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CNC CHILE LTDA.

MANUAL DE CNC “TORNO"

CNC CHILE LTDA www.cncchile.cl Roberto Espinoza 1628 B.2, Santiago - Chile Fono / Fax 56(2) 5547126

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INDICE Introducción ...................................................................................................................................... 3 Instrucciones del Husillo ................................................................................................................... 6 Instrucciones de los Carros ............................................................................................................... 10 Coordenadas. Movimiento en Rápido .............................................................................................. 13 Interpolación Lineal .......................................................................................................................... 14 Interpolación Circular ....................................................................................................................... 15 Movimiento de Roscado ................................................................................................................... 17 Instrucción de la Torre ...................................................................................................................... 18 Ciclos Semi-Automáticos................................................................................................................... 20 Ciclos Automáticos............................................................................................................................ 23 Compensación de Radio de Herramienta ......................................................................................... 32 Sub-Programas .................................................................................................................................. 36 Funciones Auxiliares ......................................................................................................................... 38 Cambio Programable de Correctores ............................................................................................... 40 Programación Simplificada ............................................................................................................... 41 Ejemplo de Programación ................................................................................................................. 43 Listado de funciones “G” .................................................................................................................. 45 Listado de funciones “M”.................................................................................................................. 46

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INTRODUCCION El objetivo del presente manual es el estudio ALFA-NUMERICO, que constituye el lenguaje de programación. En un proceso de mecanizado las partes del torno que están directamente ligadas a las variables tecnológicas y geométricas son: el HUSILLO y la TORRE. Dentro de las variables geométricas están, por ejemplo: las distintas formas de la pieza a mecanizar. Estas formas serán el resultado de las trayectorias que realizan las herramientas. De aquí se deduce que la torre es la parte del trono relacionada con esa variable geométrica. Dentro de las variables tecnológicas tenemos, por ejemplo: la velocidad de corte que tendrá relación con el husillo a través de las RPM. Otra variable tecnológica será el avance que, al ser la velocidad con que se desplaza la herramienta, tendrá relación con la torre; y así con las restantes variables. Esta relación entre las distintas variables del proceso y las partes del torno la hacemos para que resulte más claro este manual. Sintetizando estas relaciones, tenemos:

PARTES DEL TORNO

VARIABLES TECNOLOGICAS Velocidad de corte (definirá las RPM de giro) Potencia a consumir (definirá la gama de velocidades a utilizar)

HUSILLO

Avance de mecanizado (definirá la velocidad de desplazamiento)

TORRE

VARIABLES GEOMETRICAS Tipo de Herramienta izquierda o derecha (definirá el sentido de giro) Forma de la pieza (definirá la trayectoria de cada herramienta) Selección de las distintas herramientas

Ahora bien, para poder llevar a cabo el mecanizado de una pieza en un torno a Control Numérico necesitamos poder conocer todas las variables, y eso lo logramos a través del código de programación. Se da por entendido que, previo a la creación del programa, se habrán definido todas las variables a través del análisis del proceso.

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4 Podemos resumir entonces, que el estudio de este código Alfa-Numérico nos posibilitará la realización de programas que, al ser ejecutados en una maquina de Control numérico, darán por resultado la fabricación de una pieza determinada.

PROGRAMA Definimos como programa de una máquina de Control Numérico a la traducción de un código AlfaNumérico del proceso de fabricación de una pieza.

Antes de empezar a ver los distintos códigos, vamos a describir la estructura que posee un programa, para ello reproduciremos un programa cualquiera:

O0001;

BLOQUE INICIAL

N10 T0 G40; N20 G0 X25 Z500 M40; N30 T0101 M16; N40 G97 S15000 M3; N50 G0 X0 Z10 M8;

BLOQUES INTERMEDIOS Contiene todas las órdenes necesarias para cumplir con el proceso de mecanizado

N60 G1 Z-20 F0.2; N70 G0 Z10; N90 G0 X275 Z500 T0;

N100 M30;

BLOQUE FINAL

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5 Se denomina “BLOQUE” a cada línea de programa.

El “;” deberá ir al final de casa bloque para indicarle al control la conclusión del mismo.

Por otra parte todos los bloques a excepción del Bloque Inicial, conviene que estén numerados. Para ello, cada bloque estará antecedido por una N---- seguida de 4 dígitos como máximo y los números de bloque serán correlativos. Aclaramos que esto no es condición indispensable pero si conveniente ya que resulta más sencillo para ubicarse dentro del programa; sólo cuando trabajemos en ciclos automáticos veremos que es necesario numerar ciertos bloques.

BLOQUE INICIAL: Será el que identifique los programas entre sí, ya que la memoria del Control permite el archivo de varios programas. Estará formado por una letra “O” seguida de 4 dígitos como máximo, es decir: O_ _ _ _.

BLOQUE FINAL: Será el que contiene el código que le indique al torno que el programa ha concluido. Existen dos códigos de fin de programa: •

M30: que es el utilizado normalmente, que incluye el reseteo automático, o sea el cursor vuelve al inicio del programa.

•

M02: no resetea el programa

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INSTRUCCIONES DEL HUSILLO SENTIDO DE GIRO Antes de definir los códigos habrá que establecer una convención: el plato será visto desde el interior del torno, de frente; así tendremos:

M04
Sentido de giro horario. M03
Sentido de giro anti- horario. M05
Parada de husillo

VELOCIDAD DE GIRO DEL HUSILLO Se podrán definir dos tipos de funciones diferentes:

1. G97 S_ _ _ _ (RPM del Husillo) En este caso se definen las RPM a las que se quiere que gire el husillo.

2. G96 S_ _ _ _ (Velocidad de corte en m/min) En este caso se especifica la velocidad de corte que queremos que se mantenga constante a lo largo de la trayectoria de mecanizado de la herramienta.

Nota: Cuando se trabaja con velocidad de corte constante (G96) se corre el riesgo de que, por ejemplo, en un frenteado, como el diámetro tiende a cero, las RPM del husillo (N = V.1000/π .D) tenderán al máximo que permite la máquina; dado que las fuerzas de apriete de las mordazas es afectada por la fuerza centrífuga de las mismas, puede resultar que el máximo de las RPM sea excesivo para la sujeción de la pieza. Es por ello que hay un limitador de velocidad máxima de giro, representada por la siguiente función: G50 S_ _ _ _
(RPM máximas) Es importante que la función antes señalada esté ubicada en uno de los primero bloques del programa y “no esté acompañada por otras funciones”.

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7 SELECCIÓN DE LA GAMA DE VELOCIDAD (Opcional) A los efectos de permitir un máximo aprovechamiento de la potencia el torno posee dos gamas de velocidad, que son las siguientes: •

Gama Alta

•

Gama Baja

Gama Alta: Es el resultado de una transmisión directa del motor principal al husillo a través de un par de poleas. Las características del motor principal junto con las características del sistema de control de velocidad llevan a que la curva de entrega de potencia sea la siguiente: HP

Ejemplo: Un motor de 20 HP

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RPM 318

900

3500

Ahora bien, si se debe trabajar a menos de 910 RPM vemos que la potencia que la máquina podrá entregar será menor a la máxima velocidad y por lo tanto, no aprovecharíamos al máximo su capacidad. Este caso se podría dar al mecanizar piezas de diámetros grandes, por ejemplo: •

Diámetro: 150 mm.

•

Material: SAE 8620.

•

Velocidad de corte: 150 m/min.

Estas condiciones se darán con una velocidad de husillo de: N = 318 RPM Del gráfico observamos que sólo podemos exigir 6 HP. Es decir, que para no frenar el husillo tendremos que alterar alguna de las otras variables de mecanizado que son: profundidad de pasada y avance.

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8 Es por ello que el torno presenta una segunda opción, a saber: Gama Baja: consiste en la intercalación de una reducción en la cadena cinemática del husillo, con lo que la curva de entrega de potencia se transforma en la siguiente: Ejemplo: Un motor de 20 HP HP

RPM 310

900

Donde ahora sí, aprovecharíamos la potencia máxima de la máquina. Es importante destacar que la selección de una u otra gama se realiza automáticamente a través de un sistema hidráulico respondiendo a órdenes de programación, que son las siguientes:

M41
GAMA BAJA M40
GAMA ALTA

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9 POTENCIA El motor principal puede trabajar al límite de la potencia en dos condiciones diferentes, a saber:

1. Potencia Máxima Continua: Es aquella que el motor puede entregar sin restricción de tiempo.

2. Potencia Máxima Intermitente: Es aquella que el motor puede entregar en forma continua durante no más de 30 minutos y en este caso deberá trabajar los 30 minutos siguientes en una potencia que no supere la máxima continua.

Para calcular la potencia consumida por el husillo en una operación de torneado, utilizar la siguiente fórmula:

P=

Vc

x

f

x p 40,500

x

Ks

Donde, P = Potencia consumida en HP Vc = Velocidad de corte en metros/minutos f = Avance en milímetros/revolución p = Profundidad de corte radial en milímetros Ks = Fuerza de corte especifica del material (N/mm2)

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INSTRUCCIONES ORIENTADAS A LOS CARROS Para desarrollar esta parte del capítulo tendremos que definir el sistema a través del cual la máquina reconocerá el perfil de la pieza a mecanizar. Al ser todas las partes a mecanizar superficies de revolución, su forma se podrá representar por la proyección sobre un par de ejes de coordenadas X-Z, donde:

EJE Z: coincidirá con el eje de rotación EJE X: coincidirá con los diámetros.

Además responderá a la siguiente convención de signos:

+X

-Z

+Z Cero Pieza

-X

El cero de este sistema lo llamaremos CERO PIEZA

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11 Por lo tanto, si tenemos una pieza cualquiera, como la siguiente: +X

6

R 17

5

R13

4

Φ 85 Φ 51

3 2

1 Φ 20

Φ 25

+Z 17

5

13

10

10

Cero Pieza

Podremos representar a los puntos que caracterizan el perfil por medio de dos sistemas de coordenadas: •

Coordenadas Absolutas

•

Coordenadas Incrementales

Coordenadas Absolutas: Cada punto queda identificado por la coordenada X-Z que tienen por cero al cero pieza. Para la figura resultaría: •

Punto 1 = X20 Z0

•

Punto 2 = X20 Z-10

•

Punto 3 = X25 Z-20

•

Punto 6 = X85 Z-55

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12 Coordenadas Incrementales: Cada punto queda identificado por dos coordenadas U y W que serán distancias en X y Z, respectivamente, que separan el punto en cuestión de la ubicación de la herramienta en ese momento; es decir, que son coordenadas relativas a la herramienta. Suponiendo que la herramienta está ubicada en X0 y Z0.

•

Punto 1 = U20 W20

Ahora la máquina está ubicada en el punto X20 Z0, por lo que: •

Punto 2 = U0 W-10

•

Seguido a esto veremos las diferentes órdenes de movimientos. Estas se clasifican en dos grupos:

a) Movimientos en Rápido b) Movimientos de Trabajo o Interpolaciones

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MOVIMIENTOS RAPIDOS Corresponde a posicionamientos de la herramienta y no se tiene control de la velocidad de avance. La estructura de esta orden es la siguiente: G00 X_ _ _ _ Z_ _ _ _ (Coordenadas Absolutas) G00 U _ _ _ _ W _ _ _ _ (Coordenadas Incrementales)

Donde: X y Z ó U y W son las coordenadas del punto al que se quiere llegar con la herramienta.

Ejemplo +X

Punto A = X120 Z10 Punto B = X50 Z-15 120

A

50

B

+Z 10

15

Si suponemos que la herramienta está en el punto A y queremos posicionarla en B, se podrá escribir: G00 X50 Z-15 ó G00 U-70 W-25 Cabe aclarar que como los carros poseen dos velocidades diferentes según el eje en que se desplace (Velo. X = 8m/min; vel. Z = 12 m/min), la trayectoria no será una recta que una los puntos A y B sino que responderá a la trayectoria del dibujo.

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INTERPOLACIONES Son aquellos desplazamientos de la herramienta en los que se puede controlar la velocidad de avance. Se dividen en:

-Interpolaciones lineales -Interpolaciones circulares

INTERPOLACIONES LINEALES Corresponden a las trayectorias lineales. Su estructura es la siguiente:

G01 X_ _ _ _ Z_ _ _ _ F_ _ _ _ ó G01 U_ _ _ _ W_ _ _ _ F _ _ _ _ Donde: X y Z ó U y W son coordenadas del punto final, mientras que F corresponde al avance de trabajo.

Las unidades del avance F son:

mm/rev. ó mm/min. Pulg/rev. ó pulg/mm.

El control trabaja en principio con avance en mm/rev; si se desea cambiar la unidad se debe especificar por función. +X

Ejemplo: Punto A = X50 Z-5

120

B

Punto B = X120 Z-30 50 A

-30

-5

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+Z

15 Desde A hasta B las coordenadas serán: G01 X120 Z-30 F0.2 ó G01 U70 W-25 F0.2

INTERPOLACIONES CIRCULARES Corresponde a trayectorias circulares. Su estructura es la siguiente:

•

Interpolación circular horaria: G02 X_ _ _ _ Z_ _ _ _ R_ _ _ _ F_ _ _ _ ó G02 U_ _ _ _ W_ _ _ _ R_ _ _ _ F_ _ _ _

•

Interpolación circular antihoraria: G03 X_ _ _ _ Z_ _ _ _ R_ _ _ _ F_ _ _ _ ó G03 U_ _ _ _ W_ _ _ _ R_ _ _ _ F_ _ _ _

Donde: X y Z ó U y W corresponden a las coordenadas del punto final; R, corresponde al radio del arco; y F, corresponde al avance. +X

Ejemplo:

70

B

Punto A = X30 Z-10

R18 A

Punto B = X70 Z-35

30 +Z -35

-10

Desde A hasta B las coordenadas serán: G03 X70 Z-35 R18 F0.3 (Coordenadas absolutas) ó G03 U40 W-25 R18 F0.3 (Coordenadas incrementales) Desde B hasta A las coordenadas serán:

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16 G02 X30 Z-10 R18 F0.3 (Coordenadas absolutas) ó G02 U-40 W25 R18 F0.3 (Coordenadas incrementales) Las interpolaciones circulares pueden especificarse a través de otra estructura de orden, en donde en vez de dar el radio del arco de la circunferencia daremos “la ubicación del centro del arco con respecto al punto de partida”. En este caso tendremos: G02 X_ _ _ _ Z_ _ _ _ I_ _ _ _ K_ _ _ _ F_ _ _ _ ó G02 U_ _ _ _ W_ _ _ _ I_ _ _ _ K_ _ _ _ F_ _ _ _

Donde, X y Z ó U y W son las coordenadas del punto final; I, corresponde al punto inicial al centro del arco (con el signo que corresponde); K corresponde a la distancia en el eje Z que va desde el punto inicial al centro del arco (con el signo que corresponde).

Ejemplo: +X

Punto A = X20 Z-10 Punto B = X21.6 Z-20

+I B

21,6 A 20 +K

5 C

15 +Z

-20

-10

Punto A = X20 Z-10 Punto B = X21.6 Z-20 Distancia de A a C = I-5 (en eje X) Distancia de A a C = K-15 (en eje Z) Desde A hasta B será: G03 X21.6 Z-20 I-5 K-15 F0.22

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MOVIMIENTOS DE ROSCADO (G32)

A través de esta orden se logra el sincronismo entre el giro del husillo y el desplazamiento de la herramienta. La orden se estructura de la siguiente manera: G32 X_ _ _ _ Z_ _ _ _ F_ _ _ _ ó G32 U_ _ _ _ W_ _ _ _ F_ _ _ _ Donde: X y Z ó U y W son las coordenadas del punto final (si la rosca es cilíndrica) y F corresponde al paso de la rosca en mm/rev.

Ejemplo: Suponemos sólo la primera pasada (paso 20 h/pulg). N70 N60

N50

O0001 ; N10 . . . . . N20 . . . . . ......... N50 G0 X20 Z5 ;
Posicionamiento para roscar N60 G32 X23 Z-25 F1.27 ;
ROSCADO N70 G0 X25 ;
se aleja en X para retirarse N80 . . . . . ......... Nota: 1. Para roscar se deberá definir la velocidad en RPM con la orden G97. 2. Es conveniente que la herramienta se posicione antes del inicio de la rosca de 1 a 2 veces el paso. NOTA GENERAL: Todas las funciones “G” son MODALES, es decir, son activas hasta que se lea otra función G que la elimine.

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INSTRUCCIONES DE LA TORRE Dato de Herramientas: Función “T” La máquina sale de fábrica con un sistema de coordenadas establecido y un punto de referencia definido. Un esquema del mismo es el siguiente: X Torre Portaherramientas

ZREF

Posición de Referencia

XREF

Z CERO DE MAQUINA

OPERADOR

Ahora bien, cuando colocamos una pieza y tenemos la herramienta, el sistema de coordenadas que queremos que reconozca el control ya no es el anterior, sino que es el que tiene por origen al CERO DE PIEZA, y el punto que debe controlar es el de la punta de la herramienta.

Para que el control deje de reconocer el CERO DE MAQUINA y pase a trabajar con el CERO DE PIEZA, y del punto TEORICO pase a reconocer a la punta de la herramienta, deberá disponer de la siguiente información: a) Distancia entre el CERO PIEZA y el CERO DE MAQUINA (en eje X). b) Distancia entre el PUNTO TEORICO y la punta de la herramienta (en las direcciones Y y Z).

Estas informaciones se almacenan en una tabla independiente con el nombre de “OFFSETS GEOMETRICOS”. Estos offsets o correctores de herramienta son 16, de manera que cada offset corresponde a cada herramienta.

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19 Código “T” La estructura de este código es la siguiente: T__ __

Donde los dos primeros dígitos corresponden a la posición de la herramienta en la torre. Para un modelo que tiene una torre de 8 posiciones, las alternativas podrán ser de 01 a 08.

Para el caso de los últimos dos dígitos, los mismos representan el número de corrector u offset que corresponde a la herramienta en cuestión. Como dijimos podrán ser 01 a 16.

Z MORDAZA PLATO X PIEZA

CERO DE MAQUINA

CERO DE PIEZA

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CICLOS SEMIAUTOMATICOS

1. Ciclos de Mecanizado Longitudinal “G90” La estructura general de este ciclo es la siguiente: G90 X_ _ _ _ Z_ _ _ _ R_ _ _ _ F_ _ _ _ Donde la herramienta realizará la siguiente trayectoria:

R

X

Z

Se deberá colocar el signo a la instrucción “R” de acuerdo a la siguiente convención:

R>0

R0

R