Cnc Apuntes

Manual de Apuntes Control Numérico CNC

Ing. Gerardo Lara Arriaga

AGOSTO DE 2017

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC INTRODUCCIÓN AL CONTROL NUMERICO El control numérico (CN) o máquina de control CN puede designarse como máquina que es mandada por órdenes de letras y números (alfanuméricos). Los estudios realizados en todos los países para automatizar los procesos de mecanizado, en especial en máquinas-herramientas con desprendimiento de viruta, dio como resultado los automatismos mandados por levas. Este tipo de mando se utilizó, y se sigue empleando todavía en la actualidad, pero los cambios de herramientas y la sujeción de éstas necesitan mucho tiempo, las posibilidades están muy limitadas y, además, el trabajo es poco flexible. En 1942, en los Estados Unidos de América, se realiza el proyecto y ejecución de una máquina automática que definía gran cantidad de puntos con objeto de mecanizar las piezas, de difícil proceso y complejas formas, que en una máquina convencional prácticamente no se podían resolver. En 1948 se comenzó a desarrollar un sistema en el que un ordenador se encargaba del mando de una máquina-herramienta. En 1953 el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) nombra el numérical control (CN) . En 1957 aparece la máquina-herramienta con mando numérico. Y en la década de los sesenta aparece el llamado control adaptativo, el cual permite regular la máquina tanto en lo referente a los avances de los carros como a las revoluciones del husillo portaherramientas, posicionamientos, etc. También por esas fechas, 1969, los fabricantes alemanes lograban su primera máquina-herramienta CN, presentada en la feria de Hannover. Es aproximadamente en 1968 cuando se pone en práctica el control numérico directo (DNC), que permite que una computadora central maneje y controle varias máquinas a la vez. Se puede decir que el control numérico es un sistema de fabricación mediante el cual la máquina es controlada por informaciones alfanuméricas introducidas mediante un programa que puede ser comprobado y evaluado en el ordenador para su posterior mecanizado. Movimientos de cabezal y ejes (carros) . Los cambios de herramientas y piezas. Los valores de avances y revoluciones. Salida de lubricante-refrigerante. ¿QUÉ SON LAS MAQUINAS DE CONTROL NUMÉRICO? Básicamente son similares a las máquinas-herramientas convencionales. No obstante, existen algunas diferencias constructivas entre unas y otras. Una de ellas es que para mecanizar una pieza en una máquina convencional el trabajador debe mover los carros con ayuda de los volantes de tal modo que consiga el perfil deseado, todo ello de forma manual. El operario tiene que controlar la velocidad de corte, giro de la herramienta, la refrigeración, el avance de los carros, etc. En las máquinas-herramientas con control numérico no podemos girar ningún volante a mano. Para ello todos los carros de los ejes van provistos de motores de avances propios. El movimiento de giro del motor de avance sé traduce en un movimiento rectilíneo del carro de la máquina, por medio de un husillo y una tuerca, todo ello de forma automática. Si combinamos movimientos de dos ejes a la vez, logramos rectas inclinadas o arcos de circunferencia, dependiendo de la orden de interpolación que le demos al CNC. Para desplazar la herramienta o la pieza, el mando numérico CNC emite señales eléctricas a los motores de avance que correspondan, para conseguir el movimiento a los Ing. Gerardo Lara Arriaga

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC ejes (carros) de la máquina. Las señales se refuerzan antes de entrar en los motores mediante amplificadores del accionamiento. Estas máquinas llevan también incorporados elementos para reconocer las diferentes órdenes que se les envían desde el CNC. Lo normal es que se utilicen captadores y regletas ópticas o fotoeléctricos, que actúan como sistemas para gobernar la medición del recorrido de los ejes, es decir, que exista un código o «lenguaje» común entre el armario de control CNC y la máquina. Referente a la construcción puramente mecánica, en las máquinas controladas por CNC, si queremos conseguir mecanizados de gran precisión y calidad, así como contornos complejos, los ejes de las máquinas no deben tener prácticamente holguras entre husillo y tuerca. Y el rozamiento debe ser muy bajo debido a los avances y velocidades del cabezal que, en general, son mucho mayores que en una máquina convencional. Para ello se emplean en su construcción husillos de bolas circulantes, guías de los carros de rodillos, engranajes de cambio, etc. Vamos a ver, a continuación, en qué consiste cada elemento de los arriba citados. Husillos de bolas circulantes Como podemos apreciar en la figura 1, estos husillos serán los encargados de transmitir el movimiento de los motores a los carros, lo cual conlleva una serie de ventajas, tales como: — Mínimo juego entre los elementos en contacto. — Reducción del rozamiento, que implica menor desgaste de las piezas en contacto. — Larga duración, transmitiendo a grandes velocidades. — Buena capacidad de respuesta contra la tuerca. — Reversibilidad del desplazamiento con carga de trabajo. Guías de los carros Las guías por las que se deslizan los carros llevan pistas para rodillos, estando tratadas con endurecimiento superficial. Esto se realiza, básicamente, para evitar los desgastes prematuros que constituyen una merma en su eficacia. En la figura 2 podemos apreciar un conjunto de guías de los carros. Engranajes de cambio Posibilitan distintas velocidades de giro de los husillos. Según la velocidad programada se ajustan mediante motores eléctricos las correspondientes variaciones de las marchas. Hemos citado algunos aspectos constructivos de las máquinas con control numérico. Naturalmente, al exigir un mayor rigor de fabricación, el coste es más elevado en estas máquinas CN que en las convencionales.

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Fig. 1. Husillos de bolas circulantes, con tuerca de reglaje

NOTA: CNC significa Computer Numérica/ Control (Control Numérico Computerizado). El CN aplicado a las diferentes máquinas-herramientas automatiza todos los movimientos de los ejes y realiza cálculos muy exactos en cuanto a posicionamientos, revoluciones, avances, etc. Es un sistema con gran flexibilidad, es decir, se puede cambiar el proceso de mecanización de una pieza a otra distinta con sólo introducir un nuevo programa en el control numérico. FINALIDAD DE LAS MAQUINAS CON CNC Como anteriormente hemos apuntado, el CNC controla cualquier tipo de máquina mecanizando perfiles sumamente complejos, con precisiones del orden de milésimas de milímetro, que en una máquina convencional sería, cuando menos, muy laborioso y posiblemente antieconómico. La finalidad que se pretende con las máquinas-herramientas equipadas con CNC es obviar, en lo posible, las dificultades inherentes a dicha mecanización, así como hacer factible que económicamente sea rentable la elaboración de cualquier pieza por medio del control numérico. La mecanización con CNC es una tecnología que se viene implantando por su aportación técnico-financiera en comparación con otros mecanismos, como pueden ser: eléctricos, neumáticos, hidráulicos, electroneumáticos, electrohidráulicos, levas, etc. Globalmente podemos asegurar que las posibilidades del CNC, en la práctica, se pueden aplicar a cualquier máquina, desde la más sencilla (taladradora) a la más compleja (máquinas de electroerosión por hilo), pasando por fresadoras, tornos, centros de mecanizado, etc. Según estudios realizados por científicos de diferentes países, el CNC es rentable para series de piezas comprendidas entre 10 a 1.500. No obstante, si éstas presentan un perfil muy dificultoso, puede ser rentable el mecanizar una sola pieza- Para series mayores a 1.500 piezas puede que sea más rentable una máquina tránsfer o un mecanismo electromecánico, neumático, hidráulico, copiador etc. También hay que tener en cuenta la precisión requerida, ya que con el CNC ahorramos en costos, referidos a los diferentes elementos que integran otros dispositivos de mecanizado (cilindros, levas, plantillas, etc.). Ing. Gerardo Lara Arriaga

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC De todos modos, lo dicho anteriormente es orientativo, ya que después, es en la práctica diaria cuando sabemos de verdad cuándo utilizar una máquina-herramienta equipada con CNC u otro mecanismo alternativo. TIPOS DE MAQUINAS CON CNC

Fig. 2. Guías de los carros en máquinas con CNC

Desde su aparición, el control numérico CNC se aplicó preferentemente en máquinas-herramientas que mecanizan por arranque de viruta. Su utilización, no obstante, se ha ido generalizando a todo tipo de máquinas. Hoy en día es posible equipar con CNC desde una punzonadora a un robot. Sin ánimo de agotar una larga lista, que por lo demás sería interminable, podemos decir que el CNC se puede aplicar a máquinas como;

— Taladradoras, punzonadoras y dobladoras. — Tornos, fresadoras, mandrinadoras y centros de mecanizado. — Rectificadoras y máquinas de electroerosíón (electrodo e hilo). — Máquinas de soldar y oxicorte. — Máquinas de trazar y dibujar. — Máquinas de medir por coordenadas. — Robot, manipuladores y un largo etcétera. También en la actualidad se está aplicando el CNC en el trabajo de bobinado de motores, máquinas bobinadoras. En principio, cualquier máquina convencional se puede automatizar con CNC. No obstante, es necesario que la máquina cumpla unos requisitos mínimos, como que presente un buen estado mecánico, es decir, pocas holguras de husillos, cojinetes en buen estado, guías en estado aceptable, etc. De lo contrario es muy posible que el gasto en reparaciones sea muy elevado y no interese proveerse de los elementos necesarios para acoplarle un control numérico.

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VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS MAQUINAS CON CNC Las máquinas-herramientas con CNC presentan, en principio, ventajas e inconvenientes en comparación con las convencionales, los cuales vamos a detallar brevemente sin pretender ser exhaustivos. Ventajas del control numérico         

Mecanización de piezas muy difíciles o imposibles de elaborar en una máquina convencional. Fabricación de piezas con gran precisión e ínter cambiabilidad. Ahorro de herramientas y utillaje. Reducción del tiempo de verificación. Seguridad de precisión entre lotes de piezas. Aumento de la productividad, por el menor tiempo total de mecanización. Menor tiempo para el cambio de pieza. Flexibilidad de mecanización (un programa se puede cambiar y servir para otro tipo de pieza similar). Aumento de la productividad al no existir fatiga del trabajador.

Inconvenientes del control numérico No todo son ventajas en las máquinas con CNC, también existen algunos inconvenientes, como los siguientes:    

Una elevada inversión inicial, tanto en la máquina-herramienta como en el CNC que la comanda. Hace falta personal formado en CNC, programadores, preparadores y operadores. Realizar una buena planificación para poder amortizar la elevada inversión de inicio. Las averías son caras, sobre todo la parte eléctrica-electrónica, tanto del CNC como la máquina a controlar. Hay que procurarse un seguro de mantenimiento periódico, siendo conveniente un mantenimiento preventivo.

Pueden haber otras ventajas e inconvenientes, pero aquí hemos enumerado los principales y acaso los más importantes. RESUMEN: El CNC aplicado a máquinas facilita la fabricación de piezas con perfiles o formas de difícil mecanizado en máquinas convencionales. Se puede aplicar el control numérico a todo tipo y clase de máquinas. El control de máquinas por CNC presenta ventajas e inconvenientes, pero creemos que las primeras son superiores a estos últimos.

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC INTRODU CCIÓN A LA PROGRAMACIÓN Para realizar un programa deberemos tener en cuenta varios factores, algunos de ellos similares a los de las máquinas convencionales. Estos factores podemos dividirlos en geométricos y tecnológicos. Los factores de geometría de la pieza contienen datos sobres sus dimensiones (plano de taller), además de:     

Tolerancias. Acabado superficial. Origen de movimientos. Superficies de referencia. Etcétera.

Los factores tecnológicos hacen referencia a:          

Material de la pieza a mecanizar. Velocidad de corte. Clases de herramientas a utilizar. Tipo de mecanizado. Velocidades de avances. Profundidad de pasada. Revoluciones de la pieza o herramienta. Lubricante-refrigerante empleado. Utillaje necesario. Etcétera.

Así también elaboraremos una pauta o proceso de trabajo lo más racional posible, basándose en la experiencia de cada programador, procurando que dicho proceso evite choques o colisiones entre pieza y herramienta, y también movimientos improductivos, es decir, que no sean movimientos de trabajo. Naturalmente todo lo expuesto hasta ahora no tendría sentido sin la comunicación de programador y máquina de CNC. El programador introduce datos a la máquina por medio del tablero de control. Las órdenes se dan a la máquina CNC por medio de letras, números y signos que son conocidos por el programador y entendidos por la máquina. Es lo que se conoce como lenguaje máquina o lenguaje de programación. Basándose en lo visto anteriormente, el programador elabora el programa, es decir, escribe en papel los signos, letras y números para lograr la geometría de la pieza de acuerdo con el tipo de máquina-herramienta y control numérico, con las condiciones y características que marca el plano o croquis de taller.

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC Hemos observado que un programa es un conjunto de letras, signos y números que, introducidos en el CNC, nos permite manejar la máquina-herramienta en las diferentes acciones, como: 1. 2. 3. 4. 5.

Desplazamientos de pieza y herramienta. Velocidades de avance. Rotación de la herramienta o pieza (rpm y sentido de giro). Profundidad de pasada. Seleccionar herramientas, etc.

Así establecemos las condiciones que deben darse para el funcionamiento correcto entre el CNC y la máquina-herramienta. El programa se subdivide, a su vez, en varias órdenes más pequeñas llamadas bloques, los cuales contienen información de una operación elemental. A su vez, los llamados bloques están compuestos por letras, acompañadas de un valor numérico que puede tener una o dos cifras. Más adelante se explicará con detenimiento el concepto de programa y bloque. EQUIPO NECESARIO PARA LA PROGRAMACIÓN Vamos a detallar el equipo necesario para la programación manual de las máquinasherramientas equipadas con CNC. a) Máquina-herramienta con CNC. Torno CNC b) Manuales de programación y operación del control numérico de que disponga la máquina. c) Lector de cinta magnética. d) Cinta magnética para grabación. e) Ordenador para simular gráfica de la pieza programada. f) Disquetes de 3,5 pulgadas para ordenador, para activar programas. Armario de control de CNC g) Catálogos de materiales y herramientas de diversos fabricantes. Por supuesto también hace falta material de escritorio, así como tablas para consignar herramientas, velocidades de corte, revoluciones por minuto, etc. A continuación en la Fig. 3, vemos los diferentes elementos que se utilizan en la programación manual. Interfase

Lector de cinta magnética

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Impresora

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Fig. 3. Equipo y material diverso para la programación de máquinas CNC

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LOS PRIMEROS PASOS EN LA PROGRAMACIÓN POR CNC, DE LO SENCILLO A LO COMPLEJO El que desee llegar a ser un buen programador de máquinas equipadas con CNC debe comenzar realizando programas de perfiles sencillos, para ir incrementando paulatinamente la dificultad en contornos de una mayor envergadura. Tiene que familiarizarse con los manuales de programación y operación de CNC que equipe la máquina-herramienta. Esto es debido a que si bien los fabricantes de controles numéricos se atienen, en lo básico, a normas internacionales -como ISO- o nacionales-, luego cada fabricante introduce en sus CNC diferencias notables en cuanto a códigos, funciones, introducción de datos, etc. Por tanto, no le queda más remedio al futuro programador que estudiarse dichos manuales y demás libros, apuntes, etc., que pueda conseguir. Naturalmente, a medida que se adentre en la programación manual de las máquinas-herramienta con CNC observará que es un mundo lleno de posibilidades y creatividad, ya que actualmente los CNC, en su práctica totalidad, poseen armas más que Ing. Gerardo Lara Arriaga

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC suficientes para que, en contra de los que algunos se figuran, el programar no sea arduo y pesado, sino ameno y satisfactorio cuando se supera el primer paso de aprendizaje. Cualidades que debe tener un programador de CNC Entre otras podemos distinguir las siguientes: — Experiencia tecnológica. — Imaginación espacial. — Buenos conocimientos matemáticos. — Interpretar correctamente planos y croquis. — Atención a los detalles. — Una buena dosis de paciencia. — Gran minuciosidad. Todo lo anterior lo podemos resumir en dos factores fundamentales: imaginación y minuciosidad. En muchos talleres pequeños el programador es al mismo tiempo también el operador de CNC, así como el que desarrolla el proceso más racional para obtener una pieza en CNC consultando los planos o croquis necesarios. Al mismo tiempo hará acopio de útiles y herramientas para el mecanizado de la pieza en cuestión. Proceso a seguir para conseguir una pieza en CNC — Interpretación y lectura del plano de la pieza por el programador. — Estudio de las herramientas y útiles a emplear. — Introducción del programa en el CNC (terminal, ordenador o a través del panel frontal del CNC). — Montar y preparar las herramientas en la máquina. — Poner a punto la máquina (cero máquina, en los diferentes ejes o carros, cargar correctores en tabla de herramientas..,). — Hacer las correcciones necesarias una vez comprobado el programa en el CNC. — Una vez depurado el programa, sacar un listado en impresora -Mecanizar pieza de prueba, procurando que quede dentro de las tolerancias marcadas en el plano. — Corregir en su caso posibles errores de medidas, así como el acabado superficial. NOTAS: • El programa que se haya realizado se puede grabar en un disquete o en una cinta magnética a través de un ordenador o un lector de cinta. • La utilización de cinta perforada, como medio de introducción en CNC. Así como guardar programas, no se usa en la actualidad. • Para introducir los datos en un CNC podemos optar por: - Un disquete de 3,5 pulgadas de ordenador. - Desde un terminal conectado al CNC. - Desde el panel frontal del control numérico, es decir, manualmente a pie de máquina (teclado, pantalla, etc.). Ing. Gerardo Lara Arriaga

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC NOMENCLATURA DE EJES Y MOVIMIENTOS EN MÁQUINA CNC La nomenclatura o denominación de ejes y movimientos en máquinas equipadas con control numérico vienen establecidos por la norma UNE 116-01-88 de agosto de 1988, equivalente a la norma internacional 1SO 841 de 1974. Son aplicables a todas las máquinas con CNC, aun que están elaboradas en términos que se relacionan, en especial a máquinasherramientas para mayor facilidad de comprensión. Los principios de ejes y movimientos se basan en un sistema de coordenadas normalizado, es decir, las coordenadas cartesianas por Renato Descartes, llamado también Cartesius, filósofo y matemático francés, inventor, entre otras materias, de la geometría analítica y más concretamente de dichas coordenadas (rectas a 90°) con un punto de origen (más adelante, en otro apartado, analizaremos con detenimiento las coordenadas cartesianas). Si la máquina tiene más de dos ejes, el sistema de coordenadas es un triedro cartesiano ortogonal directo. Sin ánimo de enumerar todas y cada una de las máquinas que recoge la norma UNE 116001-88, veamos las más i1|1| >hmportantes para nosotros como máquinas-herramientas que trabajan por arranque de viruta, es decir, tornos paralelos, fresadoras, mandrinadoras, etc. En representación esquemática observamos en la figura 4 varias máquinas de las anteriormente citadas.

Fig. 4. Representación esquemática de ejes y movimientos en un torno paralelo, fresadora de husillo vertical, mandrinadora y fresadora de mesa giratoria e inclinable de cinco ejes

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC DIFERENTES TIPOS DE CONTROLES NUMERICOS De acuerdo a las dificultades tecnológicas de mecanizado, así como a los aspectos económicos de las máquinas a automatizar, se han desarrollado una gran cantidad de tipos de CNC, siendo los mas destacados los tres siguientes: a) Control numérico punto a punto. b) Control numérico paraxial. c) Control numérico continuo o por contorneado. Control numérico punto a punto. Este tipo de control se utiliza para posicionar la herramienta en los sucesivos puntos donde se realicen una o varias mecanizaciones. La trayectoria seguida para pasar de un punto a otro no es controlada, ya que las funciones de posición y mecanizado son diferentes. En la figura 6 podemos ver un ejemplo de control numérico punto a punto.

Control numérico paraxial Con el control numérico paraxial sé pueden gobernar de forma precisa tanto la posición del elemento que se desplaza (pieza o herramienta) como la trayectoria, según la dirección de alguno de los ejes de coordenadas cartesianas. El control paraxial, como hemos visto, mejora el control punto a punto, ya que podemos controlar también la trayectoria seguida, pero siempre siguiendo líneas rectas paralelas a los ejes de la máquina-herramienta. En la figura 7 vemos esquemáticamente el tipo de control numérico paraxial. Control numérico continuo o por contorneado Este sistema es el que se aplica con más frecuencia en casi todas las máquinas-herramientas con CNC. Todos los desplazamientos y trayectorias son controlados, siempre, de forma precisa. Con la combinación simultánea de dos o tres ejes de coordenadas se pueden realizar perfiles de gran dificultad técnica. Este tipo de control es denominado 3D (tres dimensiones) porque puede gobernar al mismo tiempo tres movimientos de los ejes. En la figura 8 podemos ver este tipo de control por contorneado. Ing. Gerardo Lara Arriaga

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FASES PREVIAS A LA ELABORACIÓN DE UN PROGRAMA Las fases previas a la elaboración de un programa tienen como objetivo determinar el proceso más adecuado para el mecanizado. No se puede determinar de una manera tajante cuál es el proceso idóneo para el mecanizado de una pieza y la elaboración del programa, ya que intervienen varios factores.  Interpretación del plano de taller.  Máquinas-herramientas disponibles, con su capacidad y características en cuanto a: potencia, avances, velocidades, esfuerzos, etc.  Tipo de trabajo a realizar para su elección.  Número de piezas y tamaño de la serie,  Las dimensiones de la pieza.  El control numérico que equipa a la máquína-herramienta.  Utillaje y herramientas necesarias. Todo lo expuesto nos llevará a elaborar un proceso de trabajo, el cual nos permitirá estructurar un programa con los cálculos precisos y las trayectorias de la herramienta o pieza. Introduciremos en la tabla del CNC los valores de compensación y longitud de herramientas. Luego, comprobaremos el programa corrigiendo posibles errores. Todo esto será desarrollado en apartados posteriores. LA ESTRUCTURA DE UNA PROGRAMA Se puede dividir la estructura de un programa en los siguientes apartados. Ordenar la información La mayor parte de los controles numéricos CNC para máquinas-herramientas se programan según normas internacionales ISO. No obstante, es frecuente encontrar diferencias, a veces notables, en cuanto a lo concerniente al formato, función y su código. Visto lo anterior, vamos a ver de una forma general cómo se puede ordenar un programa de CNC. El programa de mecanizado debe ser introducido al CNC de tal forma, que sea aceptado por éste. Debe contener los datos, geométricos y tecnológicos, necesarios para que la máquina-herramienta efectúe las funciones y movimientos previstos. Un programa se nombra con la letra P Elaboración de un programa El programa está formado por una serie de secuencias u órdenes llamados bloques. Cada bloque puede contener varios de los siguientes caracteres y palabras, seguidos de un código o valor: N G

= Número de bloque= Funciones preparatorias.

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC X, Y, Z, W = Cotas de los ejes. F = Velocidad de avance. S = Velocidad de giro del cabezal. T = Número de herramienta. M = Funciones auxiliares. Dentro de cada bloque tenemos que mantener este orden, si bien no es necesario que cada bloque contenga todas y cada una de estas informaciones. El CNC puede ser programado en el sistema métrico, es decir, en mm o en pulgadas, y a su vez en coordenadas cartesianas, coordenadas polares y paramétricas. Un programa se nombra con la letra P, seguido de un máximo de cinco números, es decir, podemos nombrarlo desde PO hasta P9999. Como formato de programa en el sistema métrico, ve el ejemplo siguiente; P5

N4

G2

X±4.3

Y±4.3

Z±4.3

W±4.3

F4

S4

T2.2

M2

Este formato está elaborado para la programación en coordenadas cartesianas, pudiendo aparecer otras letras y números según el modo de programación y ciclos fijos de mecanizado. Los números que aparecen detrás de la letra a la que acompaña significan: ±4.3 = Esto quiere decir que detrás de la letra podemos escribir una cifra positiva o negativa con cuatro números delante del punto decimal y tres detrás. Notación 2.2 = Significa que podemos colocar dos números enteros delante del punto decimal y dos detrás.

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Definición de las funciones Ing. Gerardo Lara Arriaga

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC La norma ISO no obliga, pero aconseja, utilizar los siguientes caracteres alfabéticos para las funciones. Función

Significado

A

Coordenada angular alrededor del eje X.

B

Coordenada angular alrededor del eje Y.

C

Coordenada angular alrededor del eje Z.

D

Coordenada angular alrededor de un eje especial o tercera velocidad de avance.

E

Coordenada angular alrededor de un eje especial o segunda velocidad de avance

F

Función velocidad de avance.

G

Función preparatoria.

H

Disponible.

I

Disponible para utilizar en CN continuos.

J

Disponible para utilizar en CN continuos.

K

Disponible para utilizar en CN continuos

M

Función auxiliar.

N

Número de bloque.

O

No utilizar

P

Movimiento terciario paralelo al eje X.

Q

Movimiento terciario paralelo al eje Y

R

Movimiento terciario paralelo al eje Z o desplazamiento rápido según Z.

S

Función velocidad de rotación

T

Función herramienta

U

Movimiento secundario paralelo al eje X

V

Movimiento secundario paralelo al eje Y

W

Movimiento secundario paralelo al eje Z

X

Movimiento principal eje X

Y

Movimiento principal eje Y

Z

Movimiento principal eje Z

RESUMEN: Ing. Gerardo Lara Arriaga

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC • Programa. Es un conjunto de datos en forma de bloques que el CNC necesita para el mecanizado de la pieza, suministrados en un lenguaje entendible por el CNC. • Bloque u orden. Es un conjunto de palabras que corresponden a una misma fase de mecanizado. • Palabra. Es una instrucción básica escrita en lenguaje máquina. • Dirección, Es la parte numérica, constituida por un número variable de cifras. Por lo general, sirven para indicar desplazamientos, velocidades, herramientas, etc. • Caracteres y signos. Son las notaciones más simples, como un número, letra o símbolo utilizado para escribir una información. Como ejemplo de lo anterior tenemos: P5 (Número de programa que puede ser de PO a P9999) N10 GO G90 XO YO Z20 S1000 T2.2 M3 N20 G Z-1 N30 G1 Y30 F200 M8 N40 X40 N50 YO N60 XO YO N70 GO Z20 M9 N80 M3 Donde N10, N20,..., N80 son bloques, G1 es una palabra, G es un carácter y 20 una dirección. NOTAS: • A un bloque nunca se le puede asignar un número inferior al de los bloques que le preceden (que son anteriores) en la secuencia del programa. • Hay controles numéricos en los que los bloques se numeran correlativamente, mientras que otros numeran de 10 en 10 para poder intercalar bloques nuevos si hicieran falta. Esto ocurre cuando introducimos el programa desde el panel frontal del CNC. • El CNC va leyendo cuatro bloques por delante del que está ejecutando, permitiendo de este modo un óptimo posicionamiento entre pieza y herramienta. A continuación veremos una serie de definiciones y las notaciones que llevan asignadas en la programación. 1. Número del bloque.—Se nombra por la letra N seguida de un número no mayor de cuatro cifras, siempre números enteros (NO a N9999) . 2. Funciones preparatorias.—Se designan por la letra G seguida de un número no mayor de dos cifras. Algunas de ellas desarrollan la geometría de la pieza a mecanizar. Se estudiarán las más importantes más adelante. 3. Cotas de los ejes.—Son los movimientos realizados en los carros de las máquinas según los ejes X, Y, Z, W, dependiendo del número de ejes. El formato es X±4.3, Y±4.3 y Z±4.3. La distancia máxima programable sería de ±9999.999 mm y la mínima ±0.001 mm. El eje W, que lo tienen normalmente las fresadoras y centros de mecanizado; se llama 4° Ing. Gerardo Lara Arriaga

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC eje y se utiliza, por ejemplo, cuando se trabaja con aparato divisor o herramienta motorizada. 4. Función de velocidad de avance.—Se programa con la notación F4, es decir, la letra puede ir seguida de hasta un número de cuatro cifras. Puede tener dos significados: mm/min (milímetros por minuto) o mm/vuelta, según la función preparatoria de que vaya precedido. 5. Función giro del cabezal.—Se nombra con la letra S y corresponde a las revoluciones por minuto de rotación del husillo principal. El formato es S4, es decir, la letra seguida de un número máximo de cuatro cifras- Puede darse de dos formas: RPM o m/min (metros por minuto) . 6. Herramienta y corrector.—La herramienta se designa T2.2, siendo las dos cifras a la izquierda del punto decimal las que indican la posición en el cargador de herramientas o torreta. Las dos cifras a la derecha del punto decimal es el corrector de la tabla de herramientas asignado en el CNC. La tabla de herramientas del CNC puede tener 100 correctores como máximo. El corrector de herramienta sirve para compensar radios y longitudes principalmente. 7. Funciones auxiliares.—Las funciones auxiliares se programan mediante el código M2 (después de la letra M se puede colocar un número de un máximo de dos cifras) . Se pueden programar en un bloque hasta siete funciones auxiliares. Más adelante se verán las más importantes empleadas en la programación. SISTEMA DE COORDENADAS CARTESIANAS Ejes de coordenadas Para realizar la programación en coordenadas cartesianas necesitamos tener un criterio claro del concepto de estas coordenadas, porque la mayor parte de los programas se elaboran por este procedimiento. Las coordenadas cartesianas se basan en dos rectas, perpendiculares entre sí, llamadas ejes. El punto en que se encuentran las rectas se llama cero u origen de coordenadas. La recta horizontal recibe el nombre de eje de abscisas y la recta vertical es llamada eje de ordenadas. A partir del punto de intersección o cero se consideran positivas las medidas sobre el eje de abscisas hacia la derecha y sobre el de ordenadas hacia arriba. Y como negativas las de abscisas hacia la izquierda y ordenadas hacia abajo. Si desde un punto cualquiera se trazan perpendiculares a ambos ejes, el punto donde se encuentran es un número real, expresándose dicho punto con el signo correspondiente a cada eje. Las coordenadas cartesianas se utilizan en múltiples disciplinas científicas. En la figura 9 podemos observar estas coordenadas. Fig. 9. plano cartesiano

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC Cuadrantes en coordenadas cartesianas Las dos rectas perpendiculares dividen al plano en cuatro ángulos rectos, llamados cuadrantes. En el cuadrante primero, tanto la X como la Y son positivas; en el segundo cuadrante la X es negativa y la Y es positiva; en el tercero, X e Y son ambas negativas, y por último, en el cuarto cuadrante la X es positiva y la Y es negativa. En la figura 10 podemos ver los diferentes cuadrantes y un cuadro resumen de éstos.

CONCLUSIÓN 1er. Cuadrante X e Y→ ( + ) 2do. Cuadrante X→ ( - ) Y→(+) 3er. Cuadrante X e Y → ( - ) 4to. Cuadrante X → ( + ) Y→ (-)

Fig. 10. Numeración convencional de los cuatro cuadrantes en las coordenadas cartesianas y una conclusión de los signos dependiendo del cuadrante.

NOTAS: • En máquinas fresadoras y centros de mecanizado (tres o más ejes), que trabajan mandadas por CNC, las ordenadas sé utilizan para el eje Y (carro transversal) y las abscisas para el eje X (carro longitudinal), siendo la letra Z para el tercer eje, que es perpendicular al plano XY. • En tornos con dos ejes, la X es válida para el eje de ordenadas (carro transversal) y la Z para el eje de abscisas (carro longitudinal).

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MOVIMIENTO DE EJES EN UN TORNO CNC Basándose en las coordenadas cartesianas vamos a describir los movimientos de la máquina, movimientos relativos de la herramienta de corte y movimientos de los ejes. Movimientos de la máquina En un torno son posibles los siguientes movimientos de la máquina:  Carro longitudinal hacia la derecha o a la izquierda.  Carro transversal hacia delante o hacia atrás. A estas posibilidades de movimiento se les dan nombres que el mando <>.  Si el carro longitudinal se mueve hacia la derecha o izquierda se dice que tiene lugar un movimiento en el eje Z.  Si el carro transversal se mueve hacia delante o hacia atrás, se habla del eje X. En la figura 11 observamos un torno CNC con sus ejes.

Z+

X+ Fig. 11. Ejes y movimientos en un torno CNC.

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Movimiento de los ejes.    

Si el carro longitudinal se mueve hacia la derecha Z +. Si el carro longitudinal se mueve hacia la izquierda Z -. Si el carro transversal se mueve hacia delante X -. Si el carro transversal se mueve hacia atrás X+.

RESUMEN: Con /a programación CNC en coordenadas cartesianas resulta fácil de conseguir la elaboración de un programa. Como hemos observado, los ejes de abscisas y ordenadas X e Y se extrapolan a las máquinas-herramientas. Es muy conveniente tener una concepción clara de los signos en los diferentes cuadrantes para evitar errores de programación. El eje Z en la fresadora y centros de mecanizado es perpendicular al plano formado por los ejes X e Y. Hay en la industria máquinas-herramientas con más de tres ejes, pero ello nos llevaría a estudios mucho más complicados. ORIGENES MAQUINA Y PIEZA Cuando hablamos de programar un mecanizado por CNC vamos a manejar dos conceptos distintos a la hora de hablar de sistemas de coordenadas. De una parte hay de tener presente el origen máquina y, de otra, el origen pieza. Veamos con más detalle el significado de cada uno de ellos. Origen máquina o punto de referencia Las máquinas de CNC tienen un origen de coordenadas propio, conocido como cero máquina, en el que los valores de los ejes X, Y, Z son cero. Es en este punto en el cual se realiza la carga de la pieza. Esta referencia se emplea para el cero pieza o flotante en [os utillajes, incluido el aparato divisor sí lo hubiere. En las máquinas con cambiador automático de herramientas, sirve para que los carros se posicionen en un punto determinado para efectuar tal operación. Este punto es fijado por el constructor de la máquina. Origen pieza o cero pieza flotante Este punto es arbitrario, y el programador puede partir de un punto cero en los ejes X, Y, Z que considere más adecuado para referenciar sobre él la programación. Lo más frecuente es que ya venga indicado en el plano de la pieza, pero también puede ser modificado antes de iniciar el mecanizado. En la pieza, el punto que identifica dicho cero suele venir marcado como indica la figura 12, con un círculo marcado en dos cuadrantes.0

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Fig. 12. Identificación del cero pieza para la programación

PANEL FRONTAL DE UN CONTROL NUMERICO Introducción de un programa mediante el panel frontal Los CNC disponen en el frente del armario de control de teclado y unos pulsadores, que contienen todas las funciones necesarias para poder programar a pie de máquina. El teclado nos permite también introducir, manual y direccionalmente, las correcciones precisas, tales como avances, trayectorias, velocidades, correctores de herramienta, etc. En definitiva, podemos modificar cualquier dato de un programa que tengamos grabado en la memoria del CNC. En la figura 13 podemos ver el panel frontal de un CNC con el teclado correspondiente y también la explicación de cada número marcado en dicha figura. Panel frontal 1. Pantalla.Visualiza todo tipo de información, como:  Listado de los modos de operación.  Modo de operación activo.  Programa y bloque en ejecución.  Programa y bloque que se esté editando.  Mapa de programas contenidos en la memoria.  Cotas de los ejes.  Error de seguimiento.  Avance de los ejes, velocidad del cabezal.  Funciones activas.  Tabla de herramientas.  Tabla de traslados de origen.  Códigos de error.  Representación gráfica. Ing. Gerardo Lara Arriaga

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Manual de Apuntes Control Numérico CNC 2. Operate mode. Permite disponer en pantalla del listado de los modos de operación. En un paso previo para acceder a cualesquiera de ellos. 3. Display mode. Permite disponer en pantalla de diferentes tipos de información dentro del modo de operación elegido. 4. Permite trasladar hacia delante y hacia atrás los bloques de programa visualizados, así como también el puntero de la pantalla, la tabla de herramientas, etc. 5. Delete. Permite borrar un programa completo o un bloque de programa. Borrado de la tabla de funciones M decodificadas. Borrado de la representación gráfica. 6. Enter. Para introducir información en la memoria del CNC. 7. Recall. Para acceder a un programa, a un bloque dentro de un programa o una herramienta dentro de su correspondiente tabla. 8. Next. Para pasar a una siguiente etapa dentro de las diferentes formas de trabajo con el CNC. 9. CL. Para borrar los caracteres uno a uno durante el proceso de escritura de una bloque. 10. P. Para acceder a un programa y para programar parámetros. 11. N. Para acceder a un bloque dentro de un programa y para identificar subrutinas. 12. Teclado para la realización de programas. 13. Permite variar el tanto por ciento de la velocidad programada del cabezal. 14. Para desplazar los ejes de la máquina manualmente. 15. Conmutador que permite variar el tanto por ciento del avance programado. 16. Pulsador de marcha ciclo. 17. Pulsador de parada ciclo. 18. Pulsador de punto decimal o indicativo de bloque condicional. 19. Pulsador de Reset. Para poner el CNC a condiciones iniciales y reconocer nuevos valores de parámetros máquina, tabla de funciones M decodificadas, etc. 20. Para acceder a la duplicación del significado de ciertas teclas, que no se incluyen en el panel frontal, tales como A, B, C, R, etc.

Fig. 13. Panel frontal de un CNC, con la pantalla y teclado. Ing. Gerardo Lara Arriaga 23 C.B.T.i.s. No. 113