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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA

UNIDAD ACADÉMICA DE ING. QUÍMICA, BIOFARMACIA, INDUSTRIAS Y

PRODUCCIÓN

LOS BENEFICIOS DEL CONTROL NUMÉRICO

COMPUTARIZADO EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES

Monografía previa a la

obtención del título de

INGENIERO INDUSTRIAL

Investigador: Rodny Damián Franco D.

Director: Ing. Marco Reinoso A.

2012

CUENCA - ECUADOR

Beneficios del CNC en los Procesos Industriales Universidad Católica de Cuenca

Rodny Damián Franco D.

Monografía previa a la obtención del título de Ingeniero Industrial Página 1

DEDICATORIA

Primeramente a Dios por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dado

salud, ser el manantial de vida y darme lo necesario para seguir adelante día a día para

lograr mis objetivos, además de su infinita bondad y amor.

A mi madre por haberme apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por

la motivación constante que me ha permitido ser una persona de bien, pero más que

nada, por su amor. A mi padre por los ejemplos de perseverancia y constancia que lo

caracterizan y que me ha infundado siempre, por el valor mostrado para salir adelante y

por su amor. A mi hermano por ser el ejemplo de persona mayor y del cual aprendí

muchas lecciones, para salir adelante en momentos difíciles. A mi abuela por los

sacrificios realizados con empeño y amor para darnos siempre su ayuda incondicional, y

a todas aquellas personas que ayudaron directa o indirectamente a realizar este

documento.

A mi maestro, Ing. Marco Reinoso por su gran apoyo y motivación para la culminación

de mis estudios profesionales, por el apoyo ofrecido en este trabajo; por haberme

transmitido los conocimientos obtenidos y haberme guiado paso a paso en el

aprendizaje.




AGRADECIMIENTO

Mis reconocimientos y gratitud:

A la Unidad Académica Ing. Química, Biofarmacia, Industrias y Producción en la

persona del señor Decano y a los maestros, por haberme recibido en sus aulas y

hacer de mí un profesional en Ingeniería Industrial.

A Las empresas: La Italiana, Indurama y a los señores gerentes y trabajadores,

por haber facilitado el ingreso y haberme proporcionado la información

indispensable para la realización de las prácticas profesionales en mi carrera.

A mi Director de monografía, Ing. Marco Reinoso por su acertada dirección y

orientación, en el desarrollo de la presente investigación.

A mis padres por su constante apoyo, amor y comprensión que me supieron

prodigar a cada instante, y guiaron mis pasos siempre con esmero y sabiduría.

A Dios por darme la vida y la fortaleza de seguir siempre en pie y salir adelante

frente a todas las adversidades de la vida.




ÍNDICE

PRELIMINARES PÁGINA

Carátula………………………………………………………………….....………… I

Dedicatoria……………………………..…………………………………………… II

Agradecimiento…………………………………………………………………….. III

Índice………………………………………………………......…………………... IV

Introducción…………………………………………………...…………………... VII

Objetivos....................................................................................................................VIII

CONTENIDOS

CAPÍTULO I:

La Automatización Industrial....................................................................................8

1.1 Historia de la automatización en la industria…………………...….……..8

1.2 Conformado de piezas metálicas………………………………..…...…....9

1.2.1 Tornos…………………………………………..……..……......11

1.2.2 Máquinas taladradoras…………………………….....……...….13

1.2.3 Cepilladoras y limadoras………………………….…………....14

1.2.4 Fresadoras…………………………………………...……….....14

1.2.5 Máquinas rectificadoras…………………………………….…..16

1.3 Materiales para herramientas de corte……………………………….…...17

1.4 Lubricantes …………………………………………………….…..…….20

1.4.1 Tipos de lubricantes …………………….…………...………....21

1.4.2 Selección de lubricantes……………...….....…………..…….....21

1.5 Aplicación de la Automatización en los procesos industriales……..….....22

1.5.1 Metas y usos de la automatización………………………….…..24

1.5.2 Aplicaciones más frecuentes ………………………….…....…...24




CAPÍTULO II:

Principios Básicos del CNC……………………….....……………………………28

2.1 Origen del Control Numérico…………………………………………....28

2.1.1 Motivos para el reemplazo del hombre……………………..…31

2.1.2 Nace el control numérico…………………………...…………33

2.1.3 Evolución del control numérico………………………...……..34

2.1.4 Del control numérico al control numérico computarizado….....35

2.1.5 Movimientos posibles gracias al CNC……………..……….…36

2.2 Control Numérico………………………………………….……………36

2.3 Control Numérico Computarizado………………………………………37

2.3.1 Tipos de circuitos de control…………………….………….....38

2.3.2 Tipos de sistemas de control……………………………..……39

2.3.3 Precisión…………………………………………….………....42

2.3.4 Programación……………………………………………….…42

2.3.5 Control adaptivo………………………………………………45

2.3.5.1 Control adaptivo con optimización…………….……48

2.3.5.2 Control adaptivo con restricción…………….....……49

2.3.5.2.1 Fundamentos de los sistemas con CAR……49

2.3.5.3 Control adaptivo geométrico……………...…………53

2.3.5.3.1 Fundamentos de los CAG…………….……53

2.3.5.3.2 Sistema de CAG para torno………….….…53

2.3.5.4 Tendencia de los CA………………………………...57

2.3.6 Ventajas y limitaciones………………………….…...………..57




CAPÍTULO III:

Máquinas y herramientas multioperacionales……………………………..……59

3.1 Sistemas multifuncionales………………………....……………………59

3.2 Centros de mecanizado………………………………......…………...…60

3.2.1 Tipos de centros de mecanizado y centros de torneado…….....61

3.2.2 Secuencia típica de operaciones de los centros de

mecanizado………………………………………………….…………………........64

3.2.3 Secuencia de un proceso de mecanizado………………...….…65

3.2.4 Intercambiadores de herramientas y ejes complementarios...…67

3.2.5 Selección y aplicaciones………………………………………71

3.2.6 Ventajas de los centros de mecanizado………………...……...72

3.2.7 Desventajas de los centros de mecanizado…………….………74

CAPÍTULO IV:

Aplicaciones CAD/CAM en la industria……………………………….…………75

4.1 Introducción………………………………………………………….….75

4.2 CAD/CAM proceso de fabricación………………………………….......80

4.3 Componentes del CAD/CAM……………………………….……..……82

4.3.1 Aspectos económicos……………………..…...………………86

4.4 Beneficios de usar CAD/CAM para mecanizados……………...….……90

Conclusiones…………..……………………………………………………………93

Glosario…………….………………………...………………………..……………98

Bibliografía……………………………...………………………………………….100




INTRODUCCIÓN

La máquina herramienta ha jugado un papel fundamental en el desarrollo tecnológico

del mundo hasta el punto que no es una exageración decir que la tasa del desarrollo de

máquinas herramientas gobierna directamente la tasa del desarrollo industrial.

Gracias a la utilización de la máquina - herramienta se ha podido realizar de forma

práctica, maquinaria de todo tipo que, aunque concebida y realizada, no podía ser

comercializada por no existir medios adecuados para su construcción industrial.

Así, por ejemplo, si para la mecanización total de un número de piezas fuera necesario

realizar las operaciones de fresado, cepillado, perforado, etc., es lógico que se

alcanzaría la mayor eficacia si este grupo de máquinas herramientas estuvieran

agrupadas, pero se lograría una mayor eficacia aún si todas estas operaciones se

realizaran en una misma máquina. Esta necesidad, sumada a numerosos y nuevos

requerimientos que día a día aparecieron, forzaron la utilización de nuevas técnicas que

reemplazaran al operador humano. De esta forma se introdujo el control numérico en los

procesos de fabricación, impuesto por varias razones:

Necesidad de fabricar productos que no se podían conseguir en cantidad y

calidad suficientes sin recurrir a la automatización del proceso de

fabricación. Necesidad de obtener productos hasta entonces imposibles o

muy difíciles de fabricar, por ser excesivamente complejos para ser

controlados por un operador humano. Necesidad de fabricar productos a

precios suficientemente bajos.

Inicialmente, el factor predominante que condicionó todo automatismo fue el aumento

de productividad. Posteriormente, debido a las nuevas necesidades de la industria

aparecieron otros factores no menos importantes como la precisión, la rapidez y la

flexibilidad.

Por medio de esta investigación pretendo plasmar de manera clara y útil los factores

influyentes en la adopción del CNC, así como también todos los beneficios que se

obtienen por medio del Control Numérico Computarizado.

Partiremos desde conceptos principales de maquinarias, así como también de un breve

rasgo histórico del CNC, para finalmente palpar los beneficios del Control Numérico

Computarizado y obtener una idea básica sobre las variables y cálculos dentro del

aspecto económico que genera.

Esta monografía está dirigida a todas las pequeñas y medianas empresas (PYMES),

fabricantes de partes y piezas especialmente; que pretenden alcanzar estándares

elevados y aceptados dentro de nuestro país; por medio de la automatización.

Por último cabe recalcar que la información obtenida en la presente investigación, están

basados en recopilaciones bibliográficas obtenidas de diversas fuentes; por lo cual se da

prueba fidedigna de que la investigación está orientada a satisfacer las necesidades

planteadas dentro de nuestro país.

http://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/auti/auti.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/contrest/contrest.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/medios-comunicacion/medios-comunicacion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/materiales-construccion/materiales-construccion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/diop/diop.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/juti/juti.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/control/control.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE

http://www.monografias.com/trabajos7/impu/impu.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/auti/auti.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE

http://www.monografias.com/trabajos16/fijacion-precios/fijacion-precios.shtml#ANTECED

http://www.monografias.com/trabajos6/prod/prod.shtml

http://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtml




OBJETIVO GENERAL

Identificar los beneficios del Control Numérico Computarizado en el ámbito de

la producción industrial de las PYMES, mediante investigación bibliográfica

específica.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Determinar los tipos y formas de automatización.

2. Conocer los usos y beneficios de la automatización.

3. Citar los motivos para la introducción del CNC en la industria.

4. Obtener un conocimiento básico del Control Adaptivo.

5. Identificar las ventajas y limitaciones del Control Numérico Computarizado.

6. Identificar ventajas y desventajas de los Centros de Mecanizado.

7. Definir el proceso CAD/CAM.

8. Conocer los beneficios del CAD/CAM en los mecanizados.




CAPÍTULO I

La Automatización Industrial

1.1 Historia de la automatización en la industria

La historia del ser humano está marcada por continuos y graduales

descubrimientos, además de la creación de nuevos inventos. Día a día el ingenio y la

creatividad del ser humano han hecho que creemos automatismos para facilitarnos las

cosas.

Desde el principio, siempre hemos desarrollado herramientas y mecanismos que

nos ayuden a realizar una tarea; aprendimos a hacer fuego para calentarnos, hacíamos

cuchillos a partir de rocas para tajar la carne, descubrimos la rueda y nos facilitó

transportar las cosas; es decir, siempre hemos estado en continua evolución.

Las palancas y las poleas para mover grandes pesos, fuentes de energía como los

resortes, el caudal de agua o vapor canalizado, dieron origen a los primeros autómatas

que datan posiblemente desde el año 300 AC.

Posteriormente, en la Revolución Industrial, aparece como protagonista la

Máquina de Vapor (motor de combustión externa), nace el Ferrocarril y máquinas

Textiles como la Spinning Jenny; una hiladora multi-bobina que disminuyó en gran

parte el trabajo que se necesitaba para la producción de hilo, (con esta máquina un solo




trabajador podía manejar ocho o más carretes al tiempo); gracias a máquinas como esta

y la producción en serie, aumentaron enormemente la capacidad de producción,

reduciendo los costos y tiempos de fabricación.

Otro desarrollo importante de los muchos que se hicieron en la Revolución

Industrial fue el de las Tarjetas Perforadas, usadas para Controlar los Telares Textiles;

posteriormente la Informática se basó en esta poderosa herramienta para el

procesamiento de datos (con la misma lógica de perforación o ausencia de perforación).

Hoy en día, las tarjetas de perforación han sido reemplazadas por medios

magnéticos y ópticos de ingreso de información; sin embargo, dispositivos de

almacenamiento como los CD-ROM, se basan en un método de almacenamiento similar

al de las tarjetas perforadas, pero por supuesto el tamaño, capacidad y velocidades de

acceso no tiene comparación con las viejas tarjetas perforadas.

A medida que avanzamos en el tiempo y desarrollamos más tecnologías, nos

podemos dar cuenta, que muchas de ellas son aplicadas en parte a la Automatización

Industrial. La mecánica, electricidad, electrónica, sistemas, neumática, hidráulica e

instrumentación, han ayudado a mejorar la productividad y eficiencia de los procesos;

hoy en día la comunicación entre todos los componentes de la máquina, también

llamado como Bus de Campo, Sistemas Scada, y por otro lado los Servomotores,

Cámaras de Visión Artificial y Robótica, se imponen cada vez más en el ámbito

Industrial. El ingenio humano parece no tener límites, cada día seguimos descubriendo y

realizando nuevos inventos, comprendiendo en gran parte los principios físicos y

químicos de la naturaleza, y aplicándolos en nuestro beneficio.

1.2 Conformado de piezas metálicas

En toda pieza, componente o estructura, es fundamental la obtención de

propiedades acordes a las funciones que deberá cumplir en servicio dicha pieza, la

misma será fundamental para resistir todas las necesidades a que será sometida en

servicio; sean mecánicas, físicas, químicas, etc. Sin embargo, no es menos importante la

obtención de una forma adecuada en la pieza que le permita cumplir su funcionalidad.

http://automatizacionindustrial.wordpress.com/2011/02/09/queeslaautomatizacionindustrial/






La obtención de la forma en la pieza, requiere por un lado de procesos

adecuados que logren la geometría en forma eficiente, dichos procesos se denominan

genéricamente procesos de conformado o procesos de manufactura; y por otro lado se

requiere que el material sea apto para someterse a esos procesos, esto da lugar a las

denominadas propiedades tecnológicas de los materiales.

Los procesos de conformado pueden clasificarse en primarios, secundarios,

procesos de unión y procesos de terminación.

Los procesos primarios son aquellos que obtienen la forma directamente a partir

del metal líquido, gaseoso, o a partir de partículas sólidas sin forma preestablecida, son

los procesos donde se logra la cohesión original del material.

Los procesos secundarios dan forma a piezas, previamente obtenidas mediante

algún proceso primario y, pueden ser con o sin arranque de viruta.

Los procesos de conformado plástico se basan sobre la aplicación de

deformaciones plásticas, para lograr la forma sin necesidad de arranque de viruta. En

cambio, los procesos de mecanizado dan forma al material mediante arranque de viruta.

Los procesos de mecanizado permiten aumentar la complejidad geométrica de

una pieza, previamente obtenida por algún proceso primario o bien por algún proceso

de conformado plástico; lograr mejores terminaciones superficiales, obtener tolerancias

dimensionales y de forma más estrictas que en los otros procesos. Esta particularidad los

hace imprescindibles en muchas aplicaciones.

Los procesos de mecanizado son generalmente costosos y se tienden a disminuir

lo máximo posible, ya que estos son parte fundamental del costo de las piezas.

Existen numerosos procesos de mecanizado, cada uno apto o conveniente para

obtener determinadas geometrías, rugosidades, tolerancias dimensionales, etc. Los

procesos más usados son:




Torneado (turning)

Taladrado (drilling)

Cepillado (planing)

Fresado (milling)

Rectificado (grinding)

1.2.1 Tornos

En su forma más sencilla y elemental es

una máquina para sujetar y hacer girar una pieza

contra una herramienta de corte de un solo

extremo. Haciendo avanzar la herramienta de corte

dentro de la pieza y a lo largo de su eje de

rotación, se puede producir cualquier contorno

cilíndrico deseado. El contorno cilíndrico puede

generarse en el exterior de la pieza o en el interior.

El roscado, taladrado, frenteado, escariado, pulido y el moleteado, son otras de las

funciones primarias de los tornos.

La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas

guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este

carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea,

y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos,

y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la

herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la pieza, y cuando el

carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se

realiza la operación denominada refrentado.

http://es.wikipedia.org/wiki/Cilindrado

http://es.wikipedia.org/wiki/Refrentado




Figura 1.1. Torno paralelo monopolea. Componentes básicos.

Fuente: Alrededor de las máquinas-herramientas, HEINRICH Gerling, pág. 28

El torno es una máquina extremadamente versátil y de uso muy amplio. Existen

pocos productos que no requieran de un torno para su fabricación. Existe una familia

completa de máquinas estándar empleando todas ellas el principio del torno: tornos

mecánicos, tornos rápidos de mano, tornos revólver, tornos verticales, tornos

automáticos.

Figura 1.2. Torno universal moderno.

Fuente: Las máquinas herramientas modernas, HABICHT Frank, pág. 32




1.2.2 Máquinas taladradoras (agujereadoras)

Todas estas máquinas se caracterizan

por algún medio de rotación de la herramienta

de corte y el avance de la misma a lo largo de

su propio eje, dentro de una pieza estacionaria.

De las dos funciones, el avance de la

herramienta de corte a lo largo de su eje es el

más crítico y el de mayor consideración en el

diseño. Las grandes fuerzas necesarias para el

avance durante el taladrado se aplican en forma tal que tienen tendencia a separar las

partes de la máquina taladradora.

Existen distintos tipos de máquinas: la pieza se puede montar sobre el piso o

sobre la mesa; el eje de rotación de la herramienta de corte puede ser horizontal, vertical

o ajustable; se pueden accionar una o muchas brocas simultáneamente o en forma

separada, etc. Además con estas máquinas se pueden ejecutar otras operaciones como

alisado, escariado, roscado y frenteado de agujeros. Dichas máquinas pueden dividirse

en cinco grandes grupos: de columna, radiales, horizontales, de torreta y de husillos

múltiples.

(a) (b)

Figura 1.3. (a) Elementos principales de una taladradora. (b) Taladro de pie moderno

Fuente: Alrededor de las máquinas-herramientas, HEINRICH, Gerling, pág. 35




1.2.3 Cepilladoras y limadoras

Los cepillos quitan el metal en una serie de

cortes rectos. Se caracterizan por el movimiento

alternativo ya sea tanto de la herramienta o de la

pieza mientras se produce el avance de la pieza o de

la herramienta respectivamente. Es capaz de generar

superficies planas como: ranuras, chaveteros y

acanaladuras. El herramental que utiliza posee punta sencilla.

Figura 1.4. Cepilladora de dos montantes y un sólo carro porta-herramientas.

Fuente: Alrededor de las máquinas-herramientas, HEINRICH, Gerling, pág. 37

1.2.4 Fresadoras

Comparándolas con las otras máquinas

básicas, son relativamente avanzadas y

complicadas mecánicamente, tanto en métodos

de operación como de ejecución. Se

caracterizan por el uso de herramientas

rotatorias complejas de dientes múltiples,

además aplican movimientos de corte

compuesto, tanto rotatorios como alternativos.

Las piezas generalmente se sujetan sobre una mesa movible y avanzan en ángulo recto




con el eje de las fresas o cortadores para producir superficies planas, encastres, o de

contorno.

También, con dispositivos y movimientos específicos, permiten operaciones de

alesado, taladrado, tallado de engranajes y dientes de rueda para cadena o para el

fresado de filetes de rosca y de espirales. Existen dos tipos de cortes: fresado frontal y el

fresado periférico.

Figura 1.5. Fresadora tipo cilíndrica. Elementos principales.


Estas máquinas poseen una gran versatilidad, por lo que se pueden dividir en

cuatro grupos principales de maquinas estándar: máquinas de gran velocidad y

transmisión del husillo por medio de correas planas, máquinas de montante y ménsula

con cabezal engranado, máquinas de bancada fija y máquinas tipo cepillo de mesa y

de trabajo pesado.




Figura 1.6. Fresadora moderna con control CNC.

Fuente: Las máquinas herramientas modernas, HABICHT, Frank, pág. 42

1.2.5 Máquinas rectificadoras

Todas estas máquinas se distinguen por una

herramienta (muela) abrasiva rotatoria o una banda

también abrasiva en contacto con la pieza para quitar

el metal. Éstas poseen limitaciones en su velocidad y

en la cantidad de material que pueden quitar. Se las

utiliza tanto para desbastar como para el acabado de

las piezas.

Figura 1.7. Rectificadora de bandera

Fuente: Mechanical Metallurgy, DIETER George, pág. 53




Existen muchos tipos de maquinas rectificadoras de tipo estándar. Algunas de

las principales son: las rectificadoras cilíndricas, de mandril y de interiores,

universales, sin centros, de superficies, tipo de discos, etc.

1.3 Materiales para herramientas de corte

Los materiales para las herramientas de corte y su apropiada selección, son uno

de los factores más importante en las operaciones de mecanizado. Las herramientas se

encuentran sujetas a altas temperaturas, tensiones de contacto, y rozamiento con la

superficie de la pieza, así como por la viruta que trepa por la cara de la herramienta.

Consecuentemente, una herramienta de corte debe tener las siguientes

características en orden de producir piezas de buena calidad a bajo costo:

Dureza

Tenacidad

Resistencia al desgaste

Resistencia en caliente

Estabilidad química

La dureza es necesaria con el objeto de que el filo pueda penetrar en el material.

Cuando falta tenacidad se quiebra la cuchilla por acción de la presión del corte. Es

necesario que exista una cierta resistencia en caliente, con objeto de que la dureza se

mantenga incluso cuando el filo se caliente en virtud del rozamiento que se produce en

el arranque de viruta. La resistencia al desgaste tiene por objeto impedir un rápido

desgaste del filo. Por último el material de la herramienta no debe reaccionar con el

material de la pieza a mecanizar, por esto debe poseer una buena estabilidad química.

Varios materiales para herramientas de corte que poseen un rango de

propiedades amplias se encuentran disponibles. Los materiales de las herramientas se




dividen usualmente en las siguientes categorías genéricas, los cuales se listan en el

orden cronológico en cual fueron desarrolladas e implementadas:

1. Aceros rápidos: Son aceros de alto carbono, alta aleación, y alta calidad que

poseen una resistencia al desgaste moderada comparados con el resto de los

materiales para herramientas, pero muy alta tenacidad y un menor costo. Solo

pueden utilizarse para velocidades bajas (30-60 m.min-1

) por la limitación en su

máxima temperatura de trabajo (500-600 C). Pueden ser afiladas varias veces y

su performance mejora si se recubren con capas delgadas de materiales

intermetálicos como TiC, TiN, etc.

2. Carburos (metal duro): Consisten en una matriz metálica y una abundante

cantidad de partículas de carburo de gran dureza. Son los materiales más usados

en el mercado de las herramientas de corte. Se pueden usar hasta velocidades de

unos 150 m.min-1

, pero si se los recubre con una delgada película de TiC o TiN

pueden usarse hasta 280 m.min-1

. Por lo general no se afilan.

3. Cermets: Igual que los carburos son materiales compuestos pero la matriz

metálica es una aleación de Ni en cambio de Co. No son tan tenaces como los

carburos pero resisten mejor al desgaste y el alta temperatura. Se pueden utilizar

hasta velocidades de unos 370 m.min-1

.

4. Cerámicos: Los principales cerámicos usados son AlO, AlO-TiC, un material

compuesto de matriz de AlO whiskers de SiC y el Si N. Son muy frágiles y

caros, tienen baja conductividad térmica y la resistencia al shock térmico es muy

pobre. No son soldables. Se pueden alcanzar velocidades de 1200 m.min-1

.

5. Diamante: Se usa sólo para el mecanizado a gran velocidad de metales no

ferrosos y materiales compuestos. De todos los materiales es el más duro y

menos tenaz, lo que limita su uso. Se pueden llegar hasta velocidades de 4500

m.min-1

.




Existen herramientas que son monolíticas, de una sola pieza, en ellas tanto la

zona de filo de corte como el resto de la herramienta es del mismo material. Este tipo de

herramienta es muy común en el caso de los aceros rápidos.

Figura 1.8. Herramienta de corte para torno. (a) Monolítica hecha de acero rápido. (b) Parte cortante de acero rápido

soldada a tope. (c) Placa de acero rápido sobrepuesta mediante soldadura. (d) Diamante con pieza porta-diamante.

Fuente: Tecnología Mecánica, PEZZANO P., pág. 33

Las solicitaciones mecánicas, térmicas y de desgaste a que está sometida la zona

de corte son muy diferentes, respecto de las que ocurren en el resto de la herramienta.

Las partes de la herramienta que no participan realmente en el corte sirven de soporte

para las zonas que cortan y están usualmente solicitadas a menores tensiones, menor

temperatura y además no hay desgaste. Por estas razones, es más frecuente que las

herramientas consten de una pieza soporte en la que se encuentran los llamados insertos

que son los que realmente cortan el material a trabajar. Esto permite usar los materiales

para herramientas sólo en las partes activas de la herramienta, mientras que el resto del

herramental es de materiales de menor calidad, de menor costo y de mayor tenacidad.

Los insertos se fabrican con varios filos de corte; cuando uno de ellos pierde el filo, el

inserto es rotado y se pone a cortar un nuevo filo. El reafilado de los mismos no es

conveniente económicamente, por lo que al llegar al fin de la vida del último filo del

inserto este se descarta y es reemplazado por uno nuevo, mientras que el resto de la

herramienta se sigue utilizando.

Los insertos pueden ser soldados por brazing al resto de la herramienta, pero

actualmente es mucho más común el uso de diferentes medios de anclaje mecánico para

que la rotación y el reemplazo del inserto sea más rápido y fácil.




Figura 1.9 Herramientas de corte (insertos).

Fuente: Tecnología Mecánica, PEZZANO P., pág. 36

Cuando las herramientas, especialmente las de aceros rápidos, se gastan, se les

realiza un reacondicionamiento para poder continuar utilizándolas, lo cual puede

realizarse manualmente o a través del uso de un control por computadora. Una alta

precisión en el reacondicionamiento es de gran importancia. El reacondicionamiento y

reciclado de las herramientas es una decisión que debe basarse sobre los estudios de los

costos relativos que envuelve.

1.4 Lubricantes

También llamados fluidos de corte y líquidos refrigerantes, estos son usados

ampliamente en las operaciones de mecanizado para:

Reducir la fricción y desgaste, mejorando la vida de la herramienta y la

terminación superficial.

Reducir las fuerzas y el consumo de energía.

Enfriar la zona de corte, reduciendo la temperatura de la pieza, la distorsión y

mejorando la vida de la herramienta.

Arrastrar lejos la viruta de la zona de corte.

Proteger la reciente superficie mecanizada de la corrosión ambiental.

La efectividad de un lubricante depende de varios factores, como el método de

aplicación, temperatura, velocidad de corte y tipo de operación entre otras. Por lo que ya

se sabe la temperatura aumenta al aumentar la velocidad de corte, por lo que en la zona

de corte se necesita un mayor enfriamiento a mayor velocidad de corte. El agua es un

excelente refrigerante, pero es poco lubricante.




La severidad es definida como la magnitud de las temperaturas y fuerzas

encontradas, la tendencia y la facilidad con que la viruta se deposita en la zona de corte.

A mayor severidad se deberá tener una mayor efectividad del lubricante.

Existen situaciones en las que el uso de lubricantes es indispensable. En

procesos ininterrumpidos como el fresado, el enfriamiento producido por el lubricante,

incrementa la duración del ciclo térmico que está sometida la herramienta. Esta

condición puede llevar a la fatiga térmica del herramental.

1.4.1 Tipos de lubricantes

Existen generalmente cuatro tipos de lubricantes comúnmente utilizados en las

operaciones de mecanizado:

Aceites

Emulsiones

Semisintéticos

Sintéticos.

1.4.2 Selección de lubricantes

La selección de lubricantes para un proceso en particular y para un material de

una pieza, es necesaria la consideración de varios factores:

El proceso de fabricación en particular.

Compatibilidad del lubricante con la pieza y herramientas.

Requerimientos para la preparación de la superficie.

Método de aplicación del lubricante.

Remoción del lubricante luego del proceso.

Contaminación del lubricante por otros lubricantes, como aquellos utilizados

para lubricar la maquinaria.




Tratamiento del lubricante de desecho.

Almacenamiento y mantenimiento del lubricante.

Consideraciones biológicas y ecológicas.

Costos de todos estos aspectos.

Las diferentes funciones de los fluidos, sean principalmente para lubricación o

refrigeración, debe ser tenido en cuenta. Los fluidos de base acuosa son muy efectivos

refrigerantes, pero como lubricantes son mucho más efectivos los aceites.

Los fluidos no deben manchar o corroer las piezas o los equipos. Deben ser

chequeados periódicamente para observar el deterioro que sufren a causa del

crecimiento de bacterias, acumulación de óxidos, viruta, etc.

1.5 Aplicación de la automatización en los procesos industriales

En un principio la opinión del público en general se encontraba dividida en dos

grandes grupos. Para algunos era la respuesta a todos los problemas industriales y para

otros era una cosa diabólica que traería el desempleo en masa y otras desgracias. Pero

realmente, no fue ni una cosa ni la otra. La automatización es una técnica industrial que

sencillamente proporciona una extensión y un refinamiento de métodos anteriores que

han estado en uso por largo tiempo. Generalmente debe incorporar tres funciones

básicas:

Control automático de la máquina.

Algún sistema de autorregulación o de realimentación.

Un manejo coordinado del material.

La historia de la automatización industrial está caracterizada por periodos de

constantes innovaciones tecnológicas. Lo que se debe a que los procesos de

automatización se encuentran estrechamente ligados a los sucesos económicos

mundiales. Existen tres clases muy amplias de automatización industrial:




Automatización fija: Se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto y se

justifica económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para

procesar el producto, con un rendimiento alto y tasas de producción elevadas.

Automatización programable: Se utiliza cuando el volumen de producción es de

medio a bajo y existe una diversidad de productos a obtener. En este caso el equipo

es diseñado para adaptarse a las variaciones de configuración del producto, la cual

se realiza a través de un programa (software).

Automatización flexible: Es la más adecuada en la utilización de un rango de

producción medio. Estos poseen características de los dos anteriores.

Existen algunas formas de automatización en la industria moderna:

o Control automático de procesos: Se refiere usualmente al manejo de

procesos caracterizados de diversos tipos de cambios (químicos,

físicos), como por ejemplo en la industria de refinación del petróleo.

o Procesamiento electrónico de datos: Frecuentemente relacionado con

los sistemas de información, centros de cómputo, etc.

o Automatización fija: Asociada al empleo de sistemas lógicos, como

los sistemas de relevadores y compuertas lógicas, los cuales se fueron

flexibilizando con la introducción del PLC o controladores lógicos

programables.

o Control numérico computarizado: Éstas poseen un mayor nivel de

flexibilidad, este tipo de control se aplicó con éxito a las máquinas

herramientas de control numérico (MHNC), entre las cuales se pueden

mencionar: Fresadoras, mecanizadoras, tornos, máquinas de

electro erosionado, máquinas de corte por hilo, etc.




1.5.1 Metas y usos de la automatización

La automatización tiene varias metas principales:

Integrar varios aspectos de las operaciones de fabricación, para mejorar la calidad y

uniformidad de los productos, minimizar tiempos del ciclo y duraciones, y reducir

los costos.

Mejorar la productividad, reduciendo los costos de manufacturación mejorando el

control de la producción. Las partes son cargadas, alimentadas y descargadas en las

máquinas más eficientemente. Las máquinas son usadas más efectivamente y la

producción organizada más eficientemente.

Mejorar la calidad empleando procesos repetibles.

Reducir inconvenientes de operarios, aburrimiento y posibilidades de errores

humanos.

Reducir el daño de piezas, causado por el manejo manual de las partes.

Aumentar el nivel de seguridad para el personal, especialmente para los que trabajan

bajo condiciones peligrosas.

Economizar en espacio físico en la planta de manufactura por el arreglo de las

máquinas, movimiento del material y relacionar el equipamiento más

eficientemente.

1.5.2 Aplicaciones más frecuentes

El término automatización se refiere a una amplia variedad de sistemas y

procesos que operan con mínima o sin intervención del ser humano.




El alcance va más allá que la simple mecanización de los procesos ya que esta

provee a operadores humanos mecanismos para asistirlos en los esfuerzos físicos del

trabajo; la automatización reduce ampliamente la necesidad sensorial y mental del ser

humano.

La automatización es el sistema de fabricación, diseñado con el fin de usar la

capacidad de las máquinas, para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente

efectuadas por seres humanos, y para controlar la secuencia de las operaciones sin

intervención humana. El término automatización también se ha utilizado para describir

sistemas no destinados a la fabricación, en los que dispositivos programados o

automáticos pueden funcionar de forma independiente o semi independiente del control

humano. En comunicaciones, aviación y astronáutica, dispositivos como los equipos

automáticos de guía y control se utilizan para efectuar diversas tareas, con más rapidez

o mejor de lo que podría hacerlo un ser humano.

Se utiliza en gran medida en las industrias como alimentos y bebidas, refinerías

de petróleo, productos químicos, automóviles, etc., en donde ciertos factores tienen que

ser detectados y ajustados de forma automática.

La automatización aplicada a procesos industriales ha experimentado una gran

evolución en las últimas décadas gracias al empleo de dispositivos programables, que

permiten un control prácticamente absoluto de la evolución de un proceso. Existen

muchas aplicaciones de la automatización en las diferentes industrias, a continuación

veremos algunas áreas donde se utiliza comúnmente la automatización en la actualidad.

Automatización en Invernaderos

Los sistemas de automatización y control en invernaderos permiten suministrar

en tiempo real los datos necesarios para tomar las decisiones de riesgo con precisión.

La avanzada tecnología de estos sistemas ha sido diseñada para recolectar,

consolidar y transmitir en tiempo real la información suministrada por los sensores de

humedad del suelo, tensiómetros y estaciones meteorológicas del sistema. Esta




tecnología permite a los agricultores, agrónomos y asesores basar sus decisiones en

datos exactos, y no en estimaciones aproximadas. El resultado es una mejor gestión del

invernadero y un significativo incremento en la calidad y el rendimiento del cultivo.

Automatización en la Industria Química

La industria química también se ha favorecido de las ventajas que presenta la

disposición de los dispositivos programables. La buena utilización de estos equipos

requiere tener buenos conocimientos de programación y de los periféricos que

intervienen.

La industria química por sus características y requerimientos específicos

demanda equipos de control de procesos, equipos de medición de parámetros físico

químicos, seguridad de procesos, regulaciones medioambientales, seguridad de la

planta, innovaciones y sistemas de automatización con rapidez y diversidad de

fabricantes.

Automatización en la Aviación

Los investigadores de la interacción humano-máquina definen niveles de

automatización, que van desde sistemas en los que el operador debe hacer todo con un

poco de ayuda de la automatización, hasta aquellos en los que la automatización hace

todo, ignorando al operador.

En la aviación, la automatización diseñada para los pilotos cae en un nivel

intermedio, donde se hace una sugerencia automáticamente mientras le da aviso al

operador.

La función del piloto ha cambiado hasta convertirse en un monitor o supervisor

de la automatización a medida que la automatización es más sofisticada y que los

sistemas son más integrados. Ahora los pilotos en lugar de controlar activamente

muchos de los procesos, tienen que evaluar la solución calculada y detener el control

automatizado o permitirle que continúe. Este es un cambio significativo del paradigma,




ya que requiere una habilidad diferente por parte del piloto, además de las habilidades

tradicionales de vuelo.

Hoy en día, los pilotos necesitan nuevas técnicas para manejar la

automatización, de manera que puedan interpretar rápidamente y con precisión los altos

volúmenes de datos generados por la automatización en tiempo real y devolverlos en

forma de información útil.

Automatización en la Industria Automotriz

En la actualidad, la industria automotriz experimenta una gran presión para

reducir costos, y para permanecer competitivas, las compañías de talla mundial

aumentan constantemente la automatización en un esfuerzo para mejorar la calidad del

producto, garantizar la sustentabilidad de sus productos mediante la adecuación de sus

procesos de ensamblaje y manufactura, mejorar la productividad y reducir desperdicios,

permitiendo sacar el mejor retorno de su inversión en automatización.




CAPÍTULO II

Principios básicos del CNC

2.1 Origen del control numérico

Las máquinas primitivas, en sus comienzos, dependían enteramente del control

manual de cada función. Con frecuencia, se dependía de los músculos del hombre para

hacer funcionar el mecanismo de movimiento así como para hacer avanzar la

herramienta. En la Figura 2.1 se muestra una máquina completamente manual, es uno de

los primeros modelos de tornos que utilizaban un pedal para el suministro de la fuerza,

dejando libres las manos del operario para hacer funcionar, detener y operar los avances

longitudinales y transversales, y otras funciones.

Los controles de las máquinas se dividen en cuatro categorías:

1. Control manual completo

2. Control cíclico, tanto automático como semiautomático

3. Control seguidor o duplicador

4. Control por mando pre programado

Para la primera categoría, la secuencia de una máquina típica accionada

manualmente debe ser como sigue:




a. Poner en marcha el husillo

b. Conectar el refrigerante

c. Posicionar la herramienta

d. Hacer avanzar la herramienta a la profundidad de corte

e. Poner en marcha la carrera de corte transversal

f. Detener esta ultima al completar el corte

g. Retirar la herramienta

h. Desconectar el refrigerante

i. Parar el husillo

Figura 2.1 Torno histórico con operación completamente manual. La fuerza la proporciona el operario por medio de

un pedal y controlaba a mano las funciones de corte.

Fuente: Handbook of mechanical Engineering, DUBBEL, pág. 35

En este caso el operario realmente controla cada función y toma todas las

decisiones en cuanto a velocidades, avances, profundidad y longitud del corte, y tiempo

de la secuencia.

En la segunda categoría se diseñaron los controles de las máquinas de manera

que se pueda colocar un ciclo de corte predeterminado por medio de levas, topes




mecánicos o interruptores eléctricos de límite. En este caso el operario pone en

funcionamiento el ciclo y la máquina posiciona la herramienta, hace el avance a la

profundidad preparada, recorre la carrera de corte, retira la herramienta, regresa a la

posición inicial y detiene el funcionamiento.

La tercera categoría proporciona controles para contornos complejos, tanto en

dos como en tres dimensiones, se los nombra controles seguidores o duplicadores. Es

necesario poseer un patrón.

La cuarta categoría de controles cubre las máquinas que han sido diseñadas para

ser controladas por medio de señales o mandatos de una fuente pre programada. La

información para las órdenes de mando se coloca en las máquinas en muchas formas,

por ejemplo:

Tarjetas perforadas

Cintas magnéticas

Cintas de papel perforado

Figura 2.a Teclado perforador y perforador de cinta manual.

Fuente: Handbook of Mechanical Engineering, DUBBEL, pág. 45




Figura 2.b Colocación de la cinta en la unidad lectora de la máquina-herramienta.


2.1.1 Motivos para el reemplazo del hombre

Todas las informaciones necesarias para la construcción de una pieza están

indicadas en el plano, pero estas no se encuentran en un lenguaje comprensible para la

máquina. Por lo que es necesaria la intervención del hombre (operador) para leer el

plano, interpretarlo, memorizarlo y transmitirlo a la máquina, convirtiéndose el

operador en un “convertidor de informaciones”. Creándose así el siguiente flujo:

PLANO OPERADOR MÁQUINA

Este flujo de información es discontinuo ya que el hombre debe siempre relevar

del plano las informaciones antes de comunicarlas a la máquina. Al ser mayor el

número y dificultosa la información, más discontinuo es el proceso, lo cual también trae

la posibilidad de que el operador se confunda. Para ello se pensó en la utilización de

dispositivos programadores que memorizaran todas las informaciones necesarias.

Con el objeto de relevar al operador de la tarea de “traductor” de informaciones,

se estudiaron los sistemas de programación. Con ellos se pueden construir máquinas

especiales con una o varias estaciones de trabajo, son muy eficientes y operan

automáticamente bajo simple supervisión del operario, pero presentan dos graves




inconvenientes: son costosas y rígidas. Una máquina especial es proyectada y

construida en función de una cierta pieza que debería construirse de esa forma durante

un tiempo prolongado. Si la pieza es modificada, se deberá aportar costosas

modificaciones a la máquina o parte de ella, corriendo el riesgo de inutilizarla. Por este

motivo son utilizadas solamente en las muy grandes series de piezas que no tendrán

cambios en sus diseños.

El avance de la industria electrónica debilitó al sistema hombre-traductor por los

siguientes factores del operario:

Extenso tiempo de entrenamiento

Se distrae con facilidad

La ejecución del trabajo depende de la condición física y mental

La eficiencia es inversamente proporcional al tiempo de ocupación del operario

Velocidad de operatividad limitada

La máquina-herramienta juega un rol fundamental en el desarrollo tecnológico

del mundo hasta el punto que no es una exageración decir que la tasa del desarrollo de

máquinas-herramientas gobierna directamente la tasa del desarrollo industrial.

Maquinarias de todo tipo se logró concebir y realizar mediante la utilización de

las máquinas-herramientas, pero no podían ser comercializadas por no existir los medios

adecuados para su construcción industrial. Para lo que era necesario realizar operaciones

de fresado, alisado y perforado, lo cual se obtendría una gran eficiencia si estas

máquinas-herramientas se encontraran agrupadas, y mayor aún seria la eficiencia si

todas estas operaciones se podrían realizar en una sola máquina.

Todas estas necesidades, mejoras introducidas por la aparición de las máquinas-

herramientas y los nuevos requisitos que se sumaban día a día forzaron al reemplazo del

operador-hombre. Así se comenzó con la introducción del control numérico en los

procesos de fabricación, impuesto por varias razones:




Necesidad de fabricar productos que no se podían conseguir en cantidad y calidad

suficiente sin recurrir a la automatización del proceso de fabricación

Necesidad de obtener productos hasta entonces imposibles o muy difíciles de

fabricar por ser excesivamente complejos para ser controlados por un operador

humano

Necesidad de fabricar productos a precios suficientemente bajos

El factor inicial predominante que condicionó toda automatización fue el

aumento de productividad. Posteriormente, debido a las nuevas necesidades de la

industria aparecieron otros factores no menos importantes como la precisión, la rapidez

y la flexibilidad. Finalmente, se redujeron los costos de desarrollo, adaptación, puesta en

marcha, formación, documentación y mantenimiento.

Las máquinas-herramientas de control numérico configuran una tecnología de

fabricación que de la mano de la microelectrónica, la automatización y la informática

industrial ha experimentado en los últimos años un desarrollo acelerado y una plena

incorporación a los procesos productivos, desplazando progresivamente primero al

hombre y luego a las máquinas convencionales, su capacidad de trabajo automático y de

integración de los distintos equipos entre sí y con los sistemas de control, planificación

y gestión de formación, hacen del control numérico (CN) la base de apoyo a unas

tecnologías de fabricación: el COM, fabricación flexible y el CIM, fabricación integrada

por computadora.

2.1.2 Nace el control numérico

La industria metalmecánica cambió drásticamente durante la Segunda Guerra

Mundial (1939-1945). Los ambiciosos proyectos misilísticos y la industria aérea (de la

Fuerza Aérea norteamericana) comenzaron a requerir la manufactura de piezas

complicadas y exactas.

Bajo contrato con la Fuerza Aérea norteamericana la Parsons Corporation se

hizo cargo del desarrollo de un sistema de manufactura flexible, diseñado para




maximizar la productividad y alcanzar las exactitudes deseadas para pequeñas y

medianas producciones. La Parsons Corporation a su vez subcontrató el desarrollo del

sistema de control al Laboratorio de Servomecanismos del MIT. En 1952 la máquina

mecanizadora Cincinnati Hydrotel de tres ejes, controlada con tecnología digital fue

desarrollada. Esta tecnología digital es la que se conoce como control numérico (CN).

2.1.3 Evolución del control numérico

(1725) Máquinas de tejer construidas en Inglaterra, controladas por tarjetas

perforadas.

(1863) M. Forneaux. Primer piano que toco automáticamente.

(1870-1890) Eli Whitney. Desarrollo de plantillas y dispositivos. “Sistema

norteamericano de manufactura de partes intercambiables”.

(1880) Introducción de una variedad de herramientas para el maquinado de

metales. Comienzo del énfasis en la producción a gran escala.

(1940)

Comienzo de la investigación y desarrollo del control numérico.

Comienzo de los experimentos de producción a gran escala con control

numérico.

(1955) Las herramientas automatizadas comenzaron a aparecer en las plantas de

producción para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.

(1956) Hay concentración en la investigación y desarrollo del control numérico.

(1960)

Hasta la

actualidad:

o Se crean varios nuevos sistemas de control numérico.

o Se perfeccionaron las aplicaciones a la producción de una gama más

grande de procedimientos de maquinado de metales.

o Se idearon aplicaciones a otras actividades diferentes del maquinado

de metales.

o Se utilizaron insumos computarizados de control numérico.

o Se utilizaron documentos computarizados de planeación gráficos por

control numérico.

o Se desarrollaron procedimientos computarizados de trazo de curvas




de nivel por control numérico, a bajo costo.

o Se establecieron centros de maquinado para utilización general.

2.1.4 Del control numérico al control numérico computarizado

Los primeros controladores numéricos en los años 50, usaban tubos al vacío y

eran extremadamente grandes. Llegando a la década del 60 se comenzó a usar

transistores en los circuitos lógicos y lazos de control numérico. La tercera generación

usaba circuitos integrados y consecuentemente se volvieron menos costosas y más

pequeñas. Algunas siguen hoy en día en operación. La información que requieren las

máquinas es mantenida en cintas perforadas e insertada a los controladores en lectores

de cintas.

Cerca de los años 70 se comenzaron a usar computadoras en vez de las unidades

controladoras en los sistemas de CN. Esto produjo la aparición del Control numérico

Computarizado (CNC) y del Control numérico Directo (CND). El CNC es un medio

contenedor del sistema de CN para una máquina-herramienta simple, incluyendo una

computadora controlada por instrucciones almacenadas para mejorar algunas o todas las

funciones básicas del CN. El CND es directamente controlado por una computadora

central, pero el CNC se convirtió mucho más usado para sistemas de manufactura,

principalmente por su flexibilidad y el bajo requerimiento de inversión. La preferencia

al CNC en vez del CND se incrementó como resultado de la disponibilidad y reducción

de los costos de los minicomputadores y microcomputadores.

Uno de los objetivos del CNC es el reemplazo de lo que se pueda del hardware

convencional de los CN como sea posible con software y simplificar el hardware

remanente.

Una nueva rama de las máquinas-herramientas a CN son los llamados “centros

de mecanizado” y “centros de torneado”, los cuales incorporan en una sola máquina

funciones de varias otras máquinas. Un centro de mecanizado puede tener múltiples

herramientas para realizar varias operaciones como taladrado, fresado, etc. Otras




máquinas con CN incluyen máquinas soldadoras, dobladoras de tubos, máquinas de

inspección, máquinas de cableado, etc.

2.1.5 Movimientos posibles gracias al CNC

Hoy en día sofisticadas mecanizadoras a CN mantienen control sobre seis ejes

de movimiento y pueden literalmente esculpir complejas superficies. Una computadora

controla la posición y velocidad de los motores que accionan los ejes de la máquina.

Gracias a esto, puede hacer movimientos que no se pueden lograr manualmente como

círculos, líneas diagonales y figuras complejas tridimensionales. Las máquinas CNC son

capaces de mover la herramienta al mismo tiempo en los tres ejes para ejecutar

trayectorias tridimensionales como las que se requieren para el maquinado de complejos

moldes y troqueles.

En una máquina CNC una computadora controla el movimiento de la mesa, el

carro y el husillo. Una vez programada la máquina, ésta ejecuta todas las operaciones

por sí sola, sin necesidad de que el operador esté manejándola. Esto permite aprovechar

mejor el tiempo del personal para que sea más productivo.

2.2 Control numérico

Control numérico (CN) es un método de control de movimientos de los

componentes de una máquina que se realiza insertando instrucciones alfanuméricas en

el sistema. El sistema automáticamente interpreta esas instrucciones y las convierte en

señales de salida. Esas señales controlan varios componentes de la máquina, que hacen,

por ejemplo, mover la pieza o la herramienta a determinados lugares, cambiar las

herramientas, etc.

En el CN, las instrucciones incumben todos los aspectos operativos de la

máquina, como lugares, velocidades, alimentación, etc., y son guardadas en cintas

magnéticas, casetes, diskettes o discos rígidos, o papel o plástico. El concepto de CN es




que esa información puede ser relevada desde esos dispositivos al panel de control de la

máquina.

2.3 Control numérico computarizado

En este nuevo concepto, el control del hardware montado en la máquina con CN

lo hace una computadora local con un software. Hay dos tipos de sistemas

computarizados: el Control Numérico Directo (CND) y el Control Numérico

Computarizado (CNC).

En el CND, varias máquinas son directamente controladas por una computadora

central. El operador tiene acceso a dicha computadora a través de una terminal remota.

Entonces, se elimina el manejo de cintas o la necesidad de tener una computadora para

cada máquina, y el estado de todas las máquinas puede ser monitoreado desde la

computadora central. Sin embargo, la principal desventaja es que si deja de funcionar

esa computadora central, todas las máquinas dejan de operar. Más tarde se implementó

el uso de un servidor con varios terminales (uno para cada máquina). Esto le daba más

memoria y capacidad, pero seguía teniendo el mismo problema.

El CNC es un sistema en el cual una microcomputadora es una parte integral del

control de una máquina. El programa puede ser preparado desde un lugar remoto, y

puede incorporar información obtenida de software de diseño y de simulaciones de

maquinado. Pero también el operador puede fácilmente programar en forma manual

desde la computadora que contiene la máquina, además de poder modificar los

programas anteriores y guardarlos. Como esas computadoras son de pequeño tamaño y

con una gran memoria, el CNC es hoy en día usado ampliamente.

Las ventajas son las siguientes:

Mayor flexibilidad. La máquina puede producir una cierta pieza, seguido por otras

piezas con diferentes formas, ha reducido costo.




Gran precisión

Mayor versatilidad. Editar y depurar programas, reprogramar, dibujar e imprimir es

más simple.

Los elementos funcionales son los siguientes:

Data input. La información numérica es leída y guardada en una cinta o memoria.

Data processing. Los programas son leídos en la unidad de control para su

procesamiento.

Data output. La información es transformada a comandos, típicamente pulsos para

el motor. Dicho motor mueve la pieza a determinados lugares, mediante

movimientos lineales o de rotación.

Los elementos básicos y operacionales se observan en la Figura 2.1.

Figura 2.1. Elementos básicos y operacionales de una máquina CNC.

Fuente: Automatización Flexible en la Industria, BOON G., pág 62

2.3.1 Tipos de circuitos de control

Una máquina con CNC puede ser controlado a través de dos tipos de circuitos,

lazo abierto (open loop) o lazo cerrado (closed loop), que se puede apreciar en la Figura

2.2. En el sistema de lazo abierto, las señales son dadas al motor por el procesador, pero




los movimientos y destinos finales de la herramienta no son chequeados para una mejor

precisión. El sistema de lazo cerrado es equipado con varios transductores, sensores y

contadores que miden exactamente la posición de la herramienta. A través del control

feedback, la posición de la herramienta es comparada con la señal de salida de la

computadora. Este sistema es más complicado y más costoso.

Figura 2.2. Ilustración esquemática de los componentes de un sistema de control de (a) lazo cerrado y (b) lazo

abierto

Fuente: Automatización Flexible en la Industria, BOON G., pág. 71

Las mediciones de la posición pueden ser hechas por métodos directos o

indirectos, como se observa en la Figura 2.3. En los sistemas de medición directos un

dispositivo sensible lee una escala graduada en la mesa de trabajo para movimientos

lineales. Este sistema es el más preciso porque la escala está colocada en la máquina, y

el juego en los mecanismos es insignificante. En los sistemas de medición indirectos, un

elemento rotativo convierte un movimiento circular en un movimiento lineal. En este

sistema, el juego puede afectar significativamente la precisión de la medición.

2.3.2 Tipos de sistemas de control

Básicamente hay dos tipos de sistemas de control en CNC: punto a punto y de

contorno, como se ve en la Figura 2.4. En el sistema punto a punto, o también llamado

de posicionamiento, cada eje de la máquina es manejado separadamente por guías y,

dependiendo del tipo de operación, a diferentes velocidades. La máquina se mueve

inicialmente a máxima velocidad, para reducir los tiempos muertos, pero desacelera




cuando la herramienta alcanza una posición definida. Entonces en una operación como

agujerear, el posicionamiento y corte toma lugar secuencialmente. Luego de que se

realizó el agujero, la herramienta se retrae, se mueve rápidamente a otra posición, y

repite la operación. El camino realizado desde una posición a otra es importante en un

aspecto: el tiempo requerido debería ser minimizado para aumentar la eficiencia. Este

sistema es utilizado para agujerear y para fresar en una dirección.

Figura 2.3. (a) Medición por método directo de un desplazamiento lineal de la mesa de trabajo. (b) y (c) medición

por método indirecto


En el sistema de contorno, o también conocido como camino continuo,

operaciones de corte y posicionamiento toman lugar al mismo tiempo a lo largo de

controlados caminos pero a diferentes velocidades. Es por eso que el control de la

precisión y sincronización de velocidades y movimientos son importantes. El sistema de

contorno es usado en tornos, fresadoras, rectificadoras y centros de mecanizado.




Figura 2.4. Sistemas de control. (a) punto a punto. (b) de contorno (continuo)

Fuente: Sistemas Integrados de fabricación, MARTINO R., pág. 57

Esos movimientos a lo largo de los caminos, o interpolación, ocurre por uno de

varios métodos básicos: lineal, camino continuo aproximado por incremento de líneas

rectas, circular, parabólica o cúbica, algunos ilustrados en la Figura 2.5.

En la interpolación lineal, la herramienta se mueve a lo largo de líneas rectas

desde que empieza hasta que termina, en dos o tres ejes. Teóricamente, todos los tipos

de perfiles pueden ser producidos por este método, pero es necesario procesar una gran

cantidad de datos. En la interpolación circular, los datos de entrada requeridos son las

coordenadas de los puntos finales, las coordenadas de los centros de los círculos y la

dirección de la herramienta a lo largo del arco. En la interpolación parabólica o cúbica,

el camino es aproximado por curvas usando ecuaciones matemáticas de alto grado. Este

método es efectivo en máquinas de cinco ejes, y son usadas para los movimientos de

robots industriales.




Figura 2.5. Algunos tipos de interpolación. (a) Lineal, (b) camino continuo aproximado por incremento de líneas

rectas, y (c) circular


2.3.3 Precisión

Precisión en el posicionamiento de la herramienta está definido según cuán

exacta sea la máquina en posicionarse en una determinada coordenada. Usualmente una

máquina CNC tiene una precisión de posicionamiento de aproximadamente ± 3 µm.

Repetitividad es la diferencia entre los resultados de movimientos iguales de la

herramienta, bajo las mismas condiciones de operación, que ronda en los 8 µm.

Resolución está definido como el movimiento más pequeño de los componentes de la

máquina, que se aproxima a los 2,5 µm. El juego en guías y engranajes cumple un rol

importante en el tema precisión.

2.3.4 Programación

Por programación se entiende al conjunto de operaciones preventivas que hacen

luego efectuar a la máquina un ciclo determinado. Es, por lo tanto, la operación de

preparar las informaciones o instrucciones que serán proporcionadas a la herramienta y

condicionan su modo de trabajo. En general, dicha información necesaria para la

ejecución de una pieza en CNC puede ser de tipo geométrica o de tipo tecnológica.

La información geométrica es la que contiene los datos referentes a las

superficies de referencia, origen de los movimientos, etc. Son las dimensiones de la

pieza, terminación superficial, tolerancias, dimensiones de la herramienta, longitud de

las carreras, etc.




La información tecnológica describe los datos referentes a las condiciones de

mecanizado, los materiales, el modo de funcionamiento de la máquina, etc. En

definitiva, todos aquellos que no tienen que ver con la geometría de la pieza. Son la

velocidad de avance, velocidad de rotación, características del material de la pieza,

características de la herramienta, clase de refrigerante, modo de funcionamiento de la

máquina, etc.

La preparación de esta información de forma inteligible para el control numérico

se denomina programación. Así, para la realización del programa, es necesario conocer

o establecer la capacidad y características de la máquina-herramienta: potencia,

velocidades, esfuerzos admisibles, etc., las características del control numérico: tipo de

control, número de ejes, formato bloque, lista de funciones codificadas, etc., el plano de

la pieza, número de piezas y tamaño de la serie, el dimensionado de la pieza antes de su

montaje en la máquina herramienta, los mecanizados a realizar: tipos, situación,

dimensiones, etc., la situación de los puntos y superficies de referencia de la pieza, los

tipos de herramientas disponibles en el taller para la máquina-herramienta, así como sus

condiciones de utilización y dimensiones.

A partir de toda esta información, se deben seguir los siguientes pasos:

Definir el orden cronológico de las fases de la operación, elaborando un croquis con

la situación de los puntos y superficies de trabajo. En general y con objeto de reducir

el tiempo de la operación, se intenta minimizar de forma aproximada el número de

trayectorias de la herramienta, la longitud de estas trayectorias, los cambios de

herramienta, y las pasadas de la máquina.

Determinar las herramientas y el utillaje necesario, así como sus condiciones de

trabajo. Para ello, el programador suele disponer de un fichero numerado con las

características geométricas y de uso de cada una de las herramientas. En la hoja de

instrucciones se apuntan los códigos de fichero de las herramientas elegidas,

indicando su tipo y características, así como la nueva numeración asignada para el

programa.




Realizar los cálculos necesarios para la definición de las trayectorias de las

herramientas, calculando las coordenadas de los puntos de trabajo, las cuales se

indican en el croquis realizado en la primera fase. En el caso de que la pieza necesite

más de un programa, como sucede cuando son necesarios distintos montajes, las

cotas calculadas se escriben únicamente en el croquis correspondiente a cada

programa.

El lenguaje de programación es la comunicación con la computadora y encierra

el uso de caracteres simbólicos. El programador describe el componente a ser procesado

en este lenguaje, y la computadora lo convierte en comandos para la máquina. El primer

lenguaje fue el APT (Automatically Programed Tools), que es todavía usado para

programación punto a punto y continuo.

Esta programación por computadora tiene varias ventajas:

Usa un lenguaje simbólico.

Tiempo reducido de programación. Es capaz de acomodar una gran cantidad de

datos y variables del proceso como potencia, velocidades, alimentación,

herramienta, cambio de herramienta, uso de la herramienta, deflexiones y

refrigerantes.

Reducción de la posibilidad de error humano, que puede ocurrir operando

manualmente.

Habilidad para ver las secuencias de la máquina en pantalla para depurar.

La selección de un lenguaje de programación depende de los siguientes factores:

Nivel de experiencia del personal.

Complejidad.

Tipo de equipamiento y disponibilidad de computadoras.




Tiempo y costo, envueltos en programación.

2.3.5 Control adaptivo

El sistema de Control Adaptivo (CA, o AC en inglés) para procesos de

mecanizado es una extensión lógica de un CNC. En estos sistemas, la posición relativa

entre la herramienta y la pieza es controlada. Sin embargo, el programa debe especificar

la velocidad de corte y la alimentación. La determinación de esos parámetros requiere

experiencia y conocimiento, según la pieza (geometría y material), y qué herramienta se

está utilizando, además de conocer las características de la máquina, refrigerante, y

demás elementos. Esa determinación afecta directamente factores económicos, como

pueden ser precisión dimensional de la pieza, superficie, velocidad de remoción de

material, o vida útil de la herramienta. El foco principal del CA es la mejora de la

producción, obteniendo mejoras en todo lo mencionado anteriormente. Esto es llevado a

cabo con la medición y el control de ciertas variables del proceso en tiempo real. Un

esquema de una configuración típica del CA se puede observar en la Figura 2.6. Está

claro que el CA representa un sistema de control del proceso que opera en conjunto con

los sistemas de control ya explicados anteriormente.




Figura 2.6. Esquema de un sistema de control adaptivo incorporado a una máquina con CNC

Fuente: An introduction to numerical Control of Machine Tools, PUCKE O, pág. 93

El AC usa una gran variedad de sensores y estrategias de control. Dependiendo

de esos factores, el CA puede ser clasificado:

Control Adaptivo con Optimización (CAO, o ACO en inglés), en el cual se usa un

índice económico de performance para optimizar los procesos de corte usando

mediciones on-line.

Control Adaptivo con Restricción (CAR, o ACC en inglés), en el cual el proceso es

controlado usando mediciones on-line para mantener un proceso particular

restringido.

Control Adaptivo Geométrico (CAG, o GAC en inglés), en el cual el proceso es

controlado usando mediciones on-line para mantener la geometría deseada.

El CAO es el más usado, sin embargo, como es dificultoso implementarlo, los

otros dos también son bastante usados. El sistema CAR es conveniente para procesos de

desbaste, mientras que el CAG es usado típicamente para operaciones de terminado.




Los beneficios del CA pueden ser significativos, particularmente bajo

condiciones de corte variables. Sin embargo, el objetivo principal es la mejora de la

producción, por ejemplo, incrementando la velocidad de remoción de metal (VRM, o

MRR en inglés). Esto es ilustrado en la Figura 2.7., para una operación de fresado con el

ancho o la profundidad como variables de corte. Con CA, la alimentación puede ser

aumentada cuando la profundidad o el ancho de corte es pequeño, y reducida si alguna

de esas dos variables se hacen más grandes. En contraste, con un fresado convencional,

se deberá seleccionar la menor alimentación basada sobre la peor condición.

Figura 2.7. Comparación de la alimentación con control adaptivo y convencional cuando el corte varía. (a) Variable

profundidad. (b) Variable ancho

Fuente: Manufacturing processes for engineering Materials, SEROPE K., pág. 75

Algunos resultados típicos demostrando los beneficios del CA son mostrados en

la Figura 2.8. Se compara costos de maquinado para CA y convencional y muestra que

una mejora en la producción del 20% al 80% se puede esperar usando el sistema de CA.

Otro beneficio es el tiempo de programación reducido, porque la alimentación y corte se

ajustan on-line.




2.3.5.1 Control adaptivo con optimización

Se describen dos sistemas, una fresadora y una amoladora, basado con el sistema

CAO.

Sistema de CAO para fresadora: Se usan varias mediciones de variables del

proceso (momento torsor, temperatura de la herramienta, y vibraciones de la

máquina) y un índice económico de performance para ajustes on-line de la velocidad

de corte y alimentación. El objetivo de este sistema es maximizar ese índice, sujeto a

restricciones en la velocidad de la herramienta, máximo momento torsor, máxima

alimentación, máxima temperatura de la herramienta, y máxima amplitud de

vibración. Esta optimización es resuelta on-line usando métodos de gradiente, con

incrementos en la velocidad de alimentación de 0,003 mm/rev e incrementos en la

velocidad de la herramienta de 10 rev/min. El principal problema es que necesita un

sensor de vida útil de la herramienta. El cálculo de ésta con mediciones de

temperatura y de momento torsor no es satisfactorio para todos los rangos de

alimentación y velocidad de corte, y una medición de temperatura confiable es

difícil de obtener en una producción.

Figura 2.8. Comparaciones del costo de mecanizado con CA y convencional. (a) El maquinado de acero dulce con

0,05 mm (0,002”) de tolerancia, una profundidad de corte de 0,75 mm (0,003”) y un ancho de 25 mm (1”), y (b) el

maquinado de acero inoxidable con 0,25 mm (0,01”) de tolerancia, una profundidad de corte de 2,5 mm (0,1”) y un

ancho de 25 mm (1”). (c), (d) y (e) en un ejemplo la variable es la profundidad de corte y en el otro es a 1 mm de

profundidad de corte. Las condiciones de mecanizado son las siguientes: (c) acero SAE 4140 con herramienta de

acero rápido, (d) acero SAE 4140 con herramienta de carburo, y (e) acero inoxidable con herramienta de acero

rápido.

Fuente: www.portalindustrial.com




Sistema de CAO para amoladora: Se basa en la medida de la potencia en el disco

de amolar. Esta potencia medida es comparada con la máxima potencia permitida, y

el error de potencia generado, es usado para ajustar la velocidad de avance de la

pieza. Entonces, el sistema es designado para operar cerca de la potencia máxima.

2.3.5.2 Control adaptivo con restricción

En general, los sistemas de CA comerciales usados hoy en producción para

fresado y torneado de desbaste son del tipo CAR. Esto es porque los sistemas de CAO

son más complejos y requieren más cantidad de conocimiento antes de que sean

totalmente instalados. Los sistemas de CAR pueden proveer muchos de los beneficios

del CAO y son relativamente fáciles de implementar.

2.3.5.2.1 Fundamentos de los sistemas con CAR

Típicamente, estos sistemas se basan sobre la medición de una variable del

proceso, como fuerza, torque, o corriente del motor, e intenta mantenerla en un

predeterminado valor de referencia. Si este valor es determinado para garantizar una alta

velocidad de producción relativa sin un excesivo uso acelerado de la herramienta,

provee una buena, aunque no tan óptima, performance. Muchos sistemas de CAR

intentan maximizar la VRM maximizando una de las variables del mecanizado, como

por ejemplo, operando a la máxima alimentación pero manteniendo una carga constante

en la herramienta, como se vio en la Figura 2.7. En este caso el promedio de la

alimentación con el sistema CAR es mayor que con la programada, particularmente si

hay variaciones significantes en la profundidad o el ancho de donde se está maquinando.

Los que más comúnmente se restringen son la fuerza de corte, el momento torsor, y la

potencia de la máquina. Para que ello ocurra, se manipulan variables como alimentación

y velocidad de la herramienta.




Figura 2.9. Un sistema CAR para torno

Fuente: An introduction to numerical control of MachineTools, PUCKLE O., pág. 103

Un sistema CAR para un torno se muestra en la Figura 2.9. La fuerza de corte se

mide típicamente cada 1 s, y el valor de la fuerza se compara con un valor de referencia.

El error de la fuerza es un dato de entrada del controlador del CAR, que produce un

cambio en la alimentación. Un error positivo incrementa dicha velocidad y

consecuentemente incrementa además la fuerza actual. Por varios experimentos se

determinó que la profundidad de corte varía de la forma en que se muestra en la Figura

2.10.

Sin embargo, un sistema CAR puede tener problemas por poca performance, y

hasta rotura de herramientas. Los resultados mostrados en la Figura 2.11., ilustra la

inestabilidad que ocurre por el cambio en los parámetros del proceso de corte (por

ejemplo, profundidad de corte, velocidad de la herramienta, y hasta alimentación). Este

proceso de corte, como se muestra en la Figura 2.9., es parte del lazo de control, y a

menos que el controlador varíe para compensar las variaciones de las variables del

proceso, la performance de un lazo cerrado no se puede obtener. Entonces, se requiere

el uso de técnicas de teoría del control adaptivo. En otras palabras, el controlador debe

ser adaptado on-line para los cambios de los parámetros del proceso.




Figura 2.10. Experimentos de torneado con un CAR con una escala de tiempo grande y saltos en los cambios de la

profundidad de corte. Los gráficos muestran el efecto de los cambios en (a) profundidad de corte, (b) alimentación y

(c) fuerza de corte con aumento del tiempo.

Fuente: http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/mecanizadodematerialescnc/default6.asp




Figura 2.11. Experimentos de torneado con un CAR, con una escala de tiempo chica y saltos en los cambios de la

profundidad de corte. Los gráficos muestran el efecto de los cambios en (a) profundidad de corte, (b) alimentación y

(c) fuerza de corte con aumento del tiempo





2.3.5.3 Control adaptivo geométrico

El CAG combina la inspección de la pieza terminada con ajustes on-line de

velocidades y alimentación.

2.3.5.3.1 Fundamentos de los sistemas con CAG

Otra estrategia de los CA es basar la selección de velocidades y alimentación en

la exactitud de las dimensiones o en la rugosidad de la superficie de la pieza.

Pone más énfasis en la calidad del producto que en la velocidad de remoción de metal.

Este sistema requiere mediciones directas o indirectas de la pieza mientras está siendo

maquinada.

Figura 2.12. (a) Rugosidad de la superficie que es determinado por (b) la alimentación

Fuente: Automatización Flexible en la industria, BOON G., pág. 109

2.3.5.3.2 Sistema de GAC para torno

Este sistema mide la exactitud de las dimensiones y la rugosidad de la superficie

para manipular la alimentación en un proceso de torneado. Para el torneado de partes

cilíndricas se usan mediciones y controles casi en tiempo real. Para una dada velocidad

de corte, los principales factores que afectan la rugosidad de la superficie son la




alimentación y desgaste de la herramienta. La superficie terminada y la precisión en las

dimensiones son medidas para cada parte una vez completada la operación de corte, y

las correcciones afectan las partes subsiguientes. Lo mejor es ajustar la alimentación

para reducir la variabilidad en la superficie terminada que surge del deterioro de la

herramienta. Los resultados obtenidos se pueden apreciar en las Figuras 2.12., 2.13. y

2.14. La Figura 2.12. muestra que la alimentación es ajustada para mantener la

superficie terminada deseada. Entonces, hay cuatro regiones que se pueden distinguir:

Región de entrada, en donde se ajusta la alimentación inicial (1 a 10 piezas)

Región de estado estacionario, en donde se mantiene la alimentación deseada (11 a

32 piezas)

Región de excesivo uso de la herramienta, en donde se incrementa la rugosidad (33

a 46 piezas)

Región de falla, donde la herramienta debe ser reemplazada




Figura 2.13. Histograma de la exactitud de la dimensión del diámetro con (a) control convencional y (b) con CAG





Una comparación de los histogramas del diámetro y de la superficie terminada

en las Figuras 2.13. y 2.14. muestran lo significante en la exactitud de las mediciones y

en la superficie terminada alcanzada con el sistema CAG.

Figura 2.14. Histograma de la rugosidad superficial con (a) control convencional y (b) con CAG





2.3.5.4 Tendencia en los CA

El CA más general es el CAO, sin embargo, éste es muy complicado de

implementar, la mayor dificultad es la necesidad de un sensor de vida útil de la

herramienta on-line. Recientes investigaciones en el uso de sensores de fuerza junto con

modelos basados sobre técnicas de estimaciones de vida útil de la herramienta on-line

parece prometedor. Este método resultó satisfactorio cuando predominantemente se

consume el flanco de la herramienta, y además se aplicó estimaciones de lo anterior en

torneado con variaciones de la profundidad de corte y alimentación. Para investigar la

vida útil y rotura de la herramienta se usaron técnicas de emisión acústica desde el

proceso de corte del metal.

2.3.6 Ventajas y limitaciones

Se aprovecha la flexibilidad de operación, que es la habilidad de producir formas

complejas con buena precisión dimensional, repetitividad, reducidas pérdidas, altas

velocidades de producción, productividad y calidad.

Los costos de las herramientas son reducidos.

Los ajustes de la máquina son fáciles de hacer con microcomputadoras.

Más operaciones pueden ser hechas con cada programación, y menos tiempo es

necesario para maquinar comparado con los métodos convencionales.

Los programas pueden ser preparados más rápidamente y pueden ser re-llamados en

cualquier tiempo utilizando microprocesadores.

Menor requerimiento de habilidad del operador, en comparación con un oficial

tornero o similar, y el operador tiene más tiempo para atender otras tareas en el área

de trabajo.




La mayor limitación es el costo inicial relativo del equipamiento, la necesidad y

costo de programación, y el especial mantenimiento que requiere entrenamiento del

personal. Como las máquinas CNC son sistemas complejos, las fallas o roturas son muy

costosas, es por eso que el mantenimiento preventivo es esencial. Sin embargo, esas

limitaciones son superadas por las ventajas económicas en la producción.




CAPÍTULO III

Máquinas y Herramientas multioperaciones

Se hace referencia al maquinado de partes idénticas en alto volumen cuando las

operaciones son realizadas consecutivamente o simultáneamente permitiendo completar

el maquinado de la pieza en un solo paso. Torneado, cortado, frenteado y otras

operaciones que típicamente se realizan en máquinas separadas para requerimientos de

producciones de bajo volumen pueden ser ejecutadas en máquinas multifunciones

cuando los requerimientos de producción de alto volumen tengan un costo efectivo.

3.1. Sistemas multifuncionales

Los sistemas multifunciones se pueden dividir en cuatro grandes grupos:

Tornos automáticos.

Centros de mecanizado.

Máquinas transfer.

Sistemas de manufactura flexible.




3.2. Centros de mecanizado

Tradicionalmente las operaciones de torneado, frenteado, fresado, etc. se

realizaban transportando la pieza a mecanizar de una máquina-herramienta a otra antes

de que esta estuviera completamente mecanizada. Esto es un método de fabricación

viable que puede ser altamente automatizado, lo cual dio comienzo a lo que se conoce

como líneas transfer. Estas consisten en numerosas máquinas-herramientas colocadas

secuencialmente, y la pieza se desplaza de estación en estación, realizándose una

operación de mecanizado particular en cada una de ellas. Las líneas transfer son

comúnmente utilizadas en grandes producciones y/o en producciones en masa.

Existen situaciones y productos donde esas líneas transfer no son convenientes

económicamente, particularmente cuando los productos a ser mecanizados cambian

rápidamente. En los años 50 se desarrolló un importante concepto, los centros de

mecanizados.

Un centro de mecanizado es una estación simple controlada por CNC, una

máquina herramienta capaz de fresar, taladrar, escariar, etc. Estas máquinas

herramientas son usualmente equipadas con un cambiador automático de herramientas y

diseñadas para realizar operaciones sobre distintas superficies de piezas sobre una tabla

rotante. Por lo tanto, luego de una operación en particular, la pieza no tiene que ser

removida y llevada a otra máquina para una transformación posterior. Los

almacenadores de los intercambiadores de herramientas ocultan las herramientas y los

intercambia con esos en los husillos según los comandos del programa que asegura

velocidades óptimas y almacenamiento tan bien como las coordenadas de los espacios

necesarios para maquinar la pieza.




Figura 3.1. Centro de mecanizado moderno


Un centro de mecanizado puede estar equipado con más de 200 herramientas. Es

capaz de manufacturar grandes y complejas partes eficientemente y con gran exactitud.

El alto nivel de flexibilidad de los centros de mecanizado se encuentra

íntimamente relacionado con el alto nivel de automatización que poseen. Los últimos

desarrollos en los centros de mecanizado incluyen dispositivos de cambio de

plataformas, cambiadores principales que perforan y cambiadores del compartimiento

de la herramienta.

3.2.1. Tipos de centros de mecanizado y centros de torneado

Existen varias designaciones para los centros de mecanizado, los dos tipos

básicos de centros de mecanizado son de husillo horizontal y de husillo vertical; algunos

de los centros de mecanizado pueden usar ambos tipos de husillos.

Los centros de mecanizado con husillo vertical son recomendados para realizar

operaciones de mecanizado sobre superficies lisas con cavidades profundas. Producen

partes con una muy buena tolerancia dimensional. Son generalmente menos costosos

que los de husillo horizontal.




Los centros de mecanizado con husillo horizontal son recomendados para

grandes piezas que requieren que varias de sus superficies sean mecanizadas. La mesa

de trabajo puede rotar sobre varios ejes. Otra categoría de las maquinas con husillo

horizontal son los centros de torneado, los cuales son tornos controlados por

computadora con varias características.

Los centros de mecanizado universales son desarrollos más recientes y están

equipados con ambos tipos de husillos: horizontal y vertical. Poseen una gran variedad

de características y son capaces de mecanizar todas las superficies de una pieza, de allí

el término universal.

Figura 3.2. Centro de mecanizado con husillo vertical y mesa desplazable


Los centros de mecanizado pueden ser categorizados más a fondo según se

desplace la mesa o la columna. Los del tipo de mesa desplazable son usados para

maquinar partes pequeñas, incorporando un sistema de plataforma para transportar la

pieza a trabajar. Los diseños de columna desplazable son muy usados para mecanizar

partes grandes. Estos centros de mecanizado usualmente tienen un módulo de trabajo

que contiene 60, 360 ó 720 posiciones programables de rotación, indexados en una tabla

o 360.000 posiciones programables totalmente controlables por tablero.




Figura 3.3. Centro de mecanizado con husillo horizontal y columna desplazable.

Fuente: www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/mecanizadodematerialescnc

Los movimientos de las máquinas son gobernados por control numérico en sus

tres ejes principales y a menudo en sus ejes secundarios. Los programas de los centros

de mecanizados pueden ser almacenados y también proporcionar la entrada a los centros

de mecanizados con CNC por medio de ocho canales Mylar tape, diskettes (3 ½) o

directamente desde una computadora externa. Muchos de los centros de mecanizado

tienen una minicomputadora interna que les permite almacenar varios programas y

eliminar los datos de entrada necesarios cada vez que se realiza una pieza.




3.2.2. Secuencia típica de operación de los centros de mecanizado

Como los centros de mecanizado llevan consigo una gran inversión de dinero,

estos deben ser operados continuamente y eficientemente para que sean provechosos.

Cada herramienta de corte se preestablece para el diámetro y profundidad en un

sostenedor de cambio rápido; por lo tanto, cuando la herramienta es ubicada en el

husillo, esta corta según las dimensiones programadas sin ningún ajuste en la máquina.

Las herramientas se ubican en agujeros de un tambor rotatorio sobre la parte

superior de la columna de la máquina. Cuando el programa necesita una herramienta,

ésta es identificada por un sensor desde los anillos cifrados alrededor de la caña de la

herramienta y luego es transferido por un cambiador de herramientas mecánico en unos

segundos hacia el husillo. El husillo, que es accionado por un motor de 1.5 a 56 kW (2 a

75 HP), posee típicamente una velocidad entre 50 a 4000 rpm para acomodar muchos

tamaños de herramientas.

Figura 3.4. Centro de mecanizado con intercambiadores de plataformas.


Una clase de máquinas más avanzadas son los centros de mecanizados sin

tripulación. En estas unidades, de 15 a 20 ó más partes son cargadas en las plataformas

en un repositorio cerca de la máquina. Las partes son transferidas dentro y desde las

estaciones de trabajo automáticamente alternadamente. El control CNC tiene una

memoria que es lo suficientemente grande para almacenar programas para realizar todo




el trabajo, y cada programa es llamado para realizar su parte en la estación de trabajo.

Los centros de mecanizados pueden ser usados convencionalmente, las plataformas y

los programas pueden ser cargados durante el día, así la máquina puede operar durante

toda la noche o todo el fin de semana con una pequeña o ninguna supervisión.

Durante el segundo y tercer cambio, cuando el costo del trabajo es más alto y el

costo de la electricidad es más bajo, las plataformas automáticamente se mueven hacia

los centros de mecanizados, los cuales seleccionan el programa apropiado para la pieza

específica a ser maquinada. Operaciones similares deben ser realizadas sobre varias

piezas para mantener los requerimientos del herramental dentro de la capacidad de la

máquina.

Las unidades de control monitorean las velocidades del husillo y el momento

torsor, realizando cambios automáticamente para mantener los niveles de entrada de los

valores programados. Los centros de mecanizados también se equipan con dispositivos

automáticos que sensan el desgaste de las herramientas. Las herramientas son

compradas en contacto con un calibre en la máquina que detecta el desgaste en tierras o

dientes. Si el desgaste excede los límites del programa, la herramienta es rechazada y se

elige otra, o comienza a parpadear una luz de emergencia. Un calibre puesto en la

máquina detecta herramientas rotas.

3.2.3 Secuencia de un proceso de mecanizado

Se llama proceso de mecanizado a la sucesión ordenada de operaciones de corte

que son necesarias para obtener una pieza con la forma y dimensiones exigidas.

Para el establecimiento del proceso de mecanizado hay que partir de las

operaciones básicas existentes en la máquina a utilizar. Una buena combinación de estas

operaciones es fundamental para reducir el tiempo empleado en la fabricación y por

tanto el costo de la pieza, por lo que, durante el establecimiento del proceso se

perseguirá la reducción del tiempo de mecanizado mediante la óptima combinación de

diferentes operaciones. Como paso previo al establecimiento del proceso de mecanizado




completo de una pieza, es indispensable, por parte del programador, el conocimiento

exacto de las operaciones básicas que puede realizar la máquina.

A continuación se resumen, de forma general, las distintas operaciones

realizables para la confección de una pieza con marcada complejidad.




Figura 3.11. Esquema de un proceso de mecanizado.

Fuente: Automatización flexible en la Industria, BOON G., pág. 140

3.2.4 Intercambiadores de herramientas y ejes complementarios

Las diferentes operaciones sucesivas que se necesitan realizar sin soltar la pieza

de su sistema de amarre, lo que supones incorporar un dispositivo que permita cambiar

de forma automática las herramientas durante el proceso. Es poco habitual llevar a cabo

un trabajo de mecanizado sin cambiar de herramienta.

Figura

3.5.

Torreta

de

herramientas y carrusel de herramientas

Fuente: Sistemas integrados de Fabricación, MARTINO R., pág 99

Los tornos y centros de mecanizado de gran producción utilizan cambiadores

automáticos de herramientas que pueden albergar un número variable de útiles




dependiendo de su diseño. Los cambiadores de herramientas reciben los nombres de

torreta de herramientas (tornos) y carrusel de herramientas (fresadoras y centros de

mecanizado).

Figura 3.6. Esquema de un brazo intercambiador de herramientas.

Fuente: Sistemas integrados de Fabricación, MARTINO R., pág. 104

El cambio de herramienta está controlado por programación CN

caracterizándose por un giro de la torreta hasta que coloca en la posición de trabajo

aquella herramienta que es solicitada.

Figura 3.7. Torreta de sentido de giro fijo

Fuente: Sistemas integrados de fabricación, MARTINO R., pág. 105

En el caso de los carruseles (almacenes) de herramientas, para cambiar la

herramienta se emplea un manipulador o garra adicional. La UC de la máquina

interrumpe el mecanizado para que el manipulador extraiga del carrusel, que ha girado




hasta colocar al útil deseado en la posición de cambio, la nueva herramienta.

Simultáneamente la garra opuesta del manipulador extrae la herramienta en uso del

cabezal. Un volteo del manipulador coloca la nueva herramienta en el cabezal y a la

usada en el hueco dejado por la primera en el almacén. La operación sólo dura unos

segundos.

Los cambiadores de herramientas incorporan frecuentemente el posicionamiento

lógico, que se basa en realizar gira de la torreta o el carro en el sentido que permite

ubicar el útil deseado de forma más rápida desde la posición actual.

Figura 3.8. Torreta con sentido lógico

Fuente: Sistemas Integrados de fabricación, MARTINO R., pág. 107

Los tiempos muertos son afectados por el tiempo que se tarda en el cambio de la

herramienta. Esto depende del número de movimientos requeridos (grado de libertad) y

del tamaño de las partes o los ángulos que tienen que ser realizados durante el cambio

de herramienta. Las unidades de cambio simple maneja una herramienta a la vez y son,

por lo tanto, solo económicas para emplear en combinación con una torreta de

herramientas o como sujetadores auxiliares. Los cambiadores de herramientas dobles

remueven una herramienta del husillo principal y del carro y revierte las dos posiciones

simultáneamente. Esto disminuye considerablemente los tiempos muertos.

Los tiempos muertos de carga y descarga, instalación y afianzamiento de las

piezas con abrazaderas pueden realizarse paralelamente al tiempo de producción donde




los dispositivos cambiadores de herramientas están en uso. Donde los sistemas de

plataformas intercambiables son usadas, las piezas se afianzan con abrazaderas, en la

plataforma se traen al espacio de trabajo, vía el movimiento lineal o rotatorio de la

plataforma, alternadamente.

Algunas de las máquinas disponen de mesas giratorias y/o cabezales orientables.

En ellas las piezas pueden ser mecanizadas por diferentes planos y ángulos de

aproximación. Los ejes sobre los que giran estas mesas y cabezales se controlan de

forma independiente y se conocen con el nombre de ejes complementarios de rotación.

Su velocidad también es regulada de forma autónoma.

Figura 3.9. Distintos tipos de torretas.

Fuente: www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/mecanizadodematerialescnc/default9.asp

Los centros de mecanizado presentan usualmente en adición a los tres ejes

principales, un cuarto eje para la orientación del cabezal, un quinto para el giro de la

mesa y hasta un sexto de aproximación de la herramienta (U, V, W). En muchos casos

este sexto eje opera cuando el resto de los ejes permanecen fijos y se usa para trabajos

menores de taladrado en cualquier dirección.




Figura 3.10. Centro de mecanizado de 6 ejes.

Fuente: www.metalmecánica.com

3.2.5 Selección y aplicaciones

Los centros de mecanizado requieren un gasto de capital significante. Por lo

tanto, para que sea económicamente rentable la inversión en ellos, debe existir la

suficiente y continua demanda de productos a realizarse en estos centros de mecanizado.

Sin embargo, por su inherente versatilidad, los centros de mecanizado pueden ser

usados para producir una amplia gama de productos.

La selección de un particular tipo y tamaño de centro de mecanizado depende de

varios factores, algunos de los cuales son:

Tipo de productos, su tamaño, y su complejidad geométrica

Tipo de operación de mecanizado a realizar y tipo y numero de

herramientas requeridas

Tolerancias dimensionales requeridas

Velocidad de producción requeridas

Piezas muy costosas (debido a que los centros de mecanizado raramente

produce rechazos)




Aunque la versatilidad es el factor clave en la selección de los centros de

mecanizado, estas consideraciones deben ser tenidas en cuenta para poder decidir

realizar la fabricación de las piezas con este tipo de centros de mecanizado o la

utilización de las tradicionales máquinas-herramientas.

Los centros de mecanizado han sido principalmente usados para automatizar la

manufacturación de pequeños lotes de una amplia variedad formas y tamaños de piezas

que requieren múltiples operaciones. Actualmente, los centros de mecanizado están

siendo cada vez más usados para lotes medios.

Un programa de cuidado es necesario para mantener los centros de mecanizado

operativos. La mayoría de las empresas tratan de operar sus centros de mecanizado

como otra máquina de control numérico, por lo menos dos cambios por día para obtener

un más rápido recupero de la inversión. Otra aplicación de los centros de mecanizado es

la integración de estos centros con otras máquinas a control numérico para formar

sistemas de mecanizado flexibles.

3.2.6 Ventajas los centros de mecanizado

Sus principales ventajas son el aumento de la productividad y la versatilidad. La

capacidad de realizar torneados, taladrado, cepillado, etc. en una sola máquina elimina

la necesidad de un número de máquinas herramientas individuales, reduciendo la

inversión de capital en equipos y los requerimientos de labor. Un operador

relativamente inexperto puede manejar dos centros de mecanizado y a veces más. La

mayoría de las piezas pueden ser completadas en un solo centro de mecanizado.

También produce una disminución de los costos de los accesorios y de los requisitos de

espacio. La sustancial cantidad de tiempo que convencionalmente se gasta en

transportar la pieza de una máquina a otra es evitada, y el rendimiento del proceso es

mucho más rápido. Además, en el inventario de proceso representado por los

deslizamientos de los objetos vistos normalmente en varias máquinas, es sustituido por

el trabajo en solamente una máquina.




La mayoría de los centros de mecanizado mantienen las tolerancias

constantemente repetitivas, dando por resultado piezas de más alta calidad, reduciendo

costosas inspecciones y el rechazo de piezas. En particular, la relación de características

trabajadas a máquina en las varias caras de una pieza se lleva a cabo más fácilmente

dentro de tolerancias. El cambio de la producción de una pieza a otra puede ser hecho

rápidamente.

Actualmente el tiempo de mecanizado de los centros de mecanizado puede ser la

mitad o menos que el de las máquinas-herramientas simples, estimando un incremento

en la productividad por hora-hombre de un 300 a 500% ó más, especialmente en las

aplicaciones que requieren varias herramientas y cambios frecuentes. El rango de

capacidades típico, se encuentra por encima de los 75kW (100 hp) y las velocidades

máximas de los husillos se encuentran usualmente en el rango de las 4000 – 8000 rpm,

pero algunos pueden llegar hasta las 75000 rpm para aplicaciones especiales. Algunas

mesas de trabajo son capaces de soportar piezas de hasta 7000 kg, sin embargo mayores

se encuentran disponibles mesas de trabajo para aplicaciones especiales que soportan

mayores pesos.

Los centros de mecanizado actualmente se encuentran disponibles en un amplio

rango de tamaños y características, tienen un costo inicial elevado, más que el de otras

máquinas herramientas, pero el retorno anual en la inversión ha sido conservadoramente

estimado alrededor del 30%. Los modelos compactos disponibles hacen que estas

máquinas se encuentren al alcance de las pequeñas empresas. Los costos aproximados

se encuentran en un rango entre los USD 50.000 a USD 1.000.000 y más también.

La precisión que pueden mantener y la confiabilidad de las máquinas y sus

controles se han mejorado continuamente. Actualmente se están construyendo máquinas

con módulos periféricos y accesorios que pueden ser instalados y modificados según la

demanda y los cambios del tipo de productos. Por ejemplo un aumento en la

productividad de los centros de mecanizados produce una mayor cantidad de viruta la

cual debe ser recolectada y almacenada correctamente, para lo cual se encuentran

disponibles diseños con recolector de viruta.




3.2.7 Desventajas de los centros de mecanizado

Los centros de mecanizado típicos tienen una desventaja importante para

grandes producciones: sólo aplica una herramienta de corte a la vez. Los centros de

mecanizado tienen lugar en los sistemas de manufactura flexible, junto con máquinas de

herramientas múltiples. Se han hecho esfuerzos para que los centros de mecanizado

sean más competitivos para grandes producciones. Unas pocas unidades han sido

construidas con múltiples husillos, pero el desarrollo más importante ha sido la adición

del almacenaje de múltiples cabezales de herramientas y dispositivos transferibles. Los

múltiples cabezales de herramientas, por ejemplo las cabezas de taladro, pueden ser

almacenadas en estantes o en un transportador sinfín, tomándolas mediante una llamada

por un cambiador de la herramienta, y luego fijada en el husillo de la máquina. Los

cabezales de herramientas pueden también ser entremezclados con herramientas simples

según se requiera.




CAPÍTULO IV

Aplicaciones CAD/CAM

4.1. Introducción

El diseño y la fabricación asistidos por computadora (CAD/CAM) es una

disciplina que estudia el uso de sistemas informáticos como herramienta de soporte en

todos los procesos involucrados en el diseño y la fabricación de cualquier tipo de

producto. Esta disciplina se ha convertido en un requisito indispensable para la industria

actual que se enfrenta a la necesidad de mejorar la calidad, disminuir los costos y

acortar los tiempos de diseño y producción. La única alternativa para conseguir este

triple objetivo es la de utilizar la potencia de las herramientas informáticas actuales e

integrar todos los procesos, para reducir los costos (de tiempo y dinero) en el desarrollo

de los productos y en su fabricación.

El uso cooperativo de herramientas de diseño y de fabricación ha dado lugar a la

aparición de una nueva tecnología denominada Fabricación Asistida por Computadora

(CAM, por Computer Aided Manufacturing) e incluso se habla de la Gestión Integrada

por Computadora como el último escalón de automatización hacia el que todas las

empresas deben orientar sus esfuerzos. Esta tecnología consiste en la gestión integral de

todas las actividades y procesos desarrollados dentro de una empresa mediante un

sistema informático. Para llegar a este escalón sería necesario integrar, además de los




procesos de diseño y fabricación, los procesos administrativos y de gestión de la

empresa lo que rebasa el objetivo más modesto de esta asignatura que se centra en los

procesos de diseño y fabricación, básicos para la gestión integrada.

CAD es el acrónimo de Computer Aided Design o Diseño Asistido por

Computadora. Se trata de la tecnología implicada en el uso de ordenadores para realizar

tareas de creación, modificación, análisis y optimización de un diseño. De esta forma,

cualquier aplicación que incluya una interfaz gráfica y realice alguna tarea de ingeniería

se considera software de CAD. Las herramientas de CAD abarcan desde herramientas

de modelado geométrico hasta aplicaciones a medida para el análisis u optimización de

un producto especifico. Entre estos dos extremos se encuentran herramientas de

modelado y análisis de tolerancias, cálculo de propiedades físicas (masa, volumen,

momentos, etc.), modelado y análisis de elementos finitos, ensamblado, etc. La función

principal en estas herramientas es la definición de la geometría del diseño (pieza

mecánica, arquitectura, circuito electrónico, etc.) ya que la geometría es esencial para

las actividades subsecuentes en el ciclo de producto descrito en la Figura 4.1.

La geometría de un objeto se usa en etapas posteriores en las que se realizan

tareas de ingeniería y fabricación. De esta forma se habla también de Ingeniería Asistida

por Computadora, o Computer Arded Engineering (CAE) para referirse a las tareas

de análisis, evaluación, simulación y optimización desarrolladas a lo largo del ciclo de

vida del producto. De hecho, este es el mayor de los beneficios de la tecnología CAD, la

reutilización de la información creada en la etapa de síntesis en las etapas de análisis y

también en el proceso CAM.




Figura 4.1. Ciclo de producto típico


El término CAD se puede definir como el uso de sistemas informáticos en la

creación, modificación, análisis u optimización de un producto. Dichos sistemas

informáticos constan de un hardware y un software.

El término CAM se puede definir como el uso de sistemas informáticos para la

planificación, gestión y control de las operaciones de una planta de fabricación

mediante una interfaz directa o indirecta entre el sistema informático y los recursos de

producción. Así pues, las aplicaciones del CAM se dividen en dos categorías:

Interfaz directa: Son aplicaciones en las que la computadora se conecta

directamente con el proceso de producción para monitorear su actividad y realizar

tareas de supervisión y control. Así pues estas aplicaciones se dividen en dos

grupos:

Supervisión: implica un flujo de datos del proceso de producción al computador

con el propósito de observar el proceso y los recursos asociados y recoger

datos.




Control: supone un paso más allá que la supervisión, ya que no solo se observa

el proceso, sino que se ejerce un control basándose sobre dichas observaciones.

Interfaz indirecta: Se trata de aplicaciones en las que el ordenador se utiliza

como herramienta de ayuda para la fabricación, pero en las que no existe una

conexión directa con el proceso de producción.

La Figura 4.2. muestra de forma gráfica la diferencia entre estos dos tipos de

aplicaciones.

Figura 4.2. Supervisión y control

Fuente: www.portalindustrial.com

La Ingeniería Asistida por Ordenador es la tecnología que se ocupa del uso de

sistemas informáticos para analizar la geometría generada por las aplicaciones de CAD,

permitiendo al diseñador simular y estudiar el comportamiento del producto para refinar

y optimizar dicho diseño. Existen herramientas para un amplio rango de análisis. El

método de análisis por ordenador más ampliamente usado en ingeniería es el método de

elementos finitos o FEM (de Finite Element Method), como se observa en la Figura 4.3.

Se utiliza para determinar tensiones, deformaciones, transmisión de calor, distribución

de campos magnéticos, flujo de fluidos y cualquier otro problema de campos continuos

que serian prácticamente imposibles de resolver utilizando otros métodos.




Existen también numerosas herramientas para la optimización de diseños. Se

están realizando investigaciones para determinar automáticamente la forma de un

diseño, integrando el análisis y la optimización. Para ello se asume que el diseño tiene

una forma inicial simple a partir de la cual el procedimiento de optimización calcula los

valores óptimos de ciertos parámetros para satisfacer un cierto criterio al mismo tiempo

que se cumplen unas restricciones, obteniéndose la forma óptima con dicho parámetros.

La ventaja del análisis y optimización de diseños es que permite a los ingenieros

determinar cómo se va a comportar el diseño y eliminar errores sin la necesidad gastar

tiempo y dinero construyendo y evaluando prototipos reales. Ya que el costo de

reingeniería crece exponencialmente en las últimas etapas del desarrollo de un producto

y en la producción, la optimización temprana que permiten las herramientas CAE

supone un gran ahorro de tiempo y una notable disminución de costos.

Figura 4.3. Un modelo de elemento finito usado para análisis de tensión y térmico

Fuente: Sistemas integrados de Fabricación, MARTINO R., pág. 159

Entonces, CAD, CAM y CAE son tecnologías que tratan de automatizar ciertas

tareas del ciclo de producto y hacerlas más eficientes. Dado que se han desarrollado de

forma separada, aún no se han conseguido todos los beneficios potenciales de integrar

las actividades de diseño y fabricación del ciclo de producto. Para solucionar este

problema ha aparecido una nueva tecnología: la Fabricación Integrada por

Computadora o CIM (de Computer Integrated Manufacturing). Esta tecnología tiene el

objetivo de aunar las islas de automatización juntándolas para que cooperen en un

sistema único y eficiente. El CIM trata de usar una única base de datos que integre toda

la información de la empresa y a partir de la cual se pueda realizar una gestión integral




de todas las actividades de la misma, repercutiendo sobre todas las actividades de

administración y gestión que se realicen en la empresa, además de las tareas de

ingeniería propias del CAD y el CAM.

4.2 CAD/CAM proceso de diseño y fabricación.

En la práctica, el CAD/CAM se utiliza de distintas formas, para producción de

dibujos y diseño de documentos, animación por computador, análisis de ingeniería,

control de procesos, control de calidad, etc. Por lo tanto, para clarificar el ámbito de las

técnicas CAD/CAM, las etapas que abarca y las herramientas actuales y futuras, se hace

necesario estudiar las distintas actividades y etapas que deben realizarse en el diseño y

fabricación de un producto. Para referirnos a ellas emplearemos el término ciclo de

producto, que aparece reflejado en la Figura 4.1.

Para convertir un concepto o idea en un producto, se pasa por dos procesos

principales, el de diseño y el de fabricación. A su vez, el proceso de diseño se puede

dividir en una etapa de síntesis, en la que se crea el producto y una etapa de análisis en

la que se verifica, optimiza y evalúa el producto creado. Una vez finalizadas estas etapas

se aborda la etapa de fabricación en la que, en primer lugar se planifican los procesos a

realizar y los recursos necesarios, pasando después a la fabricación del producto. Como

último paso se realiza un control de calidad del producto resultante antes de pasar a la

fase de distribución y marketing.

Debido a la demanda del mercado de productos cada vez más baratos, de mayor

calidad y cuyo ciclo de vida se reduce cada vez más, se hace necesaria la intervención

de las computadoras para poder satisfacer estas exigencias. Mediante el uso de técnicas

de CAD/CAM se consigue abaratar costos, aumentar la calidad y reducir el tiempo de

diseño y producción. Estos tres factores son vitales para la industria actual.

Dentro del ciclo de producto descrito se ha incluido un conjunto de tareas

agrupadas en proceso CAD y otras en proceso CAM, que, a su vez, son subconjuntos

del proceso de diseño y fabricación respectivamente. Las Figuras 4.4. y 4.5. muestran

ambos procesos con más detalle. Las herramientas requeridas para cada proceso

aparecen en las Tablas 4.1. y 4.2.




Figura 4.4. El proceso CAD Figura 4.5. El proceso CAM

Fuente: Sistemas Integrados de Fabricación, MARTINO R., pág. 161

Tabla 4.1. Herramientas CAD para el proceso de diseño

Tabla 4.2. Herramientas CAM para el proceso de fabricación

Fuente: Sistemas integrados de fabricación, MARTINO R., pág. 163




4.3 Componentes del CAD/CAM

Los componentes de los sistemas de diseño y fabricación asistidos por

computadora son muy amplios, abarcando múltiples y diversas disciplinas, entre las que

cabe destacar las siguientes:

Modelado geométrico: Se ocupa del estudio de métodos de representación de

entidades geométricas. Existen tres tipos de modelos: alámbricos, de superficies y

sólidos, y su uso depende del objeto a modelar y la finalidad para la que se

construya el modelo. Se utilizan modelos alámbricos para modelar perfiles,

trayectorias, redes, u objetos que no requieran la disponibilidad de propiedades

físicas (áreas, volúmenes, masa). Los modelos de superficie se utilizan para modelar

objetos como carrocerías, fuselajes, zapatos, personajes, donde la parte fundamental

del objeto que se está modelando es el exterior del mismo. Los modelos sólidos son

los que más información contienen y se usan para modelar piezas mecánicas,

envases, moldes, y en general, objetos en los que es necesario disponer de

información relativa a propiedades físicas anteriormente citadas.

Técnicas de visualización: Son esenciales para la generación de imágenes del

modelo. Los algoritmos usados dependerán del tipo de modelo, abarcando desde

simples técnicas de dibujo 2D para el esquema de un circuito eléctrico, hasta la

visualización realista usando trazado de rayos o para el estudio de la iluminación de

un edificio. Es habitual utilizar técnicas específicas para la generación de

documentación dependiente de la aplicación, como por ejemplo, curvas de nivel,

secciones o representación de funciones sobre sólidos o superficies.

Técnicas de interacción gráfica: Son el soporte de la entrada de información

geométrica del sistema de diseño. Entre ellas, las técnicas de posicionamiento y

selección tienen una especial relevancia. Las técnicas de posicionamiento se utilizan

para la introducción de coordenadas 2D o 3D. Las técnicas de selección permiten la




identificación interactiva de un componente del modelo, siendo por tanto esenciales

para la edición del mismo.

Interfaz de usuario: Uno de los aspectos más importantes de una aplicación

CAD/CAM es su interfaz. Del diseño de la misma depende en gran medida la

eficiencia de la herramienta.

Base de datos: Es el soporte para almacenar toda la información del modelo, desde

los datos de diseño, los resultados de los análisis que se realicen y la información de

fabricación. El diseño de las bases de datos para sistemas CAD/CAM plantea una

serie de problemas específicos por la naturaleza de la información que deben

soportar.

Métodos numéricos: Son la base de los métodos de cálculo empleados para realizar

las aplicaciones de análisis y simulación típicas de los sistemas de CAD/CAM.

Conceptos de fabricación: Referentes a máquinas, herramientas y materiales,

necesarios para entender y manejar ciertas aplicaciones de fabricación y en especial

la programación de control numérico.

Conceptos de comunicaciones: Necesarios para interconectar todos los sistemas,

dispositivos y máquinas de un sistema CAD/CAM.

En cuanto a hardware, se incluyen terminales gráficas, digitadores, terminales

alfanuméricas, unidad de copiado, plotters, dispositivo de almacenamiento secundario,

unidad de control. La Figura 4.7. ilustra una configuración general para un sistema

CAD/CAM.




Figura 4.7. Configuración general del hardware de un sistema CAD/CAM

Fuente: An introduction to Numerical Control of Machine Tools, PUCKLE O., pág. 98

Terminales gráficas (graphics terminal): Es la parte más visible de un sistema

CAD/CAM desde el punto de vista del usuario. Están provistas de televisores,

osciloscopios o radares.

Control de cursor (cursor control): El cursor es generalmente un lugar brillante en

la pantalla que indica donde será colocado el dibujo, en el cual hay método en que la

computadora lee la posición del cursor. Hay dos maneras diferentes de controlar el

cursor. La primera es sin una relación física con la pantalla (por ejemplo, manejado

desde un teclado), y la segunda es mediante un lápiz óptico.

Terminales alfanuméricas (terminal alphanumeric): Casi todos los sistemas

CAD/CAM tienen una terminal alfanumérica en la terminal gráfica. Se usa para

ingresar información adicional, comandos, ingresos alfanuméricos y comandos del

sistema. La terminal recibe los mensajes desde el sistema, diseña la salida y los

mensajes de error. La ventaja de una terminal separada es que esos mensajes se ven

sin borrar ni sobrescribir la imagen en la pantalla gráfica.

Unidad de copiado (hard copy unit): Normalmente se provee de una unidad de

copiado que hace copias de la pantalla en unos pocos segundos. Esas copias son

usadas como grabaciones permanentes de pasos intermedios.




Plotters: Hay muchos tipos de plotters disponibles para usar en sistemas

CAD/CAM, como los de alta velocidad y los de microfilm.

Unidad central de proceso (central processing unit): Funciona como el corazón de

un sistema CAD/CAM. Hace los cálculos matemáticos necesarios y dirige toda la

actividad dentro del sistema. Es el controlador maestro que maneja todas las

actividades.

Dispositivos de almacenamiento secundario (secondary storage): Los datos son

normalmente guardados en discos magnéticos. Dichos discos proveen un rápido

acceso a la información. Los sistemas CAD/CAM generalmente pueden manejar

varias disqueteras, totalizando varios Gb de almacenamiento. Se usan como copia de

respaldo o como almacenamiento de datos permanente.

Unidad de control de máquina (unit control machine): Este dispositivo está

colocado en donde ocurren las operaciones de maquinado. Lee e interpreta las

instrucciones del programa y las convierte en acciones mecánicas de la máquina

herramienta. La lectora es un dispositivo electromecánico que lee la cinta u otro

medio magnético que contenga las instrucciones del programa. Los canales de

señales de salida se conectan a los servomotores y a otros controladores de la

máquina herramienta.

Panel de control (control panel): El panel de control contiene todo lo que necesita

el operador para correr el sistema de NC. Puede además contener pantallas para

proveer información al operador.

Hardware adicional: Pueden ser por ejemplo computadoras personales, que como

son ahora más poderosas y más baratas, se usan para diseñar, analizar, programar en

NC, y muchas cosas más.

Otra forma alternativa de estudiar los componentes del CAD/CAM se basa sobre

cómo se implementan. Según este criterio el CAD estaría formado por el hardware más

el software de diseño y el CAM estaría formado por el hardware más el software de




fabricación y además los mecanismos de comunicación necesarios para establecer la

comunicación con las máquinas y robots.

4.3.1 Aspecto económico

Al lado de las consideraciones tecnológicas, la economía de los procesos de

mecanizado es muy importante. Se quiere determinar los parámetros que darán el

mínimo costo por pieza o la máxima velocidad de producción.

El costo unitario está compuesto por cuatro ítems:

tlsmp CCCCC

Donde Cp es el costo por pieza, Cm es el costo de mecanizado, Cs es el costo de

preparación para el mecanizado (montar la herramienta y preparar la máquina para

determinada operación), Cl es el costo de cargar, descargar, etc., y Ct es el costo de las

herramientas.

El costo de mecanizado está compuesto a su vez por:

mmmm BLTC .

Donde Tm es el tiempo de mecanizado por pieza, Lm es el costo de trabajo de

producción por hora, y Bm es la velocidad.

El costo de cargar y descargar está compuesto por:

mmll BLTC .

Donde Tl es el tiempo que se pierde en cargar y descargar las partes, cambiar

velocidades, etc.




El costo de las herramientas está compuesto por:

cgggmmc

p

DBLTBLTN

C ..1

Donde Np es el número de piezas mecanizadas por herramienta, Tc es el tiempo

necesario para cambiar de herramienta, Tg es el tiempo necesario para la herramienta, Lg

es el costo de mano de obra por hora, B es la velocidad, y Dc es la depreciación de la

herramienta.

El tiempo necesario para producir una pieza es:

p

cmlp

N

TTTT

Donde Tm debe ser calculado para cada operación en particular

mT

TN

CTV n.

Para obtener la velocidad óptima de corte y la vida óptima de la herramienta

para minimizar los costos, se debe derivar C con respecto a V e igualar a cero:

0V

Cp




Encontrando que la velocidad óptima de corte V0 es:

n

cgggmmc

n

mm

DBLTBLTn

BLCV

...11

.0

La vida óptima de la herramienta T0 es:

mm

cgggmmc

BL

DBLTBLT

nT

...1

10

Figura 5.1. (a) Costo por pieza y (b) tiempo por pieza mecanizada. Se puede observar la velocidad óptima de corte

para ambos casos. El rango entre estas dos es conocido como el rango de mayor rendimiento de mecanizado.

Fuente: Mechanical Metallurgy, DIETER George, pág. 88




Ahora bien, para encontrar la velocidad óptima de corte y la vida óptima de la

herramienta para una maximización de la producción, se debe derivar Tp con respecto a

V e igualar a cero:

0V

Tp

Para asegurar que es un mínimo, además de anular la derivada primera debe ser

positiva la derivada segunda en ese punto.

Encontrando que la velocidad óptima de corte V0 es:

n

cTn

CV

.11

0

La vida óptima de la herramienta T0 es:

cTn

T .11

0

El costo de una superficie mecanizada siempre depende de la terminación

requerida, los costos de mecanizado se incrementan rápidamente con la necesidad de

una terminación superficial más fina.

Con los datos expuestos se puede observar claramente que una pequeña

variación en la velocidad de corte puede tener un significante efecto el costo o tiempo

por pieza.

Se ve en los gráficos de la Figura 5.1. que no existe una relación lineal entre la

velocidad óptima de corte y la vida óptima de la herramienta, dando un rango de trabajo




en donde se obtiene un alto rendimiento del proceso de mecanizado al menor costo

posible.

4.4 Beneficios de usar CAD/CAM para mecanizado

Diseño de la herramienta: La habilidad para obtener la vista de una parte de la

herramienta desde cualquier ángulo deseado (provisto por CAD/CAM) es una gran

ayuda. Por ejemplo, en el diseño de arreglos para mecanizado de ángulos

compuestos, la información requerida puede tomar días para ser calculada por

métodos tradicionales, mientras que se obtiene fácilmente por mediciones

automáticas desde el sistema CAD/CAM.

Análisis: El análisis de rutina disponible en un sistema CAD/CAM ayuda a

consolidar el análisis del proceso en un modelo de trabajo más lógico.

Gráficos entendibles: En general, entender un dibujo depende directamente de la

proyección utilizada, por ejemplo, las vistas ortográficas son menos comprensibles

que las isométricas. La adición de sombras incrementa la comprensión, como se

aprecia en la Figura 4.6., y aún más si se usan diferentes colores.

Figura 4.6. Modelo de sombras, generado por una computadora

Fuente: Sistemas Integrados de Fabricación, MARTINO R., pág. 1




Programación NC: Los lenguajes de programación tienen tres desventajas. La

primera es que el usuario debe aprender el lenguaje con su propia sintaxis y

gramática. A menos que ya tenga experiencia en programación, está expuesto a

algunos conceptos que son extraños para él. La segunda desventaja es que el

programador debe entender los dibujos ingenieriles, con la consecuente posibilidad

de un error. La tercera es que el programador debe mentalmente visualizar la ruta de

la herramienta tal como lo está programando. El sistema CAD/CAM usa un lenguaje

fácil de entender para el personal. Esto facilita los problemas enumerados

anteriormente, eliminando la necesidad de aprender un nuevo lenguaje entero. Esto

trae como consecuencia un significativo impacto en el tiempo necesario para

producir una cinta de NC.

Precisión: Cuando se usa CAD/CAM, hay un alto nivel de control dimensional, más

allá de los niveles de precisión realizados manualmente. La precisión basada en

computadora es beneficiosa en varios sentidos.

Beneficios de la implementación de un sistema CIM (COMPUTER INTEGRATED

MANUFACTURING - CAD/CAM)

Reducción en costos de diseño 15 - 30 %

Reducción en tiempo perdido 30 - 60 %

Incremento de la calidad del producto 2 - 5 veces el nivel anterior

Incremento en el aprovechamiento de los

ingenieros respecto de la extensión y profundidad

de sus análisis

3 - 35 veces

Incremento de la productividad de las operaciones

de producción 40 - 70 %

Incremento de la productividad de las máquinas 2 - 3 veces

Reducción de trabajo en el proceso 30 - 60 %

Reducción de los costos de personal 5 - 20 %




Beneficios estratégicos del CIM

Beneficio Descripción

Flexibilidad Capacidad de responder más rápidamente a cambios en los

requerimientos de volumen o composición

Calidad Resultante de la inspección automática y mayor consistencia en

la manufactura

Tiempo

perdido

Reducciones importantes resultantes de la eficiencia en la

integración de información

Inventarios

Reducción de inventario en proceso y de stock de piezas

terminadas, debido a la reducción de pérdidas de tiempo y el

acceso oportuno a información precisa

Control

gerencial

Reducción de control como resultado de la accesibilidad a la

información y la implementación de sistemas computacionales

de decisión sobre factores de producción

Espacio físico Reducciones como resultado de incremento de la eficiencia en

la distribución y la integración de operaciones

Opciones Previene riesgos de obsolescencia, manteniendo la opción de

explotar nueva tecnología




CONCLUSIONES

Terminada la investigación monográfica sobre el tema “Los Beneficios del Control

Numérico Computarizado en los procesos Industriales”, se llega a establecer las

siguientes conclusiones:

1. El primer objetivo específico formulado fue: “Determinar los tipos y formas de

automatización”.

De la información recopilada y analizada se concluye que existen tres tipos muy

amplios de automatización industrial:

Automatización fija: Se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto y se

justifica económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para procesar

el producto, con un rendimiento alto y tasas de producción elevadas.

Automatización programable: Se utiliza cuando el volumen de producción es de medio

a bajo y existe una diversidad de productos a obtener. Se lo realiza mediante un

software.

Automatización flexible: Es la más adecuada en la utilización de un rango de

producción medio. Estos poseen características de los dos anteriores.

Las formas de automatización en la industria moderna son:

Control automático de procesos: Se refiere usualmente al manejo de procesos

caracterizados de diversos tipos de cambios (químicos, físicos).

Procesamiento electrónico de datos: Frecuentemente relacionado con los sistemas de

información, centros de cómputos, etc.

Automatización fija: Asociada al empleo de sistemas lógicos, como los sistemas de

relevadores y compuertas lógicas.

Control numérico computarizado: Éstas poseen un mayor nivel de flexibilidad, este

tipo de control se aplicó con éxito a las máquinas herramientas de control numérico

(MHNC).

De esta forma dejo constancia del logro del objetivo respectivo.

2. El segundo objetivo específico formulado fue: “Conocer los usos y beneficios de

la automatización”.

De la información recopilada y analizada se concluye que la automatización tiene varias

metas:

Integrar varios aspectos de las operaciones de fabricación para mejorar la

calidad y uniformidad de los productos, minimizar tiempos del ciclo y

duraciones, y reducir los costos.




Mejorar la productividad reduciendo los costos de manufactura mejorando el

control de la producción.

Mayor eficiencia en carga, alimentación y descarga de las partes y piezas.

Producción organizada y eficiente.

Efectividad en la maquinaria.

Mejorar la calidad empleando procesos repetibles.

Reducir inconvenientes de operarios, aburrimiento y posibilidades de errores

humanos.

Reducir el daño de piezas causado por el manejo manual de las partes.

Aumentar el nivel de seguridad para el personal, especialmente para los que

trabajan bajo condiciones peligrosas.

Economizar espacio físico en la planta de manufactura por el arreglo de las

máquinas, movimiento del material y relacionar el equipamiento más

eficientemente.

De esta forma se deja constancia del logro del objetivo respectivo.

3. El tercer objetivo particular formulado fue: “Citar los motivos para la

introducción del CNC en la industria”.

De la información recopilada y analizada se concluye que los factores que intervinieron

para introducir el CNC en la industria son:

Extenso tiempo de entrenamiento.

Distracción del personal.

La ejecución del trabajo depende de la condición física y mental.

La eficiencia es inversamente proporcional al tiempo de ocupación del operario.

Velocidad de operatividad limitada.

Falta de medios adecuados para la construcción de partes y piezas.

Falta de eficiencia en las maquinarias.

Necesidad de fabricar productos que no se podían conseguir en cantidad y

calidad suficientes sin recurrir a la automatización del proceso de fabricación.

Necesidad de obtener productos hasta entonces imposibles o muy difíciles de

fabricar por ser excesivamente complejos para ser controlados por un operador

humano.

Necesidad de fabricar productos a precios suficientemente bajos.

Por ende, se prueba el logro del objetivo planteado.




4. El cuarto objetivo particular formulado fue: “Obtener un conocimiento básico

del Control Adaptivo”.

De la información recopilada y analizada se concluye que el sistema de Control

Adaptivo (CA o AC) para procesos de mecanizado es una extensión lógica de un CNC.

En estos sistemas, la posición relativa entre la herramienta y la pieza es controlada. Sin

embargo, el programa debe especificar la velocidad de corte y la alimentación. El foco

principal del CA es la mejora de la producción. El CA representa un sistema de control

del proceso que opera en conjunto con los sistemas de control.

Esquema de un sistema de control adaptivo incorporado a una máquina con CNC

Con estas premisas, se demuestra el objetivo propuesto

5. El quinto objetivo específico formulado fue: “Identificar las ventajas y

limitaciones del Control Numérico Computarizado”.

De la información recopilada y analizada se concluye que las principales ventajas del

CNC son:

Flexibilidad de operación.

Producción de formas complejas

Buena precisión dimensional y repetitividad.

Reducción de pérdidas.

Altas velocidades de producción, productividad y calidad.

Reducción de los costos de herramientas.

Facilidad en ajustes de maquinaria.

Mayor operación mediante programación.

Menor tiempo de maquinar en comparación con métodos convencionales.

Los programas pueden ser preparados más rápidamente y pueden ser re-

llamados en cualquier tiempo utilizando microprocesadores.




Menor requerimiento de habilidad del operador.

Mayor tiempo del operador para atender otras tareas en el área de trabajo.

La mayor limitación es el costo inicial relativo del equipamiento, la necesidad y costo

de programación, y el especial mantenimiento que requiere entrenamiento del personal.

Como las máquinas CNC son sistemas complejos, las fallas o roturas son muy costosas,

es por eso que el mantenimiento preventivo es esencial. Sin embargo, esas limitaciones

son superadas por las ventajas económicas en la producción.

Mediante dichos argumentos, se demuestra el logro del objetivo respectivo.

6. El sexto objetivo particular que se formuló fue: “Identificar ventajas y

desventajas de los Centros de Mecanizado”.

De la información recopilada y analizada concluyo que dentro de las principales

ventajas están:

Aumento de la productividad y la versatilidad.

Reducción de capital de equipos.

Reducción de requerimientos de labor.

Un operador relativamente inexperto puede manejar dos centros de mecanizado

y a veces más.

La mayoría de las piezas pueden ser completadas en un solo centro de

mecanizado.

Disminución de los costos de los accesorios y de los requisitos de espacio.

Mayor rendimiento de procesos.

Alta calidad en las piezas.

Reducción de costos, inspecciones y rechazo de piezas.

Rapidez en el cambio de producción de una pieza a otra.

Los centros de mecanizado típicos tienen una desventaja importante para grandes

producciones: sólo aplica una herramienta de corte a la vez.

De esta forma se deja constancia del logro del objetivo planteado.

7. El séptimo objetivo específico formulado fue: “Definir el proceso CAD/CAM”.

De la información recopilada y analizada concluyo que el diseño y la fabricación

asistidos por computadora (CAD/CAM), es una disciplina que estudia el uso de

sistemas informáticos, como herramienta de soporte en todos los procesos involucrados

en el diseño y la fabricación de cualquier tipo de producto.

El término CAD se puede definir como el uso de sistemas informáticos en la creación,

modificación, análisis u optimización de un producto.

El término CAM se puede definir como el uso de sistemas informáticos para la

planificación, gestión y control de las operaciones de una planta de fabricación,




mediante una interfaz directa o indirecta entre el sistema informático y los recursos de

producción.

Con estas citas, se deja constancia de la demostración del objetivo propuesto.

8. El último objetivo formulado fue: “Conocer los beneficios del CAD/CAM en los

mecanizados”.

De la información recopilada y analizada concluyo que los beneficios del CAD/CAM

son los siguientes:

Mayor habilidad respecto a la vista de la herramienta desde cualquier ángulo.

Mediciones automáticas.

Ahorro de tiempo.

Consolidación de análisis con trabajos más lógicos.

Gráficos entendibles proyección de dibujos.

Lenguaje de fácil entendimiento para el personal.

Alto nivel de precisión.

Con los argumentos expuestos, se alcanza el objetivo enunciado.

Mediante la demostración de todos y cada uno de los objetivos específicos propuestos; a

través de las conclusiones anotadas, con obcecación se deja constancia del logro del

objetivo general de la monografía que es: “Identificar los beneficios del Control

Numérico Computarizado en el ámbito de la producción industrial de las PYMES,

mediante investigación bibliográfica específica”; con lo cual se concluye la presente

investigación monográfica.




Glosario

Constrains: restricciones

Cost per piece: costo por pieza

Cutter: herramienta de corte

Cutting speed: velocidad de corte

DAC: Convertidor Digital Analógico

Drive signal: señal de comando

Feed rate: velocidad de alimentación

Feedback: retroalimentación

Gear: engranaje

High efficiency machining range: rango de mayor eficiencia del mecanizado

Input commands: comandos de entrada

Lead screw: tornillo patrón

Limit switch: límite de carrera

Linear motion: movimiento lineal

Machina bed: bastidor

Machine tool: máquina-herramienta

Machined surface: superficie maquinada

Machining time: tiempo de mecanizado

Non productive time: tiempo no productivo

Output commands: comandos de salida

Path: trayectoria

Performance index: Índice de rendimiento

Pulse train: tren de pulso

Quadrant: cuadrante

Rack and pinion: cremallera y piñón

Rotary encoder or resolver: codificador rotativo

Spindle: Husillo

Steping: paso a paso

Tool change cost: costo de intercambio de herramienta

Tool changing time: tiempo de intercambio de herramienta

Tool cost: costo de la herramienta




Total time: tiempo total

Work table: mesa de trabajo

Workpiece: pieza




Bibliografía

ASM, Handbook, Vol. 16: Machining. Ninth Edition

BOON, G.K., (1991). Mercado, Automatización Flexible en la Industria. México:

LIMUSA-Noriega.

DIETER, George E., (1986). Mechanical Metallurgy. Third Edition, Mc Graw Gill.

DUBBEL, (1994). Handbook of Mechanical Engineering. Springer-Verlag.

HABICHT, Frank H., (1965). Las máquinas herramientas modernas. 1er

edición,

Cecsa

HEINRICH, Gerling, (1964). Alrededor de las maquinas-herramientas. segunda

edición, Reverte S. A.,

MARTINO, R.L., (1990). Sistemas Integrados de Fabricación. México: LIMUSA-

Noriega.

MIZZAU, Nello y SIVAK M., (1989). Apuntes del curso de la Facultad de

Ingeniería de la UBA, Diseño Geométrico, Tema 3, Programación de las máquinas

herramientas a Control Numérico.

MIZZAU, Nello y SIVAK, M., (1989). Apuntes del curso de la Facultad de

Ingeniería de la UBA, Diseño Geométrico, Tema 1, Control Numérico

Computarizado.

PEZZANO, P. A., (1975). Tecnología mecánica. Séptima edición, Alsina.

PUCKLE O. S. y AROWSMITH J. R., (1968). An introduction to Numerical

Control of Machine Tools. Chapman and Hall.

SABATO J. y ANTERI G., (2004). Apuntes de la cátedra Materiales Metálicos,

Instituto de Tecnología Prof. Jorge Sabato. CNEA-UNSAM.

SEROPE, Kalpakjian, (1997). Manufacturing Processes for Engineering Materials.

Third Edition, Addison Wesley Longman Inc.

http://www.fim.utp.ac.pa/Revista/vol2/cncd.html

http://www.metalmecanica.com

http://www.monografias.com

http://www.portalindustrial.com

http://www.si.uji.es

http://www.viwa.com.mx/mQueEsCNC.htm

http://www.wickipedia.com

http://www.monografias.com/trabajos13/mercado/mercado.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml

http://www.monografias.com/

http://www.portalindustrial.com/

http://www.wickipedia.com/

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