ESTRUCTURA DE ESTRUCTURA DE LAS MAQUINAS LAS MAQUINAS

CNCCNC

CaracterísticasCaracterísticas

El El diseñodiseño adecuado de las adecuado de las estructurasestructuras de las de las maquinas y maquinas y herramientasherramientas requieren el requieren el análisisanálisis de factores como la forma, de factores como la forma, materialesmateriales de las de las estructurasestructuras, esfuerzos, , esfuerzos, peso, consideraciones de fabricación y peso, consideraciones de fabricación y rendimiento. el mejor enfoque para rendimiento. el mejor enfoque para obtener lo ultimo en exactitud de las obtener lo ultimo en exactitud de las maquinas y maquinas y herramientasherramientas es el es el empleoempleo de de las mejoras en la rigidez estructural y la las mejoras en la rigidez estructural y la compensación de las deflexiones con el compensación de las deflexiones con el uso de controles especiales. uso de controles especiales.

La La estructuraestructura del bastidor en c sé ah del bastidor en c sé ah utilizado desde hace mucho utilizado desde hace mucho tiempotiempo por que permite fácil acceso a la por que permite fácil acceso a la zona de trabajo de la máquina. con la zona de trabajo de la máquina. con la aparición del aparición del controlcontrol numérico, sé ah numérico, sé ah vuelto practico el bastidor del tipo vuelto practico el bastidor del tipo caja, que tiene una rigidez caja, que tiene una rigidez estáticaestática mucho mejor, por que se reduce mucho mejor, por que se reduce mucho la necesidad de tener acceso mucho la necesidad de tener acceso manualmanual de la zona de trabajo. de la zona de trabajo.

El El empleoempleo de una de una estructuraestructura del tipo del tipo caja con paredes delgadas puede caja con paredes delgadas puede proporcionar bajo peso para una proporcionar bajo peso para una rigidez dada. el principio del rigidez dada. el principio del diseñodiseño con peso ligero ofrece alta rigidez con peso ligero ofrece alta rigidez dinámicadinámica por que suministra una alta por que suministra una alta frecuencia natural de la estructura frecuencia natural de la estructura mediante la combinación de una mediante la combinación de una elevada resistencia estática con un elevada resistencia estática con un peso reducido, en vez de emplear peso reducido, en vez de emplear una masa grande, esto es para las una masa grande, esto es para las herramientas y el centro de control herramientas y el centro de control numérico.numérico.

Pero para la fabricación de los equipos Pero para la fabricación de los equipos es necesario que sean robustos y es necesario que sean robustos y que estén fijos para evitar que estén fijos para evitar vibraciones para que la piesa a vibraciones para que la piesa a fabricar salga lo más perfecta fabricar salga lo más perfecta posible, ya que la vibración provoca posible, ya que la vibración provoca movimiento y esto es algo que no movimiento y esto es algo que no queremos que pase.queremos que pase.

ESTRUCTURA GENERAL DE UN ESTRUCTURA GENERAL DE UN CONTROL NUMÉRICO.CONTROL NUMÉRICO.

  Podemos distinguir cuatro subconjuntos Podemos distinguir cuatro subconjuntos funcionales:funcionales:

Unidad de entrada – salida de datos. Unidad de entrada – salida de datos. Unidad de memoria interna e Unidad de memoria interna e

interpretación de órdenes. interpretación de órdenes. Unidad de cálculo. Unidad de cálculo. Unidad de enlace con la máquina Unidad de enlace con la máquina

herramienta y servomecanismos. herramienta y servomecanismos.   

UNIDAD DE ENTRADA – SALIDA UNIDAD DE ENTRADA – SALIDA DE DATOSDE DATOS

  La unidad entrada de datos sirve para La unidad entrada de datos sirve para introducir los programas de mecanizado introducir los programas de mecanizado en el equipo de control numérico, en el equipo de control numérico, utilizando un lenguaje inteligible para éste.utilizando un lenguaje inteligible para éste.

En los sistemas antiguos se utilizaron para En los sistemas antiguos se utilizaron para la introducción de datos sistemas tipo la introducción de datos sistemas tipo ficha (Data Modul) o preselectores ficha (Data Modul) o preselectores (conmutadores rotativos codificados); los (conmutadores rotativos codificados); los grandes inconvenientes que presentaron grandes inconvenientes que presentaron estos métodos, sobre todo en programas estos métodos, sobre todo en programas extensos, provocó su total eliminación.extensos, provocó su total eliminación.

Posteriormente se utilizaba para dicho Posteriormente se utilizaba para dicho propósito la cinta perforada (de papel, propósito la cinta perforada (de papel, milar o aluminio), por lo que el lector de milar o aluminio), por lo que el lector de cinta se constituía en el órgano principal cinta se constituía en el órgano principal de entrada de datos.de entrada de datos.

Esta cinta era previamente perforada Esta cinta era previamente perforada utilizando un perforador de cinta o un utilizando un perforador de cinta o un teletipo. El número de agujeros máximo teletipo. El número de agujeros máximo por cada carácter era de ocho (cinta de por cada carácter era de ocho (cinta de ocho canales). Además de estos ocho canales). Además de estos agujeros, existía otro de menor tamaño, agujeros, existía otro de menor tamaño, ubicado entre los canales 3 y 4 que ubicado entre los canales 3 y 4 que permitía el arrastre de la cinta.permitía el arrastre de la cinta.

Los primeros lectores de cinta fueron Los primeros lectores de cinta fueron electromecánicos; los cuales utilizaban un electromecánicos; los cuales utilizaban un sistema de agujas palpadoras que determinaban sistema de agujas palpadoras que determinaban la existencia de agujeros o no en cada canal de la la existencia de agujeros o no en cada canal de la cinta, luego esto actuaba sobre un conmutador cinta, luego esto actuaba sobre un conmutador cuyos contactos se abren o cierran dependiendo cuyos contactos se abren o cierran dependiendo de la existencia o no de dichos agujeros. de la existencia o no de dichos agujeros.

Luego se utilizaron lectores de cinta Luego se utilizaron lectores de cinta fotoeléctricos, los cuales permitían una velocidad fotoeléctricos, los cuales permitían una velocidad de lectura de cinta muy superior. Los mismos de lectura de cinta muy superior. Los mismos constaban de células fotoeléctricas, fotodiodos o constaban de células fotoeléctricas, fotodiodos o fototransistores como elementos sensores. Estos fototransistores como elementos sensores. Estos elementos sensibles a la luz, ubicados bajo cada elementos sensibles a la luz, ubicados bajo cada canal de la cinta (incluso bajo el canal de canal de la cinta (incluso bajo el canal de arrastre). Una fuente luminosa se colocaba sobre arrastre). Una fuente luminosa se colocaba sobre la cinta, de tal forma que cada sensor producía la cinta, de tal forma que cada sensor producía una señal indicando la presencia de un agujero una señal indicando la presencia de un agujero que sería amplificada y suministrada al equipo de que sería amplificada y suministrada al equipo de control como datos de entrada.control como datos de entrada.

Otro medio que se utilizaba para la entrada de Otro medio que se utilizaba para la entrada de datos era el cassette, robusto y pequeño, era más datos era el cassette, robusto y pequeño, era más fácil de utilizar, guardar y transportar que la fácil de utilizar, guardar y transportar que la cinta, siendo óptima su utilización en medios cinta, siendo óptima su utilización en medios hostiles. Su capacidad variaba entra 1 y 5 Mb.hostiles. Su capacidad variaba entra 1 y 5 Mb.

Luego comenzó a utilizarse el diskette. Su Luego comenzó a utilizarse el diskette. Su característica más importante era la de tener característica más importante era la de tener acceso aleatorio, lo cual permitía acceder a acceso aleatorio, lo cual permitía acceder a cualquier parte del disco en menos de medio cualquier parte del disco en menos de medio segundo. La velocidad de transferencia de datos segundo. La velocidad de transferencia de datos variaba entre 250 y 500 Kb / s.variaba entre 250 y 500 Kb / s.

Con la aparición del teclado como órgano de Con la aparición del teclado como órgano de entrada de datos, se solucionó el problema de la entrada de datos, se solucionó el problema de la modificación del programa, que no podía modificación del programa, que no podía realizarse con la cinta perforada, además de una realizarse con la cinta perforada, además de una rápida edición de programas y una cómoda rápida edición de programas y una cómoda inserción y borrado de bloques, búsqueda de una inserción y borrado de bloques, búsqueda de una dirección en memoria, etc.dirección en memoria, etc.

  UNIDAD DE MEMORIA INTERNA UNIDAD DE MEMORIA INTERNA E INTERPRETACIÓN DE E INTERPRETACIÓN DE

ÓRDENES.ÓRDENES. Tanto en los equipos de programación Tanto en los equipos de programación

manual como en los de programación manual como en los de programación mixta (cinta perforada o cassette y mixta (cinta perforada o cassette y teclado), la unidad de memoria interna teclado), la unidad de memoria interna almacenaba no sólo el programa sino almacenaba no sólo el programa sino también los datos máquina y las también los datos máquina y las compensaciones (aceleración y compensaciones (aceleración y desaceleración, compensaciones y desaceleración, compensaciones y correcciones de la herramienta, etc.). Son correcciones de la herramienta, etc.). Son los llamdos datos de puesta en operación.los llamdos datos de puesta en operación.

En las máquinas que poseían sólo cinta perforada En las máquinas que poseían sólo cinta perforada como entrada de datos, se utilizaba memorias como entrada de datos, se utilizaba memorias buffer.buffer.

Luego, con el surgimiento del teclado y la Luego, con el surgimiento del teclado y la necesidad de ampliar significativamente la necesidad de ampliar significativamente la memoria (debido a que se debía almacenar en la memoria (debido a que se debía almacenar en la misma un programa completo de mecanizado) se misma un programa completo de mecanizado) se comenzaron a utilizar memorias no volátiles (su comenzaron a utilizar memorias no volátiles (su información permanece almacenada aunque información permanece almacenada aunque desaparezca la fuente de potencia del circuito, desaparezca la fuente de potencia del circuito, por ejemplo en el caso de un fallo en la red) de por ejemplo en el caso de un fallo en la red) de acceso aleatorio (denominadas RAM) del tipo acceso aleatorio (denominadas RAM) del tipo CMOS.CMOS.

Además poseían una batería denominada Además poseían una batería denominada tampón, generalmente de níquel – cadmio, que tampón, generalmente de níquel – cadmio, que cumplían la función de guardar durante algunos cumplían la función de guardar durante algunos días (al menos tres) todos los datos máquina en días (al menos tres) todos los datos máquina en caso de fallo en la red.caso de fallo en la red.

Una vez almacenado el programa en Una vez almacenado el programa en memoria, inicia su lectura para su memoria, inicia su lectura para su posterior ejecución.posterior ejecución.

Los bloques se van leyendo Los bloques se van leyendo secuencialmente. En ellos se secuencialmente. En ellos se encuentra toda la información encuentra toda la información necesaria para la ejecución de una necesaria para la ejecución de una operación de mecanizado.operación de mecanizado.

  UNIDAD DE CÁLCULO.UNIDAD DE CÁLCULO. Una vez interpretado un bloque de información, Una vez interpretado un bloque de información,

esta unidad se encarga de crear el conjunto de esta unidad se encarga de crear el conjunto de órdenes que serán utilizadas para gobernar la órdenes que serán utilizadas para gobernar la máquina herramienta.máquina herramienta.

Como ya se dijo, este bloque de información Como ya se dijo, este bloque de información suministra la información necesaria para la suministra la información necesaria para la ejecución de una operación de mecanizado. Por lo ejecución de una operación de mecanizado. Por lo tanto, una vez el programa en memoria, se inicia tanto, una vez el programa en memoria, se inicia su ejecución. El control lee un número de bloques su ejecución. El control lee un número de bloques necesario para la realización de un ciclo de necesario para la realización de un ciclo de trabajo. Estos bloques del programa son trabajo. Estos bloques del programa son interpretados por el control, que identifica:interpretados por el control, que identifica:

la nueva cota a alcanzar (x, y, z del nuevo la nueva cota a alcanzar (x, y, z del nuevo punto en el caso de un equipo de tres punto en el caso de un equipo de tres ejes), ejes),

velocidad de avance con la que se velocidad de avance con la que se realizará el trayecto, realizará el trayecto,

forma a realizar el trayecto, forma a realizar el trayecto, otras informaciones como compensación otras informaciones como compensación

de herramientas, cambio de útil, rotación de herramientas, cambio de útil, rotación o no del mismo, sentido, refrigeración, o no del mismo, sentido, refrigeración, etc.).etc.).

La unidad de cálculo, de acuerdo con la La unidad de cálculo, de acuerdo con la nueva cota a alcanzar, calcula el camino a nueva cota a alcanzar, calcula el camino a recorrer según los diversos ejes.recorrer según los diversos ejes.

SERVOMECANISMOSSERVOMECANISMOS.. La función principal de un control numérico es La función principal de un control numérico es

gobernar los motores (servomotores) de una gobernar los motores (servomotores) de una máquina herramienta, los cuales provocan un máquina herramienta, los cuales provocan un desplazamiento relativo entre el útil y la pieza desplazamiento relativo entre el útil y la pieza situada sobre la mesa. Si consideramos un situada sobre la mesa. Si consideramos un desplazamiento en el plano, será necesario desplazamiento en el plano, será necesario accionar dos motores, en el espacio, tres accionar dos motores, en el espacio, tres motores, y así sucesivamente.motores, y así sucesivamente.

En el caso de un control numérico punto a punto En el caso de un control numérico punto a punto y paraxial, las órdenes suministradas a cada uno y paraxial, las órdenes suministradas a cada uno de los motores no tienen ninguna relación entre de los motores no tienen ninguna relación entre sí; en cambio en un control numérico de sí; en cambio en un control numérico de contorneo, las órdenes deberán estar contorneo, las órdenes deberán estar relacionadas según una ley bien definida.relacionadas según una ley bien definida.

Para el control de los motores de la máquina Para el control de los motores de la máquina herramienta se pueden utilizar dos tipos de herramienta se pueden utilizar dos tipos de servomecanismos, a lazo abierto y a lazo cerrado.servomecanismos, a lazo abierto y a lazo cerrado.

En los de lazo abierto, las órdenes a los En los de lazo abierto, las órdenes a los motores se envían a partir de la motores se envían a partir de la información suministrada por la unidad de información suministrada por la unidad de cálculo, y el servomecanismo no recibe cálculo, y el servomecanismo no recibe ninguna información ni de la posición real ninguna información ni de la posición real de la herramienta ni de su velocidad.de la herramienta ni de su velocidad.

No así en un sistema de lazo cerrado, No así en un sistema de lazo cerrado, donde las órdenes suministradas a los donde las órdenes suministradas a los motores dependen a la vez de las motores dependen a la vez de las informaciones enviadas por la unidad de informaciones enviadas por la unidad de cálculo y de las informaciones cálculo y de las informaciones suministradas por un sistema de medidas suministradas por un sistema de medidas de la posición real por medio de un de la posición real por medio de un captador de posición (generalmente un captador de posición (generalmente un encoder), y uno de medida de la velocidad encoder), y uno de medida de la velocidad real (tacómetro), montados ambos sobre real (tacómetro), montados ambos sobre la máquina.la máquina.