REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA

LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN COL, SEDE CIUDAD OJEDA

Autor: Yoendrick Prieto

C.I:24.735.286

Ciudad Ojeda, 05 de agosto del 2016

Centros de Mecanizado CNC

CENTRO DE MECANIZADO

El centro de mecanizado es el resultado de la evolución de la “máquina

herramienta de fresar” debido a la necesidad de aumentar la productividad, la

flexibilidad y la precisión del trabajo. Simultáneamente se han mejorado las

condiciones de seguridad de los trabajadores. Esta evolución ha tenido como

origen la incorporación de elementos electrónicos a las antiguas máquinas

electromecánicas.

Un centro de mecanizado es ante todo una máquina herramienta de conformado

de piezas por arranque de material (esto es, una máquina fija, alimentada por una

fuente de energía exterior, capaz de modificar la forma del material o pieza a

mecanizar mediante el arranque de pequeñas porciones del mismo “virutas”, de

forma continua o discontinua).

Existen centros de mecanizado de una gran variedad de tamaños, tipos, funciones

y grados de automatización. Sus costos están comprendidos en el rango de

50.000 hasta 1.000.000 de euros o más. Sus potencias nominales llegan a 75kW y

las velocidades de husillo de las máquinas más usadas tienen límites de 4000-

8000 RPM. Algunas mesas inclinables son capaces de soportar piezas de más de

7000 Kg de peso.

En la actualidad se construyen muchas máquinas en forma modular, de tal modo

que se pueden instalar y modificar diversos equipos y accesorios periféricos,

según se necesite en los cambios de productos a manufacturar.

CARACTERÍSTICAS DE UN CENTRO DE MECANIZADO

Estos centros de mecanizados cuentan con las siguientes características.

La versatilidad y flexibilidad que debido al alto grado de automatización, las

hace capaces de ejecutar diferentes operaciones de mecanizado en una

sola pieza.

Brinda un buen acabado superficial, lo que las hace indicadas para dar la

forma final a las piezas que se fabrican.

Dispone de un cambiador de herramientas automático.

Estas máquinas son reconfigurables, ya que pueden cambiar rápidamente

de configuración para realizar diversas tareas de mecanizado sobre una

pieza.

Uniformidad en la producción, condición necesaria para las producciones

en serie.

Cuenta con un control numérico (CNC).

Puede realizar otras operaciones de mecanizado, además del fresado.

Alta velocidad de producción, debido a que realizan una gran cantidad de operaciones de una forma automática sobre la pieza trabajada.

Algunas de las virtudes que demuestran la flexibilidad y reconfigurabilidad

mencionadas son, el cambio automático de herramientas, las utilizaciones de

paletas transportadoras y el posicionado automático de la pieza de trabajo.

TIPOS DE CENTRO DE MECANIZADO

Existe una gran variedad de centros de mecanizado caracterizados por sus

tamaños, tipos, funcionalidades y grados de automatización. Entre los tipos de

centros mecanizados podemos diferencias los de husillos verticales y los de

husillos horizontales.

Los centros de mecanizados con husillo vertical son más adecuados para realizar operados en superficies planas con cavidades hondas, un ejemplo es la fabricación de matrices, moldes o dados. Ya que en el maquinado

vertical los empujes se dirigen hacia abajo, estas máquinas cuentan con una gran rigidez y producen piezas con buena precisión dimensional. En lo general estas máquinas son mucho menos costosas que las de husillo horizontal.

Los centros de mecanizados con husillo horizontal son recomendadas para su uso en piezas grandes y altas, que requieren maquinarse en varias partes de sus superficies.  En algunos casos, la pieza que está siendo maquinada puede inclinarse con respecto a ejes diferentes para ocupar posiciones angulares diferentes. El Centro de torneado, es una categoría de máquina de husillo horizontal. Estos tornos que son controlados por computadoras, suelen tener más de solo un husillo horizontal y torretas equipadas con una gran variedad de herramientas de corte.

APLICACIONES DE UN CENTRO DE MECANIZADO

Aplicaciones Especiales.

Maquinado de alta velocidad:

Los rangos de velocidades de corte se clasifican en:

High speed: 600-1800 m/min. Very high speed: 1800-18000 m/min. Ultra high speed: >18000 m/min.

Se debe tener en cuenta que el maquinado de alta velocidad cobra importancia cuando el tiempo de corte es grande frente a otros tiempos de operaciones sobre la pieza. Se debe estudiar cuidadosamente en qué aplicaciones se justifica la implementación de las altas velocidades de corte. Algunos ejemplos son:

Motores para vehículos. Componentes de estructuras de aviones en aluminio.

Un aspecto positivo del maquinado a altas velocidades es la rápida remoción del calor debido a la cantidad de chips que salen de la pieza. Las características de las máquinas de herramientas que funcionan a alta velocidad son:

Rodamientos especiales. Grandes fuerzas de inercia. Diseño especial del husillo.

Herramientas de corte especiales. Alta capacidad de procesamiento y control computacional.

Maquinado de ultra precisión:

La demanda de mayor precisión surge de las aplicaciones en computación, electrónica y nuclear entre otras. Algunos productos son espejos ópticos, discos de memoria para computadoras y tambores para máquinas fotocopiadoras. Los requerimientos de terminación superficial son del orden de decenas de nanómetros.

Aplicaciones Comunes.

Se utiliza especialmente en la industria manufacturera del acero para la fabricación de matrices, moldes de inyección, piezas, etc.

En la industria automotriz para la fabricación de parte y piezas como llantas, ejes, cigüeñales, válvulas, árbol de elevas, etc.

En la industria electrónica para el prototipado de circuitos impresos. En la industria maderera para la realización de figuras decorativas entre otros. En la industria del calzado, grabado, joyera y del arte.

HERRAMIENTAS Y PROGRAMACION DE UN CENTRO DE MECANIZADO

Hay muchos tipos diferentes de herramientas utilizadas en el mundo del CNC (control numérico por computadora), desde instrumentos de medición hasta taladros y fresas. Usando la herramienta adecuada para el trabajo, un mecánico puede cortar y fabricar una pieza de forma rápida y precisa, y sin daños en la herramienta. La mayoría de las herramientas utilizadas en una fábrica también pueden utilizarse en un torno, ya que los taladros y las fresas son útiles para cortar metal a velocidades rápidas y de avance.

Los calibradores son la herramienta más importante utilizada por un maquinista de CNC. Estas herramientas de medición pueden medir cualquier pieza con una precisión de 0.0001 pulgadas de su medida real. Debido a que el mecanizado controlado numéricamente por computadora se basa en la precisión, la importancia de estos aparatos de medición no puede pasarse por alto. Fowler, Mitutoyo y Starrett, todos hacen cuadrantes de calidad, vernier y las versiones digitales de sus calibradores para usar en el mecanizado.

Fresa de desbaste, La fresa es un taladro de perforación, como herramienta que se utiliza tanto en el fresado como en el torneado. Se utiliza principalmente en las fábricas y viene en muchas formas y tamaños, y tiene diferentes usos especializados. Las fresas de desbaste están diseñadas para remover material en grandes cantidades y puede utilizarse para el acaparado, que es la eliminación rápida del metal para el acabado.

Las fresas de acabado vienen en varios tamaños y se utilizan para darle un buen acabado a la pieza trabajada. En muchos casos, sólo sacan una capa delgada, a veces tan solo 0.010 pulgadas. Debido a que están hechas para la terminación, tienen ranuras de corte lisas y torcidas y con frecuencia giran a altas velocidades para crear acabados a modo de espejo. También pueden utilizarse como taladros para penetrar en el material y hacer grandes agujeros y, combinada con sus capacidades naturales de fresado, evitar la pérdida de tiempo ocasionada por los cambios de herramientas.

Las brocas se utilizan en las máquinas de control numérico para realizar agujeros en la madera, metal y plástico. El eje es capaz de hacer girar la broca en un mandril a altas velocidades, por lo que la perforación puede realizarse con rapidez y precisión. Al insertar una broca en un mandril, ésta puede mantenerse en su lugar con firmeza para ser usada enérgica y vigorosamente. Las brocas pueden revestirse con diferentes materiales para ser utilizadas en metales más duros, tales como el acero y el titanio, y pueden tener más de 1 pulgada de diámetro (2,5 cm).

Los tornos se diferencian de las fresas de varias maneras. Hacen girar el material en crudo propiamente dicho en lugar de la herramienta. A medida que la pieza de trabajo gira, un torno CNC es capaz de utilizar una herramienta inserta para cortar el metal. A medida que esta se mueve a lo largo de los ejes X y Z, es capaz de eliminar el material. Al igual que hay fresas de desbaste y de acabado, hay insertos de desbaste y de acabado que se utilizan para crear las piezas. Estas inserciones están recubiertas con sustancias tales como cerámica u óxidos anodizados, y están hechas para soportar altas temperaturas mientras cortan.

PROGRAMACIÓN

Programación manual

En este caso, el programa pieza se escribe únicamente por medio de razonamientos y cálculos que realiza un operario. El programa de mecanizado comprende todo el conjunto de datos que el control necesita para la mecanización de la pieza.

A la información en conjunto que corresponde a una misma fase del mecanizado se le denomina bloque o secuencia y se numera para facilitar su búsqueda. Este conjunto de información es interpretado por el intérprete de órdenes. Una secuencia o bloque de programa debe contener todas las funciones geométricas, funciones máquina y funciones tecnológicas del mecanizado. De tal modo, un bloque de programa consta de varias instrucciones. El comienzo del control numérico ha estado caracterizado por un desarrollo anárquico de los códigos de programación. Cada constructor utilizaba el suyo particular. Posteriormente, se vio la necesidad de normalizar los códigos de programación como condición indispensable para que un mismo programa pudiera servir para diversas máquinas con tal de que fuesen del mismo tipo. Los caracteres más usados comúnmente, regidos bajo la norma DIN 66024 y 66025 son, entre otros, los siguientes:

N: Es la dirección correspondiente al número de bloque o secuencia. Esta dirección va seguida normalmente de un número de tres o cuatro cifras. En el caso del formato N03, el número máximo de bloques que pueden programarse es 1000 (N000 hasta N999).

X, Y, Z: Son las direcciones correspondientes a las cotas según los ejes X, Y, Z de la máquina herramienta (Y planos cartesianos). Dichas cotas se pueden programar en forma absoluta o relativa, es decir, con respecto al cero pieza o con respecto a la última cota respectivamente.

G: Es la dirección correspondiente a las funciones preparatorias. Se utilizan para informar al control de las características de las funciones de mecanizado, como por ejemplo, forma de la trayectoria, tipo de corrección de herramienta, parada temporizada, ciclos automáticos, programación absoluta y relativa, etc. La función G va seguida de un número de dos cifras que permite programar hasta 100 funciones preparatorias diferentes.

Programación automática

En este caso, los cálculos los realiza un computador, a partir de datos suministrados por el programador dando como resultado el programa de la pieza en un lenguaje de intercambio llamado APT que posteriormente será traducido mediante un post-procesador al lenguaje máquina adecuado para cada control por Computadora. En realidad se deberían estandarizar los lenguajes de programación debido a que sería más útil poder desarrollar al máximo las potencialidades de los C.N.C.

La situación será muy distinta en función del grado de estructuración de los puestos de trabajo dentro de la empresa. En cualquier caso conviene distinguir varias tareas asociadas al trabajo con un centro de mecanizado:

La programación La preparación de la máquina y de las herramientas La carga, descarga, selección y eventual modificación de los programas

pieza a pie de máquina La asistencia y vigilancia durante la ejecución del programa y el cambio de

piezas a mecanizar El mantenimiento mecánico, hidráulico, neumático eléctrico y electrónico

(hardware y software)

BIBLIOGRAFÍA

Libros:

Fundamentos de Manufactura Moderna, Mikell P. Groover.

Manufactura, ingeniería y tecnología, Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid.

Control numérico y programación: Centros de Fabricación de máquinas,

Francisco Cruz Teruel.

Lasheras, José María (1996). Tecnología mecánica y metrotecnia. Octavio y félez,

S. A. Pp. 879 y ss.

Páginas Web:

Centro de Mecanizado.

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

Metal Mecánica.

http://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/1395-Centros-de-

Mecanizado.html.

Maquinas Centro De Mecanizado.

http://www.demaquinasyherramientas.com/maquinas/centro-mecanizado.

Herramientas Utilizadas en CNC.

http://www.ehowenespanol.com/herramientas-utilizadas-cnc-sobre_88201/#pg=6

Control Numérico.

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