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FABRICACIÓN ASISTIDA POR COMPUTADOR 2º INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESPECIALIDAD MECÁNICA

TEMA 6. BASES PARA LA PROGRAMACIÓN DE MHCN 1. INFORMACIÓN NECESARIA. 2. FASES DE PROGRAMACIÓN. 3. SISTEMAS DE REFERENCIA. 4. ORÍGENES. PUNTOS DE REFERENCIA. 5. COMPENSACIÓN DEL RADIO DE LA HERRAMIENTA. 6. DATOS DE LAS HERRAMIENTAS. CORRECTORES. 7. PROGRAMACIÓN ISO. 8. PROGRAMACIÓN AVANCE Y GIRO DEL CABEZAL. 9. FUNCIONES AUXILIARES. 10. PROGRAMACIÓN DE COORDENADAS.

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1. INFORMACIÓN NECESARIA

Š INFORMACIÓN NECESARIA: Š Información geométrica. Š Dimensiones de las piezas. Pieza en bruto y plano de la pieza acabada. Š Dimensiones de las herramientas.

Š Información tecnológica. Š Fases del mecanizado. (Conjunto de operaciones que se realizan en una pieza y en una máquina dada). Š Orden de las operaciones en cada fase. Š Establecimiento de las condiciones de corte. (Velocidad de corte, profundidad de pasada, avance entre pasadas, empleo de refrigerante…) Š Tipo de material que se va a mecanizar.

Š Información de la máquina. Š Capacidad y características de la máquina (potencia, par máximo, carrera, cambio herramienta, ejes, puntos referencia…) Š Características del CNC. Tipo de control, funciones disponibles, formato, posibilidades de programación, etc.)

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2. FASES DE PROGRAMACIÓN

FASES DE LA PROGRAMACIÓN: ÖPreparación del trabajo. A partir de las características de la máquina: velocidades, potencia, volumen de trabajo, puntos de referencia… elaboramos una secuencia de operaciones, que incluirá: cómo se fija la pieza, tipo de herramienta, número de pasadas, condiciones de la operación, etc.

ÖElaboración del programa pieza. Código fuente que contenga toda la información necesaria y en un lenguaje entendible por el control numérico. A partir del plano de la pieza se extrae la información geométrica que permite definir el contorno de la pieza y las trayectorias a seguir por la herramienta. Orígenes.

ÖPuesta a punto del programa. Depuración y simulación. Montar las herramientas y correctores, fijar la pieza, determinar los orígenes.

Verificar que se realizan las operaciones previstas. (Simulador, pasada en vacío, o con un material blando…). Verificar que no existen errores ni colisiones.

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3. SISTEMAS DE REFERENCIA

SISTEMAS DE COORDENADAS EN LAS MHCN. Ö Eje: cualquier movimiento de la máquina que realice un posicionamiento. Mediante el movimiento combinado de dos o más ejes es posible describir todo tipo de trayectorias o interpolaciones en el plano o en el espacio. Ö El eje Z se encuentra situado en la dirección del husillo principal (el que proporciona la potencia de corte). Si no existiera husillo principal, el eje Z se obtiene según la normal saliente al plano de sujeción de la pieza. Su sentido positivo es aquel en que se aleja la herramienta de la pieza. Ö El eje X es perpendicular a Z y se elige sobre un plano horizontal paralelo a la superficie de sujeción de la pieza. Su sentido positivo es aquel tal que la herramienta se aleja de la pieza. En máquinas en las que el eje Z es horizontal, X también es horizontal. Ö El eje Y forma un triedro a derechas con X y Z.

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3. SISTEMAS DE REFERENCIA Ejes en un torno CN

Ejes y giros en CN

Ejes en una fresadora vertical

Ejes en una fresadora horizontal

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3. SISTEMAS DE REFERENCIA

Ejes complementarios.

Mesa giratoria y cabezal basculante

Centro de mecanizado de 6 ejes

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4. ORÍGENES. PUNTOS DE REFERENCIA

Ö PUNTO CERO DE LA MÁQUINA (M) Ö Con el fin de poder posicionar los elementos móviles que se deben controlar, es necesario adoptar un sistema de referencia en la máquina. Dicho origen, definido por el fabricante, se denomina Origen Máquina. Ö Permite fijar el origen absoluto de la medición. Ö Puede ser un punto accesible en la máquina o no.

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4. ORÍGENES. PUNTOS DE REFERENCIA

Ö ORIGEN PIEZA (W) Ö Punto al cual se referencian las cotas de la pieza. Ö Existen funciones que desplazan el origen activo a dicho punto (decalajes de origen ZMW). Ö El CN permite definir el origen pieza donde interese, dando la posición respecto a M. De esta forma, durante el programa referimos las cotas a W, no siendo necesario calcular las cotas respecto al origen máquina.

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4. ORÍGENES. PUNTOS DE REFERENCIA

Ö PUNTO DE REFERENCIA DE ORÍGENES (R). Ö Sirve para sincronizar el sistema de medición al iniciarse la puesta en marcha de la máquina. En este punto se determina la posición del carro respecto a M. Es necesario en el caso de captadores incrementales. Ö Si los detectores de posición son absolutos, al iniciar el sistema se muestra en pantalla la distancia entre el cero pieza y el punto de referencia en cada eje. No es necesario un ciclo de toma de orígenes. Ö Si son incrementales, se debe ejecutar un ciclo de toma de orígenes. Al pulsar la tecla correspondiente del panel del CNC, todos los ejes se mueven automáticamente al punto de referencia R. Al llegar a este punto, el carro acciona un microrruptor y se para. En la pantalla se actualiza la posición del carro a su valor correcto.

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4. ORÍGENES. PUNTOS DE REFERENCIA

Ö PUNTO DE REFERENCIA DE LA HERRAMIENTA (N). Ö Punto a partir del cual se describen las longitudes de las herramientas. Situado sobre el eje de la torreta. Ö Cuando se alcanza el punto de referencia R, el control numérico conocerá la posición de N respecto M, y a partir de este valor conocerá la nueva posición del carro de forma incremental según este se vaya moviendo. M: Origen máquina. P: Punto extremo de la herramienta. N: Punto de referencia de la torreta portaherramientas. W: Origen pieza. ZMN, XMN: Coordenadas de N respecto M ZNP, XNP: Correctores de longitud de la herramienta. ZMW: Decalaje del origen pieza respecto M.

R: Punto de referencia de la máquina según cada eje.

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4. ORÍGENES. PUNTOS DE REFERENCIA

Ö DETERMINACIÓN DEL DECALAJE DEL ORIGEN EN UN TORNO:

Sólo es necesario determinar ZMW. Se mueve la torreta hasta que la punta de la herramienta coincida con el origen pieza W deseado. En esta posición, el CN conoce ZMN y XMN, dado que siempre controla la posición de N. (En la pantalla aparecen estas coordenadas). En este punto, se da la orden de que se traslade el origen pieza a dicho punto. En la pantalla aparecerán, a partir de este momento, las coordenadas de la punta de la herramienta respecto al origen pieza (XWP, ZWP).

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4. ORÍGENES. PUNTOS DE REFERENCIA

Ö ORÍGENES Y PUNTOS DE REFERENCIA EN UNA FRESADORA.:

M: Origen máquina. P: Punto extremo de la herramienta. N: Punto de referencia del husillo (situado sobre su eje). W: Origen pieza. R: Punto de referencia de la máquina según cada eje. ZMN, XMN: Coordenadas de N respecto M ZNP: Corrector de longitud de la herramienta. ZMW, XMW: Decalaje del origen pieza respecto M.

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4. ORÍGENES. PUNTOS DE REFERENCIA

Ö DETERMINACIÓN DEL DECALAJE DEL ORIGEN EN UNA FRESADORA: Es necesario determinar XOW, YOW, ZOW. Se mueve el husillo hasta que la punta de la herramienta coincida con el origen pieza W deseado. En esta posición, el CN conoce ZMN, YMN y XMN, dado que siempre controla la posición de N. (En la pantalla aparecen estas coordenadas). En este punto, se da la orden de que se traslade el origen pieza a dicho punto. En la pantalla aparecerán, a partir de este momento, las coordenadas de la punta de la herramienta respecto al origen pieza (XWP, YWP, ZWP). Si la herramienta utilizada tiene un radio R, se pueden determinar los decalajes en tres pasos:

Determinación de XOW

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Determinación de ZOW

5. COMPENSACIÓN DEL RADIO DE LA HERRAMIENTA.

Ö El mecanizado del contorno de la pieza se consigue mediante movimientos apropiados de la pieza y herramienta. Ö En el caso del torno, si la herramienta tuviera radio de punta nulo, el punto programado sería directamente la intersección de las aristas de corte. Sin embargo, dado que las herramientas tienen cierto radio de punta, el punto programado tendrá un decalaje respecto al perfil a mecanizar. Lo mismo sucede en el caso de la fresadora. Ö En el caso del torno, el punto que se programa puede ser el centro del radio de la punta (S) o el punto de intersección de dos rectas paralelas a los ejes y tangentes a las aristas de corte de la herramienta (P)

Ö En el caso de la fresadora, el punto que se programa es el punto extremo de la fresa, situado sobre el eje de revolución.

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5. COMPENSACIÓN DEL RADIO DE LA HERRAMIENTA.

En el torno, cuando la herramienta hace un movimiento paralelo a uno de los ejes (cilindrado o refrentado), el decalaje entre la trayectoria del punto de la herramienta programado y el perfil de la pieza es constante

Cilindrado

Sin embargo, en otros casos no lo es.

Refrentado

Ö El programa no depende sólo de la pieza a mecanizar, sino también de la herramienta utilizada. Si cambia el radio de la misma, debe cambiar el programa.

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5. COMPENSACIÓN DEL RADIO DE LA HERRAMIENTA.

Los CNC actuales disponen de funciones para compensación del radio de la herramienta, de modo que se programa el contorno de la pieza deseado y el CNC calcula la trayectoria que debe seguir el punto programado, conociendo la herramienta utilizada.

Ranura hecha con una fresa (sin compensación de radio)

Contorno hecho con una fresa (con compensación de radio a izquierdas).

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6. DATOS DE LAS HERRAMIENTAS. CORRECTORES.

En las máquinas de CNC se pueden utilizar distintas herramientas y es necesario que el control tenga todos los datos geométricos de las mismas para conocer donde esta situado el extremo de las mismas, de forma que este siga las trayectorias deseadas para mecanizar correctamente la pieza. Toda esta información geométrica se encontrará en los CORRECTORES DE HERRAMIENTA. Se debe realizar una operación de PRERREGLAJE para conocer las dimensiones precisas de la herramienta. - Prereglaje en la propia máquina (Mediante un palpador de prerreglaje). - Prerreglaje en una máquina específica. - Prerreglaje mediante herramienta patrón.

Correctores de longitud de herramienta XNP, ZNP y R en un torno

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Correctores de herramientas ZNP y R para una fresadora.

7. PROGRAMACIÓN ISO

Ö ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA PIEZA: Ö COMPUESTO POR BLOQUES QUE CONTIENEN UNA SERIE DE FUNCIONES EN UN DETERMINADO CÓDIGO QUE PERMITE CONTROLAR EL DESPLAZAMIENTO DE LA PUNTA DE LA HERRAMIENTA. Ö CÓDIGO ISO. Se compone de: Ö FUNCIONES PREPARATORIAS DE MOVIMIENTOS (G). Determinan geometría y condiciones de trabajo. Ö FUNCIONES DE CONTROL DE AVANCES DE LOS EJES Y DE VELOCIDAD DEL CABEZAL (F, S). Ö FUNCIONES DE CONTROL DE HERRAMIENTAS (T). Ö FUNCIONES AUXILIARES (M). Indicaciones tecnológicas (activación refrigerante, sentido giro husillo…).

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7. PROGRAMACIÓN ISO

Ö BLOQUES DE PROGRAMACIÓN: Ö Ö Ö Ö Ö Ö Ö Ö Ö

N. Número de bloque. G. Funciones preparatorias. M. Funciones auxiliares. X, Y, Z. Cotas de ejes. I, J, K. Cotas auxiliares. A, B, C. Coordenadas angulares alrededor de X, Y, Z. F. Velocidad de avance. S. Sentido de giro del cabezal. T. Número de herramienta.

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7. PROGRAMACIÓN ISO

Ö FUNCIONES MODALES: Ö Queda activa hasta que encuentra a otra función de su mismo grupo o incompatible con ella, que la desactiva, o hasta que se llega a una instrucción de parada en el programa pieza o un reset.

Ö Ejemplo:

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8. PROGRAMACIÓN AVANCE Y GIRO DEL CABEZAL

Ö AVANCE: F + velocidad Ö G94 Î mm/min. Ö G95 Î mm/vuelta. Ö Posible variar velocidad avance en un porcentaje de su valor programado mediante un selector manual (% feed rate).

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8. PROGRAMACIÓN AVANCE Y GIRO DEL CABEZAL

Ö VELOCIDAD GIRO: S + velocidad Funciones modales. Anulación: Ö G97 Î rpm (vel giro cte). M02, M03 o parada emergencia Ö G96 Î m/min (vel corte cte). Ö Posible variarla en un porcentaje del valor programado (% spindle override). Ö G92 Î Limitación de velocidad del cabezal. Ö Inicio del giro del cabezal: Ö M03. Giro a derechas (horario). Ö M04. Giro a izquierdas (antihorario). Ö M05. Parada del cabezal.

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8. PROGRAMACIÓN AVANCE Y GIRO DEL CABEZAL

Ö ELECCIÓN DEL SENTIDO DE GIRO DEL CABEZAL Ö Depende de dos factores: Ö Tipo de torno (según el portaherramientas esté entre la pieza y el operario o detrás de la pieza). Ö Tipo de herramienta (a izquierdas o a derechas).

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9. FUNCIONES AUXILIARES

Ö Operaciones relacionadas con el funcionamiento de la MH. Ö Rotación cabezal, activación refrigerante, cambio herramientas… Ö Se programan con funciones M. Ö M00. Parada del programa. Ö M01. Parada opcional. Ö M02. Fin de programa. Ö M03. Rotación cabezal sentido horario. Ö M04. Rotación cabezal sentido antihorario. Ö M05. Parada de la rotación del cabezal. Ö M06. Cambio de herramienta. Ö M07. Activación del refrigerante primario. Ö M08. Activación del refrigerante secundario. Ö M09. Desactivación del refrigerante. Ö M10. Activación del bloqueo de ejes. Ö M11. Desactivación del bloqueo de ejes. Ö M19. Parada orientada del cabezal. Ö M30. Fin de programa.

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10. PROGRAMACIÓN DE COORDENADAS

G90 Î COORDENADAS ABSOLUTAS. G91 Î COORDENADAS INCREMENTALES. SELECCIÓN ORÍGENES. G53-G59: Almacenamiento en memoria Î N10 G55 X Y Z Llamada a origen pieza almacenado Î N10 G55 SELECCIÓN UNIDADES DE MEDIDA: - G70 Î Pulgadas. - G71 Î Milímetros Ö Coordenadas cartesianas Ö Coordenadas polares Ö Coordenadas cilíndricas. Ö Dos ángulos. Ö Ángulo y una coordenada cartesiana.

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10. PROGRAMACIÓN DE COORDENADAS

COORDENADAS CARTESIANAS:

COORDENADAS POLARES:

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10. PROGRAMACIÓN DE COORDENADAS

PROGRAMACIÓN DE COORDENADAS EMPLEANDO DOS ÁNGULOS Ejemplo fresadora:

Ejemplo torno:

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10. PROGRAMACIÓN DE COORDENADAS

PROGRAMACIÓN EMPLEANDO UN ÁNGULO Y UNA COORDENADA CARTESIANA Ejemplo fresadora:

Ejemplo torno:

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