ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

ELABORACIN DE UN MANUAL DE PROCEDIMIENTO DE PROCESOS DE FRESADO CON SOLIDCAM PARA LA MANUFACTURA DE ELEMENTOS MECNICOS PARA EL CENTRO DE MECANIZADO LEADWELL V-30 DE AEROTECNOLOGA

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIERO MECNICO

MARCO VINICIO CASTILLO AAZCO OSCAR BLADIMIR CAIZA LOACHAMN

DIRECTOR: Ing. Carlos Naranjo G.

CODIRECTOR: Ing. Fernando Olmedo

Sangolqu, 2006-07-25

CERTIFICACIN DE LA ELABORACIN DEL PROYECTO

El proyecto ELABORACIN DE UN MANUAL DE PROCEDIMIENTO DE PROCESOS DE FRESADO CON SOLIDCAM PARA LA MANUFACTURA DE ELEMENTOS MECNICOS PARA EL CENTRO DE MECANIZADO LEADWELL V-30 DE AEROTECNOLOGA fue realizado en su totalidad por Marco Vinicio Castillo Aazco y Oscar Bladimir Caiza Loachamn, como requerimiento parcial para la obtencin del ttulo de Ingeniero Mecnico.

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____________________

Ing. Carlos Naranjo G. DIRECTOR

Ing. Fernando Olmedo CODIRECTOR

Sangolqu, 2006-07-25

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LEGALIZACIN DEL PROYECTOELABORACIN DE UN MANUAL DE PROCEDIMIENTO DE PROCESOS DE FRESADO CON SOLIDCAM PARA LA MANUFACTURA DE ELEMENTOS MECNICOS PARA EL CENTRO DE MECANIZADO LEADWELL V-30 DE AEROTECNOLOGA ELABORADO POR:

___________________ Marco Vinicio Castillo Aazco

___________________ Oscar Bladimir Caiza Loachamin

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

_______________________ EL DECANO

Sangolqu, 2006-07-25

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DEDICATORIA

Marco Vinicio Castillo:

Dedico el presente proyecto a mi Dios todopoderoso por darme todo lo que tengo ya que es l directamente responsable de todos los logros que he alcanzado y alcanzare. A mi madre que ya no esta a mi lado y nunca la voy a olvidar, a mi padre que ha estado siempre a mi lado y ha sido mi maestro, amigo y consejero al cual le debo muchsimo y lo amo con todo mi corazn.

Oscar Caiza:

El trabajo y apoyo incondicional de mis padres y hermanos han sido un activo muy valioso en el desarrollo personal y profesional tratando de inducir valores morales como son la sencillez, la honestidad, la perseverancia en la obtencin de objetivos y el amor incondicional para los seres que lo rodean me han llevado a ser capaz de romper con esquemas y lograr los objetivos planteados desde cuando era un nio. Por ello es que el presente trabajo es dedicado al esfuerzo de mis padres y hermanos.

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AGRADECIMIENTOS

Marco Vinicio Castillo:

A Aerotecnologia, por darme la oportunidad de realizar las prcticas industriales y por confiar en m para la realizacin del presente proyecto. A Servicios Tcnicos Industriales, por ayudarme a culminar el proyecto al poner su Centro de mecanizado. A la fime y especialmente a los pocos buenos profesores de los cuales aprend muchsimo como lo son los Ingenieros Carlos Naranjo, Jos Prez, Fernando Olmedo, Telmo Snchez.

Oscar Caiza:

Por el conocimiento transmitido por aquellos ingenieros en el transcurso de la carrera sembrando bases slidas para un correcto desempeo en el futuro agradezco a: Ing. Carlos Naranjo, Ing. Jos Prez, Ing. Adrin Pea, Ing. Emilio Tumipamba, Ing. Fernando Olmedo. A todas las personas que he conocido en el transcurso de la carrera y han compartido su amistad, compaerismo y apoyo para juntos lograr la meta anhelada. A todos mis grandes amigos y personas cercanas que con su apoyo he logrado alcanzar el objetivo planteado.

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NDICE DE CONTENIDOSCERTIFICACIN DE LA ELABORACIN DEL PROYECTO LEGALIZACIN DEL PROYECTO DEDICATORIA AGRADECIMIENTO INDICE DE CONTENIDOS LISTADO DE TABLAS LISTADO DE FIGURAS NOMENCLATURA ANEXO RESUMEN ii iii iv v vi ix x xiv xvi xvii

CAPTULO 1GENERALIDADES 1.1 Antecedentes 1.1.1 Procesos de manufactura 1.1.2 Mquinas CNC 1.1.3 Software de diseo 1.2 Anlisis del problema 1.3 Justificacin e importancia 1.4 Objetivos 1.4.1 General 1.4.2 Especficos Pg. 19 19 25 31 34 35 36 36 36

CAPTULO 2SOLID CAM PROCESOS DE FRESADO Y CENTRO DE MECANIZADO 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Introduccin al SolidCam Procesos de Maquinado de SolidCam Fresado Solidcam Cdigos G y M Caractersticas generales del centro de mecanizado Partes principales del centro de mecanizado 37 38 39 48 61 62

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2.7 2.8

Operacin del centro de mecanizado Mantenimiento

64 68

CAPTULO 3PARMETROS DE MAQUINADO Y HERRAMIENTAS 3.1 3.2 3.3 3.4 Parmetros de Maquinado Tipos de Herramienta en el Fresado Herramientas para Fresado en Aerotecnologa Costos de maquinado. 71 78 86 91

CAPTULO 4CLCULO DE PARMETROS DE CORTE 4.1 Acero 4.1.1 Aceros comunes en el Ecuador 4.1.2 Criterios de mecanizado 4.2 Aluminio 4.2.1 Aluminios comunes en el Ecuador 4.2.2 Criterios de mecanizado 91 92 97 103 104 105

CAPITULO 5ESTUDIO DE ESTRATEGIAS DE MECANIZADO 5.1 Introduccin 5.2 Explicacin general estrategias de maquinado 5.3 Superficie Esfrica 5.3.1 Estudio de Desbaste 5.3.2 Estudio de Semiacabado 5.3.3 Estudio de Acabado 5.3.4 Anlisis de Resultados 5.4 Superficie Cncava 5.4.1 Estudio de Desbaste 5.4.2 Estudio de Semiacabado 5.4.3 Estudio de Acabado 5.4.4 Anlisis de Resultados 109 111 119 121 123 119 133 133 134 137 142 147

vii

5.5 Superficie Convexa 5.5.1 Estudio de Desbaste 5.5.2 Estudio de Semiacabado 5.5.3 Estudio de Acabado 5.5.4 Anlisis de Resultados 5.6 Superficie Prismtica 5.6.1 Estudio de Desbaste 5.6.2 Estudio de Semiacabado 5.6.3 Estudio de Acabado 5.6.4 Anlisis de Resultados 5.7 Superficie Plana 5.7.1 Estudio de Desbaste 5.7.2 Estudio de Semiacabado 5.7.3 Anlisis de Resultados

148 148 151 156 161 162 162 165 170 172 173 173 179 183

CAPTULO 6MANUAL DE PROCEDIMIENTOS 185

CAPITULO 7APLICACIN PRCTICA 7.1 Introduccin 7.2 Planificacin de Estrategias 7.3 Evaluacin de resultados 199 199 199 213

CAPITULO 8CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 215

viii

LISTADO DE TABLASTabla 2.1 Tabla 2.2 Tabla 2.3 Tabla 2.4 Tabla 3.1 Tabla 3.2 Tabla 3.3 Tabla 3.4 Tabla 3.5 Tabla 3.6 Tabla 3.7 Tabla 3.8 Tabla 3.9 Tabla 3.10 Tabla 3.11 Tabla 4.1 Tabla 4.2 Resumen del cdigo G Cdigo M Resumen del cdigo M Caractersticas generales del centro de mecanizado Constante de potencia Kp Valores de C de acuerdo al avance por diente Factores de eficiencia de las mquinas herramienta Factores de uso de herramienta Frmulas para Q Clasificacin de herramientas de fresado Clasificacin de herramientas de fresado Clasificacin de herramientas de fresado Clasificacin de herramientas de fresado Clasificacin de herramientas de fresado (CARBURO) Costos de maquinado Clasificacin de los aceros de construccin mecnica Pg. 49 55 56 61 74 75 76 76 76 80 81 83 84 86 89 93

Clasificacin de los aceros para herramientas: trabajo en caliente 94

Tabla 4.3

Clasificacin de los aceros para herramientas: trabajo en fro 95

Tabla 4.4 Tabla 4.5 Tabla 4.6 Tabla 4.7 Tabla 4.8 Tabla 4.9 Tabla 4.10

Clasificacin de los aceros para moldes plsticos Velocidades y avances para el fresado Factor de correccin Ff Factor de ajuste de vida de la herramienta Clasificacin del aluminio Velocidades y avances para el fresado Factor de correccin Ff

96 99 100 102 104 105 106

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LISTADO DE FIGURASFigura 1.1 Figura 1.2 Figura 1.3 Figura 1.4 Figura 2.1 Figura 2.2. Figura 2.3 Figura 2.4 Figura 2.5 Figura 2.6 Figura 2.7 Figura 2.8 Figura 2.9 Operaciones de Fresado Operaciones de Torneado Diagrama de bloque de un CNC Sistema de cambio automtico de herramientas y piezas SolidCam manager Sistema de coordenadas Punto de origen manager Punto de origen detallado Definicin de alturas Alturas de trabajo Sistema de coordenadas del manager Modelo de destino Proceso de fresado Pg. 21 24 26 28 40 40 41 41 41 42 42 43 44 44 44 45 45 46 46 46 47 48 64 79 87 87 87 88 88 88 97 98

Figura 2.10 Definicin de geometra Figura 2.11 Definicin de la herramienta Figura 2.12 Denominacin de la herramienta Figura 2.13 Parmetros de desbaste Figura 2.14 Parmetros de semiacabado y acabado Figura 2.15 Definicin del rea de trabajo Figura 2.16 rea de trabajo Figura 2.17 Editar geometra Figura 2.18 Simulacin del proceso Figura 2.19 Operacin de la mquina Figura 3.1 Figura 3.2 Figura 3.3 Figura 3.4 Figura 3.5 Figura 3.6 Figura 3.7 Figura 4.1 Figura 4.2 Herramientas comunes en el fresado Herramientas HSS Fresa frontal de carburo Plato con pastillas de vidia Herramientas HSS Varias herramientas de carburo Palpador de centrado Planeado de cara Fresado caras paralelas al husillo

x

Pg. Figura 5.1 Figura 5.2 Figura 5.3 Figura 5.4 Figura 5.5 Figura 5.6 Figura 5.7 Figura 5.8 Figura 5.9 Desbaste SolidCam Semiacabado y Acabado SolidCam Estrategia: contorno Estrategia: barrido Tipo de corte Definicin de solapado Tolerancia de superficie Paso de bajada ngulo ptimo 110 110 111 111 111 112 112 112 113 113 113 114 114 114 114 115 115 115 116 116 116 117 117 118 118 118 119 121 121 127

Figura 5.10 Paso lateral Figura 5.11 Direccin: Ida y vuelta Figura 5.12 Direccin: Ascendente Figura 5.13 Direccin: Descendente Figura 5.14 Direccin: Lineal cruzado Figura 5.15 Cajera circular Figura 5.16 Malla proyectada Figura 5.17 Corte compensado Figura 5.18 Acabado cruzado Figura 5.19 Espiral: lineal Figura 5.20 Espiral: espiral Figura 5.21 Espiral: crculos Figura 5.22 Z constante Figura 5.23 Ejemplo: Z constante Figura 5.24 Sobrepaso constante Figura 5.25 Fresado lpiz Figura 5.26 ngulo bitangencial Figura 5.27 Superficie esfrica Figura 5.28 Tiempo de desbaste en superficies esfricas Figura 5.29 Tipo de acabado en desbaste de superficies esfricas Figura 5.30 Tiempo de semiacabado en superficies esfricas

Figura 5.31 Tipo de acabado en semiacabado de superficies esfricas 127 Figura 5.32 Tiempo de acabado en superficies esfricas Figura 5.33 Tipo de acabado en acabado de superficies esfricas xi 131 131

Pg. Figura 5.34 Superficie cncava Figura 5.35 Tiempo de desbaste en superficies cncavas Figura 5.36 Tipo de acabado en desbaste de superficies cncavas Figura 5.37 Tiempo de semiacabados en superficies cncavas 133 136 136 140

Figura 5.38 Tipo de acabado en semiacabado de superficies cncavas 140 Figura 5.39 Tiempo de acabado en superficies cncavas Figura 5.40 Tipo de acabado en acabado de superficies cncavas Figura 5.41 Superficie convexa Figura 5.42 Tiempo de desbaste en superficies convexas Figura 5.43 Tipo de acabado en desbaste de superficies convexas Figura 5.44 Tiempo de semiacabado en superficies convexas 145 145 150 150 150 154

Figura 5.45 Tipo de acabado en semiacabado de superficies convexas 154 Figura 5.46 Tiempo de acabado en superficies convexas Figura 5.47 Tipo de acabado en acabado de superficies convexas Figura 5.48 Superficie prismtica Figura 5.49 Tiempo de desbaste en superficies prismticas Figura 5.50 Tipo de acabado en desbaste de superficies prismticas Figura 5.51 Tiempo de semiacabado en superficies prismticas 159 159 162 164 164 168

Figura 5.52 Tipo de acabado en semiacabado de superficies prismticas 168 Figura 5.53 Tipo de acabado en acabado de superficies prismticas Figura 5.54 Superficie plana Figura 5.55 Tiempo de desbaste en superficies planas Figura 5.56 Tipo de acabado en desbaste de superficies planas Figura 5.57 Tiempo de semiacabado en superficies planas Figura 5.58 Tipo de acabado en semiacabado de superficies planas Figura 7.1 Figura 7.2 Figura 7.3 Figura 7.4 Figura 7.5 Figura 7.6 Figura 7.7 Figura 7.8 Esquema general del bloque Esquema de rea a maquinar por centro de mecanizado Materia prima por SolidCam Materia prima Modelo de destino por SolidCam Montaje materia prima vs modelo destino por SolidCam Esquema de desbaste Simulacin de desbastes xii 171 173 177 177 181 181 199 200 200 201 201 202 202 205

Pg. Figura 7.9 Esferas desbastadas 205 206 209 209 212 212 213 213

Figura 7.10 Esquema de semiacabado Figura 7.11 Simulacin de semiacabado Figura 7.12 Esferas semiacabadas Figura 7.13 Simulacin de semiesferas acabadas Figura 7.14 Semiesferas acabadas Figura 7.15 Esquema de bloque final Figura 7.16 Bloque de semiesferas terminado

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NOMENCLATURACNC: Control Numerical Center (Control Numrico Computarizado) NC: Numerical Control (Control Numrico) MIT: Massachussets Institute of Technology CAD: Computer Aided Design (Diseo Asistido por Computador) CAM: Computer Aided Manufacturing (Manufactura asistida por computador) CAE: Computer Aided Engineering (Ingeniera asistida por computador) ECT: Equivalent Chip Thickness (Espesor Equivalente de Viruta) HP: Horse Power (Caballo de fuerza) KW: Kilovatio SI: Sistema Internacional SA: Sistema Americano Vc: Velocidad de Corte fm: Avance; in./min. o mm/min w: Ancho de corte; in. o mm. d: Profundidad de corte; in., o mm PC: Potencia en la herramienta de corte; hp o kW Pm : Potencia en el motor; hp o kW Kp: Constante de potencia Q: Proporcin de remocin de material; in.3/min o cm3/s C: Factor de avance para la constante de potencia W: Factor de uso de la herramienta E: Factor de eficiencia de la mquina herramienta W: Materiales blandos N: Tipo Normal H: Duro para materiales duros y/o de viruta corta NF: Fresa de Semidesbaste NR: Normal, desbaste WR: Blando, desbastado HR: Normal, desbastado xiv

D: Dimetro N: Numero de revoluciones Vopt: Menor velocidad de las 2 dadas en las tablas de velocidades. Ff: Factor de ajuste de avance Fd: Factor de ajuste de profundidad de corte Far: Factor de ajuste de rea de corte

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ANEXOSPg.

Anexo 1: Avance por diente recomendados Anexo 2: Factores de ajuste Anexo 3: Factores de ajuste (corte al borde) Anexo 4: Factores de ajuste (ar/D) Anexo 5: Tabla de avances y velocidades para el aluminio Anexo 6: Ejemplo de clculo parmetros de maquinado

219 220 221 222 223 224

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RESUMENLa elaboracin de este manual de procedimientos de procesos de fresado SolidCam es un proyecto de Aerotecnologa. El manual est dirigido a: Programador del SolidCam: Puede consultar en el manual cual es la mejor estrategia de mecanizado en funcin de la superficie a maquinarse as como tambin parmetros de corte que estn en funcin del material a maquinar y del material de la herramienta. Operador del centro de mecanizado: El manual contiene las operaciones bsicas que se realizan en un centro de mecanizado paso a paso, adems de botones que deben presionarse, tales como: o Centrado de piezas en el origen o en el centro o Compensacin de alturas de herramientas o Corrida del programa Por ltimo el manual tiene una tabla de velocidades de corte en funcin del material a maquinar como el de la herramienta. Con estas velocidades de corte estamos en funcin de calcular avances de la mesa y velocidades de husillo para cualquier dimetro y nmero de filos de la herramienta. Para la obtencin de todos estos datos se realizo un estudio muy detallado de los siguientes temas: Procesos de Manufactura: Se realiz un estudio de los principales procesos de manufactura con su respectiva clasificacin que se aplican en la industria sean estos con o sin arranque de viruta. Se dio especial nfasis al fresado por ser el proceso que est involucrado en el estudio. Centro de mecanizado: Se analiz las caractersticas fsicas, los sistemas que lo componen y sus limitaciones. Lenguaje de programacin: El cdigo G y M es el manejado por el controlador FANUC, por tanto se estudi y entendi el funcionamiento de cada uno de los cdigos. Materiales en la industria ecuatoriana: Se consult a los principales proveedores de materia prima para la industria metalmecnica en el

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Ecuador y se hizo una analoga de la nomenclatura usada por cada uno de ellos. Herramientas de corte: Investigacin de los diferentes tipos de herramienta usados en el fresado, aplicaciones y restricciones. Parmetros de Corte: Se analiz las variables ms importantes que afectan a los parmetros de corte tales como materiales de herramienta y de materia prima, tipo de herramienta, tipo de operacin, etc. Con esto se lleg a obtener una tabla en la que se indica los diferentes parmetros en funcin de las variables antes expuestas. Estudio detallado de SolidCam: SolidCam posee operaciones de desbaste, semiacabado y acabado. Cada operacin tiene varias estrategias de mecanizado y cada una de las estrategias maneja sus propios parmetros los cuales fueron estudiados, entendidos y diferenciados entre s para aplicarlos a los diferentes tipos de superficies que se pueden tener. Una vez elaborado el manual se puso a prueba y se procedi a la manufactura de un bloque que posee 8 semiesferas las cuales muestran cada una de las estrategias que SolidCam posee en las diferentes etapas de desbaste, semiacabado y acabado. Se calcularon los parmetros de corte en funcin de la herramienta que se utiliz. Como resultado se demostr la veracidad de los datos de simulacin tanto en acabado superficial como en tiempos de maquinado que SolidCam posee.

CAPTULO 1GENERALIDADES.

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1.1

ANTECEDENTES.La industria metalmecnica en el Ecuador ha crecido de una manera

moderada en los ltimos aos, utilizando mtodos artesanales en la mayora de los casos. Existen pocas empresas que se han formado como tal. Al trabajar de manera artesanal se habla de un trabajo emprico basado en la prueba y error para la mejora de procesos. En la mayora de talleres por tanto no existe registro de trabajos, clculos en los procesos, manuales, rdenes de trabajo y seguimiento de normas. Esto evita que se pueda evaluar a los procesos y calcular de manera tcnica los costos de produccin.

No se descarta por tanto que esta forma de trabajo sea errnea pero puede ser mejorada. La elaboracin de manuales de procesos indicar y explicar de manera sencilla y con carcter tcnico los procesos a realizarse, ms an si la mquina que se posee en AEROTECNOLOGA es de ltima generacin. 1.1.1 PROCESOS DE MANUFACTURA Los procesos de manufactura son todos los procesos qumicos y no qumicos utilizados para conformar o transformar la materia prima en un componente que cumplir una determinada funcin prctica en un sistema.

Con el rpido desarrollo de nuevos materiales, los procesos de fabricacin se estn haciendo cada vez ms complejos, de ah nace la importancia de conocer los diversos procesos de manufactura mediante los cuales pueden procesarse los materiales. La industria requiere actualmente de tales conocimientos para la aplicacin de los mismos para buscar la mejora de los procesos industriales.

Clasificacin de los procesos de manufactura ms importantes:

Sin arranque de viruta: o Fundicin o Laminado o Estirado o Forja

xix

o Corte

Con arranque de viruta: o Aserrado o Taladrado o Torneado o Cepillado o Fresado o Brochado

Enfocaremos los principales procesos de manufactura realizadas por mquinas herramienta. A continuacin los principales procesos de maquinado con arranque de viruta: o Fresado o Torneado

FRESADO. El fresado es un proceso de maquinado en el cual el metal es removido por la rotacin cortante de mltiples dientes, cada diente remueve una pequea cantidad de metal con cada revolucin del husillo. La pieza de trabajo es desplazada con movimiento rectilneo bajo la herramienta en varias direcciones dependiendo del tipo de herramienta y su ngulo de corte. Existe diferencias entre el fresado y otros procesos de maquinado, como las siguientes: La interrupcin del corte que ocurre cuando el diente deja la pieza de trabajo. El tamao relativamente pequeo de la viruta. La variacin en espesor de cada viruta.

En la siguiente figura (Fig. 1.1) mostramos algunas operaciones que pueden ser generadas por medio del fresado.

Figura 1.1

Operaciones de fresado.

20

Fuente: Metal Handbook, Machining

Los movimientos de trabajo de la fresadora son: o Movimiento de corte: por rotacin de la fresa. o Movimiento de avance: por desplazamiento rectilneo de la pieza.

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o Movimiento de profundidad de pasada: por desplazamiento vertical de la pieza.

Tipos de Maquinas Fresadoras: o Mquina fresadora horizontal o Mquina fresadora vertical o Mquina fresadora universal o Mquinas de fresar especiales: Fresadora paralela Fresadora de planear Fresadora de roscas Fresadora de ruedas dentadas Fresadora de copiar

Las herramientas de corte son fabricadas tpicamente de acero rpido (HSS) en varias formas y tamaos, sin embargo, las herramientas de corte pueden obtenerse en carburo o diamante para trabajos de materiales mas duros o especiales. El fresado puede funcionar con control computacional, llamado Computer Numerical Control (Control Numrico Computarizado) que se est volviendo necesario y comn en las mquinas herramienta.

Ventajas del fresado: o Virtualmente cualquier material puede ser fresado con una herramienta de corte apropiado. o Fresado de partes complejas con detalles altos. o Tolerancias de 0.001 a 0.003 son posibles.

Desventajas del fresado. o Un reducido juego de caractersticas posibles. Ciertas caractersticas no son posibles. o Ms prdida de material que los otros procesos. 22

o Bastante lento.

Las mquinas utilizadas para produccin industrial de fresado deben incorporar: o Motor de velocidades variables o Tornillo de bola o equipo de precisin con gusano hidrosttico y rodamientos o Lnea hidrosttica o CNC o Controles automticos o Cambio de herramientas automticas.

Los parmetros de operacin dependen del tipo de herramienta a utilizar, su material y el material a trabajar, con la combinacin de estos elementos se consigue un trabajo eficiente en el menor tiempo posible.

TORNEADO. El torneado es el segundo proceso ms verstil de las mquinas herramienta convencionales, el mismo es usado para produccin de partes con rotacin simtrica.

Las piezas estn sometidas a un movimiento de rotacin y se mecaniza por medio de una herramienta dotada de un movimiento de avance, que normalmente es paralelo al eje de rotacin de la pieza. El torneado consiste en un arranque de material (viruta) de la pieza a elaborar. La viruta es arrancada por una herramienta de corte, la cual debe ser de mayor dureza del material a trabajar. Es una de las operaciones con mayor secuencia de maquinado.

El grfico siguiente (Fig. 1.2) muestra las operaciones de torneado.

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Figura 1.2

Operaciones de torneado.

Fuente: Metal Handbook, Machining.

Factores que influyen en el torneado: o Nmero de revoluciones o Velocidad de corte o Profundidad de la pasada o Grado de acabado

Tipos de tornos: o Torno paralelo o Torno copiador o Torno revolver

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Ventajas del torneado: o Esencialmente la nica manera de hacer piezas radialmente simtricas. o Virtualmente cualquier material puede ser torneado con una herramienta de corte apropiada. o Partes complejas con detalles altos o Tolerancias de 0.001 a 0.003 son posibles

Desventajas del torneado: o Un reducido juego de caractersticas posibles. Ciertas caractersticas no son posibles. o Ms prdida de material que los otros procesos.

Al igual que en el fresado los parmetros para un desempeo eficiente de las mquinas deben ser escogidos de forma correcta para obtener una pieza de excelentes condiciones.

1.1.2

MQUINAS CNC EL CNC (Control Numrico Computarizado) es un autnomo del sistema

NC (Control Numrico) por una sola maquina-herramienta incluido un control computarizado dedicado a almacenar instrucciones para realizar algunas o todas las funciones bsicas de un computadora.

Uno de los objetivos del sistema CNC es remplazar tanto al hardware NC como sea posible con software y simplificar el permanecer del hardware. Hay muchas formas en las cuales las funciones pueden compartir entre software y hardware en tales sistemas, pero todo involucra algo de hardware en el controlador dedicado a la mquina individualmente. Este hardware debe contener al menos el servo amplificador, el transductor de circuitos, y el componente de interfase como se muestra en la figura siguiente. (Fig. 1.3).

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Figura 1.3

Diagrama de bloque de un CNC.

Fuente: Metal Handbook, Machining

El software de un sistema CNC consiste de por lo menos tres programas mayores: o Una parte del programa o Un programa de servicio o Un programa de control

La parte del programa contiene una descripcin de la geometra de la parte siendo procesada y las condiciones de corte, tales como: velocidad del husillo, proporcin de alimentacin. El programa de servicio es usado para chequear, editar, y corregir las partes del programa y para correr el diagnostico del sistema. El programa de control acepta la parte programada como entrada de datos y produce signos para manejar las coordenadas de movimiento de la mquina.

El principio de operacin comn de todas las aplicaciones del control numrico es el control de la posicin relativa de una herramienta o elemento de procesado con respecto al objeto a procesar.

El CNC es un sistema que aplicado a una mquina-herramienta automatiza y controla todas las acciones de la misma, entre las que se encuentran: o Los movimientos de los carros y del cabezal, 26

o El valor y el sentido de las velocidades de avance y de corte, o Los cambios de herramientas y de piezas a mecanizar, o Las condiciones de funcionamiento de la mquina (bloqueos,

refrigerantes, lubricacin, etc.), o El estado de funcionamiento de la mquina (averas, funcionamiento defectuoso, etc.), o La coordinacin y el control de las propias acciones del CN (flujos de informacin, sintaxis de programacin, diagnstico de su

funcionamiento, comunicacin con otros dispositivos, etc.).

El programa se escribe en un lenguaje especial (cdigo) compuesto por letras y nmeros y se graba en un soporte fsico (cinta magntica, disquete, etc.) o se enva directamente al control va RS-232. El control numrico (NC), debe interpretar las instrucciones contenidas en el programa, convertirlas en seales que accionen los dispositivos de las mquinas y comprobar su resultado.

El control numrico puede aplicarse a una gran variedad de mquinas, entre las que podemos citar: o tornos, o fresadoras, o centros de mecanizado, o taladradoras, o mandrinadoras, o rectificadoras, o punzonadoras, o dobladoras, o plegadoras, o prensas, o cizallas, o mquinas de electro erosin, o mquinas de soldar, o mquinas de oxicorte, 27 o mquinas de corte por lser, plasma, chorro de agua, etc., o plotters o trazadores, o mquinas de bobinar, o mquinas de medir por

coordenadas, o robots y manipuladores,

En el mbito de las mquinas-herramienta, la incorporacin de un sistema de control numrico ha supuesto una gran evolucin hasta llegar a los centros de mecanizado y centros de torneado como los que se muestran en la figura, que incorporan sistemas de cambio automtico de piezas y herramientas que poseen unas 100 herramientas o ms. Est diseada para efectuar diversas operaciones sobre diferentes superficies de la pieza de trabajo. Los centros de mecanizado pueden producir piezas complejas con gran exactitud y rapidez.

Figura 1.4

Sistema de cambio automtico de herramientas y piezas

Fuente: www.metalunivers.com

El tipo de controles basados en circuitos especficos y lgica cableada (CN) ha cado en desuso con la aparicin de los Controles Numricos Computarizados (CNC), basados en el uso de uno o varios microprocesadores que sustituyen a los circuitos de lgica cableada de los sistemas CN, poco fiables y de gran tamao. Los CNC incluyen una memoria interna de semiconductores que permite el almacenamiento del programa pieza, de los datos de la mquina y de las compensaciones de las herramientas. Por otra parte, incorporan un teclado que facilita la comunicacin y el grado de interactividad con el operario y permiten la ruptura de la secuencia de los programas, la incorporacin de subrutinas, los saltos condicionales y la programacin paramtrica. De esta forma, se facilita una programacin ms estructurada y fcil de aprender.

Con una CNC podemos comandar:

o Movimientos de cabezal y ejes (carros). o Los cambios de herramientas y piezas. o Los valores de avance y revoluciones. o Salida de lubricante-refrigerante.

Ventajas: o La automatizacin es el empleo de equipo especial para controlar y llevar a cabo los procesos de fabricacin con poco o ningn esfuerzo humano. o Aplicado en la fabricacin de todos los tipos de artculos y

procesos desde la materia prima hasta el producto terminado. o Las ventajas del control numrico computarizado es la facilidad de operacin, programacin ms sencilla, mayor exactitud, adaptabilidad y menos costos de mantenimiento, la combinacin del diseo por computadora, mayor productividad.

Desventajas: o Las condiciones que influyen en las decisiones con la automatizacin son los crecientes costos de produccin, alto porcentaje de piezas rechazadas, demoras en la produccin, escasez de mano de obra, condiciones peligrosas de trabajo. o Los factores que se deben estudiar con cuidado son el alto costo inicial del equipo, los problemas de mantenimiento y el tipo de producto.

CENTRO DE MECANIZADO. Un centro de mecanizado ha sido el resultado de la evolucin lgica de la "mquina herramienta" convencional en un contexto donde se ha precisado aumentar la productividad, la flexibilidad y la precisin, al tiempo que se mejoran las condiciones de seguridad de los trabajadores, todo ello lgicamente acompaado por la incorporacin de la electrnica.

ii

Lo dicho hasta ahora nos puede permitir introducir el concepto de "centro de mecanizado". Un centro de mecanizado es ante todo una mquina herramienta de conformado por arranque de material (esto es, una mquina no portable que, operando con la ayuda de una fuente de energa exterior, es capaz de modificar la forma del material o pieza a mecanizar mediante el arranque de virutas, de forma continua o discontinua).

Sin embargo, las caractersticas esenciales de un centro de mecanizado y que por tanto sirven para diferenciarlo de otro tipo de mquinas son las siguientes:

a) Est dotado de un control numrico b) Puede realizar otras operaciones de mecanizado adems del fresado c) Dispone de un cambiador de herramientas automtico

a) Dotado de un control numrico Los centros de mecanizado son el producto de la revolucin tecnolgica que ha supuesto en el mundo de la mecanizacin la introduccin de la tecnologa del control numrico. No existen centros de mecanizado anteriores a la tecnologa del control numrico.

b) Puede realizar otras operaciones de mecanizado adems del fresado La transformacin de la fresadora clsica en un centro de mecanizado ha sobrevenido como consecuencia de dotarla de la potencialidad para desarrollar operaciones de trabajo que tradicionalmente se realizaban en otro tipo de mquinas. Es el caso del taladrado, y del roscado fundamentalmente. En efecto, este tipo de operaciones no es cinemtica y conceptualmente hablando distintas del fresado, dado que aunque tengan implicaciones mecnicas y tecnolgicas bien distintas, todas ellas se ejecutan mediante un movimiento de corte circular, con la ayuda de una herramienta rotativa. Esto es lo que hizo posible que en un momento dado se integrasen este tipo de operaciones en una misma mquina conocida como centro de mecanizado. Por lo tanto, y hasta aqu, un centro de mecanizado es una mquina herramienta dotada de control numrico que permite realizar distintas operaciones de mecanizado como fresado, taladrado y roscado. En este sentido se debe iii

establecer la diferencia entre centros de mecanizado y fresadoras de control numrico, dado que stas ltimas son mquinas herramienta que si estn dotadas de control numrico pero slo estn destinadas a realizar operaciones de fresado.

c) Dispone de un cambiador de herramientas automtico La segunda de las caractersticas esenciales mencionada implica prcticamente a la tercera, en el sentido de que se hace prcticamente ineludible la existencia de un sistema que facilite el cambio automtico de las herramientas que permitan efectuar las distintas operaciones posibles. Lgicamente, el sistema de cambio de herramienta est gobernado por el control numrico de la mquina. Los sistemas de cambio de herramienta responden a conceptos estructurales, necesidades y soluciones de diseo bien distintas, pero en cualquier caso deben asegurar la posibilidad de efectuar un cambio de herramienta en el transcurso de ejecucin de un programa pieza, sin la necesidad de intervencin por parte del operario.

El centro de mecanizado ha permitido diversificar enormemente el nmero de operaciones a realizar en una misma mquina, as como aumentar el nmero de operaciones a realizar con la misma sujecin de pieza, lo que redunda en un incremento de la relacin calidad/coste de las piezas producidas.

1.1.3

SOFTWARE DE DISEO Hoy, los modernos sistemas CAD/CAM proporcionan ms herramientas

poderosas que lo libra de la necesidad de crear los modelos fsicos.

El

sistema

SKETCHPAD,

desarrollado

por

Ivan

Sutherland

en

el

Massachussets Institute of Technology (MIT), en 1962, puede considerarse como el inicio del CAD. El aspecto revolucionario de dicho sistema era que permita al usuario la capacidad de interactuar grficamente con la computadora, a travs de una presentacin visual y un lpiz ptico. Estos modelos evolucionaran ms tarde para pasar al desarrollo de dibujos de dos a tres dimensiones.

iv

La historia del software CAD se encuentra muy vinculada con el desarrollo de hardware por computadora. En la dcada de los sesenta y setenta la mayor parte de este tipo de soluciones fueron aplicadas por las grandes compaas de defensa, los fabricantes de automviles y las aeroespaciales.

CAD/CAM/CAE. Las herramientas CAD Computer Aided Design (Diseo asistido por computador) permiten que el diseador d rienda suelta a su creatividad para, finalmente, conceptualizarla de forma virtual. Este software toma los elementos bsicos del dibujo tcnico para hacer ms fcil la generacin de formas y su visualizacin con perspectiva en 3D desde cualquier punto del observador. Al modelo se le pueden introducir dimensiones y se puede documentar por medio de planos con todas las especificaciones necesarias para su produccin.

Adems, es posible obtener la explosin de materiales no slo del ensamble final, sino tambin de los subensambles de forma rpida, sencilla y sin perder perspectiva. Gracias a la capacidad de almacenamiento de informacin de las computadoras actuales, se puede tener una amplia base de datos de una gama de productos. Esto es de gran ayuda para realizar nuevos diseos, mezclas y modificaciones posteriores sobre productos estndar sin partir de cero ya que se pueden extraer directamente de las libreras creadas.

Para las tareas de simulacin, control y administracin de la manufactura de los productos, se emplean las aplicaciones CAM Computer Aided Manufacturing (Manufactura asistida por computador). stas son de gran utilidad si pensamos en que la realizacin de un prototipo as como su prueba en una lnea de produccin se traduce en costos muy altos. Al emplear este tipo de software, se cuenta con la opcin de simular el proceso de manufactura con las diferentes formas del producto en la computadora para que, de esta manera, se ejecute la planeacin de todo el herramental necesario. Una vez probada la simulacin se puede obtener los cdigos de control para las diferentes mquinas automticas como tornos, fresadoras,

electroerosionadoras, cortadoras por lser o por chorro de agua, e incluso

v

robots. A grandes rasgos el CAM se ubica en un nivel operativo para el control de mquinas. El CAE Computer Aided Engineering (Ingeniera asistida por computador) permite hacer pruebas y anlisis del comportamiento del producto bajo ciertas condiciones. Es decir, se puede elegir el material que se planea utilizar en la produccin de ciertas piezas y obtener el desempeo no slo del material sino de la pieza en s, bajo las condiciones normales en las cuales se predice su funcionamiento.

Se puede determinar si tanto el diseo como los materiales tendrn la resistencia suficiente y/o adecuada para los procesos de fabricacin, as como para la utilidad para la cul se destinaron. Tambin se puede llevar a cabo anlisis de esfuerzos, de transferencia de calor, de flujo de fluidos, aerodinmicos, de llenado de moldes, de inyeccin, y cinemticas, entre otros.

En las tres herramientas se explotan los beneficios de la incorporacin del uso de las computadoras en los procesos productivos. Gracias a ella podemos gozar de gran capacidad de almacenamiento, transferencia de archivos, visualizacin tridimensional, velocidad de procesamiento, modificacin

inmediata y correspondencia (asociatividad) en los cambios de un mdulo a otro al trabajar sobre una misma base de datos.

La tendencia actual, gracias al software, es la concurrencia en las funciones. El tiempo de desarrollo de un producto se acorta debido al traslape de funciones y la concurrencia de actividades. Ya no se puede hablar de ningn proceso aislado, ms bien la interdependencia entre los distintos departamentos que conforman una empresa se hace cada vez ms fuerte debido a que lo que pase en alguno de ellos forzosamente afectar a los dems. Es as como ahora el diseo se convierte en parte esencial del proceso productivo.

Para las soluciones de alto nivel, que abarca las tres herramientas CAD/CAM/CAE slo se pueden emplear en estaciones de trabajo robustas,

vi

existe software como CATIA, que hace ms eficiente el manejo de superficies para modelar piezas con formas complejas ms fcilmente.

Otro caso es el de PRO/ENGINEER que permite trabajar con piezas regulares y familias de partes (piezas que son similares pero que tienen una modificacin respecto a otra). Su capacidad paramtrica facilita la generacin de familias de partes con modificaciones instantneas en toda la familia.

Tambin tenemos el SOLIDWORKS (CAD) con el SOLIDCAM (CAM) y el COSMOS (CAE) aplicados en la Facultad de Ingeniera Mecnica de la ESPE que proviene de la familia de los fabricantes de CATIA.

Existen otros programas, como IDEAS, para modelados mediante el empleo de formas preestablecidas, y UNIGRAPHICS, cuya presentacin y grficas ayudan a observar el modelo de la pieza con mayor claridad.

Existen otros sistemas de niveles inferiores cuyo diseo es especfico para cierto tipo de aplicaciones, ya sean slo CAD, CAM o CAE.

La tendencia en los CAD apunta hacia el modelado por medio de slidos y datos paramtricos (con la capacidad de modificar cualquier valor). En el CAM podra haber una integracin en lo que se refiere a la generacin de cdigos para el manejo de celdas flexibles de manufactura (procesos en los cuales se puede cambiar el proceso con pequeas modificaciones sobre el mismo para la elaboracin de un producto similar de diferentes caractersticas)y no mquinas automticas aisladas. Adems, se podran incorporar elementos de realidad virtual, con el fin de ver el producto terminado desde cualquier ngulo como si uno estuviera adentro de ste.

1.2

ANLISIS DEL PROBLEMAEl desarrollo de productos sin un camino predeterminado de ingeniera

en las diferentes reas se traduce en altos precios y altos desperdicios, con personal trabajando segn su experiencia en la labor diaria, sin llevar un rumbo

vii

para mejorar su desempeo y/o mejorar la calidad del producto. El desorden en el lugar de trabajo, la fabricacin artesanal, la prdida de tiempo por problemas que pueden ser solucionados con facilidad, el bajo mantenimiento, y la falta de conocimiento de la mquina y sus alcances hacen que el trabajo sea inestable, por ende, la reunin de todos estos elementos a la hora de competir con empresas de la misma rama provoca desequilibrios y baja eficiencia de la empresa, baja competitividad, etc., llevando consigo un malestar hacia el dueo o inversionista de la empresa que no encuentra la satisfaccin en los ingresos de utilidades, es por ello que se crea un camino para un proceso de trabajo eficiente y de mejora continua.

1.3

JUSTIFICACIN E IMPORTANCIAEs importante adems la elaboracin de este manual debido a que en la

actualidad cada mquina posee su manual de operacin. El software de diseo posee sus respectivos manuales de uso. Los catlogos de herramientas brindan informacin dimensional, composicin y de avances. Los catlogos de materias primas (hierros, aceros, aluminios) poseen sus propias caractersticas.

Todos estos manuales son por tanto muy especficos y tericos, es ah donde radica la importancia de este manual que RECOPILAR TODA ESTA INFORMACIN APLICNDOLA A UN ENTORNO REAL que toma en cuenta todos los factores que intervienen en un proceso de manufactura en un centro de mecanizado, lo que lo convierte en un proyecto innovador.

La globalizacin produce la necesidad de competir en el mbito nacional e internacional llegando a la conclusin de que se debe explotar de una manera correcta y eficiente el desempeo de las mquinas para lograr extender su vida til y recuperar la inversin hecha por la misma en un corto plazo. La bsqueda de la eficiencia en general es el objetivo al cual apuntan las industrias.

En el caso especfico de la eficiencia en el proceso de manufactura se ha desarrollado procedimientos detallados de una manera lgica y no emprica para el proceso, ahorrndonos tiempo y dinero. Se adentra en los factores

viii

importantes que determinan la calidad del producto terminado para satisfacer las necesidades del consumidor final, por ende, la elaboracin de un manual de procedimiento para procesos de manufactura ayuda a la empresa a utilizar su centro de mecanizado de forma eficiente y lgica para un futuro poder ingresar de manera sencilla en el proceso de calidad total para la futura certificacin de normas.

1.4

OBJETIVOSLos objetivos planteados para este manual de procedimientos son los suguientes:

1.4.1

OBJETIVO GENERAL La meta del proyecto es: Elaborar un manual de procedimiento de procesos de fresado del SolidCam para la manufactura de elementos mecnicos y ponerlo en prctica con bloques de un material a determinarse; servir adems para la capacitacin de futuros tcnicos del centro de mecanizado.

1.4.2

OBJETIVOS ESPECFICOS

Establecer aplicaciones y diferencias entre los procesos de manufactura que posee el fresado de SOLIDCAM.

Analizar las capacidades, limitaciones y procesos econmicamente factibles del Centro de Mecanizado.

Relacionar parmetros de maquinado de acuerdo a materiales y tipos de herramienta.

Clasificar los procesos de fresado posibles y econmicamente factibles en funcin de las variables mencionadas

ix

Establecer el orden lgico de los procesos para la obtencin de elementos mecnicos de la manera ms econmica.

CAPTULO 2SOLIDCAM PROCESOS DE FRESADO Y CENTRO DE MECANIZADO

2.1

INTRODUCCIN AL SOLIDCAM

En la actualidad gracias al avance tecnolgico se dispone de software de aplicacin en el trabajo lo suficientemente desarrolladas como es el caso del CAM Computer Aided Manufacturing (Manufactura asistida por computador), en donde se puede simular el proceso de maquinado de elementos por medio de maquinas herramienta de control numrico o centros de mecanizado. SOLIDCAM es un software que ayuda junto con el SOLIDWORKS a simular procesos de manufactura de fresado y torneado en mquinas herramientas con CNC y centros de mecanizado, verificando los detalles en la simulacin del proceso de maquinado, las herramientas utilizadas y sus respectivas funciones y que partes se puede mejorar o crear una modificacin para un mejor acabado ingresando criterios de maquinado. El avance de la tecnologa ha obligado a ser eficaces en el desarrollo de productos, por ende, en la creacin del mismo ya no es necesario la construccin de un prototipo para ser verificado y probado, el SOLIDCAM ayuda a no tener esos gastos innecesarios de la construccin de un prototipo, porque se obtiene por medio de simulacin los datos necesarios para tomar correcciones antes de realizar su respectivo proceso, adems el proceso en si ya es controlado por completo por la mquina, en este caso la mano del hombre juega un papel menor al de la mquina, ya no es necesario la habilidad del operador para construir por medio de sus habilidades piezas complejas. La facilidad que brinda la interfase de SOLIDCAM con las herramientas incluidas en el software lo hace un programa fcil de utilizar. Tenemos el control de todos los elementos de ingreso como el tipo de material, el tipo de herramientas, tipo de avance, tolerancias, nmero de revoluciones, cero de referencia, etc. Con el establecimiento de estos parmetros se puede realizar la simulacin y observar su proceso virtual y luego con la ayuda del cdigo G de interfase entre el software y la mquina pasa a formar parte entendible con la misma para tomar el proceso y llevarlo a cabo.

2.2

PROCESOS DE MAQUINADO DE SOLIDCAMSolidCAM es la mejor herramienta en su clase para trabajar en

programacin de CNC dentro de SOLIDWORKS. SOLIDCAM provee de una

x

integracin muy efectiva, haciendo el trabajo ms sencillo y rpido desde el diseo del modelo. Los sellos que caracterizan a SOLIDCAM son su fcil combinacin que crea una poderosa funcionalidad y sus procesos

personalizados que generan un cdigo listo para maquinarse. Sus principales procesos de maquinado son los siguientes:

Fresado 2.5D: modelos que estn diseados en SOLIDWORKS pueden ser rpidamente convertidos en rutas de maquinado. Fresado 3D: las utilidades de SOLIDCAM para fresado en 3D pueden ser usadas tanto para modelos prismticos como para modelos complejos. En partes prismticas SOLIDCAM analiza el modelo y reconoce automticamente cavidades y perfiles a ser maquinados utilizando estrategias de Z constante. Para el maquinado de moldes, electrodos y prototipos, SOLIDCAM ofrece poderosas herramientas de maquinado de material restante. Torneado y conduccin de herramientas: soporta un gran nmero de herramientas incluyendo soporte especial para tecnologas de

maquinado avanzado de herramientas. Adems de ofrecer todas las operaciones de barrenado y fresado sobre la cara o el permetro del material. Electro-erosionado con Hilo 2/4 ejes: Esta prctica funcin permite manejar contornos con ngulos constantes y variables. SOLIDCAM te da control total sobre puntos de paro y condiciones de corte en cualquier punto de perfil.

2.3

FRESADO SOLIDCAM

Para el fresado de piezas en el SOLIDCAM en necesario los siguientes pasos fundamentales: o Cargar la pieza de SOLIDWORKS en el SOLIDCAM, siempre y cuando sea la nica activa. o Seleccionar el proceso a usar: fresado, torneado, torneado-fresado, corte de hilo.

xi

o Guardar la pieza ubicndola en una carpeta predeterminada. o Seleccionar el controlador que posee la mquina. o Seleccionar el origen o cero de pieza. o Seleccionar la materia prima (stock) y elemento al que queremos llegar (target) o Se cargar por tanto una serie de opciones, se seleccionar el tipo de proceso ms apto dependiendo de la geometra que tengamos. Dentro del cuadro se seleccionar: o rea de trabajo o Herramienta y avances o Tipo de maquinado (desbaste, semiacabado y acabado)

SOLIDCAM nos permite simular el proceso que diseamos mostrando los datos de tiempo de maquinado, tipo de rugosidad al final del proceso que ayudar al diseador para la planificacin de procesos, clculo de costos, etc. DEFINICIN DE UNA PIEZA NUEVA. Los detalles son importantes acerca de la pieza en el cuadro de dilogo del fresado. El nombre predeterminado ser el mismo que tiene en el modelo de SOLIDWORKS, adems se puede cambiar el nombre si se desea.

Se presiona OK y se activarn los botones inferiores del cuadro. SolidCAM crea el archivo de pieza CAM con extensin.prt y automticamente lo inserta en la carpeta del mismo nombre de la pieza; copia adems el archivo original de SOLIDWORKS en dicha carpeta con sus ensambles.

Existen 2 componentes en este ensamble que son: o DesignModel.sldprt: copiado del archivo de SolidWorks o CAM.sldprt: Contiene los datos geomtricos del SolidCam Luego aparece de a haber la sido creado de la

izquierda

pantalla el SolidCAM Manager que hace xii las veces del Feature

Manager del SOLIDWORKS. Tiene las siguientes opciones: o Materia Prima

Figura 2.1 SOLIDCAM Manager

DEFINICIN DEL ORIGEN

Este paso es fundamental para los procesos de maquinado que se deseen hacer, ya que a partir de aqu se generarn los puntos coordenados que tendr el cdigo.

Figura 2.2

Sistema de coordenadas

De las tres opciones que se posee la ms usada es la que permite seleccionar el punto de origen, y 2 lneas para los ejes X y Y. Luego aparecer el siguiente cuadro de dilogo:

Figura 2.3

Punto de origen Manager

xiii

Figura 2.4

Punto de origen detallado Nivel de comienzo de herramienta (Tool start level) = 50: Es la altura inicial donde se posiciona la herramienta antes de iniciar el maquinado. Nivel libre (Clearance level) = 10: Es el segundo posicionamiento superior. Nivel superior e inferior de la pieza (Upper and lower level): Se indica las caras superior e inferior en donde se va a trabajar. Tool Z Level: es la altura que la

Figura 2.5

herramienta se mueve antes de rotar en Definicin de alturas el 4 y 5 eje evitando coaliciones entre la pieza de trabajo y la herramienta.

xiv

Figura 2.6

Alturas de trabajo

Una vez registrado todos estos datos necesarios de la pieza confirmamos y aparece la siguiente ventana:

Figura 2.7

Sistema de coordenadas del Manager

DEFINICIN DE MATERIA PRIMA Y MATERIAL DE DESTINO. xv

Materia Prima: Se debe indicar al software de donde se va a partir. Se tiene las siguientes opciones para la seleccin del mismo: o Modelo 3D o 2 planos lmites o Caja Modelo de Destino: Existen 2 formas de seleccionar el modelo de destino: o Se hace clic en el componente DesignModel del Feature Manager o Se hace clic en cualquiera de las caras del modelo

Figura 2.8

Modelo de Destino

Una vez seleccionado y verificado todos estos pasos se hace clic en Save&Exit SELECCIN DE UN PROCESO DE FRESADO Se hace clic derecho en Tareas, se pone agregar trabajo y se muestra para escoger entre las siguientes opciones: o Perfil o Cajera o Taladrado 2D y 3D o Ranura o Superficie trasladada o Modelo 3D o 4 y 5 eje

xvi

La ventana ms completa y por motivos de explicacin es la del Modelo 3D

Figura 2.9

Proceso de Fresado

Definicin de Geometra: Una vez que se halla definido la geometra de trabajo al principio se puede usarla de nuevo de la siguiente manera: Definicin de Herramienta: En la opcin de herramienta podemos dar todos los detalles de la misma con excepcin del material de la misma. Datos como longitud, dimetro, # de filos, longitud de corte son necesarios. Figura 2.10 Definicin geometra

Figura 2.11 Definicin de la herramienta

Figura 2.12 Denominacin de la Herramienta

ii

Especificacin de Parmetros de Desbaste: Existen los siguientes tipos: Contorno, Barrido y la mezcla de ambos. Overlap o Solapado: Es un porcentaje de rugosidad de superficie, no puede ser mayor que 1. Step down o paso de bajada: Indica el valor en Z que debe clavarse por cada vuelta de maquinado. Surface offset, wall offset y floor offset: Es la tolerancia de piso y pared que se deja para los siguientes procesos de acabado.

Figura 2.13 Parmetros de desbaste

Especificacin de Parmetros de Semiacabado y acabado: Cajera Circular, Lineal, Espiral, y Z constante son los procesos ms comunes.

Figura 2.14 Parmetros de semiacabado y acabado

Definicin del rea de Trabajo: La seleccin del rea de trabajo es muy importante ya que se determina el lugar por donde va ir nuestra herramienta, de debe fijar en que esta rea es suficientemente amplia para que la herramienta pueda pasar; caso contrario no har nada. Figura 2.15 Definicin del rea de Trabajo.

iii

Figura 2.16 rea de Trabajo. Para definir esta rea tenemos las siguientes opciones: Las opciones son: o Curva o Punto a punto o Arco con puntos Se selecciona de la siguiente forma: o Automticamente o Auto Z constante o Auto Delta Z Figura 2.17 Editar geometra

iv

Se convierte cada contorno en chains o cadenas. Una vez que se tienen establecidos: rea de trabajo, herramienta, procesos y target se procede a guardar y calcular el proceso.

SIMULACIN DEL PROCESO Luego de haber calculado lo anterior se procede a simular para estar seguros de lo que se est haciendo. Adems se obtiene tiempos de maquinado y un estimado de la rugosidad de manera casi exacta. Si se hace clic derecho en cada proceso podemos realizar la simulacin:

v

Figura 2.18 Simulacin del proceso

2.4

CDIGO G Y MEste cdigo es parte de un lenguaje de programacin utilizado en las

mquinas de control numrico y centros de mecanizado; el lenguaje mencionado es la programacin ISO.

Este sistema usa 2 cdigos que agrupan una serie de rdenes y comandos para la ejecucin de un programa y estos son: Cdigo G Cdigo M

CDIGO G El cdigo G esta dividido en 2 grandes grupos: o Modales: El cdigo es efectivo hasta que otro cdigo del mismo grupo sea activado. o No Modales: El cdigo es efectivo solo en el bloque en el cual fue especificado.

vi

A continuacin se muestra la tabla que resume el cdigo y su respectiva aplicacin: Tabla 2.1 Cdigo Grupo G Resumen del Cdigo G Funcin

G00 Posicionamiento G01 Interpolacin Lineal _01 G02 Interpolacin Circular (sentido horario) G03 Interpolacin Circular (sentido antihorario) G04 Paro exacto, temporizacin G05.1 Control avanzado G07.1 Interpolacin cilndrica _00 Control previo avanzado G08 G09 Parada exacta G10 Ingreso programable de datos G11 Modo de cancelacin de ingreso programable de datos G15 Cancelacin de coordenadas polares 17 G16 Activacin de coordenadas polares G17 Seleccin del plano XY _02 Seleccin del plano XZ G18 G19 Seleccin del plano YZ G20 Entrada en pulgadas _06 G21 Entrada en milmetros G27 G28 Retorno a la posicin de referencia _00 Retorno de la posicin de referencia G29 G30 Retorno a la 2a, 3a y 4a posicin de referencia G31 Funcin de salto _01 Activacin de corte por hilo G33 G37 Medicin automtica de longitud de herramienta _00 G39 Desplazamiento de esquina en interpolacin circular G40 Cancelacin de compensaciones de corte _07 Compensacin de corte izquierda G41 G42 Compensacin de corte derecha G40.1 Modo de cancelacin de direccin normal de corte G41.1 19 Activacin control de direccin de corte en el lado izquierdo G42.1 Activacin control de direccin de corte en el lado derecho G43 Compensacin positiva de longitud de herramienta _08 G44 Compensacin negativa de longitud de herramienta Fuente: Manual de Operacin Leadwell

vii

Tabla 2.1 (Continuacin) Resumen del Cdigo G G45 G46 G47 G48 G49 G50 G51 G50.1 G51.1 G52 G53 G54 G54.1 G55 G56 G57 G58 G59 G60 G61 G62 G63 G64 G65 G66 G67 G68 G69 G73 G74 G75 G76 Incremento de offset de herramienta Decremento de offset de herramienta _00 Doble incremento de offset de herramienta Doble decremento de offset de herramienta _08 Cancelacin de compensacin de longitud de herramienta Cancelacin de escalamiento 11 Escalamiento Cancelacin de imagen programada de espejo 22 Imagen programada de espejo Seteado del sistema local coordenado _00 Seleccin del sistema coordenado de mquina Seleccin de cero de pieza Seleccin de sistema adicional de cero de pieza Seleccin de 2o sistema de cero de pieza 14 Seleccin de 3er sistema de cero de pieza Seleccin de 4to sistema de cero de pieza Seleccin de 5to sistema de cero de pieza Seleccin de 6to sistema de cero de pieza _00 Direccin individual de posicionamiento Modo exacto de paro Automtica sobremedida de esquina 15 Activacin de modo de roscado Activacin de modo de corte _00 Llamada de macros Llamada de macros modales 12 Cancelacin de macros modales Rotacin coordenada 16 Cancelacin de rotacin coordenada Taladrado rompe viruta _09 Roscado Izquierda _01 Ciclo de zambullida (no apto para fresadoras) _09 Alesado o Mandrinado de Precisin Direccin constante - dimension plunge grinding cycle (for G77 grinding machine) Continuo - Avance de superficie grinding cycle (for grinding _01 G78 machine) Intermitente - Avance de superficie grinding cycle (for grinding G79 machine) Fuente: Manual de Operacin Leadwell

viii

Tabla 2.1 (Continuacin) Resumen del Cdigo G G80 G81 G82 G83 G84 G85 G86 G87 G88 G89 G90 G91 G94 G95 G96 Cancelacin de ciclos fijos Taladrado Normal Taladrado temporizado en el fondo Taladrado con desahogo total de viruta Roscado derecha _09 Escariado o Rimado Escariado o Rimado Cancelacin de escariado Escariado o Rimado Escariado o Rimado Coordenadas absolutas _03 Coordenadas relativas Avance por minuto _05 Avance por rotacin Control de velocidad de constante sobre superficie 13 Cancelacin de control de velocidad de constante sobre G97 superficie G98 Retorno al punto inicial de seguridad 10 G99 Retorno al punto superior de seguridad Fuente: Manual de Operacin Leadwell

Dada la enorme lista de comandos se explicar el significado y modo de uso de los ms importantes que tienen una mayor aplicacin en el centro de mecanizado:

G00: Interpolacin Lineal. (Avance de posicionamiento) Formato: G00 X_Y_Z_ X_Y_Z_: coordenadas del punto de destino G01: Interpolacin Lineal. (Avance de maquinado) Formato: G01 X_Y_F_ X_Y_: coordenadas del punto de destino F_: Avance de corte

ix

G02, G03: Interpolacin Circular Formato: G02X_Y_R_ X, Y: Coordenadas del punto final del arco R: radio del arco

G02 X30 Y0 R10

G03 X30 Y0 R10

G04: Temporizacin G04 P4000, 4000 milisegundos es decir 4 segundos. G04 X300, 300 segundos G90: Activa coordenadas absolutas G91: Activa coordenadas relativas (el ltimo punto al que me mueva se convierte en origen (0,0,0) del siguiente). CICLOS FIJOS

G80: Cancelacin de ciclos fijos G98: Devuelve la herramienta al plano inicial G99: La herramienta regresa al plano de retirada

x

Formato: G99 X_Y_Z G98 X_Y_Z

G73: Taladro Rompe Viruta

Formato: G99/G98 G73 X_Y_Z_Q_F_ Q: Profundidad por cada pasada F: Avance de Corte Z: Profundidad total del agujero (debe ser negativa)

xi

G81: Taladro Normal

Formato: G99/G98 G81 X_Y_Z_F_ F: Avance de Corte Z: Profundidad total del agujero (debe ser negativa) G82: Taladro Temporizado en el Fondo Formato: G99/G98 G82 X_Y_Z_P_F_ P: Tiempo en milisegundos F: Avance de Corte Z: Profundidad total del agujero (debe ser negativa) G83: Taladro con Desahogo total de Viruta

Formato: G99/G98 G83 X_Y_Z_Q_F_ G94: Avance en mm/min cada pasada, Q< 3D, D=dim de herramienta Q: Profundidad por F: Avance de Corte Z: Profundidad total del agujero (debe ser negativa) xii

G84: Roscado derecha G74: Roscado izquierda G85: Rimado o Escariado Formato: G99/G98 G85 X_Y_Z_Q_F_ F: Avance de Corte Z: Profundidad total del agujero (debe ser negativa) G76: Alesado o Mandrinado de Precisin

Formato: G99/G98 G76 X_Y_Z_Q_F_ F: Avance de Corte Z: Profundidad total del agujero (debe ser negativa) Q: Distancia a la que se retira la cuchilla para no rayar

CDIGO M Este cdigo es ms sencillo que el anterior y est enfocado a rdenes ms especficas hacia la mquina. La siguiente tabla muestra los comandos:

Tabla 2.2 CDIGO M00 M01 M02

Cdigo M

FUNCION Parada de programa Parada opcional de programa Fin de Programa

xiii

M03

Encendido de Husillo CW Tabla 2.2 (Continuacin) Cdigo M

M04 Encendido de Husillo CCW M05 Parada de Husillo M06 Cambio de Herramienta M07 Activacin de refrigerante M08 Encendido de refrigerante M09 Apagado de refrigerante M13 Husillo CW + refrigerante On M14 Husillo CCW + refrigerante On M19 Orientacin de Husillo M20 Referenciacin de carrusel de herramientas M21 Giro del Carrusel de Herramienta Derecha M22 Giro del Carrusel de Herramienta Izquierda M25 Liberacin de cono del husillo M26 Atrapa cono al husillo M29 Activa Roscado rgido M30 Fin de Programa M40 Activacin de 4 eje M41 Desactivacin de 4 eje M45 Activacin de limpiador de viruta M46 Desactivacin de limpiador de viruta M61 Cancelacin de Imagen espejo respecto a eje X M62 Cancelacin de Imagen espejo respecto a eje Y M64 Cancelacin de Imagen espejo respecto a eje Z M66 Durante cambio de herramienta M67 Cancela M66 M70 Cancelacin total de comandos espejo M71 Activacin de Imagen espejo respecto a eje X M72 Activacin de Imagen espejo respecto a eje Y M73 Activacin de Imagen espejo respecto a eje Z M74 Activacin de Imagen espejo respecto a 4 eje M98 Llama Sub-Programa M99 Fin de Sub-Programa Fuente: Manual de Operacin Leadwell De los cuales los comandos ms usados son los siguientes:

Tabla 2.3 M0 M1 M2

Resumen del Cdigo M

Parada Programada Parada Opcional Fin de Programa (no se necesita resetear)

xiv

M3 Encendido Husillo Sentido Horario Tabla 2.3 (Continuacin) Resumen del Cdigo M M4 Encendido Husillo Sentido AntiHorario M5 Parada de Husillo M6 Cambio de Herramienta M8 Encendido de Refrigerante M9 Apaga Refrigerante M13 Encendido Husillo + Refrigerante (CW) M14 Encendido Husillo + Refrigerante (CCW) M29 Acta Roscado M30 Fin de Programa M98 Llama SubPrograma M99 Fin de SubPrograma Fuente: Manual de Operacin Leadwell

A continuacin se presenta ejercicios de programacin bsica de cdigo G y M: EJERCICIO 1

O 0001 G00 G91 G21 G17 G40 G49 G80; M6T3; M3S1000; G00 G90 G54 X0 Y0; X-75 Y-50; G43 H3 Z0; G91 G01 F50 Z-2; Y100; X150; xv

Y-100; X-150; G90 G28 Z10; M30;

EJERCICIO 2

O 0002 G00 G91 G21 G17 G40 G49 G80; M6T3; M3S1500; G00 G90 G54 X0 Y0; G91 X-40Y-20; G90 G43H3 Z0; G91 G01 F100 Z-2; G01 F250 Y40; X30; G02 X20 R10; G01 X20; Y-40; X-70; G28 Z0; M30; xvi

EJERCICIO 3

O 0003

G00 G91 G21 G17 G40 G49 G80; M6T2; G00 G90 G54 X0 Y0; G91 X-600; G90 G43H2 Z-2; G91 G01 F200 Y450; X300; G02 X400 R200; G01 X500; G02 Y-300 R150; G01 Y-500; X-600; Y200, G03 X-150 Y150 R150; X-450; G90 G28 Z10; M30;

xvii

EJERCICIO 4 (Sub-Programacin)

G00 G91 G21 G17 G40 G49 G80; M6T2; G00 G90 G54 X0 Y0; G43 H2 Z-2; G91 Y50; X50; Y-50; X-50; Z10; X12,5 Y5; M98 P0050 L1; Y25; M98 P0050 L1; X25; M98 P0050 L1; Y-25; M98 P0050 L1; Z10; M30; Sub Programa: P0050 G91 X7.5 R4; Y15 R4; X-15 R4; Y-15 R4; X-7.5; Z10; G90; M99;

xviii

2.5

CARACTERSTICAS GENERALES DEL CENTRO DE

MECANIZADOTabla 2.4 Caractersticas Generales del centro de mecanizado Altura Caractersticas Generales rea que ocupa Peso Controlador Capacidad de Desplazamiento Mesa X (mm) Y (mm) Z (mm) rea (mm2) Max capacidad de Carga Husillo Mx. Velocidad Tamao Nominal Dimetro Mx. avance posicionamiento X, Y Avance Mx. avance posicionamiento Z Mx. avance de corte Nmero de herramientas Mx. Dimetro de cono Carrusel de Herramientas Mx. Longitud de herramienta Tiempo de cambio de herramienta Potencia motor de husillo Motores Potencia motores de avance Requerimiento de potencia 7,5 s. 7.5 KW o 10 HP 1.2 Kw o 1,6 HP 25 KVA 250 mm 15000 mm/min 5000 mm/min 20 95 mm 20000 mm/min 760 410 410 890 x 400 300 kg 8000 rpm 7/24 Taper #40 70 mm 2430 mm 2100mm x 2721 mm 4500 kg Fanuc Oi-MC

xix

Fuente: Manual LeadWell

2.6

PARTES PRINCIPALES DEL CENTRO DE MECANIZADOLuego de haber mostrado las caractersticas principales de la mquina

se describir a continuacin los diferentes sistemas que forman parte del conjunto y estos son: o Sistema neumtico o Sistema elctrico o Sistema hidrulico o Sistema de lubricacin SISTEMA NEUMTICO Este sistema interviene en el movimiento del carrusel de herramientas para su respectivo giro manual y cambios de herramienta (que es lo ms usual). Consta de: o Compresor de 100 psi o Unidad de mantenimiento (incluye filtro y lubricador) o Mangueras o Carrusel de herramientas

El compresor debe ser purgado diariamente de forma manual previo su encendido; tiene por tanto una pequea llave en el fondo del tanque para el respectivo desfogue del agua. La unidad de mantenimiento posee un manmetro el cual debe marcar 70 psi como mnimo, caso contrario se activar una alarma en el controlador que no permitir el correcto funcionamiento de la mquina. Tambin purga de manera automtica el aire antes de ingresar al interior de la mquina.

SISTEMA DE REFRIGERACIN El objetivo de este sistema es contrarrestar el calentamiento que aparece por la friccin entre la herramienta de corte y la materia prima. Este calor vara de acuerdo al tipo de materiales que se usen en el maquinado y los parmetros de corte que estn empleando.

xx

Este es un sistema cerrado ya que hace que el fluido de trabajo circule de manera continua a travs de la mquina. Las principales partes del sistema son: o Bomba o Tanque de almacenamiento o Mangueras

El fluido de trabajo es la conocida taladrina que es una mezcla de aceite soluble en una proporcin de 10 partes de agua con una de aceite. La taladrina debe irse renovando constantemente ya que a pesar de que es un sistema cerrado, se evapora por el calor que produce la friccin mencionada. Adems se debe realizar la limpieza total del tanque con renovacin de taladrina cada 5 meses aproximadamente (dependiendo de la carga de trabajo que tengamos)

SISTEMA DE LUBRICACIN La lubricacin de la mquina es de vital importancia para el buen funcionamiento y duracin de la mquina. La mesa y el husillo poseen guas que requieren de aceite para su correcto funcionamiento. Las partes principales son: o Tanque (capacidad de 500 cc) o Bomba y Temporizador o Filtro o Mangueras El aceite que se usa es: Texaco Way Lubricant # 68 que es recomendado por el fabricante. Cada vez que se enciende la mquina debemos alimentar manualmente a la mquina de aceite; luego, cuando est en operacin, el temporizador acta sobre la bomba enviando pulsos de aceite a una presin de 7 kg/ cm2 cada 30 minutos. Este tiempo podemos regularlo en un rango de 0 a 60 min, siendo cada pulso equivalente a 6 cc.

SISTEMA ELCTRICO El panel elctrico ubicado en la parte posterior de la mquina consta de varios PLCs para el control de los diferentes sistemas. Posee de un intercambiador de calor aire aire y un filtro para mantener fro todos estos

xxi

elementos elctricos que son muy delicados y costosos. Adems tiene un transformador de voltaje que cambia el mismo de 220 V a 440 V.

2.7

OPERACIN DEL CENTRO DE MECANIZADO MODOS DE OPERACIN

Figura 2.19 Operacin de la mquina a. HOME DE MQUINA Este modo se encarga de mover la mesa y el husillo a su posicin referencial de mquina. Cuando el operario realiza esta operacin obliga a estos elementos a hacer contacto con 6 micro interruptores (uno para cada eje X, Y, Z).

Pasos a seguir: o Ubique la perilla principal en Modo Home. o Presione los botones correspondientes a X, Y, Z indicando los ejes en los que va a realizar la referenciacin. o Presione: Home Start

La mquina est programada para referenciarse primero en Z, para retirar la herramienta del elemento a maquinar; para luego hacerlo en los ejes X y Y. Es mandatario mandar a HOME en las siguientes situaciones:

xxii

o Despus de haber efectuado una parada de emergencia o Cuando se enciende la mquina o Antes y despus de correr un programa b. MODOS MANUALES a. MODO JOG: Realiza movimientos con avances constantes en los 3 ejes que pueden regular la velocidad del movimiento en un rango de 2 a 1260 mm/min.

Pasos a seguir: o Ubique la perilla principal en Modo Jog o Presione el botn correspondiente al eje que se quiere desplazar sea este X, Y o Z. o Con las teclas + o - se realiza el desplazamiento. Tome en cuenta que solo se puede desplazar un eje a la vez. b. MODO RAPID: Realiza movimientos en los 3 ejes que pueden regular el avance en 4 valores correspondiente a los avances de posicionamiento mm/min.

Pasos a seguir: o Ubique la perilla principal en Modo Rapid o Presione el botn correspondiente al eje que se quiere desplazar sea este X, Y o Z. o Con las teclas + o - se realiza el desplazamiento. Tome en cuenta que solo se puede desplazar un eje a la vez. c. MODO MPG: Manual Pulse Generador. Realiza movimientos en los 3 ejes usando la perilla manual. Cada pulso es regulable en tres valores: 0.1 mm, 0.01mm, 0.001mm.

Pasos a seguir: o Ubique la perilla principal en Modo MPG xxiii

o Presione el botn correspondiente al eje que queremos desplazar sea X, Y o Z. o Presione a escoger las teclas: x100, x10, x1 dependiendo de la velocidad de desplazamiento. o Gire la perilla en el sentido que desee para realizar el desplazamiento Tome en cuenta que solo se puede desplazar un eje a la vez. d. MODO MDI: Permite crear programas simples para operaciones bsicas tales como: o Cambio de Herramienta o Desplazamiento a puntos especficos, etc.

Pasos a seguir: o Ubique la perilla principal en Modo MDI o En la pantalla Program digite el programa que desee ejecutar o Presione el botn Cycle Start para la ejecucin del programa.

c. MODOS AUTOMTICOS a. MODO DNC: Sirve para correr programas directamente desde el computador sin necesidad de grabarlos en el controlador. Desecha las lneas del cdigo luego de ejecutarlas.

Pasos a seguir: o Ubique la perilla principal en Modo DNC o Presione el botn Cycle Start (color verde), y en la pantalla aparecer: LSK de forma intermitente; lo que indica que esta lista para recibir el cdigo de la computadora. o En la computadora dentro del software Cimco transmita el programa. b. MODO EDIT: En este modo se puede realizar las siguientes actividades: o Grabar programas desde la computadora para luego ejecutarlos. o Editar los cdigos grabados en el controlador.

xxiv

Pasos a seguir: o Si desea grabar un programa: o Ubique la perilla principal en Modo EDIT o Presione OPRD luego la flecha hacia la derecha o Presione Lectura y luego EJEC o En la pantalla aparecer: LSK de forma intermitente; lo que indica que esta lista para recibir el cdigo de la computadora. o En la computadora dentro del software Cimco transmita el programa. c. MODO AUTO: Este modo sirve nicamente para correr programas que estn grabados en el controlador.

Pasos a seguir: o Ubique la perilla principal en Modo AUTO o Presione el botn Cycle Start (color verde), el programa correr.

OPERACIONES COMUNES EN LA MQUINA

DEFINICIN DEL ORIGEN DEL MECANIZADO. Este proceso es de vital importancia para todas las operaciones de mecanizado que se realicen en la mquina. VER CUADRO 6.8

CENTRADO DE PIEZAS POR DOS CARAS

VER CUADRO 6.9 COMPENSACIN DE ALTURAS VER CUADRO 6.10 CORRIDA DEL PROGRAMA

xxv

VER CUADRO 6.11

2.8

MANTENIMIENTO

REVISIN DIARIA: Verificar que la presin de aire marque 6 Kg/cm. Purgar el agua el sistema neumtico. Revisar el nivel de aceite del lubricador neumtico. Verificar que la presin del sello neumtico del husillo marque 2 Kg/cm. Verificar el nivel de aceite de la unidad de lubricacin centralizada. Antes de iniciar la jornada, bombear manualmente 5 veces el sistema de lubricacin centralizada. Antes de iniciar el trabajo ejecutar un programa de calentamiento por 15 minutos, donde se muevan todos los ejes y se precaliente el husillo subiendo la velocidad poco a poco S 1000, S2000, S3000, S4000 rpm, sobretodo si se va a trabajar a altas rpm. Verificar el funcionamiento del intercambiador de aire de la cabina elctrica. Limpiar con aire comprimido el filtro de este intercambiador. Retirar las virutas de la bandeja de virutas. Verificar el nivel de refrigerante. Retirar las impurezas flotantes del refrigerante. Las guardas telescpicas deben estar libres de virutas.

REVISIN SEMANAL: Lavar con agua el filtro de malla negra del intercambiador de aire de la cabina elctrica y colocarlo despus de secarlo. Limpiar el interior del cono del husillo. Lubricar las guardas telescpicas con aceite hidrulico delgado.

REVISIN SEMESTRAL: Limpiar el tanque de refrigerante.

xxvi

Engrasar el mecanismo de cruz de malta del magazn de cambio de herramientas. Verificar la nivelacin de la mquina. Limpiar y engrasar la cadena del cabezal.

REVISIN ANUAL: Desmontar el recipiente del sistema de lubricacin, limpiarlo y cambiar el aceite. Cambiar el filtro de lnea, y limpiar los filtros de llenado y de succin. Desmontar las guardas telescpicas y limpiar las guas lineales y tornillos de bolas, verificar que la lubricacin llegue a estos. Lubricar las guardas con aceite hidrulico delgado. Realizar limpieza general de la mquina interior y exterior. Cambiar el filtro de malla negra del intercambiador de aire de la cabina elctrica. Limpiar los ventiladores de este sistema. Desmontar y limpiar los vasos de neumtico. Desmontar la bomba de refrigerante desarmarla y limpiarla. Desmontar y limpiar el ventilador del motor del husillo. Verificar la purga y el lubricador del sistema

tensin de la correa del husillo. Limpiar el tanque de refrigerante. Ajustar y limpiar micro switch de referencia y emergencia. Verificar la nivelacin de la mquina. Limpiar y engrasar la cadena del cabezal. Cambiar las pilas del control con la mquina encendida. Limpiar la cabina elctrica. Ajustar borneras y conectores elctricos. Verificar el funcionamiento de los ventiladores de las tarjetas electrnicas. Revisar el comportamiento de los pistones y vlvulas del sistema de cambio de herramientas. Eliminar golpes fuertes. Calibrar la altura de cambio de herramienta si es necesario (que el magazn coja la herramienta sin forzarse demasiado).

xxvii

Calibrar la orientacin del husillo para el cambio de herramienta si es necesario. Calibrar la precisin de los ejes X, Y, Z (calibrar Backlash).

CAPTULO 3PARMETROS DE MAQUINADO Y HERRAMIENTAS 3.1 PARMETROS DE MAQUINADOINTRODUCCIN El parmetro bsico de corte es conocido como: ECT que quiere decir Equivalent Chip Thickness el cual simplifica las predicciones de velocidades, avances y vida de la herramienta; adems del clculo de fuerzas de corte, torque y potencia requeridos. ECT es un parmetro bsico de corte que combina: o Profundidad de corte o Avance por revolucin o ngulo de la cuchilla o Nmero de dientes o Ancho del corte o Dimetro de la herramienta

Este concepto fue presentado por primera vez en 1931 por el profesor R. Woxen quien mostr que el ECT es un parmetro bsico de corte para herramientas que trabajan a alta velocidad. Este parmetro es ms usado en lo referente al torneado.

PARMETROS DE FRESADO El parmetro bsico para corte en el fresado es el avance por diente, el cual es medido en pulgadas por diente. Existen muchos factores a considerar en la seleccin del avance por diente y no existe una frmula capaz de resolver estos factores. Entre los factores a considerar estn: o Material de herramienta o Material de la pieza a maquinar y su dureza

xxviii

o Ancho y profundidad de corte o Tipo de fresa y dimetro o Tipo de acabado que deseamos alcanzar La meta ser siempre usar el mximo avance que nos permita las condiciones de trabajo en la que se encuentre, para as reducir horas de maquinado que se traducen en costos de produccin. Se evita en lo posible usar avances menores al 0,001 pulgadas por diente ya que avances bajos reducen la vida de la herramienta. El fresado con materiales duros y herramientas de dimetros pequeos requerirn avances pequeos; pero por otro lado se sube el avance en lo mximo posible para herramientas de dimetros grandes. El ancho y profundidad de corte tambin afectarn los avances; un avance lento resultar una mejor superficie final o rugosidad. Virutas finas son producidas por finos avances y son peligrosas en el fresado con magnesio debido a una espontnea combustin que podra ocurrir.

Las herramientas de carburo metlico requieren por lo general altas potencias de maquinado y de darse el caso en que se deba reducir el tamao de corte para poder estar dentro de la capacidad de potencia de la mquina se debe iniciar reduciendo la velocidad de corte antes de reducir el avance en pulgadas por diente.

Frmulas Las velocidades de corte son usualmente dadas en metros por minuto y estas deben ser convertidas en velocidades de husillo (rpm) para operar la mquina:

1000 * V *D Ecuacin 3.1 V N 318.3 * (rpm) D NO en el sistema americano:

V: velocidad de corte en m/min D: dimetro de la herramienta (mm)

N

12 * V *D V (rpm) D

Ecuacin 3.2

V: velocidad de corte en pies/min D: dimetro de la herramienta (pulg)

N 3.82 *

La frmula para calcular los ratings de avance cuando el avance es en pulgadas por diente es conocido por la siguiente ecuacin:

xxix

f m ft * nt * N

Ecuacin 3.3

donde: fm: avance en pulgadas por minuto (ipm) ft: avance en pulgadas por diente (ipt) nt: # de dientes de la herramienta N: # de revoluciones por minuto del husillo (rpm)

Ejemplo: Calcule la velocidad de corte en m/min de una herramienta de dimetro 19 mm y una velocidad de husillo de 400 rpm:

1000 * V *D V N 318.3 * (rpm) D Nde donde:

D * * N 1000 19mm * * 400rpm V 1000 V 23.94(m / min) V

POTENCIA DE CORTE

Este parmetro es de vital importancia para el momento en que se desea comprar una mquina. La unidad de medida acostumbrada es el HP (horse power: caballo de fuerza) en el sistema americano y en el sistema internacional SI es el KW (kilowatt). Este valor requerido depende del ndice al cual el material est siendo cortado y experimentalmente se ha determinado la constante de potencia Kp la cual es llamada unidad de caballaje o poder especfico de consumo.

Esta constante es igual a: la potencia en KiloWatts requerida para cortar un material a un ndice de 1cm 3 s

o la potencia en HP para un material a un ndice

xxx

de 1

in 3

min

Si se desea en el sistema americano de debe dividir la constante en

Kw para 2.73. Tabla 3.1 Constante de Potencia kpkp (SI) 1,72 1,8 1,88 2,02 2,13 2,24 2,32 2,43 2,51 2,59 2,73 2,81 2,89 3,11 1,12 1,15 1,2 1,31 1,36 1,39 1,5 1,56 1,69 1,69 1,77 1,88 1,97 2,07 2,18 2,29 2,38 2,48 2,62 2,73 1,53 1,61 1,69 1,77 1,91 2,02

CONSTANTE DE POTENCIA kp Material Dureza Brinell kp (SA) Aceros al carbono 80-100 0,63 100-120 0,66 120-140 0,69 140-160 0,74 160-180 0,78 180-200 0,82 200-220 0,85 Todos los aceros al carbono 220-240 0,89 240-260 0,92 260-280 0,95 280-300 1 300-320 1,03 320-340 1,06 340-360 1,14 Aceros de maquinado libre 100-120 0,41 AISI 1108, 1109, 1110, 120-140 0,42 1115, 1116, 1117, 1118, 140-160 0,44 1119, 1120, 1125, 1126, 160-180 0,48 1132 180-200 0,5 180-200 0,51 AISI 1137, 1138, 1139, 200-220 0,55 1140, 1141, 1144, 1145, 220-240 0,57 1146, 1148, 1151 240-260 0,62 Aleaciones de acero 140-160 0,62 160-180 0,65 AISI 4023, 4024, 4027, 180-200 0,69 4028, 4032, 4037, 4042, 200-220 0,72 4047, 4137, 4140, 4142, 220-240 0,76 4145, 4147, 4150, 4340, 4640, 4815, 4817, 4820, 240-260 0,8 5130, 5132, 5135, 5140, 260-280 0,84 5145, 5150, 6118, 6150, 280-300 0,87 8637, 8640, 8642, 8645, 300-320 0,91 8650, 8740 320-340 0,96 340-360 1 140-160 0,56 160-180 0,59 AISI 4130, 4320, 4615, 180-200 0,62 4620, 4626, 5120, 8615, 8617, 8620, 8622, 8625, 200-220 0,65 8630, 8720 220-240 0,7 240-260 0,74

xxxi

260-280 280-300 300-320 320-340

0,77 0,8 0,83 0,89

2,1 2,18 2,27 2,43

Tabla 3.1(Continuacin) Constante de Potencia kp160-180 180-200 200-220 AISI 1330, 1335, 1340, E52100 220-240 240-260 260-280 Fuente: HandBook`s Manual 26th Edition 0,79 0,83 0,87 0,91 0,95 1 2,16 2,27 2,38 2,48 2,59 2,73

*SA: Sistema americano: HP

*SI: Sistema Internacional KW

Este valor de la constante de corte esencialmente NO es afectado por los siguientes parmetros: o Velocidad de corte (Vc) o Profundidad de corte o Material de la herramienta de corte. Los factores que SI afectan a esta constante son: o Dureza y micro estructura del material o ndice de avance por diente o ngulo de filo de la herramienta o Rugosidad de la superficie a cortar (se relaciona con posibles impactos por la irregularidad de la superficie) El factor C, es el factor de ajuste de la constante de potencia de acuerdo al ndice de avance por diente. Tabla 3.2 Valores de C de acuerdo al avance por diente

FACTOR DE AVANCE C PARA LA CONSTANTE DE POTENCIA Sistema Americano (in/diente) Sistema Internacional (mm/diente) avance avance avance avance C C C C in. in. mm. mm. 0,001 1,6 0,014 0,97 0,02 1,7 0,35 0,97 0,002 1,4 0,015 0,96 0,05 1,4 0,38 0,95 0,003 1,3 0,016 0,94 0,07 1,3 0,4 0,94 0,004 1,25 0,018 0,92 0,1 1,25 0,45 0,92 0,005 1,19 0,02 0,9 0,12 1,2 0,5 0,9 0,006 1,15 0,022 0,88 0,15 1,15 0,55 0,88 0,007 1,11 0,025 0,86 0,18 1,11 0,6 0,87 0,008 1,08 0,028 0,84 0,2 1,08 0,7 0,84

xxxii

0,009 1,06 0,03 0,83 0,01 1,04 0,032 0,82 0,011 1,02 0,035 0,8 0,012 1 0,04 0,78 0,013 0,98 0,06 0,72 Fuente: HandBook`s Manual 26th Edition

0,22 0,25 0,28 0,3 0,33

1,06 1,04 1,01 1 0,98

0,75 0,8 0,9 1 1,5

0,83 0,82 0,8 0,78 0,72

La herramienta de la maquina transmite la potencia desde el motor a la pieza de trabajo, donde esta es utilizada para cortar el material. La eficiencia de esta transmisin es medida por el factor de eficiencia de la mquina herramienta E. La siguiente tabla muestra los valores para E. Tabla 3.3 Factores de eficiencia de las mquinas herramientas

FACTOR DE EFICIENCIA DE LA MAQUINA HERRAMIENTA (E) Tipo de sistema E Tipo de sistemas E Sistema de correas 0,9 Sistema de piones 0,70-0,80 0,60-0,90 Sistema de piones 0,75 Sistema hidrulico posteriores Fuente: HandBook`s Manual 26th Edition

Los valores promedios de estos factores estn dados en la siguiente tabla para el factor de uso de la herramienta. Tabla 3.4 Factores de uso de herramienta

FACTOR DE USO DE HERRAMIENTA W Tipo de Operacin Para todas las operaciones con herramientas 1 de corte afiladas Fresado: Fresado de desbaste 1,1 Fresado de acabado 1,1 Planeado de carga ligera y media 1,10-1,25 Planeado de carga extra pesada 1,30-1,60 Fuente: HandBook`s Manual 26th Edition

Las formulas para calcular la proporcin de remocin de material maquinado (Q) en el fresado es la siguiente:

Tabla 3.5 Operacin

Formulas para Q SI: cm3/s

Proporcin de Remocin de Material SA: Q = in3/min

xxxiii

Fresado

fmwd

fmwd/60.000

Fuente: HandBook`s Manual 26th Edition

Donde:

fm: avance; in./min. o mm/min w: ancho de corte; in. o mm. d: profundidad de corte; in., o mm

La formula que se presenta a continuacin conjuga todos los factores dados en las tablas anteriores para calcular la potencia que se ejerce en la herramienta de corte y la potencia que entrega la maquina para realizar el trabajo.

Pc K pCQW

Ecuacin 3.4

Pm

Pc K PCQW E E

Ecuacin 3.5

Donde: PC = potencia en la herramienta de corte; hp o kW Pm = potencia en el motor; hp o kW Kp = constante de potencia (tabla 3.1) Q = proporcin de remocin de material; in. 3/min o cm3/s (tabla 3.5) C = factor de avance para la constante de potencia (tabla 3.2) W = factor de uso de la herramienta (tabla 3.4) E = factor de eficiencia de la mquina herramienta (tabla 3.3)

Ejemplo: Un acero AISI 8640 (160-180 Bhn), tiene 6 pulgadas de ancho y sobremedida de 1/8 de espesor se trabaja en una maquina de 10 hp, se utiliza una herramienta de insertos de carburo de 8 pulgadas de dimetro y 10 dientes. El avance seleccionado para el corte es 0.012 in/diente, toda la sobremedida (0.125 in) puede ser removido de un solo corte. Estimar la velocidad de corte que puede ser utilizada para disponer de la potencia mxima en la mquina. Se realizara un fresado de cara o planeado.

Kp = 0.59 (tabla 3.1) xxxiv

C = 1.00 (tabla 3.2) W = 1.20 (tabla 3.4) E = 0.80 (tabla 3.3)

Qmax

Pm E 10 * 0.80 11.30(in 3 / min) K pCW 0.59 *1.00 *1.20

Qmax 11.30 15.1(in / min) wd 6 * 0.125 f 15.1 N max 125.8(rpm) f t nt 0.012 * 10 fm V

DN12

* 8 *125.812

263.5( fpm )

Siempre es posible

disponer de la potencia mxima en una mquina

herramienta y debe usarse cuando se requieren cortes pesados. Las condiciones de corte para utilizar la potencia mxima debera ser seleccionada en el siguiente orden:

o Seleccionar la mxima profundidad de corte que puede ser usada; o Seleccionar el mximo avance que puede ser usado; o Estimar la velocidad de corte que puede ser utilizada para disponer de la potencia mxima en la mquina.

La vida de la herramienta de corte es mas afectada por la velocidad de corte, que por el avance, y menos por la profundidad de corte.

Esta secuencia se basa en obtener una vida de la herramienta mas prolongada y al mismo tiempo obtener una alta produccin como sea posible en la mquina.

3.2

TIPOS DE HERRAMIENTAS EN EL FRESADO

xxxv

Existen diferentes tipos de herramientas de acuerdo al trabajo que se va a realizar, por ejemplo: o Fresas para ranuras en T o Fresas para ranuras en cola de milano o Fresas para ranuras de chaveta o Fresas sierras de discos para cortar o Fresas para ejes estriados o Fresas de roscar o Fresas para avellanar.

Las herramientas se pueden clasificar de diferentes maneras, las ms comunes responden al nmero de filos, el material del que estn fabricadas, al tipo de movimiento que efecta la herramienta, al tipo de viruta generada o al tipo de mquina en la que se utiliza. Las herramientas sern clasificadas por el material de construccin de las mismas.

Figura 3.1

Herramientas comunes en el fresado.

xxxvi

Tabla 3.6

Clasificacin de Herramientas de Fresado

Denominacin de la fresa DIN Tipo de fresa Material de Corte N de dientes de corte Recubrimiento Rango de tamaoGrupo de material Aceros de construccin, cementacin y nitrurados hasta 700 2 N/mm Aceros bonificados y de 2 herramientas hasta 1000 N/mm Aceros aleados hasta 1400 N/mm Aceros de buena maquinabilidad 2 hasta 700 N/mm Aceros de difcil maquinabilidad 2 hasta 1000 N/mm Aceros de difcil maquinabilidad aleados de Ni/Ti Fundicin gris hasta 200 HB Fundicin gris superior a 200 HB Fundicin de aluminio hasta 6% Si2

Fresas para chaveteros WN W N 327 N N N W N N

Fresado frontal de acabado 844 N N N HSSCo10 3 6-20 W W

Minifresas WN N HSS-Co8 PM 3 TiAlN 1-20

HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-PM HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-PM HSS-Co8 1 TiAlN 3-10 1-40 2 2 TiAlN 2-20 2 TiAlN 2-20 2-40 2-32 1,5-32 2 2 3 3 TiAlN 2-25 3 TiAlN 2-25 3-30 3

HSS-Co8 HSS-Co8 3 3-32 3 6-30

o

o o

o o o o x

o o o o o x

o o

X

o o

o o o o x

o o o o o x

o o

o o

x

x

o o

o x

x o o

o x o

o o o

x o O

o x o

o o o

x o

o x o o

x o

Fuente: UNCETA, Herramientas de Calidad.

80

Tabla 3.6 (continuacin) Clasificacin de Herramientas de FresadoFundicin de aluminio de ms de 6% Si Acero templado hasta 67 HRC Grafito y materiales GFK x X x x x

Fuente: UNCETA, Herramientas de Calidad.

Tabla 3.7

Clasificacin de Herramientas de Fresado

Denom. de la fresa DIN

Fresa de mango para acabado 844 N N N N N 327 N 844 H N WN N

Fresas de desbaste y acabado

844 NF NF NF NF NF NF NF

T. de fresa

Material de Corte HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-PM HSS-Co8 HSS-PM HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co5 N de dientes de 4-6 4-6 4-6 5-7 4 4 5-8 5 6-8 corte Recubrimiento TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN Rango de tamao Grupo de material Aceros de construccin, cementacin y nitrurados hasta 2 700 N/mm 2-40 3-25 3-25 5-40 6-25 6-20 3-20 6-20 30-50

HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-PM HSS-PM 3 6-36 3 TiAlN 6-30 3 8-40 4-6 6-40 4-6 TiAlN 6-32 4-6 TiAlN 4-30 4-6 TiAlN 4-30

o

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Fuente: UNCETA, Herramientas de Calidad.

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Tabla 3.7 (continuacin) Clasificacin de Herramientas de FresadoAceros bonificados y de 2 herramientas hasta 1000 N/mm Aceros aleados hasta 1400 2 N/mm Aceros de buena maquinabilidad 2 hasta 700 N/mm Aceros de difcil maquinabilidad 2 hasta 1000 N/mm Aceros de difcil maquinabilidad aleados de Ni/Ti Fundicin gris hasta 200 HB Fundicin gris superior a 200 HB Fundicin de aluminio hasta 6% Si Fundicin de aluminio de ms de 6% Si Acero templado hasta 67 HRC Grafito y materiales GFK o x o o o o o x o o o o x o o o x o x o o o o o x o o o x o x o x o o o o x x o o o x o o o o

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o o o x

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o o o o x

o o o o x o o o x

x o

o x x

x o

x x

x x

o o o x

x

Fuente: UNCETA, Herramientas de Calidad.

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Tabla 3.8

Clasificacin de Herramientas de Fresado

Denominacin de la Fresa de desgaste y fresa acabado

Fresas para acabado

DIN 844 844 Tipo de fresa NF NF NR NR NR WR WR WR WR WR NR NR NR NR HR HR Material de Corte HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-PM HSS-Co8 HSS-PM HSS-Co8 HSS-PM HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 HSS-Co8 N de dientes de 4-6 4-6 3 3 3 3 3 3 3 3 4-6 4-6 4-6 4-6 3-5 3-5 corte Recubrimiento TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN Rango de tamao 6-40 6-32 6-40 6-30 6-40 6-30 10-20 6-30 10-30 10-30 6-40 6-32 6-40 10-32 6-25 4-30 (mm) Grupo de material Aceros de construccin, cementacin y o o o o o o o o o o o o o o nitrurados hasta 700 2 N/mm Aceros bonificados y de herramientas hasta o o o o o o o o o o o 2 1000 N/mm Aceros aleados hasta o o o x o 2 1400 N/mm Aceros de b