Introducción al Control Numérico Computarizado ( CNC ) (página 2)

PROGRAMACIÓN EN EL CONTROL NUMÉRICO:

Se pueden utilizar dos métodos: Programación Manual:

En este caso, el programa pieza se escribe únicamente por medio de razonamientos y cálculos que realiza un operario.

Programación Automática: En este caso, los cálculos los realiza un computador, que suministra en su salida el programa de la pieza en lenguaje máquina. Por esta razón recibe el nombre de programación asistida por computador. De este método hablaremos más adelante.

Programación Manual:

El lenguaje máquina comprende todo el conjunto de datos que el control necesita para la mecanización de la pieza.

Al conjunto de informaciones que corresponde a una misma fase del mecanizado se le denomina bloque o secuencia, que se numeran para facilitar su búsqueda. Este conjunto de informaciones es interpretado por el intérprete de órdenes.

El programa de mecanizado contiene todas las instrucciones necesarias para el proceso de mecanizado.

Una secuencia o bloque de programa debe contener todas las funciones geométricas, funciones máquina y funciones tecnológicas del mecanizado, de tal modo, un bloque de programa consta de varias instrucciones.

El comienzo del control numérico ha estado caracterizado por un desarrollo anárquico de los códigos de programación. Cada constructor utilizaba el suyo particular.

Posteriormente, se vio la necesidad de normalizar los códigos de programación como condición indispensable para que un mismo programa pudiera servir para diversas máquinas con tal de que fuesen del mismo tipo.

Los caracteres más usados comúnmente, regidos bajo la norma DIN 66024 y 66025 son, entre otros, los siguientes:

N es la dirección correspondiente al número de bloque o secuencia. Esta dirección va seguida normalmente de un número de tres o cuatro cifras. En el caso del formato N03, el número máximo de bloques que pueden programarse es 1000 (N000  N999).

X, Y, Z son las direcciones correspondientes a las cotas según los ejes X, Y, Z de la máquina herramienta. Dichas cotas se pueden programar en forma absoluta o relativa, es decir, con respecto al cero pieza o con respecto a la última cota respectivamente.

G es la dirección correspondiente a las funciones preparatorias. Se utilizan para informar al control de las características de las funciones de mecanizado, como por ejemplo, forma de la trayectoria, tipo de corrección de herramienta, parada temporizada, ciclos automáticos, programación absoluta y relativa, etc. La función G va seguida de un número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones preparatorias diferentes.

Ejemplos:

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

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

G02: Interpolación lineal en sentido horario.

G03: Interpolación lineal en sentido antihorario.

G33: Indica ciclo automático de roscado.

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

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

Ejemplos:

M00: Provoca una parada incondicional del programa, detiene el husillo y la refrigeración.

M02: Indica el fin del programa. Se debe escribir en el último bloque del programa y posibilita la parada del control una vez ejecutadas el resto de las operaciones contenidas en el mismo bloque.

M03: Permite programar la rotación del husillo en sentido horario.

M04: Permite programar la rotación del husillo en sentido antihorario, etc.

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

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

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

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

LOS FAMOSOS BLOCKS EN CN

Estructura de Block

Es el modo de dar ordenes a la maquina para que se los ejecute tiene ciertas características que se debe cumplir.

La maquina ejecuta las ordenes (operaciones) de otra manera por lo que cada orden tiene una estructura definida a cada orden le denominamos block o bloque de programa.

De manera general cada block tiene la siguiente estructura:

a)     Numero de operaciones

b)     Código de orden de configuración

c)     Puntos coordenados o coordenadas

d)     Parámetros complementarios

Formato de Block

El modo básico de comunicarse con la maquina herramienta es a través de los elementos que forman la estructura de un block de instrucciones, en donde cada uno de los caracteres alfanuméricos tienen un significado y una representación propia.

 Introducción a la programación

Para realizar un programa debemos tener en cuenta varios factores, algunos de ellos similares a los de las maquinas convencionales. Estos factores los podemos dividir en geométricos y tecnológicos.

Los factores de geometría de la pieza contienen datos sobre sus dimensiones (plano de taller); además de:

-          Tolerancias

-          Acabado superficial

-          Origen de movimientos

-          Superficie de referencia, etc.

Los factores tecnológicos hacen referencia a:

-          Material de la pieza a mecanizar

-          Tipo de mecanizado

-          Velocidad de corte

-          Profundidad de pasadas

-          Revoluciones de la pieza o herramienta

-          Lubricante

-          Utillaje, etc.

Así también elaborar un proceso de trabajo lo mas racional posible.

Equipo necesario para la programación

a)     Maquina – Herramienta con C.N.C.

b)     Manual de programación y operación del C.N.C. del que disponga la maquina

c)     Lector de cinta magnética (disquete)

d)     Cinta magnética para grabación en cassette

e)     Ordenador para simular grafica de la pieza programada

f)      Discos de 3 ½" para ordenador, para activar piezas.

g)     Catálogos de materiales y herramientas de diversos fabricantes.

CICLOS ENLATADOS O REPETITIVOS.

Estos ciclos tienen la particularidad de trabajar una sola operación en un mismo sentido hasta lograr el objetivo establecido.

G90: Cilindrado

G92: Roscado

G94: Careado – Conicidad

Conicidad G94

X: Es la posición final de corte

Z: Es la posición final de corte

R: Siempre va ha ser negativo (cuadro de corte –z).

El signo de R depende de la dirección de la conicidad. La función G94 es un ciclo enlatado, una línea de información del programa capacitara a la herramienta para ejecutar cuatro movimientos distintos.

R: Distancia incremental del comienzo el corte a la posición final del corte.

Ciclo de Roscado

El código G92 nos permite realizar la operación de roscado o cuerda en algún diseño de pieza. La función de este es de manera cíclica que se mete contemplando los factores de importancia. El avance o paso y la profundidad total de maquinado. Realizándose solo cuerdas estándar.

1° Punto Previo

2° Velocidad de corte

X: Profundidad del corte

Z: Longitud total de la cuerda

F: Avance (paso)

60° = 0.8660 (0.75) = 0.649

0.649 (2) = 1.299

16/25.4 = 1.587 16 hilos x pulgada

(1.3) (1.587) = 2.063 ® Profundidad Total.

Si se tiene una medida de 10.0, se le resta la profundidad total y nos queda una medida de 7.947

Radios de Curvatura

El código G02 nos permite realizar radios en sentido derecho o sentido horario (va conforme a las manecillas del reloj).

El código G03 permite realizar radios en sentido izquierdo o sentido de horario

Radios de Curvatura Luter Polacion Circular

Puntos para aplicar el código G02 y G03

Ejecución

1° Punto Previo

2° Punto Inicial del arco

3° Punto Final del arco (va a estar dado por x_ z_)

4° Sentido en que se debe mover la herramienta

5° Indicar el radio (R-)

Gargantas

Los nones son herramientas para exteriores.

Los pares son para interiores.

Sacar la herramienta del plano de trabajo

Paro del husillo

Solicitud de la herramienta

Encendido del husillo

Traer la herramienta al plano de trabajo.

A continuación, y a modo de establecer algún tipo de comparación, se detallan dos tipos de controles numéricos, el primero de la firma SIEMENS (SINUMERIK 3T) fabricado en el año 1984 y el segundo de la firma FAGOR( CNC 8025 Y 8030), de construcción mucho más reciente.

SINUMERIK 3T

Control de contorneo CNC con microprocesador para tornos, con mando de interconexión programable integrado (PC) para dos ejes con control de contorneado en X, Z. Interpolación lineal y circular.

Características

 Entrada/Salida del programa

A través del teclado alfanumérico del panel del servicio

A través de la interfase RS 232C (V. 24), o de 20 mA de corriente de línea (TTY) para conectar una unidad lectora / perforadora de cinta.

Memoria de programa: Memoria de semiconductores (RAM, volátiles de lectura no destructiva; usa tecnología CMOS) con capacidad de hasta 32000 caracteres de cinta perforada y batería tampón para 8000 caracteres de cinta perforada (Aprox. 20 m de cinta).

Programación: Construcción del programa según norma DIN 66024, 66025

Tiempo de Parada: Entre 0,001 y 99999,999 seg.

Informaciones de Desplazamiento

Para los ejes X, Z (Programables en cotas absolutas e incrementales).

Parámetros de interpolación I, K (Programables en cotas incrementales para la determinación del centro de la circunferencia de interpolación circular).

Teach-Inc, Playback: función que permite la realización del programa durante el mecanizado de una pieza muestra.

Sistemas de vigilancia: Lectura, formato, captadores de posición y accionamiento, perfil de pieza velocidad de giro del cabezal, tensión, temperaturas, microprocesadores, transmisión entre el panel de servicio y componente lógico de control, transmisión entre control y PC, memoria del sistema de programa. Permite reconocer perturbaciones en el control, en la interconexión y en la máquina para impedir daños en la pieza.

Sistema de Diagnóstico: Es un medio de comprobación para personal de mantenimiento; muestra el estado de: Temporizadores del PC, Marcas internas del PC, señales entre PC y máquina y entre PC y control.

Protección de datos: Batería tampón

Velocidad de avance: desde 0,01 mm/vuelta hasta 50 mm / vuelta.

Precisión de entrada / salida: de 0,001 mm.

FAGOR CNC 8025

Este CNC está preparado para su uso en ambientes industriales, concretamente en tornos. Permite controlar los movimientos y accionamientos de la máquina.

El control numérico CNC 8025 es un módulo cerrado y compacto que dispone en su parte frontal de:

# Un monitor o pantalla CRT de 8" monocromo, fósforo, ámbar; que se utiliza para mostrar la información requerida del sistema.

Un teclado que permite la comunicación con el CNC, pudiéndose solicitar información mediante comandos o bien alterar el estado del CNC mediante la generación de nuevas instrucciones.

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Un panel de mando que contiene las teclas necesarias para trabajar en modo manual y los pulsadores de marcha / parada del ciclo.

 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL CNC.

Características generales.

• 3 procesadores de 8 bits
• Capacidad de 32 Kb para albergar programas pieza.
• 2 líneas de comunicación RS232C y RS485
• 6 entradas de contaje hasta 4 ejes + encoder cabezal + herramienta sincronizada + volante electrónico.
• Entrada para palpador digital (TTL o 24 Vcc)
• Resolución de 0.001 mm o 0,0001 pulgadas.
• Factor multiplicador hasta x100 con entrada senoidal.
• Velocidades de avance desde 0.001 mm/min hasta 65535 mm/min (0.0001 hasta 2580 pulgadas/min).
• Recorrido máximo  8388.607 mm (330.2601 pulgadas)
• 11 entradas digitales octoacopladas
• 32 salidas digitales octoacopladas
• 6 salidas analógicas:  10 V (una para cada eje + cabezal)

Peso aprox.:

Modelo compacto 12kg

Modelo modular: Unidad central 9 kg. Monitor 20kg

Consumo aprox.: Unidad central 75 w y monitor 85 w.

Embalaje.

Cumple la norma EN 60068-2-32

Alimentación.

Alimentación universal de corriente alterna entre 100 V y 240 V (+10% y –15%)

Frecuencia de red 50-60 Hz  1% y  2% durante periodos muy cortos.

Cortes de red: cumplen la norma EN 61000-4-11. Es cpaz de resistir microcortes de hasta 10 mjilisegundos a 50 Hz partiendo de 0º a 180º (2 polaridades, positiva y negativa)

Distorsión armónica: menor del 10% de la tensión eficaz total entre conductores bajo tensión (suma del 2º al 5º armónico)

Características eléctricas de las entradas de captación.

Consumo de la alimentación de +5 V .750 mA (250 mA por cada conector)

Consumo de la alimentación de -5 V .0.3 A (100 mA por cada conector)

Niveles de trabajo para señal cuadrada.

Frecuencia máx. 200 KHz.

Separación mín. entre flancos 950 nseg.

Desfase 90º  20º.

Umbral alto (nivel lógico "1") 2.4V  VIH  5V

Umbral bajo (nivel lógico "0") -5V  VIL  0.8V

V máx.  7V.

Histéresis 0.25V

Corriente de entrada máx. 3 mA.

 Niveles de trabajo para señal senoidal.

Frecuencia máx. 25 KHz.

Tensión pico a pico 2V.  VPP  6V

Corriente de entrada II 1mA.

Características eléctricas de las entradas digitales.

Tensión nominal +24Vcc.

Tensión nominal máx. + 30 Vcc.

Tensión nominal mín. +18 Vcc.

Umbral alto (nivel lógico "1") VIH  +18 Vcc.

Umbral bajo (nivel lógico "0") VIL  +5 Vcc. o no conectado.

Consumo típico de cada entrada 5 mA.

Consumo máx. de cada entrada 7 mA.

Protección mediante aislamiento galvánico por optoacopladores.

Protección ante conexión inversa hasta –30Vcc.

Características eléctricas de las salidas digitales.

Tensión nominal de alimentación +24 Vcc

Tensión nominal máx +30 Vcc

Tensión nominal mín. +18 Vcc.

Tensión de salida Vout = Tensión de alimentación (Vcc) –2V.

Intensidad de salida máx. 100 mA.

Protección mediante aislamiento galvánico por optoacopladores.

Protección por fusible exterior de 3 Amp ante conexión inversa hasta -30 Vcc y ante sobretensiones de la fuente exterior superiores a 33 Vcc.

CRT

Monitor 8" monocromo

Deflexión: 90 grados

Pantalla: antireflexiva

Fósforo: PLA (ámbar)

Resolución: 600 líneas

Superficie visualizable: 146×119 mm

Frecuencia de barrido

Sincronismo vertical: 50-60 Hz positivo

Sincronismo horizontal: 19.2 KHz positivo

Condiciones ambientales

Humedad relativa: 30-90% sin condensación

Temperatura de trabajo 5 – 40º C con una media inferior a 35º C.

Temperatura ambiente en régimen de no funcionamiento: entre –25º C y +70º C

Altitud máx. de funcionamiento. Cumple la norma IEC 1131-2

Vibración

En régimen de funcionamiento 10-50 Hz amplitud 0.2 mm

En régimen de transporte 10-50 Hz amplitud 1mm, 50-300 Hz 5g de aceleración.

 SOFTWARE DEL PAQUETE FAPUC

(Inclusive lo puede adquirir en la dirección siguiente: )

Datos de Pantalla – Parte Superior

Fabricante: Denford

Versión: V1.34

Paquete: Mirak

Parte Superior Derecha

Nombre: Nombre del archivo o Programa (no debe pasar de 8 caracteres).

CNC Editor: Permite editar o escribir el programa de maquinado de cnc (bloques y columnas).

Simulación: Permite observar el diseño de maquinado de la pieza.

Parte Baja de la Pantalla

Tutorial: Permite poder meter mensajes y así como simularlos () colocar mensajes en la edición del programa.

¡: Enviar mensajes a pantalla sin detener la ejecución.

¿: Enviar mensajes y detiene la ejecución del programa hasta pulsar ENTER.

Teclas de Accionamiento Rápido

F1: Adquirir Ayuda General.

F1+Crtl: Proporciona ayuda de códigos G/M

F2: Guarda Rápidamente Programas de C.N.C.

F3: Carga Rápidamente programas de C.N.C.

F5: Adquirir información sobre el software.

F9: Checar, Correr, Simular Programas.

F10: Mena Principal.

F7: Iniciar Remarcacion

F8: Finalizar la Remarcacion

Además de las teclas de función o accionamiento rápido se tienen otras teclas de combinación tales como:

ALT+E :Regresar al editor.

ALT+Q: Abandonar programa o salir del Sistema Fanuc.

CRTL+PGUP: Movimiento a la primera línea.

CTRL+PGDN: Movimiento a la última línea.

CTRL+Y: Cerrar líneas.

CTRL+N: Abrir líneas.

CTRL+R: Recuperar o restaurar líneas antes editadas o borradas.

(Esto es solamente si no haces movimientos o cambio de línea).

ALT+D: Borrar el área marcada (v al salir el mensaje).

ALT+N: Mover el área marcada.

ALT+E: Permite copiar el área marcada

Teclas de Operación de la Maquina

Ext. Keybd

-          Selección de operación

Auto: Para ejecutar un programa.

Edit: Para editar un programa.

Single Block: Ejecución de un programa paso a paso.

Home: Retorna a los puntos de referencia programados.

Block Skip: Para ignorar un bloque cuando ejecute un programa.

Jog: Desplaza los ejes con los incrementos deseados y sobre la marcha.

-          Refrigerante.

On: Refrigerante encendido.

Off: Refrigerante apagado.

-          Ejecución

Cycle Start: Arranca un programa.

Cycle Stop: Detiene un programa.

-          Husillo

Spndl Cw: Movimiento del husillo en dirección de las manecillas del reloj.

Spndl Stop: Paro del husillo.

Spndl Ccw: Movimiento contrario a las manecillas del reloj.

-          Eje/Direccion

-X: Movimiento en dirección -x

+X: Movimiento en dirección +x

-Z: Movimiento en dirección -z

+Z: Movimiento en dirección +z

Trvrs: Movimiento transversal rápido

Teclas de Edición

Alter

Insert

Delete

/# EOB

Cancel

Teclas de números y letras

Cursor

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TENDENCIAS DE LA AUTOMATIZACIÓN EN LA INDUSTRIA NACIONAL.

Las Industrias Modernas exhiben dos tipos de panorama, en términos del tipo de país en la cual se ubica. Cuando se trata de países desarrollados es posible encontrar las siguientes características:

• Cada vez se exige mayor precisión y alto control de calidad.
• Los diseños de los productos son cada vez más complicados.
• La diversidad de productos crea la necesidad de flexibilidad en las maquinarias.
• Hay aumento en el tiempo de inspección.
• La fecha de entrega de los productos es cada vez menor.
• El costo de fabricación de moldes es mayor y es necesario minimizar errores.
• La formación de instructores es más difícil, pues es necesario personal, más experimentado.

En cuanto al ambiente de trabajo se observa:

• Escasez de la mano de obra calificada.
• Producción de múltiples modelos y en grandes cantidades.
• El Ambiente de taller no resulta atractivo.
• En el caso de países de menor desarrollo (subdesarrollados), se puede encontrar otro panorama con distintos problemas como por ejemplo:
• Notable desactualización.
• Baja competitividad.
• Organizaciones rígidas.
• Debilidad en el recurso humano al no conocer las nuevas tecnologías.
• Lo cual también se acompaña de grandes necesidades de ayuda tales como:
• Programas de gestión tecnológica.
• Modelos de cooperación entre empresas.
• Programas de cooperación internacional.

Tal como se puede observar el panorama desde estas dos perspectivas no es igual, sin embargo a través de una correcta orientación de planes, es posible ir escalando los niveles tecnológicos, adecuándolos cultural y técnicamente a los objetivos de desarrollo.

Siempre para este tipo de gestión, es necesario integrar los esfuerzos de la empresa privada, la Universidades y los Centros de Formación Profesional, a fin de encontrar los canales más adecuados de transferencia tecnológica. Igualmente es posible trabajar en la actualización de los recursos humanos y en la generación de ambientes confiables que fomenten la consulta de las empresas. Una última meta común y necesaria podría ser el desarrollo de la actividad de investigación que en la actualidad es muy pobre en las universidades y nula a nivel de las empresas nacionales.

Como siempre, para emprender este difícil camino es necesario que exista una voluntad política ejecutiva. Este aspecto muchas veces es uno de los más difíciles a salvar, sin embargo todo depende de que surja un clima que los impulse. Lo cual puede darse; cuando los empresarios, como potenciales beneficiarios directos de esta gestión desarrollen estrategias para lograr este clima político impulsor.

Debo aclarar que no tratamos de decir que la automatización es la única alternativa de desarrollo. Si no, más bien, que es necesario definir una línea o un plan con el cual se logre este desarrollo. La automatización es sólo una muy buena alternativa pues su dirección es hacia delante, la cual es tal vez la mejor dirección.

REFERENCIAS

Boon, G.K.; Mercado, A.; Automatización Flexible en la Industria ; Ed. LIMUSA-Noriega, México, 1991.

Martino, R.L.; Sistemas Integrados de Fabricación ; Ed. LIMUSA-Noriega, México, 1990.

REFERENCIAS Y VINCULOS WEB:

PLANEACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN: BALANCEO DE LÍNEAS DE ENSAMBLE: LÍNEAS MEZCLADAS Y DEL MULTI-MODELO

www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/pcplinen.htm

PLANEACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN – BALANCEO DE LINEAS

www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/pycdelapro.htm

FUNDAMENTOS DE LA ECONOMÍA DE LOS SISTEMAS DE CALIDAD

www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/fin/fundelacal.htm

PAGOS SALARIALES: PLAN DE SALARIOS E INCENTIVOS EN INGENIERÍA INDUSTRIALwww.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/rrhh/pagosal.htm

MANUAL DE TIEMPO ESTÁNDARwww.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger/mantiemesivan.htm

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA INDUSTRIALwww.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/introalaii.htm

INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES – REDES Y LA ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOSwww.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/iopertcpm.htm

Autor:

Ing. Iván Escalona

Ingeniería Industrial

UPIICSA – IPN

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Estudios de Preparatoria: Centro Escolar Atoyac (Incorporado a la U.N.A.M.)

Estudios Universitarios: Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas (UPIICSA) del Instituto Politécnico Nacional (I.P.N.)

www.upiicsa.ipn.mx

Ciudad de Origen: México.