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Maquinas de Control Numérico CNC

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Historia y evolución del CNC. Tipos de maquinas CNC Componenetes de las Maquinas CNC

Elaborado por: James Rodriguez Muriel N° Carnet: 2011213017 Abelardo Antonio Agudelo

Ingeniería Mecánica Diseño CAD-CAM

2013 - 03 – 21 Medellín Tecnológico Pascual Bravo IU

Historia y evolución del CNC HISTORIA DEL CNC Su inicio fue en la revolución industrial en 1770 las maquinas eran operadas a mano, al fin se tiende mas y mas a la automatización ayudo el vapor, electricidad y materiales avanzados. En 1945 al fin de la 2 guerra mundial se desarrollo la computadora electrónica. En los 50´s se uso la computadora en una maquina herramienta. No paso mucho tiempo hasta que la computación fue incorporada masivamente a la producción. En los 60´s con los chips se reduce el costo de los controladores Hacia 1942 surgió lo que se podría llamar el primer control numérico verdadero, debido a una necesidad impuesta por la industria aeronáutica para la realización de hélices de helicópteros de diferentes configuraciones. Desarrollo Histórico del Control Numérico. Los primeros equipos de CN con electronica de valvulas, reles y cableados, tenían un volumen mayor que las propias máquinas-herramientas, con una programación manual en lenguajes máquina muy complejo y muy lenta de programar. Puede hablarse de cuatro generaciones de máquinas de control numérico de acuerdo con la evolución de la electronica utilizada. 1. Valvulas electronicas y reles (1950). 2. Transistores (1960). 3. Circuitos integrados (1965). 4. Microprocesadores (1975). A finales de los sesentas nace el control numérico por ordenador. Las funciones de control se realizaban mediante programas en la memoria del ordenador de forma que pueden adaptarse facilmente con solo modificar el progama. En esta época los ordenadores eran todavia muy grandes y costosos, la única solución practica para el CN era disponer de un ordenador central conectado a varias máquinasherramientas que desarrollaban a tiempo compartido todas las funciones de control de las mismas. Esta tecnología se conoce con las siglas DNC (Direct Numerical Control - Control Numerico Directo).

A principios de los setentas se empezó a aplicar mas pequeño y económico apareciendo asi el CNC ( Control Numerico Computarizado ), que permite que un mismo control numerico pueda aplicarse a varios tipos de máquinas distintas sin mas que programar las funciones de control para cada máquina en particular. Las tendencias actuales de automatización total y fabricación flexible se basan en máquinas de CNC conectadas a un ordenador central con funciones de programación y almacenamiento de programas y transmicion de los mismos a las máquinas para su ejecución. Los esfuerzos para eliminar la intervención humana en los procesos de producción son una meta gerencial con la introducción de los conceptos de partes intercambiables y producción en masa. El control numerico puede proveer: 1. Flexibilidad para incrementar la produccion de bajo nivel. 2. Instrucciones almecenadas para disminuir la mano de obra directa. La tecnología de control numérico fue la primera aplicación del auxilio de manufactura computarizada (CAM), la aplicación de tecnología de proceso de información a la tecnología de automatización industrial. La máquina-herramienta de control numerico original fue desarrollada por contrato de la Fuerza Aérea por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en el laboratorio de servomecanismosmilitar para producir frecuentes y muy complejas partes modificadas en base a emergencias. La primera instalación comercial de equipo de control numerico fué en 1957. Las máquinas originales de control numérico fueron estandar como las fresadoras y taladros. Tecnología de control fue desarrollada en paralelo con computadoras digitales, desde tubos de vacio pasando por transistores y circuitos integrados para los mas capaces y confiables minicomputadoras, miniprocesadores, basados en control de unidades los cuales son referidos como computadora de control numerico (CNC). El control con alambrado fué menos flexible en su habilidad para leer y responder. En los CNC el alambrado lógico es reemplazado por software ejecutador, el dá al controlador su identidad. En adición provee parte del almacen del programa, ahora muchos controladores aceptan operaciones de computo lógico tales como variables, ramales, y subrutinas en la parte de instrucción del programa. El programa de la parte y nuestro programador es de la nueva creación de trabajadores de información en la nueva revolucion industrial de la información. Como desarrollo del progreso de la tecnología de maquinado y control, se reconoció una necesidad para un método de programación para manipular y traducir información de tecnologia y manufactura para crear un medio de control para partes complicadas de 3 dimenciones. La Fuerza

Aerea inició este proyecto (MIT), el resultado fué el sistema de asistencia por computadora llamado APT para herramientas programables completamente automáticas. Mientras más intervención humana fué quitada del equipo de operación, controles humanos, la accesibilidad del operador al proceso se ha minimizado. Estos procesos son tales como corte con alambre electrico, corte con laser y maquinado a alta velocidad que pueden ser imposibles sin el control numerico. Evolucion del control computarizado en manufactura Siglo XIV.- Se usó el primer aditamento con información secuenciada en los cilindros con pernos en los relojes de las iglesias. 1808.- Joseph M. Jacqaurd usó una hoja de metas perforadas para controlar agujas en las tejedoras. 1863.- M. Fourneaux patentó el primer piano automático , usando el principio de pasar aire a través de un rollo de papel perforado; llamandola pianola. 1842.- Pascal construyó una calculadora mecánica. 1834.- Babbage construyó una claculadora capaz de dar seis decimales. 1940.- Aiken en E.U.A. y Zuse en Alemania usando relevadores construyeron la primera máquina electrónica computable. 1943.- Mauchly and Eckert construyeron la primera computadora electrónica ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), contenía 18000 bulbos, 500,000 conexiones soldadas amano,pesaba 30 toneladas, ocupaba 160 mts , su carga electrónica era de 174 kw. 1948.- Se desarrollo el transistor. 1959.- Se empezaron a construir circuitos integrados. 1960.- Se empezarona construir computadoras en forma comercial. 1965.- Se construyeron circuitos integrados en gran escala. 1979.- Microprocesadores. 1980.- Componentes de superficie. Maquinas de control numerico. El principal objetivo en el desarrollo de las máquinas de control numérico fué la precisión. Para 1949 la idea ya tenía 500 años en la mente del hombre. 1952.- John C. Parsons y el Instituto Tecnológico de Masachussetts desarrollaron la primera máquina fresadora de control numérico, construida con bulbos, usando un código binario y cinta perforadora. 1954.- Se desarrolló un lenguaje sinmbólico llamado APT Automatically Programmed Tool, Programación automática de la herramienta. 1957.- La Bendix Co. comnezó a construir máquinas en forma comercial, usadas primeramente por la fuerza aérea de E:U.

1971.- Hasta este año la AIA (Aerospace Industry Association) el MIT y el ITRI (Illinois of Technology Research Institute) trabajaron en el desarrollo del lenguaje APT. El lenguaje APT inicial era suficiente para operaciones de taladrado, torneado o fresado recto, sin embargo estas no son suficientes para las operaciones de maquinado. Cuando en 1976 se aplicó el microprocesador a las computadoras, se dió un enorme salto en el desarrollo del CNC, haciendose posible las interpolaciones rectas y cruvas entre ejes. 1982.- Se desarrollaron los primeros sistemas flexibles de manufactura FMS 1986.- Se desarrollaron los primeros sistemas de manufactura integrada. CIM

Tipos variados de maquinas CNC

Simulación de movimientos, coordenadas y partes que componen las maquinas CNC

CONTROL NUMÉRICO CNC INTRODUCCIÓN Actualmente existe un ambiente de grandes expectativas e incertidumbre. Mucho de esto se da por los rápidos cambios de la tecnología actual, pues estos no permiten asimilarla en forma adecuada de modo que es muy difícil sacar su mejor provecho. También surgen cambios rápidos en el orden económico y político los cuales en sociedades como la nuestra (países en desarrollo) inhiben el surgimiento de soluciones autóctonas o propias para nuestros problemas más fundamentales. Entre todos estos cambios uno de los de mayor influencia lo será sin duda el desarrollo de las nuevas políticas mundiales de mercados abiertos y globalización. Todo esto habla de una libre competencia y surge la necesidad de adecuar nuestras industrias a fin de que puedan satisfacer el reto de los próximos años. Una opción o alternativa frente a esto es la reconversión de las industrias introduciendo el elemento de la automatización. Sin embargo se debe hacerse

en la forma más adecuada de modo que se pueda absorber gradualmente la nueva tecnología en un tiempo adecuado; todo esto sin olvidar los factores de rendimiento de la inversión y capacidad de producción. Uno de los elementos importantes dentro de este resurgir de la automatización son la Máquinas de Herramientas de Control Numérico Computarizado, las cuales brindan algunas ventajas adicionales. Desde los orígenes del control numérico todos los esfuerzos se han encaminado a incrementar la productividad, precisión, rapidez y flexibilidad de las máquinas-herramienta. Su uso ha permitido la mecanización de piezas muy complejas, especialmente en la industria aeronáutica, que difícilmente se hubieran podido fabricar de forma manual. La utilización de sistemas de control abiertos aportará considerables beneficios, no sólo a los fabricantes de control y fabricantes de máquina-herramienta, sino también al usuario final. Permitirá la integración de módulos propios, dando así a una empresa la posibilidad de implementar, por ejemplo, su sistema de programación específico tanto a pie de máquina como en el departamento de programación. Al basarse en estándares, la integración en un entorno CIM será fácil y económica. También se obtendrán una reducción del tiempo de desarrollo y un incremento de la flexibilidad en la adaptación de los controles a las demandas especiales de las máquinasherramienta y células de producción. Finalmente, se reducirán los costes de desarrollo, adaptación, puesta en marcha, formación, documentación y mantenimiento. Las maquinas herramienta de control numérico configuran una tecnología de fabricación que de la mano de la microelectrónica, la automática y la informática industrial ha experimentado en los últimos años un desarrollo acelerado y una plena incorporación a los procesos productivos, desplazando progresivamente a las maquinas convencionales, su capacidad de trabajo automático y de integración de los distintos equipos entre si y con los sistemas de control, planificación y gestión de formación, hacen del control numérico (CN) la base de apoyo a unas tecnologías de fabricación: el COM.- fabricación flexible y el CIM fabricación integrado por computadora. FUNDAMENTOS VENTAJAS Y CLASIFICACIÓN Evolución y tendencias de los controles numéricos En primer lugar se realizará un breve resumen de la historia del control numérico desde sus

orígenes. A continuación se analizarán las tendencias actuales, contemplando tanto aspectos hardware como software. En tercer lugar se presentarán las diferentes iniciativas (europeas, americanas y japonesas) en el campo de los controles numéricos abiertos. Finalmente se presentarán diferentes tipos de controles abiertos y, en particular, la futura familia de controles numéricos abiertos en la que Fagor Automation está trabajando actualmente. A continuación se mostrara una tabla donde nos muestra el desarrollo del control numérico. (1725) Máquinas de tejer construidas en Inglaterra, controladas por tarjetas perforadas. (1863) M. Forneaux- primer piano que tocó automáticamente. (1870-1890) Eli Whitney- desarrollo de plantillas y dispositivos. "Sistema norteamericano de manufactura de partes intercambiables. (1880) Introducción de una variedad de herramientas para el maquinado de metales. Comienzo del énfasis en la producción a gran escala. (1940) Introducción de los controles hidráulicos, neumáticos y electrónicos. Aumento del énfasis en el maquinado automático. (1945) Comienzo de la investigación y desarrollo del control numérico. Comienzo de los experimentos de producción a gran escala con control numérico. (1955) Las herramientas automatizadas comenzaron a aparecer en las plantas de producción para la Fuerza Aérea de producción de los Estados Unidos: (1956) Hay concentración en la investigación y el desarrollo del control numérico. (1960) Hasta la actualidad Se crean varios nuevos sistemas de control numérico. Se perfeccionaron las aplicaciones a la producción de una gama más grande de procedimientos de maquinado de metales. Se idearon aplicaciones a otras actividades diferentes del maquinado de metales. Se utilizaron insumos computarizados de control numérico. Se utilizan documentos computarizados de planeación gráficos por control numérico. Se han desarrollado procedimientos computarizados de trazo de curvas de nivel por control numérico, a bajo costo. Se han establecido centros de maquinado para utilización general. Dificultades actuales en el trabajo Entre los problemas industriales de estos países desarrollados podemos mencionar: Existe cada vez una mayor exigencia en la precisión. Los diseños son cada vez más complejos. La diversidad de productos hace necesario la tendencia a estructuras de producción más flexibles. Se tiende a incrementar los tiempos de inspección. Los costos de fabricación de moldes es mayor y se hace necesario minimizar errores.

El tiempo de entrega de los productos tiende a ser cada vez más reducido. La formación de instructores es cada vez más difícil, pues se hace necesario personal cada vez más experimentado. El Ambiente de Trabajo. El entorno del ambiente industrial se encuentra frecuentemente con situaciones tales como: Escasez de mano de obra calificada. Producción masiva de múltiples modelos de un mismo producto. Ambiente de producción y taller poco atractivo. Estos aspectos son más fácil de encontrar en sociedades industriales, que en países subdesarrollados. Una solución para los problemas que aquejan hoy en día a la industria es utilizar una de las 5 formas automatizar los procesos. Los tipos de automatización son: Control Automático de Procesos El Procesamiento Electrónico de Datos La Automatización Fija El Control Numérico Computarizado La Automatización Flexible. El Control Automático de Procesos, se refiere usualmente al manejo de procesos caracterizados de diversos tipos de cambios (generalmente químicos y físicos); un ejemplo de esto lo podría ser el proceso de refinación de petróleo. El Proceso Electrónico de Datos frecuentemente es relacionado con los sistemas de información, centros de computo, etc. Sin embargo en la actualidad también se considera dentro de esto la obtención, análisis y registros de datos a través de interfases y computadores. La Automatización Fija, es aquella asociada al empleo de sistemas lógicos tales como: los sistemas de relevadores y compuertas lógicas; sin embargo estos sistemas se han ido flexibilizando al introducir algunos elementos de programación como en el caso de los (PLC’S) O Controladores Lógicos Programables. Un mayor nivel de flexibilidad lo poseen las máquinas de control numérico computarizado. Este tipo de control se ha aplicado con éxito a Máquinas de Herramientas de Control Numérico (MHCN). Entre las MHCN podemos mencionar: Frezadoras CNC. Tornos CNC. Máquinas de Electroerosionado Máquinas de Corte por Hilo, etc. El mayor grado de flexibilidad en cuanto a automatización se refiere es el de los Robots industriales que en forma más genérica se les denomina como "Celdas de Manufactura

Flexible". Maquinas Herramientas de Control Numérico MHCN Las Maquinas Herramientas de Control Numérico (MHCN), constituyen una modalidad de automatización flexible mas utilizada; son maquinas herramientas programadas para fabricar lotes de pequeño y medio tamaño de piezas de formas complicadas; los programas de software sustituyen a los especialistas que controlaban convencionalmente los cambios de las maquinas y constituciones que incluye las tareas y sus velocidades así como algunas variables de control adaptativo para comprobar aspectos tales como temperatura, vibración, control adaptativo, condición del material, desgaste de las herramientas, etc., que permiten proceder a los reajustes necesarios. Estas maquinas pueden encontrarse en forma asilada, en cuyo caso se habla de un modulo, o bien interconectadas entre si por medio de algún tipo de mecanismo automático para la carga y descarga del trabajo en curso, en cuyo caso se hablaría de una célula de fabricación. En ocasiones las maquinas están dispuestas en forma semicircular para que un robot pueda encargarse de manejar los materiales, mientras que en otros la configuración es lineal. Cuando una maquina de