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Laboratorio de Procesos de Mecanización

Práctica N° 2, Programación ISO 17-agosto-2019, Paralelo 102, II Término 2019-2020 Felix Patricio Santana Toapanta Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP) Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) Guayaquil – Ecuador [email protected] Resumen Se obtuvo conocimiento y entendimiento acerca del lenguaje para poder ejecutar un modelado de piezas requeridas en la guía de la práctica, así también como se diferencian el código de un torneado y un fresado, además del uso de un simulador para poder realizar de cada código y observar como se ejecuta este código obteniendo el maquinado final de la pieza. Palabras Claves: Fresado CNC, Torneado CN, Código ISO.

Abstract Knowledge and understanding about language was obtained to be able to execute a modeling of required pieces in the practice guide, as well as differentiate the code of a turning and milling, in addition to the use of a simulator to perform each code and observe how this code is executed obtaining the final machining of the piece. Keywords: CNC milling, CN turning, ISO code.

Objetivos Generales Conocer los tipos de lenguajes necesarios para programar en Maquinas CNC, ver la diferencia que existe para torneado CNC y fresado CNC. Identificar los pasos a seguir, con respecto a la programación del modelado para piezas.

Objetivo especifico Mediante los conocimientos de lenguajes CNC, generar el código respectivo para el modelado de dos piezas una de fresado y una de torneado.

Introducción Las maquinas de Control Numérico Computarizado o también llamadas maquinas CNC son usadas para realizar diferentes operaciones como son el Torneado CNC y Fresado CNC, estas maquinas usan un lenguaje estándar que por lo general varían según el sistema de control CNC debido a esto se consulta el manual de la máquina para conocer así la sintaxis y sentencias correctas a usarse. El lenguaje usado se lo considera de bajo nivel llamado G&M (Instrucciones Generales y Misceláneas) o también conocido como código ISO, son basadas en programación vectorial por lo que las acciones que usan son para movimientos rectos y movimientos de circunferencia,

además van acompañado de los parámetros necesarios para el maquinado como por ejemplo las velocidades del husillo y avance d la herramienta. La programación CNC encuentra conformada de bloques o instrucciones ordenadas en subrutinas o también llamado cuerpo del programa que es donde se ingresa toda la información necesaria para que se realice el maquinado de la pieza. El cuerpo del programa se compone de la siguiente manera: •

• •

Cabecera Esta conformada de la siguiente manera: o Inicio del programa o Selección de herramienta de corte o Posicionamiento rápido Cuerpo del Programa o Movimientos de corte de material Fin del programa o Retiro de las cernías del material o Fin del programa

Las funciones o variables que se usan por lo general en la programación CNC son las siguientes: Variable N G X Y Z R A I J K F S T M

Descripción Número de Secuencia Funciones Preparatorias Comando para el Eje X Comando para el Eje Y Comando para el Eje Z Radio desde el Centro Especificado Ángulo contra los Punteros del Reloj desde el Vector +X Desplazamiento del Centro del Arco del Eje X Desplazamiento del Centro del Arco del Eje Y Desplazamiento del Centro del Arco del Eje Z Tasa de Alimentación Velocidad de Giro Número de Herramienta Funciones Misceláneas

Se presentan los códigos mas usados para el fresado y el torneado CNC.

Minidiccionario de G&M para Tornos CNC. Códigos Generales G00: Posicionamiento rápido (sin maquinar) G01: Interpolación lineal (maquinando) G02: Interpolación circular (horaria) G03: Interpolación circular (antihoraria) G04: Compás de espera G10: Ajuste del valor de offset del programa G20: Comienzo de uso de unidades imperiales (pulgadas)

G21: Comienzo de uso de unidades métricas G28: Volver al home de la máquina G32: Maquinar una rosca en una pasada G36: Compensación automática de herramienta en X G37: Compensación automática de herramienta en Z G40: Cancelar compensación de radio de curvatura de herramienta G41: Compensación de radio de curvatura de herramienta a la izquierda

G42: Compensación de radio de curvatura de herramienta a la derecha G70: Ciclo de acabado G71: Ciclo de maquinado en torneado G72: Ciclo de maquinado en frenteado G73: Repetición de patrón G74: Taladrado intermitente, con salida para retirar virutas G76: Maquinar una rosca en múltiples pasadas G96: Comienzo de desbaste a velocidad tangencial constante G97: Fin de desbaste a velocidad tangencial constante G98: Velocidad de alimentación (unidades/min) G99: Velocidad de alimentación (unidades/revolución) Códigos Misceláneos M00: Parada opcional M01: Parada opcional M02: Reset del programa M03: Hacer girar el husillo en sentido horario M04: Hacer girar el husillo en sentido antihorario M05: Frenar el husillo M06: Cambiar de herramienta M07: Abrir el paso del refrigerante B M08: Abrir el paso del refrigerante A M09: Cerrar el paso de los refrigerantes M10: Abrir mordazas M11: Cerrar mordazas M13: Hacer girar el husillo en sentido horario y abrir el paso de refrigerante

M14: Hacer girar el husillo en sentido antihorario y abrir el paso de refrigerante M30: Finalizar programa y poner el puntero de ejecución en su inicio M31: Incrementar el contador de partes M37: Frenar el husillo y abrir la guarda M38: Abrir la guarda M39: Cerrar la guarda M40: Extender el alimentador de piezas M41: Retraer el alimentador de piezas M43: Avisar a la cinta transportadora que avance M44: Avisar a la cinta transportadora que retroceda M45: Avisar a la cinta transportadora que frene M48: Inhabilitar Spindle y Feed override (maquinar exclusivamente con las velocidades programadas) M49: Cancelar M48 M62: Activar salida auxiliar 1 M63: Activar salida auxiliar 2 M64: Desactivar salida auxiliar 1 M65: Desactivar salida auxiliar 2 M66: Esperar hasta que la entrada 1 esté en ON M67: Esperar hasta que la entrada 2 esté en ON M70: Activar espejo en X M76: Esperar hasta que la entrada 1 esté en OFF M77: Esperar hasta que la entrada 2 esté en OFF M80: Desactivar el espejo en X M98: Llamada a subprograma M99: Retorno de subprograma

Minidiccionario de G&M para Fresadoras CNC. Códigos Generales G00: Posicionamiento rápido (sin maquinar) G01: Interpolación lineal (maquinando) G02: Interpolación circular (horaria) G03: Interpolación circular (antihoraria) G04: Compás de espera G15: Programación en coordenadas polares G20: Comienzo de uso de unidades imperiales (pulgadas) G21: Comienzo de uso de unidades métricas

G28: Volver al home de la máquina G40: Cancelar compensación de radio de curvatura de herramienta G41: Compensación de radio de herramienta a la izquierda G42: Compensación de radio de herramienta a la derecha G50: Cambio de escala G68: Rotación de coordenadas G73: Ciclos encajonados G74: Perforado con ciclo de giro antihorario para descargar virutas G76: Alesado fino

G80: Cancelar ciclo encajonado G81: Taladrado G82: Taladrado con giro antihorario G83: Taladrado profundo con ciclos de retracción para retiro de viruta G90: Coordenadas absolutas G91: Coordenadas relativas G92: Desplazamiento del área de trabajo G94: Velocidad de corte expresada en avance por minuto G95: Velocidad de corte expresada en avance por revolución G98: Retorno al nivel inicial G99: Retorno al nivel R G107: Programación del 4o eje Códigos Misceláneos M00: Parada M01: Parada opcional M02: Reset del programa M03: Hacer girar el husillo en sentido horario

M04: Hacer girar el husillo en sentido antihorario M05: Frenar el husillo M06: Cambiar de herramienta M08: Abrir el paso del refrigerante M09: Cerrar el paso de los refrigerantes M10: Abrir mordazas M11: Cerrar mordazas M13: Hacer girar el husillo en sentido horario y abrir el paso de refrigerante M14: Hacer girar el husillo en sentido antihorario y abrir el paso de refrigerante M30: Finalizar programa y poner el puntero de ejecución en su inicio M38: Abrir la guarda M39: Cerrar la guarda M62: Activar salida auxiliar 1 M67: Esperar hasta que la entrada 2 esté en ON M71: Activar el espejo en Y M80: Desactivar el espejo en X M81: Desactivar el espejo en Y M98: Llamada a subprograma M99: Retorno de subprograma

En la siguiente tabla se presentan algunos tipos de ciclos fijos tanto para torneado y fresado: Principales ciclos fijos Fresadora Torno • G81 Taladrado. • G66 Seguimiento de perfil. • G82 Taladrado con paso variable. • G68 Desbastado en el eje X. • G83 Taladrado profundo con paso constante. • G69 Desbastado en el eje Z • G84 Roscado. • G81 Torneado de tramos rectos. • G85 Escariado. • G82 Refrentado de tramos rectos. • G86 Mandrinado. • G83 Taladrado axial / Roscado con macho. • G87 Cajera rectangular. • G84 Torneado de tramos curvos. • G88 Cajera circular. • G85 Refrentado de tramos curvos. • G160 Mecanizado múltiple de línea recta. • G86 Roscado longitudinal. • G161 Mecanizado múltiple formando un • G87 Roscado frontal. paralelogramo. • G88 Ranurado en el eje X • G162 Mecanizado múltiple formando una • G89 Ranurado en el eje Z malla. • G160 Taladrado / Roscado en la cara de refrentado. • G163 Mecanizado múltiple formando una • G161 Taladrado / Roscado en la cara de cilindrado. circunferencia. • G162 Chavetero en la cara de cilindrado. • G164 Mecanizado múltiple formando un arco. • G163 Chavetero en la cara de refrentado. • G165 Mecanizado programado mediante una cuerda de arco.

Metodología

Para realizar los modelados de las piezas propuestas se debe de diferencias entre un cero de Maquina t un cero de pieza, el cero de maquina lo establece el fabricante lo que es conocido como el punto de origen de la maquina donde se encuentra equilibrada la máquina. El cero de pieza se encarga de establecerlo el operador según las necesidades de como se vaya a maquinar la pieza y siendo el punto de origen donde se empezará a programar todos los movimientos. Se recomienda a seguir el siguiente orden para poder realizar el código para el maquinado de cualquier pieza. Inicio del programa En esta parte se encuentran las funciones que pertenecen para preparar el desarrollo del código: Ej: O1996; Nombre que se le da al programa G21; Unidades en mm G54; Selección del sistema de coordenadas Además, se debe añadir las funciones que corresponden al tipo de coordenadas que se usaran, ya que con esto puede variar el código. Selección de Herramienta de corte La selección de que herramienta se usará dependerá también de que equipo pretendemos usar, por ejemplo: o

Para torneado la herramienta se llama de la siguiente manera: T0101; M03 S1000;

o

Seleccionar la herramienta No 01, Compensación 01 Encendido del husillo SH, 1000 rpm

Para Fresado la herramienta se llama de la siguiente manera: M06 T01; M03 S1000;

Seleccionar la Herramienta No 01 Encendido del husillo SH, 1000 rpm

Posicionamiento Es la sentencia que se encarga en colocar la herramienta de corte como por seguridad como también para dar inicio a las operaciones de corte. La función encargada es G00. Movimientos de corte En esta parte del programa se encontrarán todas las funciones que se encargarán de realizar las operaciones necesarias para el maquinado ya sean para torneado como para fresado. Conformadas por movimientos rectos y movimientos de circunferencia, la más usadas son G01, G02 y G03, en la sección de introduccion se encuentran algunas sentencias de los ciclos principales fijos para torneado y fresado. Retiro de la cernías el material Cumple la misma función que el posicionamiento, retira la herramienta hacia otra posición para la seguridad de la pieza, además la sentencia usada es la misma para el posicionamiento. Fin del programa

La sentencia encargada en darle fin al código que se está realizando en el momento es M02 o M30 ambas poseen la misma función y también son opcionales ya que cada Máquina CNC se comporta de diferente manera.

Resultados Una empresa de metalmecánica requiere que se desarrolle la programación para la fabricación de punzones de acero a ser utilizados en procesos de troquelado. Las piezas que piden son las siguientes: Para Torno:

Se tiene que la materia prima es un cilindro de longitud de L=75mm y un diámetro de D=25. 4mm.Con la siguiente información de las herramientas: Para torneado: Inserto Rombicos 80° COD DNMG 15 06 08-PM 4225 con Vc = 425 m/min, f = 0.25 mm/rev. Para tronsado: Inserto Rectangular COD N151.2-300-5E 4225, espesor 3mm, Vc = 250m/min, f = 0.05 mm/rev. Primero se analiza los puntos de la pieza donde se realizarán las piezas: Operación Acabado Corte Donde:

Herramienta #1 #3

Vc 425m/min 250 m/min

f 0.25 mm/rev 0.05 mm/rev

S= Las revoluciones por minuto de la pieza Y se la calcula mediante la siguiente formula: 𝑆 = 1000 ∗

𝑉𝐶 [𝑅𝑃𝑀] 𝜋𝐷

Los puntos que tendrá la pieza al momento de programarla serán: P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6

X0 X10 X10 X18 X18 X22 X22

Z0 Z0 Z-15 Z-19 Z-34 Z-39 Z-59

S 6149 3134

Código CNC: 1. % 2. O1996; 3. G21; 4. G54; 5. G00 X100; 6. G00 Z100; 7. T0101; 8. M03 S6149; 9. G00 Z0; 10. G00 X11; 11. G01 X11 F0.25; 12. G01 Z-15; 13. G02 X18 Z-19 R4; 14. G01 Z-34; 15. G01 X22 Z-39; Para Fresado:

16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29.

G01 Z-59; G01 X26.4; G00 X100 G00 Z100 T0303; M03 S3134; G00 X26.4; G00 Z-62; G01 X-2 f0.05; G01 X26.4 G00 X100; G00 Z100; M05; M30;

Se tiene que la materia prima de medidas 150x100x35 mm y se necesita que tenga perforaciones de 0.5in. Con la siguiente información de herramientas: Fresa porta-insertos para escuadrado: 2 insertos COD R390-11 T3 08M-PM1030, Vc = 27 m/min, fz=0.12 mm/diente. Broca de acero duro ½ in de diámetro: Vc = 50m/min, f = 0.03 mm/rev. Se analiza las operaciones que son requeridas en el fresado:

Operación Herramienta

f

𝑚

Perfilado

01

275 [𝑚𝑖𝑛]

Taladrado

03

50 [

Código ISO: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26.

Vc

% O2019; G21; G54; G90; G00 Z100; G00 X100 Y100; M06 T01; M03 S5470; G00 X0 Y0 F0.24; G00 Z0; G01 Z-20; G01 X50 Y22; G01 X105 Y22; G03 X105 Y54 I0 J16 R8; G03 X90 Y66.9 I15 J15 R15; G03 X80 Y90 I10 J10 R10; G01 X35 Y66.9; G02 X50 Y22 I15 J30 R15; G00 Z0; G00 X100 Y100; G00 X0 Y0; G01 Z-20 F0.24; G01 X27 Y100; G01 X0 Y100; G01 X0 Y0;

𝑚 𝑚𝑖𝑛

]

S 𝑚𝑚

0,24 [ 𝑟𝑒𝑣 ] 0,03 [

27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54.

𝑚𝑚 𝑟𝑒𝑣

]

5470 [𝑟𝑝𝑚] 1253 [𝑟𝑝𝑚]

G01 X15 Y0; G01 X15 Y100; G00 X0 Y88 F0.24; G01 X150; G01 Y100; G01 X0; G00 X142 Y92; G01 Y0; G01 X121; G01Y92; G00 X134 Y92; G01 Y0; G00 X100 Y100; G00 Z2; M06 T03; M03 S1253; G00 X15 Y5; G00 Z-19 F0.03; G01 Z-16; G00 Z-19 X15 Y8; G01 Z-16; G00 Z-19 X135 Y85 F0.03; G01 Z-16; G00 Z-19 X135 Y 15; G01 Z-16 F0.03; G00 X100 Y100 Z2; M05 M30

Conclusiones y Recomendaciones En conclusión, existen diferentes aplicaciones de las sentencias cuando se trata de procesos mecanizados, es decir, a partir del equipo que se esté empleando las herramientas se mantienen fijas o rotan. Por otra parte, existe el riesgo de que el equipo se dañe o que el código no compile, esto puede ocurrir si el código determinado en el procedimiento empleado no cumpla su respectivo orden En el análisis de los rangos para la operación de fresado de perfil se debe tomar en cuenta la posición de origen, el cual debe incluir el diámetro de la fresa ya que el punto de origen para la programación se relaciona con el centro de la fresa, por lo tanto, se debe o restar o sumar el radio de la fresa según como sea la pieza para modelar. Se debe verificar en un simulador el código realizado antes de introducirlo a la maquina CNC ya que un mal cálculo de esta afectaría la herramienta y la pieza que se está maquinando.

Para la presentación en el simulador del código ISO del problema de la fresadora se tuvo inconvenientes con el programa CIMCO que se usó para la simulación por lo que no se pudo comprobar la validez del código. Referencias

Coromant, S. (s.f.). Sanvidk Coromant. Obtenido de https://www.sandvik.coromant.com/eses/knowledge/parting-grooving/pages/parting-off.aspx Fresadora, T. y. (s.f.). Cortec. Obtenido de https://cortec.es/servicios/torno-y-fresadora/ ISO, L. C. (s.f.). Calameo. Obtenido de https://es.calameo.com/read/0007729059e6925c64377 Ribas, J. (s.f.). Blog Disseny Producted. Obtenido de https://dissenyproducte.blogspot.com/2016/07/programacion-de-cnc-con-lenguajeiso.html S.a, T. (s.f.). TecnoEdu. Obtenido de https://tecnoedu.com/CNC/GM.php solidworks. (s.f.). Compuengine. Obtenido de https://www.compuengine.com.ec/copia-desolidworks-flow-simulation-1 ww.r-luis.xbot.es. (s.f.). Rluis CNC. Obtenido de http://r-luis.xbot.es/cnc/codes02.html