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MAQUINAS - HERRAMIENTAS CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO

Ing. Wilson Calle

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HISTORIA DEL CONTROL NUMERICO En 1949 la tecnología de los aviones jet demanda que la mecanización de sus piezas sea más dispendiosa y precisa, una de estas piezas era una leva tridimensional para el regulador de la bomba de los motores, por lo cual la fuerza aérea de Estados Unidos junto con el MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets) inicia el proyecto de una máquina controlada por un computador. En 1952 el MIT presenta la primera máquina de control numérico (NC) basada en los conceptos de Jhon Parsons y Frank Stulen, esta máquina era una fresadora y el control era conformado por tubos electronicos y relays, como se ve en la foto el control era más grande que la misma máquina.

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HISTORIA DEL CONTROL NUMERICO ƒ En 1952 se comenzaron a fabricar las primeras maquinas de control numérico (NC) a nivel industrial. ƒ En 1970 al control NC se le agrega el microcomputador y se lo perfecciona hasta llegar a ser CNC totalmente controlado por un computador. ƒ Después de 1972 las máquinas CNC han venido evolucionado a la par con los computadores haciéndolas más confiables y fáciles de manejar.

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CNC ƒCNC es la sigla de computer numerical control, control numérico por computador.

ƒ El control se toma como eslabón de unión entre la máquina y el operario. Para que la máquina pueda trabajar se introducen los datos geométricos y tecnológicos al control por medio de un lenguaje de programación. ƒ Con ayuda del control se pueden realizar tareas que son insolubles en una máquina convencional.

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LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN ISO ƒ La ISO estandarizó el lenguaje de programación para las máquinas CNC. ƒ Muchos fabricantes de controles han desarrollado un lenguaje propio para sus controles conocido como conversacional, pero un programador que domine la programación ISO puede defenderse bien en la mayoría de controles. ƒ Nos centraremos en el lenguaje de programación enfocado a los controles FANUC que son los de mayor uso en nuestra industria. ƒ Este lenguaje de programación se compone de códigos compuestos por letras seguidas de números, por medio de los cuales se dan las ordenes de movimiento y activación de funciones de la maquina.

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CODIGOS DE PROGRAMACION ISO ƒ CODIGOS G: fueron en principio creados para especificar la geometría de la trayectoria de la herramienta, si avanza rápidamente, o mecanizando en línea recta o en arco. Estos códigos están compuestos por la letra G seguida de números, van desde el G0 hasta el G99. ƒ CODIGOS M: Misceláneos o funciones auxiliares, se crearon en principio para automatizar las funciones que realizaría e operario, como prender el husillo, encender el refrigerante, etc. Estos códigos van desde el M0 hasta el M99. ƒ CODIGO S: Speed = con este código se programa la velocidad del husillo en r.p.m, el código S va acompañado de el valor numérico de las r.p.m a las que va a girar el husillo. Ejemplo, si se programa S2300 el husillo girará a 2300 r.p.m. El valor de la velocidad del husillo se programará de acuerdo al material a trabajar y al tipo de herramienta a utilizar.

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CODIGOS DE PROGRAMACION ISO ƒ CODIGO F: feed = alimentación o avance de mecanizado, es la velocidad con que se mueve la máquina en las operaciones de mecanizado, en el torno el avance se especifica en milímetros por revolución o vuelta de la copa. ƒ El código F va acompañado del valor numérico del avance de mecanizado. Ejemplo, si se programa F0.2, la máquina se moverá a 0.2 mm/revolución.

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CODIGOS DE PRORAMACION ISO ƒ CODIGO T: tool herramienta de trabajo, la programación de las herramientas se hace de acuerdo al orden operacional del proceso. El código T va acompañado del número de herramienta que se ha de llamar a trabajar, T0101, T0202, T0303, etc. ƒ En el código T 01 01 los dos primeros dígitos (01) se refieren a la posición física de la herramienta en la torreta, y los dos siguientes (01) a la casilla donde se graba la compensación de medidas para esta herramienta.

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CODIGOS DE PRORAMACION ISO ƒ CODIGOS X, Z : estos códigos se utilizan para designar las coordenadas de trabajo en el torno. ƒ El eje X es asignado al carro transversal, determinando los diámetros de la pieza de trabajo. ƒ En coordenadas incrementales o relativas el eje X se distingue como U. ƒ El eje Z es asignado al carro longitudinal y determina las longitudes de la pieza de trabajo. ƒ En coordenadas incrementales y relativas el eje Z se distingue como W. Estos códigos van acompañaos de valores numéricos X22. Z5. que especifican las coordenadas a donde debe desplazarse la máquina según la orden dada.

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CODIGOS DE PROGRAMACION ISO ƒ CODIGO C : en los tornos con torreta motorizada, el eje C es la copa que indexa en grados y puede interpolar con los ejes X, Z. ƒ En este tipo de tornos se puede taladrar fresar y roscar en sentido diametral, y frontalmente se puede taladrar, fresar y roscar fuera del centro de la pieza.

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CODIGOS DE PROGRAMACION ISO ƒ CODIGO C :

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ESTRUCTURA DEL PROGRAMA ƒ Los programas se identifican con la letra O y se dispone de cuatro dígitos para numerar el programa, en algunos controles se puede digitar entre paréntesis el nombre del programa para una mejor identificación en la biblioteca de programas, por último se cierra el bloque o renglón de programación con un punto y coma al oprimir la tecla EOB (end of block). O1235 (ROTULA 12L14); ƒ Generalmente se numeran los bloques o renglones de programación con la letra N de 5 en 5, o de 10 en 10 para tener un orden en la edición de los programas. Luego del numero de bloque se programan las instrucciones con los códigos G, M, F, S, T, que se necesiten cerrando el bloque de programación con el punto y coma. N5 N10 N15 ¨¨ ¨¨ N250

T0000 G40 G21 G97 G99 ; G28 U0 W0 ; T0101 ; ¨¨ ¨¨¨ ¨¨ ¨¨ M30;

ƒ La estructura del programa se cierra con el código M30 (fin de programa).

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CODIGOS M ƒ En un bloque de programación se programa un solo código M. ƒ M00: parada intermedia en el programa, se utiliza para que el operario realice alguna intervención necesaria antes de continuar con la secuencia normal del programa generalmente para colocar a tope una pieza. O0002; N5 T0101; N10 G0X0Z0; N15 M00 (COLOCAR A TOPE LA PIEZA); ----- N20 G0X100Z100; N25 T0202; ƒ M01: parada opcional programada, tiene la misma utilidad del código M00, pero la maquina se detiene cuando llega a leer el código si el operario ha activado el botón optional stop, si no lo ha activado la maquina no ejecuta la parada intermedia. ¨¨ ¨¨¨ ¨¨ N90 G1Z-45.F0.1; N95 G0X34.Z3.; N100 M01 (VERIFICAR DIAMETRO INTERIOR); --- N105 G0X36; N110 G1Z-45.;

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CODIGOS M ƒ M02: fin de programa, se utiliza para cerrar la estructura del programa, actualmente se utiliza más el código M30. N225 G0X100.Z100.; N230 M02; ƒ M03: giro de husillo en sentido horario, este código se acompaña del código de velocidad de husillo S y el valor numérico de las rpm. El sentido de giro se determina ubicándose detrás de la copa. N125 T0808; N130 M03 S1200; N135 G0X20.Z3.; ƒ M04: girar husillo en sentido antihorario, este código también va acompañado del código S y las rpm. N125 T0808; N130 M04 S2000; N135 G0X20.Z3.;

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CODIGOS M ƒ M05: detener husillo, se utiliza sobre todo antes de cambiar el sentido de giro del husillo. N70 G0X100.Z100.M05; N75 T0606; N80 G0X0Z2.M3; ƒ M08: encender el refrigerante, coolant on, para que funcione con este código se debe activar el botón coolant auto en el panel de control. Se debe programar después de cada cambio de herramienta. N50 T0404; N55 G0X32.Z2.M8; ƒ M07: encender refrigerante limpia viruta. ƒ M09: apagar el refrigerante.

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CODIGOS M ƒ M10: cerrar copa, chuck clamp. Se utiliza para cerrar la copa en un ciclo automático de alimentación de barra, con jalador o alimentador de barras junto con el código M11. ƒ M11: abrir copa, chuck unclamp. N30T0101(TOPE); N35 G0X0Z0; N40 M11; N45 G4P1000; N50 M10; N55G4P1000; N60 G0X100.Z100. N65T0202;

ƒ M14 : part catcher extend (extender recogedor de piezas) ƒ M15 : part catcher retract (retraer recoger de piezas)

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CODIGOS M ƒ M14 : part catcher extend y M15 : part catcher retract T1010 (TRONZADOR) ; G0X32.Z-34.M3S1000G97; G1X0F0.08 M14; G0X60.; M15; G0X150.Z150. M99;

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CODIGOS M ƒ M12: sacar la pinola de la contrapunta, quil out. Saca la pinola hasta que hace contacto con la pieza de trabajo. N65 M12; N70 G4P2000; N75 G0X36.Z1.; ƒ M13: retraer la pinola de la contrapunta, quil in. N125 M13; N130 G4P2000; N135 G0X100.Z100.;

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CODIGOS M ƒ M30: fin de programa, cierra la estructura del programa, apaga todas las funciones y además cuenta una pieza realizada. O0024; N5 T0101; ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ ¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨ N450 M30; ƒ M95: contador de piezas, se programa cuando dentro de un ciclo de trabajo se fabrican varias piezas. ƒ M98: llamar subprograma a trabajar. Se utiliza para llamar un subprograma desde un programa principal, con la letra P se designa el numero de subprograma a llamar. ƒ M99: fin de subprograma, este código cierra la estructura del subprograma.

(TRONZADO); G0 X20. Z-30. M4S800; G1 X0 F0.08; M95; G0 X30.;

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SISTEMA DE COORDENADAS

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REFERENCIA DE MAQUINA

El origen de coordenadas de la maquina se llama cero de maquina (M), la referencia de la maquina o HOME (R) es fijo en la maquina y es determinado por el fabricante.

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ORIGEN DE COORDENADAS DE LA PIEZA DE TRABAJO (CERO DE PIEZA)

El origen de coordenadas de la pieza se fija generalmente en la cara de la pieza en Z y en el centro de la pieza en X. Para determinar este cero de pieza se realiza un procedimiento operacional.

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COORDENADAS DE LA PIEZA

Después de fijar el cero de pieza todas las dimensiones de la pieza se miden con respecto a este cero. Las medidas en el eje X siempre son Diámetros, y en Z son longitudes, como el cero esta en la cara de la pieza, las coordenadas de la pieza en Z serán negativas.

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PROGRAMACION DE COORDENADAS Los movimientos de la herramienta se pueden programar de dos formas diferentes: ƒCoordenadas relativas U , W: se ƒ Coordenadas absolutas X,Z: programan los valores U, W medidos desde se programan los valores X, Z la ultima posición donde se encuentre la siempre desde el cero de pieza herramienta en ese momento hasta la hasta la posición de destino. posición de destino en incrementos.

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EJEPLO DE COORDENADAS ABSOLUTAS ƒAbsolutas: si la herramienta esta ubicada en el cero de pieza W = P0:

P0 P1 P2 P3 P4

X

Z___

_____ _____ _____ _____ _____

_____ _____ _____ _____ _____

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EJEMPLO DE COORDENADAS RELATIVAS ƒ Relativas o incrementales: si la herramienta esta ubicada en el cero de pieza W = P0:

U

W___

P0-P1 P1-P2 P2-P3 P3-P4

____ ____ ____ ____

____ ____ ____ ____

P4-P3 P3-P2 P2-P1 P1-P0

____ ____ ____ ____

____ ____ ____ ____

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EJERCICIO DE COORDENADAS ABSOLUTAS Y RELATIVAS ƒ Ubicar las coordenadas absolutas y relativas de los siguientes elementos si el cero pieza esta ubicado en W.

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CODIGOS G ƒ En un bloque de un programa se pueden programar varios códigos G que no se cancelen entre si. ƒ Los códigos G modales, es decir que siguen activos hasta que se cambien o cancelen por otros. G0: POSICIONAMIENTO EN MARCHA RAPIDA ƒ Este código modal se utiliza para aproximar la herramienta a la pieza de trabajo antes de mecanizar, para alejarse de la pieza después de mecanizar y realizar movimientos en vacío. ƒ La máquina se aproxima a la máxima velocidad hasta las coordenadas programadas.

G0 X25. Z5. ;

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CODIGOS G G1: MECANIZADO EN LINEA RECTA ƒ Este código modal, también llamado interpolación lineal, se utiliza para todo tipo de mecanizado en línea recta, la maquina se mueve con avance de mecanizado F hasta las coordenadas programadas. ƒ Se utiliza para mecanizar: tronzados, conos, ranurados, refrentados, cilindrados etc.

G1 Z-30. F0.12 ;

31 G1: MECANIZADO EN LINEA RECTA

G1 Z-30 F0.12 ; X52 ;

G1 Z-25 F0.15 ; X50 Z-35 ; X55 ;

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EJERCICIOS DE PROGRAMACION G0 Y G1

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CODIGOS G G2 y G3: MECANIZADO EN ARCOS / RADIOS ƒ G2 : este código modal se utiliza para mecanizar arcos y semiesferas donde la herramienta describe una trayectoria en sentido horario. ƒ Después del código G2 se programa el punto final del arco en X, Z y el radio del arco con el código R. ƒ Este código también va acompañado del código F de avance.

G2 X55 Z- 45 R15 F0.2

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CODIGOS G G2 y G3: MECANIZADO EN ARCOS / RADIOS ƒ G3 : este código modal se utiliza para mecanizar arcos y semiesferas donde la herramienta describe una trayectoria en sentido antihorario. ƒ Después del código G3 se programa el punto final del arco en X, Z y el radio del arco con el código R. ƒ Este código también va acompañado del código F de avance.

G3 X55. Z- 45. R15. F0.2

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CODIGOS G G2 y G3: MECANIZADO EN ARCOS / RADIOS

G2 :INTERPOLACION CIRCULAR HORARIA

G3 : INTERPOLACION CIRCULAR ANTIHORARIA

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CODIGOS G G2 y G3: MECANIZADO EN ARCOS / RADIOS

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CODIGOS G G2 y G3: MECANIZADO EN ARCOS / RADIOS

G1 Z-25 F0.12; G2 X50 Z-35 R10 F0.25; G1 X55 ;

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EJERCICIOS DE PROGRAMACION G2 Y G3

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EJERCICIOS DE PROGRAMACION G2 Y G3

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INSERCION DE CLAFLANES Y RADIOS

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G20: TRABAJAR EN PULGADAS

Al activar este código las coordenadas en la pantalla se visualizan con cuatro decimales después del punto.

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G21: TRABAJAR EN MILIMETROS

Al activar este código las coordenadas en la pantalla se visualizan con tres decimales después del punto. Este código viene activo por defecto.

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CODIGO ADICIONALES DE IMPORTANCIA CODIGO M06: Para realizar el cambio de herramienta se utiliza la siguiente instrucción N30

M06 T0101;

CODIGO G90: Para trabajar en coordenadas absolutas. CODIGO G91: Para trabajar en coordenadas relativas o incrementales. CODIGO G33: Para generar una rosca (en una sola pasada). N20

G33 X…..Y….. F…….

Donde X y Y son las coordenadas del punto de destino en milímetros y F es el paso de la rosca en mm CODIGO G54 al G59: Se utilizan para seleccionar desde 1 hasta 6 sistemas de coordenadas para establecer el cero pieza W.

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G28 : RETORNO A REFERENCIA DE MAQUINA ƒ Este código no modal envía los ejes al cero de maquina en marcha rápida. ƒ Se utiliza cuando se necesita alejar los ejes para cambiar herramienta, o para que el operario pueda cambiar de pieza. ƒ En este ejemplo la herramienta se ubicará en X50. Z12. antes de llegar al cero de máquina.

G28 X50. Z12. ;

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G28 : RETORNO A REFERENCIA DE MAQUINA

G28 Uo W0; ƒ Si se programa con coordenadas relativas U y W, la maquina se mueve directamente desde donde esta hasta el cero de máquina R

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COMPENSACIÓN DEL RADIO DEL INSERTO ƒ Los insertos intercambiables están redondeados en la punta de corte para mejorar el acabado de la pieza y alargar la vida del inserto. ƒ Este redondeo causa imprecisiones al programar movimientos que no son paralelos a los ejes, como en los conos o radios. ƒ Se aplica solamente para contornos interiores y exteriores.

Punto teórico de programación G41: compensar el radio a la izquierda. G42 : compensar el radio a la derecha. G40 : cancela la compensación del radio.

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COMPENSACIÓN DEL RADIO DEL INSERTO En la tabla de compensación de herramientas (GEOMETRIA) se graba el dato del radio del inserto en la casilla R y la ubicación del filo en la casilla T.

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LLAMADO DE SUBPROGRAMAS ƒ M98: llamar subprograma a trabajar. Se utiliza para llamar un subprograma desde un programa principal, con la letra P se designa el numero de subprograma a llamar. Si se programa M98 P32 se buscará el subprograma 32 para ejecutarlo. ƒ La letra L se utiliza para repetir varias veces el mismo subprograma, si se programa M98 P48 L5, el subprograma 48 se repetirá 5 veces antes de regresar al programa que lo llamó. ƒ M99: fin de subprograma, este código cierra la estructura del subprograma y retorna al programa que lo llamó. Si se programa M99 P50 el subprograma regresara al numero de bloque N50.

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PROGRAMA Y SUBPROGRAMA O0024 N5 T0404 N10 G0 X63 Z-10 M4 G96 S180 N15 M98 P25 N20 G0 Z-30 N25 M98 P25 N30 G0 Z-50 N35 M98 P25 N35 M30

O0025 N5 G0W3.024 N10 G1U-5.6W-0.751F0.06 N15 W-6.146 N20 U-4.W0.65 N25 W4.846 N30 U-4.W-0.65 N35 W-3.547 N40 U-4.W0.65 N45 W2.247 N50 U-2.W-0.322 N55 W-1.6 N60 G0U19.6W1.599 N65 G0U-3.106W2.889 N70 G1U-16.894W-2.746 N75 W-1.887 N80 U18.W-2.924 N85 G0U2.W4.668 N90 M99