de roscado N36 G97 S900 M3 N37 G0 X21 Z-19 N38 G83 X20 Z-44 D0.2 H0.92 R1.5 N39 G0 X150 Z150 N40 T0404 M6 Herramienta de ranurado/tronzado N41 G97 S800 M4 N42 G0 X42 Z-86 N43 G1 X12 F0.08 N44 X42 N45 G0 X150 Z150 N46 M30 Fin de programa Después de tipiar el programa, presionar un escape y luego simular con F6 y después F2 para hacerlo más lento la simulación.

Parte II: La Manufactura Asistida por Computadora CAD/CAM 4. PROGRAMACION Y SIMULACION DE TORNO CNC CON CAD/CAM

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OBJETIVOS GENERALES DEL CAD CAM. Los objetivos internos esperados son: 1. Conocer Sistemas Modernos de Fabricación CAD-CAM. 2. Flexibilidad de fabricación. 3. Aumento de la Productividad. 4. Ciclos más breves de programación y fabricación. 5. Mayor calidad. 6. Mínima tasa de rechazo. 7. Menos retrabajos. 8. Mejora de imagen. 9. Mejora de la calificación del personal. 10. Aumento de motivación de operadores e instructores. Objetivos externos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Transferencia de tecnología actualizada. Mayor posibilidad de servicio en trabajos especializados. Mayor capacidad de carga de máquinas. Reacción más rápida a las variaciones del mercado. Mayores posibilidades de coordinación de los proveedores. Mayor flexibilidad ante la modificación de pedidos. Mayores posibilidades de suministro y cumplimiento de los plazos.

PASOS PARA LA PROGRAMACION CAD/CAM PARA TORNO CNC 4.1) DISEÑO O IMPORTACION DE LA PIEZA DE TRABAJO

Para el caso del torno CNC se requiere solo un dibujo en 2D Autocad V2000 El dibujo debe estar en escala natural. Usar colores básicos, menos blanco. La calidad del trabajo final se inicia desde la calidad del diseño inicial. Los software de CAM están preparados para aceptar cualquier editor de diseño CAD. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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4.2) EDICION DE OPERACIONES DE MECANIZADO

Se crean las operaciones de mecanizado, se seleccionan las entidades, herramientas y datos de corte. (Ver video Programación Torno CNC)

4.3) SIMULACION VIRTUAL Aquí se ejecuta la simulación virtual tanto en 2D( simulación) o en 3D(verificar).

Simulación en 2D

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Simulación en 3D 4.4) POST Y TRANSMISION DE PROGRAMAS En este paso se ejecuta un programa Post-procesador que contiene toda la información de la maquina CNC y por tanto es particular para cada modelo de máquina. El Post es un programa compilador y traductor que baja las operaciones creadas, las herramientas, los datos de corte, y los movimientos de la herramienta vistas durante la simulación y genera el programa CNC requerido. Luego se transmite el programa CNC desde la PC a la maquina CNC.

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Un Torno CNC de 5 ejes puede realizar muchas operaciones.

Imagen de un Torno de 5 ejes. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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5. PROGRAMACION Y SIMULACION DE FRESADORA CNC CON CAD/CAM

PASOS PARA LA PROGRAMACION CAD/CAM PARA FRESADORA CNC 5.1) DISEÑO O IMPORTACION DE LA PIEZA DE TRABAJO Para el caso de la Fresadora CNC se requiere un dibujo en 2D o en 3D, depende de lo que se quiera fabricar y de la geometría de sus superficies. El dibujo debe estar en escala natural. Usar colores básicos, menos blanco. La calidad del trabajo final se inicia desde la calidad del diseño inicial. Los software de CAD/CAM están preparados para aceptar cualquier editor de diseño CAD.

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5.2) EDICION DE OPERACIONES DE MECANIZADO Se crean las operaciones de mecanizado, se seleccionan las entidades, herramientas y datos de corte. (Ver video Programación Fresa CNC)

5.3) SIMULACION VIRTUAL Aquí se ejecuta la simulación virtual tanto en 2D( simulación) o en 3D(verificar).

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4º) POST Y TRANSMISION DE PROGRAMAS En este paso corre un programa Post-procesador que contiene toda la información de la maquina CNC y por tanto es particular para cada modelo de máquina. El Post es un programa compilador y traductor que baja desde el software de CAD/CAM las operaciones creadas, las herramientas, los datos de corte, y los movimientos de la herramienta vistas durante la simulación y genera el programa CNC requerido. Luego se transmite el programa CNC desde la PC a la maquina CNC.

Desde una PC podemos tener comunicados varias maquina CNC.

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Parte III: Sistemas de Manufactura Reconfigurable 6. LINEAS DE PRODUCCION Y ENSAMBLE CONVENCIONALES 6.1Líneas de Producción Convencional

De estación fija, es decir todos trabajan alrededor de un solo producto.

Por proceso, donde los productos o piezas se separan por el tipo de operación a ejecutar, como torneado, fresado, rectificado, tratamiento térmico, galvanizado, ensamble.

Por celda, aquí se crea una línea con operaciones comunes a cierta familia de productos ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Por producto, creándose una sola línea donde se elabora un solo producto.

6.2Líneas de Ensamble convencionales

Sistema lineal, donde se sub- ensamblan en forma vertical y ensamblan en forma horizontal en la línea principal, en estaciones especificas de ensamble.

Sistema circular, aunque similar al anterior pero tiene cerca la entrada de las partes y salida del producto ensamblado. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Sistema carrusel, aunque similar también a los anteriores porque tiene cerca la entrada de la partes y salida del producto ensamblado, pero brinda más espacio y comodidad a las estaciones de trabajo.

Sistema centralizado, donde se sub-ensamblan en una estación de trabajo automatizada o robotizada un gran porcentaje y luego ingresa a la línea principal.

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7. SISTEMAS DE MANUFACTURA RECONFIGURABLE Son sistemas basados en dos parámetros, el Volumen de Producción versus la Variedad de piezas a fabricar. Según esto se define el sistema de producción a emplear. Muchos de ellos son sistemas automatizados, que persigue reducir los tiempos de fabricación de 3 horas (208 pzas mensuales) en convencional a 1 minuto (37,000 pzas mensuales) con maquinas especiales computarizadas.

Los objetivos de estos sistemas son: Flexibilidad, es decir, se pueden hacer múltiples fabricaciones con un corto tiempo de cambio, solo el requerido para localizar el programa en la memoria. Productividad, porque la velocidad de fabricación son de 5 a 20 veces más rápidos que las convencionales. Repetitividad, es decir que las piezas fabricadas son constantes en la dimensión y con una precisión hasta de 0.005 mm a una temperatura 20°C. Costos, porque compiten en costos con las maquinas convencionales. Objetivos externos: 1. Mayor posibilidad de servicio en trabajos especializados. 2. Mayor capacidad de carga de máquinas. 3. Reacción más rápida a las variaciones del mercado. 4. Mayores posibilidades de coordinación de los proveedores. 5. Mayor flexibilidad ante la modificación de pedidos. 6. Mayores posibilidades de suministro y cumplimiento de los plazos.

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7.1 Líneas TRANSFER Las Líneas Transfer o de transferencia son sistemas rígidos de fabricación que está formado por un conjunto de máquinas especiales, formando una línea de fabricación con varias estaciones de trabajo. Cada estación de trabajo realiza una determinada operación específica dentro del proceso de fabricación. En muchos casos el tiempo de ciclo es 1 minuto logrando así producción de más de 30,000 piezas mensuales.

Para esto se requiere un gran número de herramientas, de dispositivos de sujeción y de transferencia de la pieza de producción. Se justifica cuando es un proyecto de gran envergadura duradero por más de 10 años

Línea Transfer o de transferencia.

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7.2 Líneas TRANSFER FLEXIBLES Las Líneas de Transferencia Flexibles son sistemas que incluyen algunas estaciones flexibles además de máquinas especiales, formando una línea de fabricación de menor rigidez que la Transfer. Cada estación de trabajo realiza una determinada operación específica, pero en la estación Flexible es posible de cambiar el proceso de fabricación rápidamente sin que le afecte mucho a la línea.

Para esto también se requiere un gran número de herramientas, de dispositivos de sujeción y de transferencia de la pieza de producción, así como la selección de sistemas flexibles rápidos que no afecten a la línea principal. Se justifica cuando es un proyecto de gran envergadura, duradero por más de 10 años.

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7.3 Sistemas de Manufactura Flexible FMS Son sistemas de múltiples máquinas CNC iguales(1 a 8) equipadas con sistema robótico de transporte propio que alimenta cualquier pieza a cualquier máquina. La alimentación de piezas lo hace de acuerdo a una prioridad programado por la computadora central. También tiene un almacén central de herramientas y un robot que alimenta desde el almacén central a los magazines de cada máquina y reemplazando a las herramientas desgastadas.

Sistema Manufactura Flexible inicial.

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7.4 Celdas de Manufactura Flexible FMC Este sistema de fabricación combina el uso de máquinas herramientas CNC y máquinas convencionales modernas de tipo universal. Se crean pequeñas celdas o mini-fábricas flexibles con capacidad para producir variedad de piezas en pequeños lotes de producción. Es un sistema que esta de acorde con nuestra realidad, para bajas producciones, flexibilidad y con un mercado competitivo.

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7.5 Las Maquinas CNC Unitarias Las Maquinas CNC pueden trabajar en forma unitaria para fabricar variedad de piezas pero en lotes pequeños de producción.

Maquina CNC preparada para fabricar variedad de piezas en forma continua.

7.6 Las Maquinas Convencionales Las maquinas convencionales solo pueden hacer una variedad limitada de piezas el lotes muy pequeños o unitarios.

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8. SISTEMAS DE MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CIM 8.1 INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE MANUFACTURA AVANZADA En la actualidad las tecnologías CAD/CAM/CAE están muy integradas, esto se observa en muchos software que nacieron como diseñadores CAD y que posteriormente incorporaron paquetes Análisis de esfuerzos CAE y de manufactura CAM. Estas se encuentran ya en una fase de madurez. Su utilidad es indiscutible y han abierto mejores herramientas para el diseño, análisis de esfuerzos y facilidad para fabricaciones complejas CAM. Cuando hace falta un sistema de diseño, va asociada a rediseños que se realizan sobre la marcha, con la consiguiente pérdida de tiempo y dinero. Estas Tecnologías nos permiten el desarrollo de prototipos rápidos y económicos, muchas veces solo basta verlos en forma virtual y aplicándoles el análisis de elementos finitos CAE para cálculos de esfuerzos no es necesario fabricar un prototipo real. Los equipos de informática que soportar programas de CAD, requieren de ordenadores más veloces, con más memoria y mayor potencia gráfica. Como tendencia de futuro, se confirmará la desaparición de prototipos reales, pues las imágenes virtuales en 3D reemplazaran a los cuerpos reales y bastara un Ok para iniciar la producción CAM. Otra tendencia de futuro en el campo de los periféricos es la popularización de los dispositivos de escaneado en 3D. Hasta el presente, las tecnologías de Rapid Prototyping, aunque consolidadas, no se han utilizado intensivamente dado su elevado coste. Los aparatos de medición por Laser Scan o de reproducción tridimensionales de objetos compartirán un lugar en la oficina técnica del mañana. Mayor integración con las tecnologías CAD y CAM, con una especial potenciación del CAE: actualmente la mayoría de los desarrolladores de CAD cubren con su producto las necesidades de diseño, ingeniería CAE y fabricación CAM de la empresa, ofreciendo soluciones compactas en los más diversos campos de las tecnologías asistidas por computador. Pero lo que actualmente es casi una yuxtaposición de módulos CAD, CAE y CAM, en el presente es una unidad total: en etapas tempranas del diseño se podrá verificar su funcionalidad y flexibilidad, contando además con tecnologías de Rapid Protyping de los utillajes de fabricación (Rapid Tooling). La competencia es cada día mayor y el tiempo de lanzamiento del producto es primordial a la hora de conseguir mayores beneficios. Por último, podemos citar la ausencia, prácticamente total, de formación con herramientas CAE de los estudiantes de ingeniería. Uno de los éxitos educacionales consistirá en preparar a los estudiantes en el entorno industrial que le espera donde los sistemas integrados CAD/CAM/CAE están convirtiéndose en estándares.

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El futuro se muestra ambicioso tecnológicamente hablando, por la introducción de las Células de fabricación flexible y el gran avance de los Computadores y de los Robots. Todo ello lleva a pensar que la "Fábrica Automática" ya está presente. 8.2 Tecnologías CAD-CAE-CAPP-CAM-FMS- CAQ- ERP-MRP- PPS-CIM

Para iniciar y comprender estas tecnologías definiremos los términos como sigue: 1. CAD (Computer Aided Design): Diseño asistido por computadora. 2. CAE (Computer Aided Engineer): Ingeniería asistido por computadora. 3. CAPP (Computer Aided Process Planning): Planificación de procesos asistida por computador. 4. CAM (Computer Aided Manufacturing): Manufactura asistida por Computadora. 5. FMS (Flexible Manufacturing System): Sistema Flexible de Manufactura. 6. CAQ (Computer Aided Quality): Control de Calidad asistido por computadora. 7. ERP (Enterprise Resource Planning): Es un software conjunto integrado de finanzas, distribución y manufactura con interfases con algunas otras aplicaciones. 8. MRP (Material Requirement Planning): Es el método usado para derivar el calendario maestro de la producción (MPS) a partir de pronósticos y/o órdenes de venta. 9. PPC (Production Planning and Control): Programa de Planificación de Proyectos. 10. CIM (Computer Integrated Manufacturing): Manufactura integrado por computadora, capaz de gobernar una o varias plantas. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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1. CAD: DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA El diseño asistido por computadora, es el desarrollo grafico de los objetos en forma plana 2D o en tres dimensiones 3D en forma de superficies o sólidos virtuales. Después todas las partes son ensambladas haciendo uso de librerías de elementos estándar y después es posible de simular su funcionamiento.

Ensamble de mecanismo de transmisión hecho en Inventor 2010.

Despiece y simulación de mecanismo de transmisión hecho en Inventor 2010.

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SOLID CONCEPT RHINO 4.0

Rhino 4.0, el programa de modelado de formas libres, es la herramienta de diseño de productos utilizada por gran parte de los ingenieros industriales en el proceso de investigación y diseño de un nuevo producto. Rhino 4.0 permite editar los modelos 3D obtenidos de otros programas CAD/CAM, presentarlos en diferentes formatos como IGES, DWG, DXF, OBJ, etc. y unirlos para el posterior análisis y verificación. Se citan a continuación las principales empresas desarrolladoras de software CAD, junto con el producto CAD que crean: Autodesk • AUTOCAD V14/ Inventor 10 Geometric Software Solutions Co. Limited. . Solidworks Premium 2010 Sing Maker . Rhinosceros 4.0 Silicon Graphics • ALIAS WAVEFRONT ComputerVision • CADD 5 Dassault Systèmes • CATIA Mc Donell Douglas • Unigraphics Hewlett Packard • PE-ME10, PE-SolidModeler Intergraph • EMS Matra Datadivision • Euclid Parametrics Technology C. • Pro/Engineer SDRC • IDEAS Master Series

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2. CAE: LA INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADORA Comprende, el análisis virtual de los materiales utilizados en el diseño. Estos programas permiten calcular cómo va a comportarse la pieza en la realidad, en aspectos tan diversos como deformaciones, resistencias, características térmicas, vibraciones, etc. Usualmente se trabaja con el método de los elementos finitos, siendo necesario mallar la pieza en pequeños elementos y el cálculo que se lleva a término sirve para determinar las interacciones entre estos elementos.

El CAE mecánico, en particular, incluye un análisis por elementos finitos (FEA, finite element analysis) para evaluar las características estructurales de una parte y programas avanzados de cinemática para estudiar los complejos movimientos de algunos mecanismos. Los sistemas CAE nos proporcionan numerosas ventajas: Facilidad, comodidad y mayor sencillez en la etapa de diseño. Rapidez, exactitud y uniformidad en la fabricación. Alto porcentaje de éxito. Eliminación de la necesidad de prototipos. Aumento de la productividad. Productos más competitivos. Fácil integración, sin problemas adicionales, en una cadena de fabricación. Se obtiene un producto económico, de óptima calidad y en el menor tiempo posible. Cálculo de propiedades físicas: volumen, masa, centro de gravedad, momentos de inercia, etc. Análisis tensional y cálculo mecánico y estructural: lineal y no lineal. Análisis de vibraciones. Simulación del proceso de inyección de un molde: análisis dinámico y térmico del fluido inyectado (inyección virtual) ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Simulación de procesos de fabricación: mecanizado, conformado de chapas metálicas, soldaduras, análisis de fijaciones (fabricación virtual) Simulación gráfica del funcionamiento del sistema: Cálculo de interferencias, estudios aerodinámicos, acústicos, ergonómicos, etc. (prototipo virtual)

3. CAPP (Computer Aided Process Planning): PLANIFICACIÓN DE PROCESOS ASISTIDA POR COMPUTADOR. Es un sistema experto que captura las capacidades de un ambiente manufacturero específico y principios manufactureros ingenieriles, con el fin de crear un plan para la manufactura física de una pieza previamente diseñada. Este plan especifica la maquinaria que se ocupará en la producción de la pieza, la secuencia de operaciones a realizar, las herramientas, velocidades de corte y avances, y cualquier otro dato necesario para llevar la pieza del diseño al producto terminado.

4. CAM: MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADORA Es la fabricación haciendo uso de maquinas herramientas a control numérico computarizado CNC. También hace uso de programas en lenguaje “G” o lenguajes conversacionales propios de algunos fabricantes de maquinas CNC. En sus inicios de las maquinas CNC se hacia la programación manual, la cual era tediosa y con muchas probabilidades de error. Fueron los mismos usuarios que cansados de programar manualmente se dedicaron a desarrollar SOFTWARE que le facilite programar con mayor rapidez. Así se inicio la Tecnología de CAD-CAM. La tecnología de CAD-CAM se aplica mucho en las empresas industriales modernas de los países desarrollados, como la Toyota, General Motors, Caterpilar, Nasa, Bosch, Mitsubishi, etc; por no mencionar muchas. Esta tecnología de CAD- CAM, de programación, simulación y generación de programas NC que se usa con las maquinas CNC, han desplazado a las maquinas convencionales por tres simples razones: Flexibilidad, es decir, se pueden hacer múltiples fabricaciones con un corto tiempo de cambio, solo para buscar el programa en la memoria. Productividad, porque la velocidad de fabricación son de 5 a 20 veces más rápidos que las convencionales. Repetitividad, es decir que las piezas fabricadas son constantes en la dimensión y con una precisión hasta de 0.005 mm a una temperatura 20°C. Costos, porque compiten en costos con las maquinas convencionales. Principales aplicaciones del CAD/CAM Generación de programas de Control Numérico. Simulación de estrategias y trayectorias de herramientas para mecanizado del producto diseñado (partiendo de un modelo CAD). Programación de soldaduras y ensamblajes robotizados. Inspección asistida por computadora. (CAI – Computer Aided Inspection) Ensayo asistido por computadora. (CAT – Computer Aided Testing) ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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5. FMS: SISTEMA FLEXIBLE DE MANUFACTURA (Ver tema 7.3 Sistemas de Manufactura Flexible FMS)

6. CAQ: CONTROL DE CALIDAD ASISTIDA POR COMPUTADORA Es una tecnología no solo de mediciones automatizad, sino también de la gestión de los estándares y normas de calidad de los productos.

Pocket ML, es una aplicación para el manejo de datos de manera móvil. Puede interactuar con diversos tipos de instrumentos de medida, como vernier, micrómetros, palpadores. Elementos para la medición por coordenadas La medición de la geometría de piezas se hace mediante: punto, línea, plano, círculo, cilindro, cono, esfera y toroide; y con estos elementos puede hacerse la medición completa de una pieza.

Las MMC (Maquinas de Medición por Coordenadas) cuentan con un sistema mediante el cual hacen contacto sobre las piezas a medir que es llamado sistema de palpación, cada vez que el sistema de palpación hace contacto sobre la pieza a medir, se adquiere un dato de medición (X,Y,Z), que puede ser procesado en un software que está almacenado en un ordenador. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Se utiliza software para programar la medición de una o varias piezas iguales para el Control de Calidad al 100%.

Software de inspección y medición Brown & Sharpe PC-DMIS 3.5 Mediante DCI, pueden simular programas de medición de piezas usando un modelo de la pieza preciso descargado del sistema CAD. Las ventajas de transferir los datos CAD a la MMC para la medición están mejorando la eficiencia de la programación y el rendimiento del sistema de medición. La utilización de datos provenientes del CAD también elimina algunos errores del operario asociados a la programación de MMC sin CAD además de permitir programar la MMC de un modo off-line, sin necesidad de tener la pieza ni estar conectada a la máquina de medir.

Sensor por cortina láser Brown & Sharpe HyScan, captura 10,000 puntos/seg. También existen unos brazos tipo pantógrafo de la compañía FARO, Laser Scan Arm que captura 19,000 puntos por segundo.

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GESTION DE LA CALIDAD Business CAQ (control de la calidad asistido por ordenador) es un programa modular que conecta en red todas nuestras plantas. Este sistema nos permite comprimir información en una base de datos global y analizarla al momento. De este modo, podemos elaborar los estándares de calidad eficazmente y coordinar la planificación de la calidad y el análisis de procesos de todas nuestras fábricas.

A continuación analizamos la información generada por medio de Business CAQ, considerando los resultados para el desarrollo de soluciones en nuestros procesos, que están disponibles para todas las plantas en la base de datos común. De esta manera todos nuestros empleados disponen de la información actualizada. Este sistema nos permite acumular la información y soluciones de mejoras en los procesos, que nos facilita la aplicación de nuestra estrategia de "error cero" y la reducción de costes.

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7. ERP (Enterprise Resource Planning): Es un software conjunto integrado de finanzas, distribución y manufactura con interfaces con algunas otras aplicaciones. Los ERP son software que ayudan a las compañías a planear sus recursos, no solo los materiales o de equipos, sino también los recursos humanos y los financieros. La propia definición de ERP indica la necesidad de "Disponibilidad de toda la información para todo el mundo todo el tiempo". Los objetivos principales de los sistemas ERP son: Optimización de los procesos empresariales. Acceso a toda la información de forma confiable, precisa y oportuna (integridad de datos). La posibilidad de compartir información entre todos los componentes de la organización. Eliminación de datos y operaciones innecesarias de reingeniería. El propósito fundamental de un ERP es otorgar apoyo a los clientes del negocio, tiempos rápidos de respuesta a sus problemas, así como un eficiente manejo de información que permita la toma oportuna de decisiones y disminución de los costos totales de operación. Los más conocidos son el SAP, Baan, QAD, SSA, Oracle, PeopleSoft, JD Edwards, Epicor Software y Visual Manufacturing

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8. MRP (Material Requirements Planning) Es el método usado para derivar el calendario maestro de la producción (MPS) a partir de pronósticos y/o órdenes de venta Un MRP genera simplemente planeaciones y requerimientos que bien no podrían ser alcanzados por la empresa. Es por eso que surge el MRPII, el cual maneja información de retroalimentación que le permite tener funciones como la planeación de capacidades, control de piso. También se tiene enlace con los sistemas financieros de la compañía. Generalmente los MRPII tienen 2 características básicas adicionales con respecto a los MRP: • Un sistema financiero y operacional. Cubre los aspectos de negocios de la compañía como ventas, producción, ingeniería inventarios y contabilidad. • Un simulador. Pueden simular planes de producción y la toma de decisiones administrativas.

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9. PPC (Production Planning and Control): Planificación y Control de la Producción: Designa la utilización de sistemas informáticos para organizar producción, realizar el control y el seguimiento de las distintas fases producción. Las funciones principales la planificación de la producción, las cantidades, la programación de materiales, de los plazos y capacidad necesaria para cumplir los pedidos. También abarca "scheduling", compras y administración de inventarios, así como seguimiento de las órdenes.

10.

la de de la el el

CIM (Computer Integrated Manufacturing): MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA

Es un sistema integrado total que enlaza varias tecnologías como CADCAE-CAPP-CAM-FMS-CAQ-ERP-MRP-PPS, capaz de gobernar desde una computadora a una o varias plantas.

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Niveles jerárquicos de un CIM

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8.3 DESARROLLO DE LA MANUFACTURA INTEGRADA POR

COMPUTADORA Existe un Sistema de Capacitación Modular, creado desde la Manufactura Convencional hasta la Manufactura Avanzada.

Este Sistema fue desarrollado por la Empresa Austriaca Emco Maier Corporation, con los fines de capacitar a su personal hacia el desarrollo de sistemas avanzados de Manufactura Integrados por Computadora CIM. Para esto era necesario iniciar con el conocimiento básico de los Procesos de Manufactura y el Maquinado Convencional. 1. Procesos de Manufactura y el Maquinado convencional (Ver pág. 9-11)

Toda este bagaje de tecnología es utilizada igualmente en la Manufactura Asistida por Computadora CAM, porque es la automatización de la manufactura convencional.

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2. Maquinado CNC, es la operación de las maquinas CNC, es decir el encendido, referenciacion, setup o medición de herramientas y cero pieza, transmisión de programas de la PC a la maquina CNC. Maquinado CNC 1: Operación de maquinas básicas de 2 y 2 ½ ejes. Maquinado CNC 2: Operación de maquinas intermedias de 3 ejes. Maquinado CNC 3: Operación de maquinas complejas de 4 y 5 ejes.

Operación de las Maquinas CNC 3. Tecnología CAD/CAM, comprende a la programación de maquinas CNC y tiene tres niveles: Tecnología CAD/CAM 1: La programación de maquinas básicas de 2 y 2 ½ ejes. Tecnología CAD/CAM 2: La programación de maquinas intermedias de 3 ejes. Tecnología CAD/CAM 3: La programación de maquinas complejas de 4 y 5 ejes.

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4. Control de Calidad, está referida a verificar y mantener la calidad del producto; tiene tres niveles: Control de Calidad 1: Abarca a la Tecnología de Metrología, Tolerancias y ajustes e Inspección y Ensayo.

Metrología, técnica de mediciones. Control de Calidad 2: Comprende el Control Estadístico y Técnicas para mejorar la Calidad.

Control estadístico de la Calidad de la producción. Control de Calidad 3: Aquí está comprendido los Sistemas de Calidad, Control de Calidad Automático (CAQ) y maquinas de medición automatizada.

Software de inspección y medición Brown & Sharpe PC-DMIS 3.5 ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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5. Mantenimiento, es la tecnología de mantener en estado optimo los recursos de maquinarias y equipos que se utilizan para el proceso de manufactura. Sus niveles son: Mantenimiento 1: Estudia los Tipos de Mantenimiento, Especificaciones Técnicas para mantenimiento, Seguridad Industrial, Procedimiento para Montaje-Desmontaje

Mantenimiento Correctivo, Preventivo, Predictivo. Mantenimiento 2: Abarca el Mantenimiento Inteligente y Mantenimiento Total, Software para control de Mantenimiento.

Software para control de Mantenimiento. Mantenimiento 3: Comprende el Análisis y simulación de fallas con instrumentos especiales, Detección y corrección de alarmas codificadas.

Detección y corrección de alarmas codificadas. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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6. Automatización, es la tecnología de aplicación de las técnicas e instrumentos modernos para desarrollar procesos de funcionamiento con auto control; es decir ante cualquier circunstancia u ocurrencia, autodefine la acción inmediata a realizar, con la lógica desarrollada por el programador. Tiene 4 niveles: Automatización 1: Se ocupa de Mecanismos, Electro-Hidráulica y ElectroNeumática, Circuitos eléctricos y electrónicos.

Circuitos Electro-Hidráulicos. Automatización 2: Estudia los Circuitos electrónicos II, Electrónica Digital, Electrónica Industrial.

Automatización 3: Se ocupa del estudio de la Tecnología de sensores, actuadores y mediciones, Controladores Lógicos Programables PLC, Ingeniería de Control, Microprocesadores y microcontroladores, Robótica I.

ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Automatización 4: Abarca el Procesamiento de señales y comunicaciones, Robótica II, Inteligencia Artificial, la Nanoelectronica. Un Sistema Robótico consiste en los siguientes componentes:

Robot KUKA KR 5 sixx, utilizado para montaje, desmontaje, inspección, pintura, etc. 7. Manufactura Flexible, es la aplicación de las tecnologías anteriormente mencionadas para de desarrollar los procesos de manufactura automatizadas, con el gobierno total de las computadoras. Manufactura Flexible 1: Aquí se desarrolla Celdas de Manufactura Flexible FMC para la manufactura de familias de piezas.

Celda Flexible de Manufactura FMC. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Manufactura Flexible 2: Se aplica a los Sistemas Flexibles de Manufactura FMS, las Líneas Transfer Flexibles FTL para la producción flexible desde mediana hasta alta producción.

Sistema Flexible de Manufactura FMS Manufactura Flexible 3: Desarrolla un CIM (Manufactura Integrada por Computadora), es decir el desarrollo de manufactura integral de una a varias plantas. También su conexión con los proveedores, bancos, clientes.

Laboratorio CIM para la enseñanza de la Manufactura Integrada por Computadora, como de de las universidades URP, PUCP, U. Lima. ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

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Proyecto Laboratorio CIM UNT

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9. LA ROBOTICA INDUSTRIAL 9.1. EL MUNDO DE LA ROBÓTICA INDUSTRIAL

9.2 EJEMPLOS DE ROBOTS INDUSTRIALES

Características Técnicas KR 5 sixx R650 Robot de 6 ejes, rápido, fiable y de gran performance con un alcance de 650 mm. Este robot compacto combina ciclos altos de trabajo y exactitudes con la probada unidad de control KUKA basada en técnica del PC, de fácil manejo.

Cargas Carga

5 kg

Zona de trabajo Máx. alcance

650 mm

Otros datos y modelos Número de ejes Repetibilidad Peso Posiciones de montaje Unidades de control Velocidad

6