14. Máquinas Herramientas de Control ... - EICO-CNC -...

14. Máquinas Herramientas de Control Numérico Computarizado (MHCNC). A principios de los años 90´s llegan a su madurez las máquinas de Control Numérico Computarizado (CNC), el problema que se presentaba con esta aplicación era que el usuario requería de mucho tiempo para programar las mismas a pie de máquina y una vez realizado esto tenía que ejecutar el programa a baja velocidad y corregir todos los errores que se producían, es decir, depurar el programa, este proceso se realizaba cada vez que se mandaba al área de maquinados una nueva pieza. En los primeros años que apareció la tecnología CNC se buscaba que los técnicos e ingenieros

fueran capaces de programar dichas máquinas y que las mantuvieran en funcionamiento, esto

implicaba un conocimiento especializado que fuera posible de transmitir a nivel de planta

logrando así cumplir con un aumento de productividad real.

El sector Automotriz fue el que impulsó el desarrollo de esta tecnología, por su necesidad de

disminuir sus tiempos de maquinado lo que representa una ventaja competitiva.

Con un conocimiento profundo en el modo de programación de las máquinas de CNC, se pasa

al siguiente paso, el cual surge de la necesidad de poder programar piezas más rápido y

además más complejas, si partimos del hecho que estas nuevas máquinas son capaces de dar

precisiones desde 0.001 mm hasta 0.000,001 mm, precisión no igualada de manera comercial

por el de máquinas convencionales, las cuales son capaces de dar una precisión de 0.01 mm,

nivel muy por debajo del alcanzado por las de CNC.

Aparece por lo tanto en el seno del departamento de ingeniería una transformación muy radical,

la cual permite que los diseñadores se especialicen en la solución de problemas. Fue necesario

que los involucrados tuvieran un conocimiento profundo del funcionamiento en piso de las

máquinas de CNC, también conocidas como centros de maquinado para torneado o fresado, se

componen principalmente de diferentes movimientos lineales a los cuales se les llaman ejes. En

los tornos se incluyen los ejes X & Z que se asocian al desplazamiento de la bancada

transversal y el portaherramientas, estos tienen un funcionamiento de movimientos simultáneos

(interpolaciones) los cuales pueden describir trayectorias oblicuas o curvas. Ver figura 14.1.

Las fresadoras disponen de un mínimo de tres ejes X, Y & Z. Los primeros dos corresponden al movimiento interpolado en la bancada transversal mientras que el tercero corresponde al desplazamiento vertical del cabezal de la máquina. Ver figura 14.1. Para ambos casos de máquinas existen diferentes variantes; por ejemplo en un torno se pueden tener bondades en equipamiento como son herramientas motrices con ataque axial y radial, lo que ayuda a realizar barrenos desfasados con respecto a su radio o bien axialmente con posicionamiento variable. Para una fresadora se tienen equipos dotados de más ejes de desplazamiento logrando que las geometrías y formas obtenidas sean de una gran complejidad. Estas máquinas también integran otros accesorios sumamente importantes que permiten lograr el propósito de maquinado, estos son:

Cabezal o husillo: es el elemento que permite el giro de la herramienta o el material para lograr un cierto número de revoluciones por cada milímetro de recorrido durante el proceso de corte.

Figura 14.1. Centro de torneado avanzado de 4 ejes con herramientas motrices1.

1 Las imágenes fueron obtenidas del folleto informativo de DMG/MORI SEIKI. Journal 01, edición 2011. www.dmgmoriseiki.com. DMG/MORI

SEIKI México.

http://www.dmgmoriseiki.com/

Z

X

Portainserto

Carrusel de herramientas

Inserto

Alimentación de soluble

Figura 14.2. Ejes básicos en centros de maquinado de torneado y fresado. Comúnmente se compone de elementos mecánicos que permiten sujetar la herramienta o el material en proceso; los accesorios que permiten esta función son conocidos como mordazas en el caso de un torno y para fresado se llaman boquillas, existe una gran variedad de medios de sujeción de estos dos elementos en cuestión, su empleo depende del diseño y de las

características físicas del producto2.

Carrusel portaherramientas: es el medio mecánico que almacena un cierto número de boquillas con herramientas de diferentes materiales y diseños, este mecanismo puede contener desde un bloque de 4 hasta 72 herramientas proporcionando gran diversidad en el diseño de los productos obtenidos en las MHCNC. Ver figuras 14.3., 14.4, 14.5 y 14.6.

Figura 14.3. Carrusel portaherramientas de un centro de maquinado de torneado.

2 En el capítulo 10 se hace mención de algunos de estos sistemas de sujeción.

X

Z

Y

Accesorios de alimentación de barras, centrado, alineación, lubricación, refrigeración y elementos de recolección de piezas así como recolección de viruta: todos estos componentes colaboran en la mejora de los procesos de maquinado para las dimensiones, los acabados superficiales y el mismo mantenimiento del equipo. Finalmente se cuenta con un panel de control y programación; en él, se realizan operaciones de ajuste, calibración y puesta en marcha de los accesorios que integran al equipo; pero lo más importante es la interface que permite la programación a pie de máquina de la secuencia de

maquinado a realizar o bien ingresar el programa NC3 obtenido a través de un técnica con el

nombre de manufactura asistida por computadora (CAM) por sus siglas en inglés Computer Aided Manufacturing o bien a través de la programación a pie de máquina utilizando códigos estandarizados.

Figura 14.4. Carrusel portaherramientas de un centro de maquinado de torneado. Todos estos accesorios deben de considerarse al momento de seleccionar un equipo de estas características, todo en referencia al producto o tipos de productos que la empresa produce, se debe analizar detalladamente las capacidades de máquina: longitudes, diámetros, herramientas disponibles, capacidad de carga en la banca, disponibilidad de refacciones y accesorios, potencia, velocidades de maquinado, soporte especializado, además de valorar el procedimiento de instalación; este último punto es vital para garantizar la calidad del producto, reflejada en los valores dimensionales y los acabados superficiales, que repercuten en la correcta forma de instalar el equipo (nivelación, superficies especiales, instalación eléctrica entre otras), y finalmente ofrecer una zona de trabajo que cumpla con los requisitos de seguridad e higiene.

3 Se refiere a la extensión del archivo (.nc) que contiene los códigos G & M.

Portaherramienta

Carrusel

PortaherramientaHerramienta

Figura 14.5 Carrusel portaherramientas vertical de un centro de maquinado de fresado.

Figura 14.6. Carrusel portaherramientas horizontal de un centro de maquinado de fresado.

Se hace mención de la existencia de otros equipos que utilizan el mismo concepto de CNC; como son un centro de maquinado de electroerosión, equipos de corte por hilo o bien mesas de corte habilitadas con una herramienta especial y que mediante coordenadas especificas realizan el corte de láminas de espesores y geometrías diversas. Este capitulo comprende el estudio de los centros de maquinado de torneado para las actividades de planeación y programación de cualquier pieza con características cilíndricas, la finalidad es comprender la técnica de la programación de estos equipos sin dejar los conceptos de planeación de la manufactura.

Para lograr la programación de estos equipos se requiere de valores específicos que durante el proceso de maquinado son determinantes para la funcionalidad de las máquinas, además de brindar excelentes características dimensionales y acabado superficial, estas se definen como parámetros de maquinado. Dentro de los procesos de maquinado es necesario utilizar ciertas recomendaciones de funcionalidad para el proceso, definidos como parámetros de maquinado (rpm, avances, profundidades de cortes, etc.) estas variables están en referencia con las características físicas y geométricas del producto, además de las herramientas y máquinas a utilizar. Un valor muy importante es el número de vueltas por minuto que la materia prima o la

herramienta realiza, el cual se denota de varias formas: , o .

Donde:

Número de revoluciones por minuto.

Velocidad de corte (m/min).

Diámetro de la materia prima cuando es torneado o de la herramienta cuando es fresado (mm).

Factor de conversión para el sistema métrico, (cuantos milímetros hay en un metro).

El valor de es obtenido a través de tablas o bien el valor directo de que relacionan el material a cortar y el material de la herramienta. Con estos valores se logra sustituir en la fórmula 14.1., para obtener el valor deseado.

Otra forma de obtener el valor de es bajo la experiencia en el proceso de maquinado o bien recomendaciones de especialistas que analizan el comportamiento de desbaste de diferentes materiales. Hay otra variable determinante en el proceso de maquinado denominada como el avance ( , con desplazamiento longitudinal de la herramienta sobre la materia prima expresado en mm/rev. Su valor es determinado con expresiones algebraicas, especificaciones técnicas de los equipos y en ocasiones también bajo la experiencia del proceso o recomendaciones de especialistas.

Material N (rpm)

Desbaste (cilindrado)

Aluminio 6061 y aleaciones 445

Tabla 14.1. Recomendación de las evoluciones por minuto para operaciones de maquinado

(torneado) utilizando una profundidad de corte de 1 mm4.

4 Valores obtenidos del Machinery´s Handbook, Twenty-Seventh Edition. Industrial Press. NY. p. c. 1006, Tabla 6. , para aleaciones de

aluminio en operaciones de torneado utilizando una herramienta de carburo de tungsteno sin recubrimiento.

En procesos de torneado se considera la siguiente fórmula:

………………..14.2 Donde:

Valor de la relación cinemática del sistema del centro de maquinado expresado en mm/min. (El sistema cinemático de un centro de maquinado es mediante una transmisión directa del servomotor al eje, siendo una relación banda dentada-polea al servomotor). Este valor es obtenido por especificaciones de tabla en relación directa de cada equipo.

La tabla 14.2., muestra el valor de a considerar para determinar el , en operaciones de torneado.

Se considera que el varia dependiendo del trayecto en que la herramienta ingresa al material (longitudinal, axial o radial) o bien el tipo de operación a realizar (desbaste y/o acabado); por ejemplo: en muchas ocasiones se buscan excelentes acabados superficiales en las piezas, por lo que la estrategia para esta operación es emplear un gran número de revoluciones y poco

avance; es decir una relación de 1 es a 4 (1:4), es decir el cuádruple de revoluciones y del 5.

Material Operaciones de torneado (mm/min)

Corte cilíndrico (Desbaste)

Corte radial/axial Corte cilíndrico

(Acabado)

Aluminio 6061 y aleaciones 0.001 ½ * 0.001 ¼ * 0.001

Tabla 14.2. Recomendaciones de operaciones de maquinado (torneado) utilizando una profundidad de corte de 1 mm. Considerando un centro de maquinado de 4000 rpm y 2.8 Kw. Existen otras operaciones de torneado (roscado, barrenado, ranurado, etc.), donde es necesario determinar minuciosamente los valores antes mencionados. Así también es vital considerar las características de otros equipos para determinar estos valores, ya que repercuten en algunas variables del proceso, importantes para la eficacia y eficiencia de la manufactura.

Cabe mencionar que los valores de son sólo algunos de muchos otros que están en relación con las variables: material a maquinar, material de la herramienta, características del equipo, profundidad de corte etc. Como se habrá observado existe un valor utilizado anteriormente y que es de suma importancia: la cantidad de material a desbastar, denominado como la profundidad de corte de la herramienta, que es la cantidad de viruta que la herramienta debe extraer del material, este valor también depende de un gran número de variables ya mencionadas.

5 Está consideración de valores es en referencia a la experiencia de maquinado de diferentes piezas de precisión, esto quiere decir; que mucho

depende del resultado obtenido en base: al acabado superficial de las piezas, el aprovechamiento de la vida útil del herramental, el tiempo de maquinado y las óptimas condiciones de operación del equipo.

Procedimiento para el calculo de

Tabla 8. Valores de , para aleaciones de aluminio en operaciones de torneado se tiene:

Donde los valores a utilizar son:

Sin embargo estos valores están en el sistema ANSI6, por lo que será necesario hacer la

conversión de unidades al sistema ISO.

⁄

Con estos valores se tiene:

Despejando se tiene:

Y para se tiene:

Despejando se tiene:

6 ANSI, American National Standards Institute (Instituto Nacional de Normalización Estadounidense).

⁄

Considerando un diámetro de la barra cilíndrica de 12.7 mm. Los resultados son:

Considerando este valor sería ideal únicamente para operaciones de acabado.

⁄ ⁄

⁄ ⁄

Se puede determinar la profundidad de corte por pasada a emplear en una operación de maquinado, utilizando formulas y especificaciones de máquina, pero en muchas ocasiones los proveedores de equipos, accesorios y herramental proporcionan recomendaciones ideales para diferentes procesos o bien las características propias de cada equipo como son: potencia de los motores, número de revoluciones, materiales y/o dimensiones de las herramientas. Por ejemplo la siguiente tabla7 recomienda los parámetros de maquinado para operaciones de torneado, utilizando un inserto de carburo con recubrimiento de TiN para corte de aleaciones de aluminio.

Operación N (rpm) Vc (m/min) Pc (mm) f (mm/rev)

Desbaste 1150 30 - 55 2.5 0.15

Acabado 3450 20 - 85 0.25 0.05

Tabla 14.3. Recomendaciones de parámetros de maquinado en operaciones de torneado.

Observe que estos valores están significativamente cerca de los resultados obtenidos en el

Procedimiento para el calculo de ya que las variaciones entre ellos son el equipo utilizado, las dimensiones de la herramienta, el tipo de refrigerante, etc. Además de lo anterior, el proceso de maquinado está acompañado de la función de la refrigeración que permite que la temperatura de la herramienta y del material se mantengan en condiciones ambiente y con esto logran operacionalidad óptima de maquinado, es decir, reducir las fuerzas de corte y desgaste de la herramienta mediante la disminución de la fricción entre la cara de incidencia de la herramienta y la superficie de la pieza, así como entre la cara de

7 Tabla obtenida del libro Groover Mikell P. Fundamentos de Manufactura Moderna, 5ª Edición. Mc Graw Gill. Recomendaciones generales para

operaciones de torneado. Tabla 23.4. p. c. 682.

Flujo directo Flujo indirecto

Herramienta

Boquilla

portaherramienta

Inyección por el interior

de la herramienta.

Portaherramienta

Herramienta

Pieza de trabajo

Flujo de refrigerante

desprendimiento y las virutas. Los fluidos refrigerantes actúan directamente en el punto de fricción, creando una capa protectora en esa zona y no permitiendo un contacto directo entre la herramienta y la pieza. Se utilizan líquidos llamados solubles que son biodegradables y por su composición y estado mantienen una temperatura óptima de operación y lubricación del equipo; su empleo es por medio de generación de niebla o flujo re-circulante directo o indirecto. Ver figura 14.7. Figura 14.7. Métodos de aplicación de solubles para la disminución de la fricción entre la cara de incidencia de la herramienta y la superficie de la pieza. Es importante mencionar que los centros de maquinado de torneado y fresado requieren de su calibración en lo que se refiere a las dimensiones del herramental; diámetros y longitudes, así también a la localización del cero máquina. Esta actividad es muy similar entre las diferentes máquinas, existen patrones definidos en cada equipo que apoyan en esta tarea. Con lo anterior se puede pasar al proceso de programación de los centros de maquinado en relación a la geometría de los productos o piezas requeridas, para ello se requiere conocimiento del método de programación basado en códigos estandarizados internacionalmente. 8La programación de un centro de maquinado es a través de una secuencia estructurada paso a

paso, la cual está regulada mediante los sistemas de normatividad ANSI/EIA RS-274-D para unidades en sistema americano; su equivalente europeo es el ISO 6983/1,2,3 revisiones. Ambos sistemas tienen gran similitud por lo que generalmente se describen como programación en códigos G & M que significa geometría y misceláneos respectivamente. Su aplicación y funcionamiento se basa sobre la geometría de la pieza y el tipo de herramientas y de los accesorios del centro de maquinado a utilizar. La geometría de la pieza se define por un plano dimensional que muestra la forma del producto, donde las dimensiones son acotadas en coordenadas absolutas o incrementales, lo que facilita la obtención de los valores de las coordenadas X, Y & Z del centro de maquinado a utilizar. Ver figura 14.8.

8 La información de este apartado proviene de:

Machinery´s Handbook, Twenty-Seventh Edition. Industrial Press. NY. p. c. 1254-1314.7 Cruz Teruel Francisco. Control Numérico y Programación. Sistemas de fabricación en máquinas automatizadas de torneado y fresado. Alfaomega-marcombo. México 2007. ISBN:978-970-15-1254-8.

Cero pieza

Eje Z

Eje X

Figura 14.8. Plano de una pieza cilíndrica en coordenadas absolutas para aplicaciones de CNC en centro de maquinado en torneado. El proceso de programación de los equipos de manufactura requiere de una estructura secuencia, basada en la geometría de la pieza. La tarea se logra gracias al apoyo de códigos G & M y la incursión de ciclos de trabajo como: ciclo de desbaste, ciclo de roscado, ciclo de barrenado, etc. La programación de códigos G & M funciona de manera que se introducen los valores en coordenadas, es decir, se sigue la trayectoria de un perfil. Sin embargo, por cuestiones de funcionalidad, las operaciones de desbaste de material se logran mediante ciclos de desbaste profundo en combinación con estrategias de acabado facilitando la tarea de programación y optimizando el tiempo de proceso. También depende de la forma de la materia prima, ya sea un bloque, barra cilíndrica o pre-forma, proveniente de una extrucción, fundición o forja. Ver figura 14.9. Los códigos elementales para iniciar cualquier proceso de programación son los siguientes:

Código Descripción

G90 Definición de las coordenadas absolutas.

G71 Definición de unidades en milímetros.

G0 Movimiento rápido lineal sin corte.

G1 Interpolación lineal de mecanización.

G2/G3 Interpolación circular en sentido horario/anti-horario.

M3/M4 Encendido del husillo en sentido horario/anti-horario.

M6 Cambio de herramental.

M8 Encendido del refrigerante.

M5 Apagado del husillo.

M17 Fin de un subprograma.

M30 Fin de un programa.

Tabla 14.4 Códigos básicos para programación CNC.

Cabe mencionar que en combinación con los códigos G & M existen ciclos de maquinado, los

cuales facilitan las operaciones de desbaste a grandes escalas, es decir, reducen el número de

instrucciones con respecto a una programación a través de códigos G. Por ejemplo: CYCLE959

es una rutina de una operación de cilindrado y forma, tanto exterior como interior, permite las

operaciones de desbaste y acabado en un material de geometría cilíndrica compleja.

Su estructura es la siguiente:

CYCLE95(“NSPF”, PCp,Tz,Tx,T,F1,F2,F3,VM,tE,LR)

Donde:

NSPF: Nombre del archivo que contiene el sub-programa, este es la geometría de la parte a maquinar, se utilizan los códigos G1, G2, G3 y M17 fin de un sub-programa. PCp: Profundidad de corte por pasada, en mm. Tz: Tolerancia de acabado en Z, en mm. Tx: Tolerancia de acabado en X, en mm. T: Tolerancia de acabado paralela al contorno, en mm. F1: Avance para cortes de desbaste cilíndrico, en mm/rev.

F2: Avance para cortes de desbaste axial, en mm/rev. F3: Avance para cortes de acabado cilíndrico y axial, en mm/rev. VM: variante de mecanizado. Se utilizan según el proceso a realizar.

VM Cilindrado/Refrentado Exterior/Interior Mecanizado

1 Cilindrado Exterior Desbaste

2 Refrentado Exterior Desbaste

3 Cilindrado Interior Desbaste

4 Refrentado Interior Desbaste

5 Cilindrado Exterior Acabado

9 Centro de Maquinado de Torneado TURN 155 EMCO, SINUMERIK 810D/840D SIEMENS. No. Ref. SP. 1815. Edición 2003-5. Manual de

programación. Controlador SINUMERIK 810D/840D SIEMENS.

Pc

f

Pieza desbastada

Herramienta

Cero pieza

Z

X

Perfil de recorrido

Pieza de trabajo

Z

X

6 Refrentado Exterior Acabado

7 Cilindrado Interior Acabado

8 Refrentado Interior Acabado

9 Cilindrado Exterior Ambos

10 Refrentado Exterior Ambos

11 Cilindrado Interior Ambos

12 Refrentado Interior Ambos

Tabla 14.5. Variantes de mecanizado para el CYCLE95

tE: Tiempo de espera para eliminación de viruta (complemento para estrategia de eliminación de

viruta), en segundos.

LR: Longitud de recorrido para eliminación de viruta (complemento para estrategia de

eliminación de viruta), en mm.

Para ejemplificar la aplicación de los códigos G & M en combinación con el ciclo 95 se desarrolla la tarea metodológica de planeación del proceso de manufactura para centros de maquinados de torneado y fresado respectivamente. La metodología a considerar está basada en la acumulación de experiencia y en consideraciones de optimización de los materiales y funcionalidad de los equipos, esta incluye lo siguiente:

(a) (b) Figura 14.9. Perfil de revolución. a) Trayectoria de la geometría de un perfil de revolución; b) trayectoria seccionada de la geometría de un perfil de revolución.

1. Plano del producto.

2. Centro de maquinado y herramentales a emplear.

3. Sistema de sujeción y plano de la materia prima.

4. Parámetros de maquinado (rpm, avances, profundidad de corte, etc.).

5. Programación de códigos ISO G & M. Aplicación metodológica de planeación del proceso de manufactura para centros de maquinados de torneado. Ejemplo 14.1. Se requiere fabricar una pieza llamada eje de presión para una bomba peristáltica, fabricada en aluminio 6061 y de geometría cilíndrica con diseños funcionales para su aplicación.


Figura 14.10. Plano de la geometría del producto en acotación absoluta.

Observe que la pieza tiene características simétricas en su geometría, lo que hace que el posicionamiento del cero absoluto sea indiferente, para este ejemplo la muesca se ubica en el lado derecho teniendo los valores dimensionales de derecha a izquierda para el eje Z y con el valor del diámetro en X, además de incluir el valor del radio. El objetivo de esta forma de acotación es indicar claramente los valores de la geometría de la pieza para el programador. El siguiente punto a estudiar es el equipo que se utilizará, además de verificar las herramientas y accesorios que dispone.

1

Mordaza

Husillo

Diámetro de sujeción

2. Centro de maquinado y herramentales a emplear.

Se utiliza un centro de maquinado de torneado10; las especificaciones técnicas son:

Accesorio Husillo de mordaza intercambiable con apertura automática de 3 puntos, sin/alimentación de barras.

Longitud de ajuste del cero pieza con respecto al cero máquina indicado por la muesca con el número 1.

Apertura de mordazas disponibles

Diámetro de sujeción = 10-14 mm




Longitud de sujeción de la materia prima = 30 mm

Incluye punto de arrastre y punto fijo.

Para barras de longitudes mayores a 150 mm utilizar contrapunto móvil. Considere que el maquinado entre puntos esta limitado por las dimensiones del punto de arrastre y el contrapunto móvil, este ultimo con un diámetro mínimo de 4 mm. Los valores de longitud del punto de arrastre son de referencia, deberá verificar la dimensión correcta directamente en máquina al momento de definir el cero pieza.

Tabla 14.6. Especificaciones de un husillo c/mordaza intercambiable de 3 puntos de apertura variable.

Capacidad de trabajo

Diámetro máximo de maquinado (X) 100 mm

Longitud máxima de maquinado (Z) 275 mm

Disponibilidad de eje C en el husillo 360°

Transmisión de herramientas motrices Radial y Axial

Máxima velocidad longitudinal 7.5 m/min

Potencia 2.8 Kw

RPM 150-4000

Tabla 14.7. Especificaciones técnicas del Centro de maquinado de torneado con controlador SIEMENS Sinumerik 810/840D.

10

Centro de Maquinado de Torneado TURN 155 EMCO, SINUMERIK 810D/840D SIEMENS. No. Ref. SP. 1815. Edición 2003-5. Ficha de especificaciones técnicas.

Las herramientas a utilizar estarán en referencia a la geometría de la pieza, para este ejemplo se selecciona a las herramientas número 12, 7 y 6 según la tabla 14.8, teniendo un desbaste cilíndrico derecho, un desbaste cilindro izquierdo y la operación de tronzado respectivamente. Ver figuras 14.11, 14.12. y 14.13.

# Herramienta Figura

1 Disponibilidad para herramienta motriz, como: brocas, cortadores rectos para barrenos radiales. Diámetro variable de 3 a 12 mm.

2 Portainserto de roscado. Ancho del portainserto 12 mm.

3 Portainserto neutro. Inserto de carburo 30° TiN. Ancho del portainserto 12 mm.

4 Portainserto de interiores. Diámetro de 12 mm.


6

Portainserto de tronzado o ranurado de 3 mm Inserto de carburo TiN. Ancho del portainserto 12 mm.

7

Portainserto izquierdo. Inserto de carburo 30° TiN. Ancho del portainserto 12 mm.

8 Broca recta. Diámetro variable de 3 a 12 mm.


10 Broca de centros del # 1 al # 5.


12 Portainserto derecho. Inserto de carburo 30° TiN. Ancho del portainserto 12 mm.

Tabla 14.8. Herramental del carrusel del centro de maquinado de torneado.

Materia prima

Herramienta 12

Mordaza

Materia prima

Herramienta 7

Mordaza

Materia prima

Herramienta 6

Mordaza

.

Figura 14.11. Desbaste cilíndrico por el lado derecho de la materia prima.

Figura 14.12. Desbaste cilíndrico por el lado izquierdo de la materia prima.

Figura 14.13. Tronzado del producto final.

Materia prima

3. Sistema de sujeción y plano de la materia. Para este punto se deben considerar aspectos como son: material desperdiciado, rapidez del proceso y funcionalidad del mismo. Analizando la geometría del producto se observa que el diámetro mayor es de 12 mm, por tanto el producto puede ser obtenido de una barra comercial de 12.7 mm (1/2”) teniendo 0.7 mm de material en exceso para el valor diametral mayor. Para este producto no aplican procesos de fundición o forjado u otros debido a los valores diametrales reducidos. Ahora con la referencia del centro de maquinado y el diseño del producto, se tiene que el método de sujeción a seleccionar es por medio de un husillo con mordaza de tres puntos de

accionamiento automático11, las especificaciones técnicas de la mordaza están referenciadas

en la tabla 14.6., que muestra las vistas frontal y derecha del sistema de sujeción del equipo. La sujeción es a través de mordazas que tienen un diámetro de sujeción de 10 a 14 mm quedando excelente para el diámetro de materia prima. Para este método no es posible proveer el material con un medio de barras de alimentación automática, debido a que el husillo no dispone del mecanismo, así como tampoco cuenta con

los accesorios para alimentar la barra automáticamente12; es por esa razón que la materia

prima se prepara a las dimensiones de funcionalidad del proceso. Ver figura 14.14. Figura 14.14. Sujeción de la materia prima en el centro de maquinado de torneado en cuestión. Cabe mencionar que este método de sujeción contribuye a un mayor desperdicio de material, debido a que se agrega la cantidad que sirve para sujetar el producto y en ocasiones la zona de apertura para el ingreso de las herramientas, la figura 14.15., indica antes y después del tronzado, en sección de achurado las partes de desperdicio. Se considera que las secciones de tronzado y la geometría exterior de la pieza también son parte del material de desperdicio que se desprende como viruta.

11

Tubal Cain. Sujeción de piezas en el torno, Biblioteca práctica del taller. G-Gili/México-España 1990. ISBN: 968-887-292-X. 12

Husillo RÖHM KFD095/538-05, ID. 428634. R7193. Husillo especial para centros de maquinado automáticos, ideales para aplicaciones en sistemas de manufactura flexible de operaciones de desbaste de material en operaciones torneado y alimentación con robots industriales.

Producto

Área de sujeción y acceso del herramental

Zona de tronzado

Material desperdiciado

Producto

Tronzado

Apertura de material

Acceso del herramental

1835.512330

Distancia de seguridad

Sujeción del material

Figura 14.15. Sistema de sujeción del centro de maquinado de torneado en cuestión.

Con el planteamiento anterior se está en condiciones de obtener la dimensión de la longitud de la materia prima a utilizar para la fabricación de la pieza. Para ello se utiliza un bosquejo a bloques de la longitud que se requiere para la fabricación óptima del producto.

Figura 14.16. Bosquejo a bloques de la determinación de la longitud de la materia prima. Los valores son obtenidos de la siguiente manera:

1. Producto: Longitud del producto de18 mm; que está en referencia al plano de la pieza.

2. Tronzado: Longitud del área del tronzado de 3 mm; donde se realizará el corte de la pieza, que representa el espesor de la herramienta.

3. Apertura del material: Longitud de acceso libre de la herramienta 5.5 mm; zona de

apertura en la parte izquierda en sección cónica evitando colisión entre la parte posterior

de la herramienta y la materia prima. Este valor se obtiene con el siguiente procedimiento

trigonométrico.

Se busca que la herramienta no colisione con el material por su parte posterior, para ello se

tiene que el ángulo de la herramienta es de 30° por tanto el ángulo mínimo para evitar esto es

de 29°, además el corte obtenido es en forma cónica formando un triángulo rectángulo con las

siguientes dimensiones:

Figura 14.17. Escenario del proceso de corte por la parte izquierda de la materia prima.

Los datos obtenidos en la figura anterior son:

Cateto opuesto = 2.85 mm

Angulo de libre corte = 29°

El cateto adyacente es

4. Acceso del herramental. Es el espesor de la herramienta 12 mm; en la parte izquierda evitando colisión entre las mordazas y la parte posterior de la herramienta.

5. Distancia de seguridad. Valor que evita el contacto mínimo entre las mordazas y el herramental 3 mm; que sirve para evitar rozamiento o contacto.

6. Sujeción del material. Zona de agarre de la materia prima con las mordazas 30 mm.

Por tanto el plano de la materia prima es el siguiente:

Figura 14.18. Plano de la materia prima para la fabricación de la bomba peristáltica.

Observe que las dimensiones exigen un valor de tolerancia en longitud y diámetro lo que ayuda en el ajuste del cero pieza y la exactitud dimensional con que la pieza será fabricada.

4. Parámetros de maquinado (rpm, avances, profundidades de cortes, etc.).

Para obtener el valor de , se utiliza la ecuación 14.1., y valores de la tabla 14.1., se tiene:

⁄ ⁄

El será empleado durante todo el proceso de maquinado, es importante mencionar que el valor permanece constante aun cuando los diámetros están variando; gracias al empleo del código G96, afectando directamente en el acabado de la pieza, sin embargo este valor no es representativo en el producto ya que el plano no exige un tipo de acabado especifico. El avance a utilizar tiene algunas variantes, primeramente por que se utilizará un ciclo de maquinado el cual incluye tres valores del mismo y en segundo término por la operación de tronzado que el proceso requiere. Utilizando la ecuación 14.3., y los valores de la tabla 14.4., se tiene:

⁄

⁄

⁄

Considere que es un movimiento radial/axial, que bien puede ser utilizado como la velocidad de avance en las operaciones de ranurado o tronzado. Ya con todo esto se puede pasar al proceso de generación del programa NC.

5. Programación G & M en conjunto con el ciclo 95. La estructura de programación utilizada tienen sus bases en un estilo a través de bloques, es

decir utiliza un programa principal (MPF)13 el cual se encarga de especificar las unidades, las

referencias del material; como son el cero pieza y el diámetro inicial, así también involucra el herramental, acciona los dispositivos del centro de maquinado; giro del husillo, encendido del

refrigerante entre otros, finalmente ejecuta los sub-programas (SPF)14 de la geometría de la

pieza por medio del ciclo 95.

13

MPF: Master Program File. 14

SPF: Sub-program File

La estructura del programa es:

Código G & M en combinación con el ciclo 95. SINUMERIK 840D SIEMENS

PROGRAMA PRINCIPAL

Instrucción Descripción

G71 Definición de unidades en milímetros.

G90 Definición de coordenadas absolutas.

TRANS Z104.073 Definición del cero pieza. Es la suma de 32.573 + 71.500 = 104.073

M6 T12 D1 Cambio de la herramienta con definición de la compensación de la misma D1.


M3 S445 G96 Encendido del husillo en sentido anti-horario y especificación de las rpm, además de ajuste de las revoluciones con respecto al cambio de diámetro.

G0 Z1 Acercamiento en el eje Z con movimiento lineal.

G0 X12.7 Acercamiento en el eje X con movimiento lineal.

CICLO95(“SUB_DER”,1,0.1,0.1,0.1,0.431,0..215,0.107,9,1,3) Definición de los parámetros del ciclo 95.

G0 X50 Coordenadas de seguridad para retirar la herramienta de la zona de trabajo con movimiento lineal en el eje X.

G0 Z50 Coordenadas de seguridad para retirar la herramienta de la zona de trabajo con movimiento lineal en el eje Z.


M9 Apagado del refrigerante.

M6 T7 D1 Cambio de la herramienta con definición de la compensación de la misma.



G0 Z-27.5 Acercamiento en el eje Z en movimiento lineal independiente.

G0 X12.7 Definición del diámetro del material en el eje X con movimiento lineal independiente.

CICLO95(“SUB_IZQ”,3,0.1,0.1,0.1, 0.431,0..215,0.107,9,1,3) Definición de los parámetros del ciclo 95.

G0 X50 Coordenada de seguridad para retirar la herramienta de la zona de trabajo en movimiento lineal independiente en el eje X.

G0 Z50 Coordenada de seguridad para retirar la herramienta de la zona de trabajo en movimiento lineal independiente del eje Z.


M9 Apagado del refrigerante.

M6 T6 D1 Cambio de la herramienta con definición de la compensación de la misma.



G0 Z-18 Acercamiento en el eje Z en movimiento lineal independiente.

G0 X8 Definición del diámetro del material en el eje X con movimiento lineal independiente.

M24 Encendido de la charola recolectora de piezas terminadas.

G1 X0 F0.215 Operación de tronzado utilizando G1 con velocidad de corte especificada.

G0 X50 Coordenada de seguridad para retirar la herramienta de la zona de trabajo en movimiento lineal independiente en el eje X.

G0 Z50 Coordenada de seguridad para retirar la herramienta de la zona de trabajo en movimiento lineal independiente del eje Z.

M30 Fin del programa principal, que cancela todas las operaciones.

Los sub-programas de la geometría del producto quedan como sigue:

SUB-DER (Sub-programa derecho)

CÒDIGO X Z RADIO DESCRIPCIÓN

G1 0 0 - Posicionamiento

G1 7 0 - Refrentado

G1 9 -1 - Chaflán

G1 9 -4.5 - Cilindridad

G1 10 -5 - Chaflán


G1 12 -13.5 - Refrentado


G1 12.7 -18 - Retirada de la herramienta con respecto al diámetro del material.

M17 Fin del sub-programa.

SUB-IZQ (Sub-programa izquierdo)

CÒDIGO X Z RADIO DESCRIPCIÓN

G1 12.7 -26.5 - Posicionamiento

G1 7 -21 - Conicidad

G1 7 -18 - Cilindridad

G1 9 -17 - Chaflán

G1 9 -15 - Cilindridad

G3 10 -14.5 0.5 Radio en sentido anti-horario

G1 12 -14.5 - Refrentado


G1 12.7 -10 - Retirada de la herramienta con respecto al diámetro del material.

M17 Fin del sub-programa.

Esta es la estructura que será capturada en el sistema del centro de maquinado de torneado; el cual tiene la capacidad de simular la secuencia programa y verificar los recorridos de las herramientas.

Figura 14.19. Pantalla del centro de maquinado de torneado del sistema SIEMENS Sinumerik 810/840D-T. Finalmente se ejecuta el programa y se logra obtener el producto deseado. Otra opción de programación para el lector es un método basado en un controlador FANUC, en especifico un centro de maquinado de torneado DMG 720 con control DataPilot 4290 V7.1 (641394-01) la programación en códigos ISO G & M es muy similar pero con estructura es diferente.

5. Programación G & M para controlador FANUC DataPilot 4290 V7.1. para un centro de maquinado de torneado HEIDENHAIN.

La programación en este tipo de controlador requiere de bloques que definen diferentes actividades, antes de esto se requiere de información general del proceso de manufactura como: sistema de unidades, fecha de elaboración, persona que elaboro, nombre de la pieza, número de plano, material de la pieza a fabricar, etc. Después se pasa al manejo de los siguientes bloques.

Bloque 1: Carrusel portaherramientas. Define la lista de las herramientas a utilizar.

T 12 Herramienta derecha.

T 7 Herramienta izquierda.

T 6 Herramienta de ranurado y/o tronzado.

Bloque 2: Dimensiones de la materia prima. Especificación del diámetro y longitud de la materia prima.

Línea Código X Z

N10 G20 12.7 104.073

Bloque 3: Definición de la geometría de la pieza.

Línea Código X Z R

N20 G0 0 0 -

N30 G1 7 0 -

N40 G1 9 -1 -

N50 G1 9 -4.5 -

N60 G1 10 -5 -

N70 G1 10 -13.5 -

N80 G1 12 -13.5 -

N90 G1 12 -14.5 -

N100 G1 10 -14.5 -

N110 G3 9 -15 0.5

N120 G1 9 -17 -

N130 G1 7 -18 -

Bloque 4: Representa la secuencia lógica de maquinado.

Línea Código Descripción

N170 G14 Q1 Mueve la herramienta a la zona de seguridad

N180 T12 Especifica la herramienta a seleccionar, en este caso la herramienta derecha.

N190 G95 F0.431 Especifica el avance de la herramienta para desbaste.

N200 G96 S445 Especifica las revoluciones de corte para la pieza a fabricar.

N210 G0 X12.7 Z1 Punto de inicio de una secuencia, en este caso el desbaste derecho con movimiento interpolado.

N220 M4

N230 G810 NS30 NE90 P1

Ejecuta un ciclo de desbaste de la línea 30 a la línea 90 con profundidad de corte de 1 mm. El código G810 sólo es operación de desbaste, se requiera agregar una operación de acabado con la misma geometría

N240 G14 Q1 T7 Mueve la herramienta a la zona de seguridad y especifica la herramienta a seleccionar, en este caso la herramienta izquierda.

N250 G95 F0.107 Especifica el avance de la herramienta para desbaste

N260 G96 S445 Especifica las revoluciones de corte para la pieza a fabricar.

N270 G0 Z-26.5 Punto de inicio de una secuencia, en este caso el desbaste izquierdo con movimiento lineal.

N280 G0 X12.7 Punto de inicio de una secuencia, en este caso el desbaste derecho con movimiento lineal

N290 M4

N300 G810 NS130 NE90 P1

Ejecuta un ciclo de desbaste de la línea 130 a la línea 90 con profundidad de corte de 1 mm. El código G810 sólo es operación de desbaste, se requiera agregar una operación de acabado con la misma geometría.

N310 G14 Q1 T6 Mueve la herramienta a la zona de seguridad y especifica la herramienta a seleccionar, en este caso la herramienta de tronzado.

N320 G95 F0.215 Especifica el avance de la herramienta para corte axial.

N340 G96 S445 Especifica las revoluciones de corte para la pieza a fabricar

N350 G0 Z-21 Punto de inicio de una secuencia, en este caso el desbaste izquierdo con movimiento lineal.

N360 G1 X0 Se mueve la herramienta perpendicular a la pieza hasta

llegar a X0 efectuando el tronzado de la pieza.

N370 G0 X12.7 Se retira la herramienta linealmente hacia arriba.

N380 M30 NS170 Fin de un programa y lo envía a la línea 170 para volver a ejecutarlo desde ese punto.

Esta secuencia es ingresada a través del panel del controlador y con funciones de simulación el usuario puede visualizar el resultado. Ver figura 14.20. Existen más alternativas de programación que depende de los controladores de cada equipo, sin embargo el concepto es el mismo, de manera que el programador podría interpretar fácilmente la secuencia y funcionamiento de cada equipo. Figura 14.20. Pantalla de simulación geométrica del centro de maquinado de torneado para controlador FANUC DataPilot 4290 V7.1. HEIDENHAIN.

Ejemplo 14.2. Se requiere fabricar una pieza llamada pomo para escalera, fabricada en

aluminio 6061 y de geometría cilíndrica con diseños ergonómicos para su aplicación.


Figura 14.21. Plano de la geometría del producto en acotación absoluta.

La pieza por su geometría hace que el posicionamiento del cero absoluto sea en el diámetro mas pequeño de la pieza, para este ejemplo la muesca se ubica en el lado derecho teniendo los valores dimensionales de derecha a izquierda para el eje Z y con el valor del diámetro en X, además de incluir los valores de radio. El siguiente punto a estudiar es el equipo que se utilizará, además de verificar las herramientas y accesorios que dispone.

2. Centro de maquinado y herramentales a emplear. Se utiliza un centro de maquinado de torneado HAAS SL-10; las especificaciones técnicas son:

Husillo del torno HAAS SL-10

Husillo de mordaza intercambiable con apertura automática de 3 puntos, sin/alimentación de barras.

Apertura de mordazas disponibles

Diámetro de sujeción = 25.4 mm

Longitud de sujeción de la materia prima = 35 mm

Incluye punto fijo.

Para barras de longitudes mayores a 150 mm utilizar contrapunto móvil, considerar que el diámetro sea igual o mayor a 4 mm.

Tabla 14.9. Especificaciones de un husillo c/mordaza intercambiable de 3 puntos de apertura variable.

Capacidad de trabajo

Diámetro máximo de maquinado (X) 150

Longitud máxima de maquinado (Z) 450

Disponibilidad de eje C en el husillo Sin eje C

Transmisión de herramientas motrices Radial y Axial

Máxima velocidad longitudinal 10 m/min

Potencia 4 Kw

RPM 150 a 10000 rpm

Tabla 14.10. Especificaciones técnicas del Centro de maquinado de torneado con controlador FANUC. Las herramientas a utilizar estarán en referencia a la geometría de la pieza, para este ejemplo se selecciona a las herramientas número X y Z según la tabla 14.11, teniendo un desbaste cilíndrico derecho y la operación de tronzado respectivamente. Ver figuras 14.22 y 14.23.

# Herramienta Figura

Portainserto de tronzado o ranurado de 3 mm Inserto de carburo TiN. Ancho del portainserto 20 mm.

Portainserto derecho. Inserto de carburo 35° TiN. Ancho del portainserto 20 mm.

Tabla 14.11. Herramental del carrusel del centro de maquinado de torneado.

Figura 14.22. Posición de la herramienta en corte inicial.

Figura 14.23. Tronzado del producto final.

Materia prima

3. Sistema de sujeción y plano de la materia. Para este punto se deben considerar aspectos como son: material desperdiciado, rapidez del proceso y funcionalidad del mismo. Analizando la geometría del producto se observa que el diámetro mayor es de 24 mm, por tanto el producto puede ser obtenido de una barra comercial de 25.4 mm (1”) teniendo 0.4 mm de material en exceso para el valor diametral mayor. Para este producto no aplican procesos de fundición o forjado u otros debido a los valores diametrales reducidos. Ahora con la referencia del centro de maquinado y el diseño del producto, se tiene que el método de sujeción a seleccionar es por medio de un husillo con mordaza de tres puntos de accionamiento automático. La sujeción es a través de mordazas que tienen un diámetro de sujeción de 25.4 mm quedando excelente para el diámetro de materia prima. Para este método no es posible proveer el material con un medio de barras de alimentación automática, debido a que el husillo no dispone del mecanismo, así como tampoco cuenta con los accesorios para alimentar la barra automáticamente; es por esa razón que la materia prima se prepara a las dimensiones de funcionalidad del proceso. Ver figura 14.24. Figura 14.24. Sujeción de la materia prima en el centro de maquinado de torneado en cuestión. Cabe mencionar que este método de sujeción contribuye a un mayor desperdicio de material, debido a que se agrega la cantidad que sirve para sujetar el producto, la figura 14.25., indica antes y después del tronzado, en sección de achurado de las partes de desperdicio. Se considera que las secciones de tronzado y la geometría exterior de la pieza también son parte del material de desperdicio que se desprende como viruta.

Producto

Tronzado

Distancia de seguridad

283335

Sujeción del material

Figura 14.25. Análisis del proceso de corte y aprovechamiento del material. Con el planteamiento anterior se está en condiciones de obtener la dimensión de la longitud de la materia prima a utilizar para la fabricación de la pieza. Para ello se utiliza un bosquejo a bloques de la longitud que se requiere para la fabricación óptima del producto.

Figura 14.26. Bosquejo a bloques de la determinación de la longitud de la materia prima. Los valores son obtenidos de la siguiente manera: Producto: Longitud del producto de 28 mm; que está en referencia al plano de la pieza.

Tronzado: Longitud del área del tronzado de 3 mm; donde se realizará el corte de la pieza, que representa el espesor de la herramienta. Distancia de seguridad. Valor que evita el contacto mínimo entre las mordazas y el herramental 3 mm; que sirve para evitar rozamiento o contacto. Sujeción del material. Zona de agarre de la materia prima con las mordazas 35 mm. Por tanto el plano de la materia prima es el siguiente:

Figura 14.27. Plano de la materia prima para la fabricación del pomo para escalera.

Observe que las dimensiones exigen un valor de tolerancia en longitud y diámetro lo que ayuda en el ajuste del cero pieza y la exactitud dimensional con que la pieza será fabricada.

5. Parámetros de maquinado (rpm, avances, profundidades de cortes, etc.). Para obtener el valor de N, se utiliza la ecuación 14.1., y pero por la potencia de este equipo la Vc es de ., se tiene:

⁄ ⁄

Y para el avance a utilizar se considera una Va de 0.0001 esto es:

⁄

⁄

Ya con todo esto se puede pasar al proceso de generación del programa NC.

6. Programación G & M (ISO)

La estructura del programa es:

Código G & M en combinación controlador FANUC

PROGRAMA PRINCIPAL

Instrucción Descripción

O00303 ;Nombre del programa.

G21 G99 ;mm y definición del sistema de coordenadas.

G28 ;Envía la torreta portaherramientas al punto de cero máquina.

T707 ;Cambio de herramental.

G54 ;Definición del cero pieza con respecto a la herramienta.

M04 S1879.782 ;Definición de las revoluciones.

G00 Z1. ;Posicionamiento lineal en el eje Z.

G00 X26. ;Posicionamiento lineal en el eje X.

M08 ;Encendido del refrigerante.

G72 P1 Q2 U0 W0 D1. F0.093

;Ciclo de corte de refrentado.

N1 G01 Z0. ;Línea 1 con movimiento con corte en el eje Z.

N2 G01 X0. ;Línea 2 con movimiento con corte en el eje X.

G01 X26. Z0. F0.2 ;Corte en movimiento en el eje X para refrentado con avance de 0.2 mm/rev.

G71 P3 Q4 U0 W0 D1 F0.187 ;Ciclo de corte de cilindrado de desbaste.

N3 G01 X0. Z0. ;Línea 3 con movimiento con corte en el eje X & Z para posicionamiento de inicio de la secuencia.

G01 X4. Z0. ;Secuencia de la geometría a cortar.

G03 X6. Z-1. R1.5 ;Secuencia de la geometría a cortar.

G01 X6. Z-2.5 ;Secuencia de la geometría a cortar.

G02 X13.018 Z-8.652 R7.147 ;Secuencia de la geometría a cortar.

G03 X14. Z-11.552 R1.5 ;Secuencia de la geometría a cortar.

G01 X14. Z-11.552 ;Secuencia de la geometría a cortar.


G02 X13.595 Z-22.261 R8. ;Secuencia de la geometría a cortar.



G01 X22. Z-25. ;Secuencia de la geometría a cortar.




N4 G01 X26. ;Línea 4 con movimiento con corte en el eje X para posicionamiento del fin de la secuencia

G70 P3 Q4 F0.055 ;Ciclo de corte de cilindrado de acabado.

G00 X50. ;Movimiento rápido de salida de material en el eje X.

G00 Z0 ; Movimiento rápido de salida de material en el eje Z.


T505 ;Cambio de herramental

G55 ; Definición del cero pieza con respecto a la herramienta.

G00 Z-28 ;Posicionamiento rápido de la herramienta de tronzado en el eje Z.

G00 X27. ;Posicionamiento rápido de la herramienta de tronzado en el eje X.

G01 X0 F0.055 ;Operación de tronzado.

G00 X50. Z-28 ;Salida de la zona del tronzado.

G00 Z0 ;Salida de la zona del tronzado.

G00 X50 ;Movimiento rápido de salida de material en el eje X


M30 ;Fin del programa

Esta secuencia es ingresada a través del panel del controlador y con funciones de simulación el usuario puede visualizar el resultado. Ver figura 14.28. Existen más alternativas de programación que depende de los controladores de cada equipo, sin embargo el concepto es el mismo, de manera que el programador podría interpretar fácilmente la secuencia y funcionamiento de cada equipo. Para optimizar el proceso de obtención del programa ISO en coordenadas G & M se utilizará la técnica CAD/CAM que en el siguiente capitulo se desarrollará. Resumen. Las máquinas herramientas de control numérico computarizado (MHCNC), se componen principalmente de ejes lineales en los ejes X, Y, Z, C, A, entre otros, que asocian los movimientos de la bancada y una combinación entre el husillo y el carrusel portaherramientas. Además estos equipos están dotados de accesorios de automatización como son: apertura y cierre de puertas, sistemas de sujeción, sistemas de enfriamiento, recolección de viruta, entre otros. Toda la operación del equipo se realiza a través de un panel de operación donde el programador ejecuta el comando correspondiente con una instrucción en código definido como G & M. Lograr la programación de estos equipos requiere de la planeación del proceso, mediante un sistema metódico que integra: plano del producto, centro de maquinado a emplear y herramentales, sistema de sujeción y plano de la materia prima, parámetros de maquinado y como punto final la programación en códigos G & M. Es importante aclarar que este proceso de maquinado requiere de conocimientos en la

manufactura por desprendimiento de viruta y que el programador deberá conocer las

características y comportamiento de los materiales, que le permitan obtener productos que

cumplan con las especificaciones de diseño.

Finalmente es importante conocer el factor de consumo de los materiales utilizados en el

proceso de maquinado de las diferentes geometrías, por el ejemplo 14.2 se tiene la orden de

producción del lote es de 150000 piezas y se necesita saber cual es la cantidad de barras de

aluminio que se deben solicitar al proveedor para cumplir con la producción.

La barra de aluminio tiene las siguientes dimensiones:

Ø 25.4 mm (1” valor comercial) y longitud de 3 m.

Y cada pieza debe ser preparada en una longitud de 69 mm como lo indica el plano de materia

prima, por lo tanto se corta un bloque de 70 mm para dejar 0.5 mm de refrentado por cada lado

y la herramienta de corte de la barra tiene un espesor de 2 mm, teniendo que la longitud e cada

tocho es de 72 mm.

El factor de consumo es:

⁄

Con esto se tiene que se requieren:

Obtenga el factor de consumo utilizando el volumen de la materia prima requerida, esto es por

que en muchas ocasiones los materiales se manejan por la masa correspondiente.

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Preguntas.

I. Conteste las siguientes preguntas:

1. Explique que es la velocidad de avance y velocidad de corte.

2. Explique el proceso de desbaste.

3. Explique el proceso de acabado.

4. ¿Cuál es la diferencia entre corte radial y corte axial?

5. ¿Qué representa el cero pieza?

6. ¿Cuáles son los ejes básicos de trabajo en un centro de maquinado de torneado?

7. ¿Qué significa la letra M y G en el contexto temático de la programación CNC?

8. ¿Cuáles son las recomendaciones a considerar para seleccionar un centro de maquinado de torneado?

9. ¿Cuáles son las recomendaciones a considerar para seleccionar un centro de maquinado de fresado?

10. ¿Cuáles son las recomendaciones de mantenimiento a seguir para un centro de maquinado de torneado y de fresado?

11. ¿Cuál es el beneficio del uso del refrigerante durante el proceso de maquinado?

12. ¿Un centro de maquinado de torneado y de fresado se consideran equipos de manufactura flexible? Explique su respuesta.

II. Seleccione la respuesta correcta a las siguientes preguntas.

1. Se realiza el maquinado de una pieza cilíndrica con diámetro de 25.4 mm en un centro de maquinado de torneado, donde el avance (F) utilizado es de 8 mm/rev. y las revoluciones por minuto de 1250. Se utiliza un inserto de carburo con recubrimiento de Nitruro de Titanio NiTi. ¿Cuál es la velocidad de avance (Va) y la velocidad de corte (Vc) recomendadas por el proveedor?

a) 99.745 mm/min y 12.531 m/min b) 15664.8567 mm/min y 15.648 m/min c) 99.745 mm/min y 0.006 m/min d) 0.0008 mm/min y 15.205 m/min.

2. Son los ejes básicos de un centro de maquinado de torneado.

a) X, Z y C. b) X y Z. c) X, Y, Z. d) X, Y, Z, A y B.

3. Se tiene una Acero 1018 en una barra con diámetro de 100 mm, Vc = 45 m/min y Va = 0.002 mm/min el cual será maquinado en un centro de torneado con insertos de carburo recubiertos de Nitruro de titanio (TiNi) cuales son los parámetros de maquinado a utilizar son:

a) S = 143.239 rpm y f = 1.145 mm/rev. b) S = 143.239 rpm y f = 1.718 mm/rev. c) S = 143.239 rpm y f = 0.286 mm/rev. d) S = 143 rpm y f = 0.286 mm/rev.

4. Es el código estandarizado G & M que permite la refrigeración durante el proceso de maquinado.

a) M1. b) M4. c) M8. d) M9.

5. Es el significado de las letras M y G en el contexto temático de la programación CNC.

a) Manufactura y Geométrica. b) Misceláneos y Geometría. c) Material y Generales. d) Método y Ganancia.

6. En un proceso de maquinado de torneado se utiliza una barra de aluminio T6061 de diámetro 50

mm y longitud de 3 m, para las dimensiones de la materia prima según el producto se utilizan por cada pieza 70 mm. ¿Cuál es el factor de consumo del material? El espesor de la herramienta de corte para la preparación es de 3 mm.

a) Fc = 0.024. b) Fc = 0.023. c) Fc = 41.095. d) Fc = 42.857.

7. Es la técnica que permite obtener la secuencia de maquinado e instrucciones G & M de una

pieza que será fabricada en un equipo de fresado de 3 ejes.

a) CNC. b) CAM. c) CAD. d) Programación ISO de códigos G & M.

8. Es el sistema que permite el control de la planeación de la manufactura mediante la utilización de

conceptos de manufactura digital utilizando cualquier aplicación de software.

a) CAE. b) CAPP. c) CEP. d) Manufactura esbelta (Lean Manufacturing).

9. Existen tres errores de instrucción en el programa siguiente: ¿Cuál sería la corrección?

G90; ABS G71; mm TRANS Z120; CERO PIEZA M8 TI D1; CAMBIO DE HERRAMIENTA M4 G95 S200; ENCENDIDO DEL HUSILLO M9; ENCENDIDO DEL REFRIGERANTE G0 Z1; G0 X25.4; CYCLE95(“SUB-1”,0.5,0.1,0.1,0.1,0.5,0.75,0.001,9,0.1,10); CICLO DE DESBASTE G0 X50; G0 Z100; M17; FIN DE UN PROGRAMA PRINCIPAL

a) M6, M8 y M30. b) M9, M8 y M17. c) M4, M8 y M17. d) M3, M8 y M30.

10. Es el diámetro y longitud óptimo de la materia prima a utilizar para maquinar la figura siguiente,

donde se utilizan herramientas derecha e izquierda con dimensiones de 12 mm de ancho del porta inserto, 3 milímetros de tronzado, 30 mm de sujeción de las mordazas, inserto de 30°, 3 milímetros de seguridad. El equipo cuenta con las opciones de sujeción con mordaza y/o entre puntos.

a) Diámetro 50.8 mm y longitud de 129.39 mm. b) Diámetro de 57.15 y longitud de 50 mm. c) Diámetro de 50.8 y longitud de 50 mm. d) Diámetro de 50.8 y longitud de 53 mm.

III. Complete las tablas siguientes y realice el procedimiento de sus cálculos.

1. Determine la para los siguientes materiales. Justifique los resultados con el desarrollo.

Material Torneado

(m/min)

Acero 1108

Molibdeno H21

Acero inoxidable 409

Acero herramental D1

Nylon

Latón

Cromo

Plástico

Acrílico

2. Determine para los siguientes materiales. Justifique los resultados con el desarrollo.

Material Operaciones de torneado (mm/rev)

Corte cilíndrico (Desbaste)

Corte radial/axial Corte cilíndrico

(Acabado)

Acero 1018

Molibdeno H21

Acero inoxidable 409

Acero herramental D1

Nylon

Latón

Cromo

Plástico

Acrílico

IV. Elabore la planeación de manufactura de las piezas mostradas en los planos

siguientes. Incluya los siguientes puntos:

a) Seleccione y dibuje el sistema de sujeción a emplear.

b) Determine la dimensión a utilizar de la materia prima y dibuje el plano

correspondiente. (utilice las vistas frontal, derecha e isométrica).

c) Determine los parámetros de maquinado

d) Elabore la programación en códigos ISO G & M. utilice cualquier controlador y

simulador de CNC.

1. Llavero en forma de trompo.

Plano 1. Vista frontal en acotación absoluta de un llavero en forma de trompo.

2. Salero para mesa.

Plano 2. Vista frontal en acotación absoluta de un salero para mesa.

3. Llavero en forma de botella.

Plano 3. Vista frontal en acotación absoluta de un llavero en forma de botella.

4. Eje para rodamientos.

Plano 4. Vista frontal en acotación absoluta de un eje para rodamientos.

5. Eje de poleas locas.

Plano 5. Vista frontal en acotación absoluta de un eje para poleas locas.

6. Alfil; pieza del ajedrez15

Plano 6. Vista frontal en acotación absoluta de un alfil.

15

Diseño de piezas del ajedrez por Luis Eusebio Márquez Ordaz, alumno de la carrera de Ingeniería Mecatrónica de la Escuela de Ingeniería de la Universidad Panamericana. Generación: 2008-2013.

7. Rey; pieza del ajedrez

Plano 7. Vista frontal en acotación absoluta del Rey. (Continuación).

Plano 7. Vista frontal en acotación absoluta del Rey. (Continuación).

Plano 7. Vista frontal en acotación absoluta del Rey.

8. Reina; pieza del ajedrez

Plano 8. Vista frontal en acotación absoluta de la reina. (Continuación).

Plano 8. Vista frontal en acotación absoluta de la reina.

9. Peón; pieza del ajedrez

Plano 9. Vista frontal en acotación absoluta del peón. (Continuación).

Plano 9. Vista frontal en acotación absoluta del peón. (Continuación).

Plano 9. Vista frontal en acotación absoluta del peón.

10. Torre; pieza del ajedrez

Plano 10. Vista frontal en acotación absoluta de la torre. (Continuación).

Plano 10. Vista frontal en acotación absoluta de la torre. (Continuación).

Plano 10. Vista frontal en acotación absoluta de la torre.

11. Balero juguete mexicano.

Plano 11. Vista frontal en acotación absoluta del balero (continua).

Plano 11. Vista frontal en acotación absoluta del balero.

12. Tótem.

Plano 12. Acotación absoluta del tótem.

13. Bolo.

Plano 13. Planos de acotación absoluta del bolo (continua).

Plano 13. Planos de acotación absoluta del bolo (continua).

Plano 13. Planos de acotación absoluta del bolo.

14. Bate.

Plano 14. Acotación absoluta del bate.

15. Mancuerna.

Plano 15. Acotación absoluta de la mancuerna.

16. Copa del mundo.

Plano 16. Acotación absoluta de la copa del mundo (Continua).

Plano 16. Acotación absoluta de la copa del mundo.

17. Yo-Yo llavero.

Plano 17. Acotación absoluta del Yo-Yo llavero.

18. Tapón para botellas de vino.

Plano 18. Planos de acotación absoluta de tapón para botellas de vino (continua).

Plano 18. Planos de acotación absoluta de tapón para botellas de vino.

19. Tornillo para tapa de motor.

Plano 19. Planos de acotación absoluta del tornillo para tapa de motor (continua).

Plano 19. Planos de acotación absoluta del tornillo para tapa de motor.

20. Llavero pesa.

Plano 20. Planos de acotación absoluta del llavero pesa.

21. Pomo de ajedrez.

Plano 21. Planos de acotación absoluta de pomo de ajedrez.

22. Bola mágica.

Plano 22. Planos de acotación absoluta de la bola mágica.

23. Perno de centrado.

Plano 23. Planos de acotación absoluta del perno de centrado (continua).

Plano 23. Planos de acotación absoluta del perno de centrado.

24. Perno de centrado roscado.

Plano 24. Planos de acotación absoluta del perno de centrado roscado.

25. Mini-cohete espacial.

3 ranuras para el sistema de los dirigibles de 2 mm de espesor. Espaciadas igualmente.

Plano 25. Planos de acotación absoluta del perno de centrado (continua).

Plano 25. Planos de acotación absoluta del perno de centrado.

26. Lápiz llavero.

Plano 26. Planos de acotación absoluta del perno de centrado (continuación).

Plano 26. Planos de acotación absoluta del lápiz.

27. Barril de madera para añejamiento del vino.

Plano 27. Planos de acotación absoluta del barril (continuación).

Plano 27. Planos de acotación absoluta del barril.

28. Llavero jarrón.

Plano 28. Planos de acotación absoluta del jarrón llavero.

29. Peón de un ajedrez moderno16.

Plano 29. Planos de acotación absoluta del peón moderno (continuación).

16

Ajedrez moderno diseñado por: Hugo Cesar Sánchez Orihuela, Martha Leticia Arzate Ramírez y Jonatan Fuentes Molina.

Plano 29. Planos de acotación absoluta del peón moderno.

30. Alfil de ajedrez moderno.

Plano 30. Planos de acotación absoluta del alfil moderno (continuación).

Plano 30. Planos de acotación absoluta del alfil moderno.

31. Caballo de ajedrez moderno.


Plano 31. Planos de acotación absoluta del alfil moderno.

32. Torre de ajedrez moderno.

Plano 32. Planos de acotación absoluta de la torre moderna (continuación).

Plano 32. Planos de acotación absoluta de la torre moderna.

33. Reyna de ajedrez moderno.

Plano 33. Planos de acotación absoluta de la reyna moderna (continua).

Plano 33. Planos de acotación absoluta de la reyna moderna.

34. Rey de ajedrez moderno.

Plano 34. Planos de acotación absoluta del rey moderno (continuación).

Plano 34. Planos de acotación absoluta del rey moderno (continuación).

Plano 34. Planos de acotación absoluta del rey moderno.

35. Contorno de rin de automóvil de juguete.

Plano 35. Planos de acotación absoluta del rin de automóvil de juguete (continua).

Plano 35. Planos de acotación absoluta del rin de automóvil de juguete.

Este contorno del rin de automóvil de juguete es complementado con la geometría interna del

rin, la cual será realizada en el siguiente capitulo.

Algunos modelos son:

La escala utilizada es 1:10 que es la escala comercial de juguetes de modelismo.

14. Máquinas Herramientas de Control ... - EICO-CNC -...

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