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• Leo St Dominguez Leyva

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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

“PROYECTO MINI FRESADORA CNC HECHA A BASE DE MELAMINE”

Integrantes:

 Aguilar Orbegoso, Karen Xiomara  Antinori Guadalupe, Jair  Córdova Rodríguez, Renato  Cruzado Huamán, Luis  García Sarmiento, Yoselyn  Garcia Arista, Alejandra  Loayza avellaneda, Tamara  Zavala Arevalo, Isaias

Docente:  Ing. Rodriguez Salvatierra, Daniel

TRUJILLO – PERÚ

2021 FRESADORA CNC MINI HECHA A BASE DE MELAMINE

Introducción El proyecto es una máquina fresadora CNC de láser diseñada para aficionados, aplicando todo relacionado con el curso de proyecto con cim Permite trabajar con piezas de diferentes materiales: madera, bambú, plástico, papel, cuero, caucho.

Justificación La maquinaria es la encargada de pasar de un archivo virtual diseñado en el ordenador a algo físico, para su posterior ensamble y comercialización de algún dispositivo en concreto, es por ello que el correcto funcionamiento de este equipo es de vital importancia para la empresa. En perfeccionamiento del equipo se desarrollan y amplían conocimientos que en el salón de clase se enseñan, como el diseño de piezas, mantenimiento y control numérico, por lo es para mí de gran importancia la realización de este proyecto.

Objetivos Correcto funcionamiento de la maquina CNC, eliminado atascos y corrigiendo los errores en los cortes. Lograr que la impresora 3d realice impresiones de calidad y eliminando porosidades en las piezas. Diseño de piezas mecánicas que la empresa y maquinas requieran para su adecuación.

¿Qué es una fresadora? Las máquinas fresadoras CNC son herramientas utilizadas en mayor medida para mecanizar. Las fresadoras CNC funcionan por arranque de viruta, mediante el movimiento de una herramienta de rotación con varios labios/cortes a la que se le denomina fresa.Teniendo como caracteristicas detalladas a continuación:  Proceso de maquinado en el que se remueve material de manera intermitente.

 Pieza y herramienta pueden asumir diferentes movimientos. 

Producción de gran variedad de formas.

 Buena calidad de acabados superficiales. 

Altas tasas de remoción de viruta.

¿En qué consiste el proceso de fresado? El fresado es un proceso industrial, mediante el cual se obtienen piezas mecanizadas, por medio de la eliminación progresiva y predeterminada de material, generalmente metálico, de una pieza matriz, mediante el avance, relativamente lento de una herramienta rotativa. El proceso de fresado se diferencia de otros procesos industriales de mecanizado, debido a su cinemática que permite girar y desplazar tanto la pieza que se está trabajando como la herramienta de corte, con lo cual se pueden trabajar superficies no planas.

¿Cómo funciona la fresadora CNC? La introducción del control numérico computarizado (CNC) ha ampliado exponencialmente las aplicaciones de las máquinas industriales mediante la automatización programable de la producción y el logro de movimientos imposibles de efectuar manualmente, como círculos, líneas diagonales y otras figuras más complicadas que posibilitan la fabricación de piezas con perfiles sumamente complejos. Esto también se traduce en la optimización de muchas variables esenciales de todo proceso de manufactura: productividad, precisión, seguridad, rapidez, repetitividad, flexibilidad y reducción de desechos. La multiplicidad de fresadoras que existen hoy en día se ha expandido cómodamente hacia la proliferación de sus pares equipadas con CNC. De hecho, también existen kits especiales para transformar las viejas fresadoras en una fresadora CNC. Básicamente, las fresadoras CNC son muy similares a las convencionales y poseen las mismas partes móviles, es decir, la mesa, el cabezal de corte, el husillo y los carros de desplazamiento lateral y transversal. Sin embargo, no presentan palancas ni manivelas para accionar estas partes móviles, sino una pantalla inserta en un panel repleto de controles y una caja metálica donde se alojan los componentes eléctricos y electrónicos que regulan el funcionamiento de motores destinados a efectuar el mismo trabajo que hacían las palancas y manivelas de las viejas máquinas. Entre estos componentes se

encuentra el CNC, que es una computadora principalmente responsable de los movimientos de la fresadora a través del correspondiente software. La combinación de electrónica y motores o servomotores de accionamiento es capaz de lograr todas las operaciones de fresado posibles. Para comprender el control de movimientos que ejerce el CNC, vamos a repasar brevemente cómo funciona una fresadora convencional.

La figura esquematiza una fresadora típica. En este tipo de máquinas, las manivelas accionan las partes móviles en forma manual para que la herramienta de corte (fresa) se desplace linealmente en por lo menos tres ejes, que reciben el nombre de ejes principales: Eje X: horizontal y paralelo a la superficie de sujeción de la pieza. Se asocia con el movimiento en el plano horizontal longitudinal de la mesa de fresado. Eje Y: forma un triedro de sentido directo con los ejes X y Z. Se asocia con el movimiento en el plano horizontal transversal de la mesa de fresado.

Eje Z: donde va montada la fresa, es el que posee la potencia de corte y puede adoptar distintas posiciones según las posibilidades del cabezal. Se asocia con el desplazamiento vertical del cabezal de la máquina. Si la fresadora dispone de una mesa fija, estos tres desplazamientos son ejecutados por el cabezal. Ahora bien, es claro que el fresado de piezas más complejas requerirá un mayor número de ejes cuya trayectoria no sea únicamente lineal, sino también rotatoria. En este punto es donde el concepto de CNC entra en juego, dando origen a una multiplicidad de ejes complementarios controlados de forma independiente y determinados por el movimiento de mesas giratorias y/o cabezales orientables. Esto origina una diversidad de modelos de máquinas que posibilitan el mecanizado de la pieza por diferentes planos y ángulos de aproximación. En la siguiente figura vemos un ejemplo de fresadora CNC con sus componentes básicos y ejes principales (X, Y, Z) y complementarios (B, W).

1

–

2 – Pieza de trabajo 3 – Mesa de fresado, con desplazamiento en los ejes X e Y

Columna

4 – Fresa 5 – Cabezal de corte que incluye el motor del husillo 6 – Panel de control CNC 7 – Mangueras para líquido refrigerante X, Y, Z – Ejes principales de desplazamiento B – Eje complementario de desplazamiento giratorio del cabezal de corte W – Eje complementario de desplazamiento longitudinal del cabezal de corte

La función primordial del CNC es la de controlar los desplazamientos de la mesa, los carros transversales y longitudinales y/o el husillo a lo largo de sus respectivos ejes mediante datos numéricos. Sin embargo, esto no es todo, porque el control de estos desplazamientos para lograr el resultado final deseado requiere el perfecto ajuste y la correcta sincronización entre distintos dispositivos y sistemas que forman parte de todo proceso CNC. Estos incluyen los ejes principales y complementarios, el sistema de transmisión, los sistemas de sujeción de la pieza y los cambiadores de herramientas, cada uno de los cuales presenta sus modalidades y variables que también deben estipularse adecuadamente.

Este riguroso control lo efectúa un software que se suministra con la fresadora y que está basado en alguno de los lenguajes de programación numérica CNC, como ISO, HEIDENHAIN, Fagor, Fanuc, SINUMERIK y Siemens. Este software contiene números, letras y otros símbolos -por ejemplo, los códigos G y M– que se codifican en un formato apropiado para definir un programa de instrucciones capaz de desarrollar una tarea concreta. Los códigos G son funciones de movimiento de la máquina (movimientos rápidos, avances, avances radiales, pausas, ciclos), mientras que los códigos M son las funciones misceláneas que se requieren para el maquinado de piezas, pero no son de movimiento de la máquina (arranque y paro del husillo, cambio de herramienta, refrigerante, paro de programa, etc.). De esto se desprende que para operar y programar este tipo de máquinas se requieren conocimientos básicos en operaciones de mecanizado

en equipo convencional, conocimientos elementales de matemática, dibujo técnico y manejo de instrumentos de medición.

En la actualidad el uso de programas CAD (diseño asistido por computadora) y CAM (fabricación asistida por computadora) es un complemento casi obligado de toda máquina CNC, por lo que, generalmente, la manufactura de una pieza implica la combinación de tres tipos de software:

1. CAD: realiza el diseño de la pieza. 2. CAM: calcula los desplazamientos de los ejes para el maquinado de la pieza y agrega las velocidades de avance, velocidades de giros y diferentes herramientas de corte. 3. Software de control (incluido con la máquina): recibe las instrucciones del CAM y ejecuta las órdenes de desplazamiento de las partes móviles de la fresadora de acuerdo con dichas instrucciones. Las fresadoras CNC están adaptadas especialmente para el fresado de perfiles, cavidades, contornos de superficies y operaciones de tallado de dados, en las que se deben controlar simultáneamente dos o tres ejes de la mesa de fresado. Aunque, dependiendo de la complejidad de la máquina y de la programación efectuada, las fresadoras CNC pueden funcionar de manera automática, normalmente se necesita un operador para cambiar las fresas, así como para montar y desmontar las piezas de trabajo. Entre las industrias que emplean habitualmente fresadoras CNC se encuentran la automovilística (diseño de bloques de motor, moldes y componentes diversos), la aeroespacial (turbinas de aviones) y la electrónica (elaboración de moldes y prototipos), además de las dedicadas a la fabricación de maquinaria, instrumental y componentes eléctricos. Fabricación de la estructura mecánica de la fresadora Se ha optado principalmente por el uso de melamine ya que ofrecen un gran rendimiento a un precio más que ajustado. De esta forma se asegura un coste final mucho más

reducido al empleo de elementos metálicos, con una repercusión de calidad estructural mínima. Diseño e implementación del sistema de control CNC De tres ejes Actualmente, la tecnología de CNC está tremendamente extendida, dejando cada vez más fuera de lugar a los métodos artesanos. Su proliferación ya llevado a que no solo grandes empresas dispongan de ellos, sino más bien, que se trate de un estándar dentro del taller. LISTA DE MATERIALES Y COSTO MINI FRESA CNC D8 MELAMINE ITE M

8

DESCRIPCION Guía lineal circular acero inox. D8mm L500mm Tornillo de potencia THSL-500-8D Tornillo de potencia THSL-300-8D Tuerca de bronce M8 Motor PAP Stepper Nema 17 1.5A 5Kg.cm Acople flexible de aluminio de 5mm a 8mm Rodamiento lineal D8mm con soporte - SC8UU Rodamiento lineal D8mm con soporte largo - SC8LUU

9

Rodamiento radial 688Z

10 11 12 13 14 15

Spindle de 200W con abrazadera Arduino UNO Shield CNC Driver PaP DRV8825 1.5A Fuente conmutada AC/DC 250W 12VDC 20A PARANTES

16 17 18 19 20 21 22 23

Placa suple de husillo FRONTAL POSTERIOR LATERAL PUENTE SOPORTE EJE Z MESA Pernos allen M3 x25

1 2 3 4 5 6 7

DIMENSIONE S Diam 8 x 500 mm M8 x 500 mm M8 x 300 mm   57 x 57 x 56 mm 5-8, Diam 18 x 25

CANT

PRECIO UNIT TOTAL

4 1 1 2

50.00 80.00 60.00 10.00

200.00 80.00 60.00 20.00

3

70.00

210.00

3

12.00

36.00

34x30x22mm

6

15.00

90.00

34x58x22mm Diam 8 X 16 X 5 mm Dia 52x80.5mm      

2

30.00

60.00

3

5.00

15.00

1 1 1 3

0.00 70.00 25.00 20.00

0.00 70.00 25.00 60.00

  130 x 250 mm Pl. 6x50x100mm 55 x 390 mm 55 x 390 mm 61 x 241 mm 80 x 390 mm 80 x 288 mm 210 x 360 mm M3x25

1 2

110.00 20.00

110.00 40.00

1 1 1 2 2 1 1 40

10.00 15.00 15.00 15.00 20.00 15.00 25.00 0.20

10.00 15.00 15.00 30.00 40.00 15.00 25.00 8.00

 

TOTAL

HERRAMIENTAS:  JGO. MACHOS M3  BROCA CILINDRICA DIAM. 2.5 mm  JGO. DE MACHO M4  BROCA CILINDRICA DIAM. 3.3 mm  JGO. MACHO M5  BROCA CILINDRICA DIAM 4.2 mm  JGO. MACHO M6  BROCA CILINDRICA DIAM 5.2 mm

PROTOTIPO FRESADORA CNC

S/. 1234

Nota: En la siguiente imagen se aprecia el desarrollo final de la mini Fresadora CNC.

APLICACIÓN A LA INDUSTRIA 4.0

Industria 4.0 El concepto de industria 4.0 surgió en Alemania, y éste, hacía referencia a los populares términos como pueden ser cuarta revolución industrial, ciberindustria, industria inteligente etc. Aunque todos estos términos puedan ser muy futuristas, la industria 4.0 simplemente consiste en interconectar todas las partes de una empresa dando lugar a una automatización efectiva y una empresa más inteligente. Su aplicación: -

Aeronáutico: centros de mecanizado para el sector son los utillajes de moldeo en invar, trenes de aterrizaje, turbinas, componentes del fuselaje.

-

Eólico: permiten la integración de mesas giratorias, fijas y cabezales en piezas mecanizadas mediante sistema pendular.

-

Ferroviario: garantiza el proceso productivo de componentes como agujas, cruzamientos, bastidores y elementos estructurales.

-

Grandes Mecanizados: centros de mecanizado en máquinas de columna móvil, máquinas puentes y gantry con mayores alturas, distancias entre columnas y anchos de mesa.

-

Hidroeléctrico: dan soluciones integrales para la fabricación de turbinas, tipo Pelton, Francis y Kaplan.

-

Mecanizado General: diseñados para que puedan combinar en una misma máquina operaciones de fresado, mandrinado y torneado.

Moldes Y Troqueles: incorporan varios cabezales con cambio automático

-

para cubrir las operaciones de desbaste, semiacabado y acabado.

Los aportes son: Valor del Diseño -

Se logra que la máquina sea

Valor Económico -

Costos asociados con el

accesible y a un bajo costo.

proceso de diseño.

Permite realizar piezas

Ejemplo: transporte, tiempo

repetitivas a un costo

invertido en cotizar los

moderado.

materiales, elaboración de planos de las piezas.

TECNOLOGÍAS CAD/CAE/CAM

CAD (DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA) Es un sistema que permite el diseño de objetos por computadora, presentando múltiples ventajas como la interactividad y facilidad de crear nuevos diseños, la posibilidad de simular el comportamiento del modelo antes de la construcción del prototipo, modificando, si es necesario, sus parámetros; la generación de planos con todo tipo de vistas, detalles y secciones, y la posibilidad de conexión con un sistema de fabricación asistida por computadora para la mecanización automática de un prototipo. También permite el diseño de objetos tridimensionales como diseño de piezas mecánicas, diseño de obras civiles, arquitectura, urbanismo, etc.

8.Porta Tuerca de Arraste (4 Unidades)

9.Ensamble rodillo 9-5 V3 ( 16 unid)

10.B18.2.4.2M-Hex nut , style 2 , M5 x 0.8 – D-N ( 16 unid)

11.Perfil Slot C 8040 x 300(1 unid)

DISEÑO ENSAMBLADO MINI FRESA CNC (SOLIDWORK)

CAE (INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADORA) El modelo geométrico de un producto es el elemento central dentro del concepto de la CAE y consiste en la representación del mismo en la memoria de la computadora. Todos los demás elementos de la CAE utilizan esta descripción geométrica como punto de partida. Ejemplo, el contorno de la pieza puede emplearse para determinar el paso de la herramienta al mecanizarse mediante un sistema de control numérico.

CAM (FABRICACCIÓN ASISTIDO POR COMPUTADORA) Es un sistema que permite usar computadoras en el proceso de control de fabricación industrial, buscando su automatización. En un sistema moderno, la automatización abarca el proceso de transporte, almacenamiento, mecanizado o conformado, montaje y expedición del producto.

PIEZAS PARA LA ESTRUCTURA DE MELAMINE DE LA FRESADORA CNC PARANTE IZQUIERDO,DERECHO

  

GROSOR: 19,75 MM +- 0.5 LARGO: 250 MM ANCHO: 130 MM

FRONTAL



LARGO: 390 MM

 

GROSO: 18.4 MM LARGO: 55 MM

PUENTE, DOS PUENTES

  

GROSOR:18.4mm ALTURA: 80 MM LARGO: 390 MM

POSTERIOR:



GROSOR: 18.4 MM

 

ALTURA: 55 MM LARGO: 390 MM

LATERALES DERECHO IZQUIERDO

  

GROSOR: 20 MM ALTURA:61 MM LARGO: 240MM

PORTE EJE Z MADERA

ENSAMBLES:

ENSAMBLE EJE Z MADERA

ENSAMBLE EJE Z

ENSAMBLE HUSILLO

ENSAMBLE PUENTE

ENSAMBLE MESA

ENSAMBLE TOTAL MINI FRESA CNC

CAE (INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADORA)

CAM (FABRICACCIÓN ASISTIDO POR COMPUTADORA)

SIMULACIÓN MINI FRESA CNC (ESTUDIO DE MOVIMIENTO)