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Ext. Soledad de Doblado

CARRERA: Ingeniería Industrial

PROFESOR: Eva Rocio Romero Aguilar

TRABAJO: Introducción del Control Numérico por computadora en la industria.

GRUPO: 104H

PRESENTA: Miranda Espinosa Ramiro Rosado Díaz julio franky Figueroa Olivares Ricardo Espejo Huerta Williams Rubio Murillo Teodoro Gabriel

FECHA: 19/Septiembre/2015

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Índice Objetivos........................................................................................................................................... 3 Objetivo General: .......................................................................................................................... 3 Objetivos específicos: .................................................................................................................. 3 Pregunta de investigación ........................................................................................................... 3 Marco teórico................................................................................................................................... 4 Torno convencional. ..................................................................................................................... 4 Control numérico computarizado cnc ........................................................................................ 5 Antecedentes ............................................................................................................................ 5 Control numérico en la ingeniería .......................................................................................... 6 Descripción de la programación ........................................................................................... 10 Programación cnc................................................................................................................... 11 Códigos de programación ..................................................................................................... 11 Números de secuencia n................................................................................................... 11 Programación de cotas x, z .............................................................................................. 12 Funciones preparatorias g ................................................................................................ 12 Velocidad de corte .............................................................................................................. 12 Profundidad de pasada...................................................................................................... 12 Avance de trabajo............................................................................................................... 13 Refrigerante ......................................................................................................................... 13 Fijación de la pieza............................................................................................................. 13 Ventajas del control numérico por computadora cnc ........................................................ 13 Conclusión ............................................................................................................................... 14 Fuentes de consulta .................................................................................................................... 15 Libro Digital Casillas Maquinas calculo de taller ................................................................... 15 Torno ............................................................................................................................................ 15 Libro digital Alrededor de las maquinas herramientas ......................................................... 15 Historia del cnc ........................................................................................................................... 15 Control numérico por computadora ......................................................................................... 15 Cnc (inicio) ................................................................................................................................... 15

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Objetivos Objetivo General: Analizar soluciones para evitar el daño en los tornos, rapidez en el proceso de producción, disminución en el costo de mano de obra y satisfacer las necesidades del cliente.

Objetivos específicos:  Mejorar los tiempos de producción de una pieza utilizando cnc.  Disminuir en el costo de mano de obra al emplear una maquina cnc.  Demostrar una mejor calidad en la fabricación de piezas para satisfacer las necesidades del cliente

Pregunta de investigación ¿Se puede mejorar la producción en la industria mecánica con un torno cnc?

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Marco teórico Torno convencional. El torno es una máquina para fabricar piezas de forma geométrica de revolución. Se utiliza desde la antigüedad para la alfarería. Más tarde empezó a utilizarse en carpintería para hacer piezas torneadas. Con el tiempo se ha llegado a convertir en una máquina importantísima en el proceso industrial de la actualidad. Los tornos operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centrado) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, removiendo viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas.

La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torre portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada frenteado. Sin embargo Arcadio López Casillas autor de libro “Maquinas cálculo de taller” menciona algunos inconvenientes como: -Poca precisión y calidad a la hora de maquinar. -Pérdida de tiempo al cambiar de herramientas. -Se requiere operadores con experiencia. -Menor producción.

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-Alto costo de mano de obra -Tiempo de fabricación de la pieza en torno convencional (20 minutos)

Control numérico computarizado cnc Antecedentes El CNC tuvo su origen a principios de los años cincuenta en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en donde se automatizó por primera vez una gran fresadora. En esta época las computadoras estaban en sus inicios y eran tan grandes que el espacio ocupado por la computadora era mayor que el de la máquina. Hoy día las computadoras son cada vez más pequeñas y económicas, con lo que el uso del CNC se ha extendido a todo tipo de maquinaria: tornos, rectificadoras, máquinas de coser, etc. Actualmente muchas de las máquinas modernas trabajan con lo que se conoce como "lenguaje conversacional" en el que el programador escoge la operación que desea y la máquina le pregunta los datos que se requieren. Cada instrucción de este lenguaje conversacional puede representar decenas de códigos numéricos. También se emplean sistemas CAD/CAM que generan el programa de maquinado de forma automática. En el sistema CAD (diseño asistido por computadora) la pieza que se desea maquinar se diseña en la computadora con herramientas de dibujo y modelado sólido. Posteriormente el sistema CAM (manufactura asistida por computadora) toma la información del diseño y genera la ruta de corte que tiene que seguir la herramienta para fabricar la pieza deseada; a partir de esta ruta de corte se crea automáticamente el programa de maquinado, el cual puede ser introducido a la máquina mediante un disco o enviado electrónicamente. Hoy día los equipos CNC con la ayuda de los lenguajes conversacionales y los sistemas CAD/CAM, permiten a las empresas producir con mucha mayor rapidez y calidad sin necesidad de tener personal especializado. La idea de esta investigación resulto sobre algunos problemas que se han originado en el torno convencional que ya mencionamos, debido a esto la introducción del torno CNC para la industria mecánica, ya que por ejemplo el tiempo de fabricación de la pieza en torno cnc (5 minutos), es más fácil mecanizar una pieza como un engrane, un balero, abre sodas, etc.

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El autor Heinrich Gerling de “Alrededor de las maquinas herramientas” menciona que hay: -Mayor productividad. -Alta precisión y exactitud a la hora de mecanizar. -Máxima precisión e inter cambio de piezas. O sea mayor producción en serie, en menor tiempo de entrega. -se reducen errores de operación. Producción en masa de la pieza., Se buscan procesos alternativos para la fabricación de una pieza expuesta, Para una cierta producción al año. Las cantidades variaran entre: 3000, 100000 y 1000000 Piezas al año.

Control numérico en la ingeniería

En una máquina CNC, es una computadora controla la posición y velocidad de los motores que accionan los ejes de la máquina. Gracias a esto, puede hacer movimientos que no se pueden lograr manualmente como círculos, líneas diagonales y figuras complejas tridimensionales, son capaces de mover la herramienta al mismo tiempo en los tres ejes para ejecutar trayectorias 6

tridimensionales como las que se requieren para el maquinado de complejos moldes. En una máquina CNC una computadora controla los movimientos del sistema. Una vez programada la máquina, ésta ejecuta todas las operaciones por sí sola, sin necesidad de que el operador esté manejándola. Desde hace ya varios años el afán del humano por incrementar la productividad en las industrias ha sido muy grande, tanto así que han inventado maquinas que nos ayudan a disminuir el esfuerzo y a incrementar el trabajo, tal es el caso del CNC (Control Numérico Computarizado) estas han incrementado la productividad, precisión, rapidez y flexibilidad de las máquinas. Su uso ha permitido la mecanización de piezas muy complejas, especialmente en las industrias, como lo son la aeronáutica y la automotriz, ya que difícilmente se hubieran podido fabricar piezas de forma manual. Clasificación de los sistemas de control numérico Estos se pueden dividir fundamentalmente en: 

Equipos de control numérico de posicionamiento o punto a punto.



Equipos de control numérico de contorneo.

En un sistema punto a punto, el control determina, a partir de la información suministrada por el programa y antes de iniciarse el movimiento, el camino total a recorrer. Posteriormente se realiza dicho posicionamiento, sin importar en absoluto la trayectoria recorrida, puesto que lo único que importa es alcanzar con precisión y rapidez el punto en cuestión. Los sistemas de contorneo gobiernan no sólo la posición final sino también el movimiento en cada instante de los ejes en los cuales se realiza la interpolación. En estos equipos es necesario que exista una sincronización perfecta entre los distintos ejes, controlándose, por tanto, la trayectoria real que debe seguir la herramienta. Con estos sistemas se pueden generar recorridos tales como rectas con cualquier pendiente, arcos de circunferencia, cónicas o cualquier otra curva definible matemáticamente. Estos sistemas se utilizan, sobre todo, en fresados complejos, torneados, etc. EL CNC es un sistema que nos ayuda a maquinar piezas de manera más rápida y sencilla, ya sea por medio del “Torno” o por la “Fresadora”, los más importantes hoy en día, este sistema es comandado por medio de códigos que se mandan a una computadora y esta le dice a la maquina lo que debe hacer, además gracias a esto el operador puede hacer una gran producción de piezas en menos tiempo y con menor cansancio. El CNC ha sido uno de los más importantes desarrollos en manufactura, al desarrollar: 7

 Nuevas técnicas de producción  Incrementar la calidad de los productos  Reducción de costos

Esta tecnología es aplicada diversas maquinas y actividades, entre las cuales destacan las siguientes:      

Fresado Torneado Taladrado Esmerilado Doblado Punzonado

Para el manejo del CNC existen programas (softwares) que se rigen por estándares de controladores, que permiten el fácil manejo y entendimiento de su utilización. Existen diferencias entre los controladores que se encuentran en el mercado, inclusive de un mismo fabricante debido a la variedad de modelos existentes. Para entender el CNC, es necesario conocer las diferencias y similitudes que presentan los diferentes controladores así como los estándares que utilizan para su programación. Normalmente se siguen dos estándares mundiales: 

ISO 6983



(International Standarization Organization)

 

EIA RS274 (Electronic Industries Association

Estándar ISO/EIA Estándares de instrucciones de programación (código) que permiten a la máquina herramienta llevar a cabo ciertas operaciones en particular.

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Por ejemplo: Las siguientes líneas ordenan a una fresadora de CNC que ejecute en la línea de código 100 un corte relativo al origen con un avance de 20 in./min a lo largo del eje X 1.25 in. y del eje Y 1.75 in. N95 G90 G20 N100 G01 X1.25 Y1.75 F20

Estándar EIA-267-C Define el sistema coordenado de las máquinas y los movimientos de la misma y también se utilizan los movimientos de la herramienta, relativos al sistema coordenado de la pieza estacionaria (Fig. 2.1 y 2.2).)

Uno de los ejemplos más importantes de automatización programable es el control numérico en la fabricación de partes metálicas. El equipo de procesado se controla a través de números, letras y otros símbolos. Estos números, letras y símbolos están codificados en un formato apropiado para definir un programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta. Cuando la tarea en cuestión cambia, se cambia el programa de instrucciones. La capacidad de cambiar el programa hace que el CN sea apropiado para volúmenes de producción bajos o medios, dado que es más fácil escribir nuevos programas que realizar cambios en los equipos de procesado. El primer desarrollo en el área del control numérico lo realizó el inventor norteamericano John T. Parsons (Detroit, 1913-2007), junto con su empleado Frank L. Stulen, en la década de 1940. El concepto de control numérico implicaba

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el uso de datos en un sistema de referencia para definir las superficies de contorno de las hélices de un helicóptero. Los caracteres establecidos para estos programas están elegidos por las normas DIN 66024 y 66025. Algunos de los caracteres son. N- corresponde al número del bloque o secuencia. Luego la letra se coloca el número del o los bloques que se deben programar. El número de bloques debe estar comprendido entre 1 y 9999. X, Y, Z corresponde a los ejes de coordenadas X,Y,Z de la máquina herramienta. En los tornos solo se utilizan las coordenadas X y Z. El eje z corresponde al desplazamiento longitudinal de la herramienta en las operaciones de cilindrado mientras q el X es para el movimiento transversal en las operaciones de refrentado y es perpendicular aleje principal de la máquina. G –son funciones preparatorias que informan al control las características de las funciones de mecanizado. Está acompañado de un número de dos cifras para programar hasta 100 funciones.

Descripción de la programación El lenguaje máquina comprende todo el conjunto de datos que el control necesita para la mecanización de la pieza; al conjunto de informaciones que corresponde a una misma fase del mecanizado se le denomina bloque o secuencia, que se numeran para facilitar su búsqueda. Este conjunto de informaciones es interpretado por el intérprete de órdenes en el sistema. El programa de mecanizado contiene todas las instrucciones necesarias para el proceso de mecanizado donde una secuencia o bloque de programa debe contener todas las funciones geométricas, funciones máquina y funciones tecnológicas del mecanizado, de tal modo, un bloque de programa consta de varias instrucciones. Se pueden utilizar dos métodos de programación: Programación Manual: En este caso, el programa pieza se escribe únicamente por medio de razonamientos y cálculos que realiza un operario. Programación Automática: En este caso, los cálculos los realiza un computador, que suministra en su salida el programa de la pieza en lenguaje máquina. Por esta razón recibe el nombre de programación asistida por computado.

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Programación cnc. Un programa es una lista secuencial de instrucciones de maquinado que serán ejecutadas por la máquina de CNC (Vea la figura 2.3 y 2.4). A las instrucciones se les conoce como CODIGO de CNC, las cuales deben contener toda la información requerida para lograr el maquinado de la pieza.

Cada movimiento o acción se realiza secuencialmente y cada BLOQUE debe ser numerado y usualmente contiene un solo comando. Tamaño de la pieza: Herramienta: Inicio de la herramienta:

Z-15 Diam 15 #3,3/8 end mill X0, Y0, Z

Códigos de programación El control numérico se ha estado caracterizado por sus códigos de programación. Los caracteres más usados comúnmente son: Números de secuencia n  Es la dirección correspondiente al número de bloque o secuencia, es decir, órdenes no contradictorias que se pueden dar de una sola vez a la máquina. Esta dirección va seguida normalmente de un número desde dos hasta cuatro cifras. Como ya mencionamos se identifican por la letra N, y en un torno normal se pueden dar has 9999 órdenes sucesivas (N00 hasta N9999). Si el programa no es muy largo se pueden numerar de 10 en 10, por si es necesario introducir alguna orden complementaria no prevista, así tendremosN10, N20, N30, etc.

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Programación de cotas x, z  Se entiende por programación de cotas la concreción en el programa de los recorridos que tienen que realizar las herramientas para conformar el perfil de la pieza de acuerdo con el plano de la misma.  La programación de dichas cotas se puede hacer mediante coordenadas en forma absoluta o relativa es decir, con respecto al cero pieza o con respecto a la última cota respectivamente (X y Z) o bien en coordenadas polares.  Para hacer una programación correcta de las cotas hay que conocer bien los excedentes de material que hay que remover, para determinar el número de pasadas que hay que realizar así como la rugosidad superficial que deben tener los acabados mecanizados, así como la forma de sujetar la pieza en la máquina y la rigidez que tenga: Funciones preparatorias g  Bajo la letra G se agrupan una gran variedad de funciones que permiten al torno realizar las tareas adecuadas y necesarias para su trabajo. Se utilizan para informar al control de las características de las funciones de mecanizado, como por ejemplo, forma de la trayectoria, tipo de corrección de herramienta, parada temporizada, ciclos automáticos, programación absoluta y relativa, avances, avances radiales, pausas, etc. La función G va seguida de un número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones preparatorias diferente. Velocidad de corte  La velocidad de corte se programa mediante la letra S, inicial de la palabra inglesa  (Speed) que significa velocidad, y una cifra que puede referirse a un valor constante de velocidad de corte que queremos mantener en todo el mecanizado o a una cifra que corresponde a las revoluciones por minuto del cabezal de acuerdo con la velocidad de corte que se funcione y el diámetro de la pieza que se esté torneando.  La elección de un sistema de programa u otro se realiza mediante la función G que corresponda.

Profundidad de pasada  Este concepto viene determinado por la cantidad de viruta que se tenga que remover y del grado superficial que se tenga que obtener y de la tolerancia de mecanizado del plano.

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Avance de trabajo  El avance de trabajo de la herramienta se representa por la letra F inicial de la palabra inglesa (Feed) que significa avance, seguida de una cifra que puede referirse al avance de la herramienta expresado en mm/rev o en mm/min. En el torneado lo más común es programar el avance expresado en mm/rev. La elección de un sistema de programa u otro se realiza con la función G que corresponda. Refrigerante  En muchos mecanizados es necesario refrigerar la zona donde está actuando la herramienta, esta función se programa mediante una función auxiliar M. Fijación de la pieza  En el cabezal en las máquinas de control numérico es muy importante asegurarse que la fijación de la pieza sea lo suficientemente rígida como para poder soportar las tensiones del mecanizado, asimismo se debe prever un sistema rápido y seguro de anclaje de la pieza para eliminar tiempos muertos inactivos de la máquina.

Ventajas del control numérico por computadora cnc Las ventajas se pueden evidenciar en la actualidad de la industria como pueden ser: 

Posibilidad de fabricación de piezas imposibles o muy difíciles. Gracias al control numérico se han podido obtener piezas muy complicadas como las superficies tridimensionales.



Seguridad. El control numérico es especialmente recomendable para el trabajo con productos peligrosos.

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Precisión. Esto se debe a la mayor precisión de la máquina herramienta de control numérico respecto de las clásicas.



Aumento de productividad de las máquinas. Esto se debe a la disminución del tiempo total de mecanización, en virtud de la disminución de los tiempos de desplazamiento en vacío y de la rapidez de los posicionamientos que suministran los sistemas electrónicos de control.

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

Reducción de controles y desechos. Esta reducción es debida fundamentalmente a la gran fiabilidad y repetitividad de una máquina herramienta con control numérico. Esta reducción de controles permite prácticamente eliminar toda operación humana posterior, con la subsiguiente reducción de costos y tiempos de fabricación.

Conclusión Con la realización de la anterior investigación pudimos analizar y comprender que: 

El control numérico mejorar los tiempos de producción de una pieza, disminuir en el costo de mano de obra al emplear una maquina cnc y demuestra una mejor calidad en la fabricación de piezas para satisfacer las necesidades del cliente

 CNC es una tecnología de automatización de alta aplicabilidad en la actualidad, gracias a su amplio margen de precisión y rapidez de ejecución de tareas programadas.  Existen dos métodos de programación en el control numérico., uno es de programación asistida manualmente donde la maquina recibe cálculos y razonamientos que el operador le realiza., y el otro por programación automática donde los cálculos se hacen directamente desde el computador.  Se ven grades y notorias ventajas al utilizar este tipo de tecnología gracias a su seguridad, precisión, tiempos de realización de tareas, aumentó en la productividad de las maquinas, además de la posibilidad de ensamblar piezas muy difíciles de fabricar como las tridimensionales que necesitan avanzado grado de perfección y precisión.  Observamos que cnc se acopla perfectamente a las necesidades y requerimientos que exigen las industrias modernas, ya que por la escases de obra de mano calificada y producción de múltiples y variados modelos en cantidad., las empresas optan por tecnologías que reduzcan tiempos y aumenté producción sin que se vea afectada la calidad de sus productos.  CNC es en base, una tecnología que amplio el mundo de la robótica, y por ende es un tema que debe ser tenido en cuenta para el estudio e investigación de la electrónica en las universidades.

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Fuentes de consulta Libro Digital Casillas Maquinas calculo de taller: http://www.ucefer.es/Datos%20%C3%BAtiles/LIBRO%20DE%20TALLER.pdf

Torno: https://es.wikipedia.org/wiki/Torno

Libro digital Alrededor de las maquinas herramientas: http://es.scribd.com/doc/93655778/Alrededor-de-Las-Maquinas-herramientaHeinrich-Gerling-Tercera-Edicion-Reverte#scribd

Historia del cnc: http://es.scribd.com/doc/169284722/Historia-Del-Torno-Cnc#scribd

Control numérico por computadora: http://repository.uniminuto.edu:8080/jspui/bitstream/10656/1187/1/TTE_BaqueroC ortesFeiber_2011.pdf

Cnc (inicio): http://www.usfx.bo/nueva/vicerrectorado/citas/TECNOLOGICAS_20/Metal_Mecani ca/57.pdf

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