CNC EST

CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

Universidad de Pamplona

Luz Karime Hernández Gegen

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Introducción

Objetivos

CN. Definición, Historia y Evolución MHCN

Tipos de CN. Estructura de Programación

Instrucción de Movimientos y Funciones. Ejercicios

6 Conclusiones y Bibliografía

Control Numérico Computarizado

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Introducción

Introducción Tipos CN. ProgramaciónObjetivos FuncionesCN. Definición, Historia, evolución Conclusiones

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El diseño y desarrollo de nuevos productos o la modificación de los existentes, se ha convertido en un elemento clave y fundamental para la mejora de la capacidad de innovación y competitividad de las empresas industriales.


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PROCESO DISEÑO

Documentación Evaluación Optimización Análisis

CAE

Modelado CAD

Necesidades de Diseño

Especificaciones de Requerimiento

Informe Viabilidad Conceptualización

Planificación Procesos

Adquisición Herramientas

Planificación Producción

Adquisición Materia Prima

Programación CNC

Producción ControlCalidad

Embalaje

CAM

Distribución

Marketing

PROCESO DEFABRICACIÓN

CLIENTE


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Objetivos

Introducción Tipos CN. ProgramaciónObjetivos FuncionesCN. Definición. Historia. Evolución Conclusiones

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Objetivos

Conocer el significado del termino control numérico computarizado (CNC).

Conocer los antecedentes y desarrollo del control numérico.

Adquirir conocimiento generales sobre el Control Numérico Computarizado

Explicar la estructura general de las Máquinas Herramientas con Control Numérico y sus elementos constructivos.

Familiarizarse con los elementos de programación de una Máquina Herramienta con Control Numérico.


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Definición:

“Una forma de automatización programable donde las acciones o movimientos de una máquina herramienta y otros equipos se controlan mediante un código de programa alfanumérico que contiene instrucciones. Los datos representan posiciones relativas entre una cabeza de mecanizado y una pieza”


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Retrospectiva sobre Control Numérico

Años cuarenta

En 1942, la "Bendix Corporation" fabricación de una leva tridimensional.En 1947, John T. Parsons: mando automático con entrada de informaciones numéricas(sistemas digiton).USAF apoya la iniciativa para el desarrollo de una fresadora de tres ejes para contorneadoEn 1948, en el M.I.T. se empieza la investigación sobre control de posición.

Los intentos de dotar a las máquinas de algún tipo de control datan del siglo pasado: los telares con máquinas textiles y el piano automático (1725 y 1863)

Años cincuenta

En 1952, Se hace una demostración práctica en una fresadora tridimensional.En 1953, después de cinco años de puesta a punto, el M.I.T. utiliza por primera vez la apelaciónde "Numerical Control”.Año 1955.- Se presentan una serie de modelos comerciales de M.H. con CN:* Cincinnati Milling Machine Company,·*Giddin & Levis,·*Kearney & Trecker.

El Control Numérico de Máquinas Herramientas no fue concebido para mejorar los procesos de fabricación, sino para dar solución a problemas técnicos surgidos a consecuencia de diseño de piezas cada vez más difíciles de mecanizar.


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Retrospectiva sobre Control Numérico

Años ochenta noventa y actuales

En 1980, Celdas de Manufactura, la introducción de la tecnología de Grupo (GT) y SFMEn 1994, pleno desarrollo del control numéricoAutomatización completa procesos industrialesIntegración técnicas diseño, análisis, simulación y fabricación

Años sesenta

En 1960, también en el M.I.T. se realizaron las primeras demostraciones de Control Adaptable (un perfeccionamiento del Control Numérico que permite, además, la autorregulación de las condiciones de trabajo de las máquinas). En 1968, tuvieron lugar los primeros ensayos de Control Numérico Directo (DNC)..

Años setenta

En 1972. Aparecen los primeros CNC, CN con microprocesador incorporado. Actualmente, existe una gran tendencia al incremento de la aplicación industrial de las M.H.C.N.C.En 1975, Control Numérico Distribuido. control numérico a la memoria de la máquina. Base para la actual CIM y Control de Manufactura y Sistemas Flexibles de Manufactura (SFM)


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Componentes de un Control Numérico


Programa de Instrucciones

Unidad de Control Numérico

Equipo de procesado

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Fresadoras y Tornos

Taladradoras y Dobladoras

Máquinas para electroerosión (EDM)

Máquinas para soldar y cortar (LBM)

Máquinas para Medir (MMC)

Aplicación del Control Numérico


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Beneficios y desventajas del Control Numérico


Beneficios• Reducción de los tiempos de

fabricación y mayor precisión.

• Posibilidad de realizar de manera económica piezas de geometría complicada

• Mejora de la gestión de la fabricación

• Mejora de la seguridad.

Desventajas• Costos de inversión elevados• Necesidad de un personal

más cualificado en programación y mantenimiento

• Necesidad de un tiempo de adaptación y de un cambio, en la estructura organizativa y de gestión de la fabricación

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Tipos de Control Numérico

a) Según el sistema de referencia

b) Según el control de trayectorias

c) Según el tipo de accionamiento

d) Según el bucle de control

e) Según la tecnología de control


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• Sistemas de Referencias Fijos• Sistemas de Referencias Flotantes

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a.) Según el sistema de referencia. Posicionamiento

• Sistemas de posicionamiento Coordenadas Absolutas• Sistemas de posicionamiento en Coordenadas Incrementales

Posicionamiento absoluto A B (X6, Y8)

Posicionamiento relativo A B (X4, Y5)A

B

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b) Según el control de trayectorias

• CN punto a punto• CN paraxial• CN Continuo

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c) Según el tipo de accionamiento

• Hidráulicos• Eléctricos• Neumáticos

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d) Según el bucle de control

• Bucle cerrado• Bucle abierto

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Programación en Control Numérico


“En la actualidad existen más de 100 lenguajes de programación:• APT (Automatically programmed tool).- Desarrolló en el MIT en 1956• Autospot (Automatic system for positioning tools). Fue desarrollado por

IBM en 1962 por aplicaciones de control punto a punto.• Split (Sundstrand processing language internally). Este fue desarrollado por

Sundstrands machine tool.• Compact II. Este fue desarrollado por Manufacturing data system. Este

sistema es similar a Spilit.• Adapt (Adaptation of APT).- Este está basado en APT, fuese desarrollado por

IBM para aplicaciones especiales.• Exapt (Extended subset of APT).- Este se desarrolló en Alemania en 1964 y

está basado en APT, actualmente cuenta con 3 de versiones, para aplicaciones de posicionamiento torneo y contorneo

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Programación en Control Numérico


Lenguajes de programación en CN

• Lenguaje APT (Automatically Programmed Tooling)• Lenguaje CN: C, Pascal etc.• Lenguaje código ISO o código “G”

NOTA: Los lenguajes de programación CN están estandarizados internacionalmente. La norma DIN 66025 "Desarrollo de programas para máquinas de control numérico" (partes 1 y 2) coinciden en contenido con el estándar internacional ISO/DIS 6983, ISO/DP 6983 e ISO 1057"Control numérico de máquinas".

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Lenguaje APT (Automatically Programmed Tooling)

• Símbolo : variable (<= 6 caracteres, letras y números, al menos una letra)• Entidad geométrica : palabra reservada: POINT, LINE, PLANE, CIRCLE• Datos : definen la entidad. Pueden utilizar modificadores: ATANGL,

CENTER, RADIUS, INTOF, PARLEL, PERPTO, RIGHT, LEFT, XLARGE, YLARGE, ZLARGE, XSMALL, YSMALL, ZSMALL.

P1 = POINT/25.0, 150.0P2 = POINT/30.0, 250.0

L1 = LINE/P1, P2Donde P1 es un punto localizado en X = 25 y Y= 150, P2 es un punto localizado en X = 30 y Y= 250 y L1 es un línea a través de los puntos P1 y P2

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Código ISO o Código “G”

• Programa estructurado compuesto por bloques o líneas de programación formado por la combinación de números y letras, que determinan las acciones y movimientos a realizar por la máquina CNC (Programación alfanumérica).

PROGRAMA PIEZA N 1 (Generado manualmente)% 00923N10 F250 S1000 T1.1 M3 M6N20 G00 X0 Y0 Z30N30 G1 Z-2N40 X100N50 Y60N60 G3 X70 Y90 R30N70 G1 X40N80 G2 X20 Y70 R20N90 G1 X0 Y0N100 G0 Z10N110 M30

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Técnicas de Programar en Control Numérico


Programación manual. Utiliza códigos alfanuméricos para describir los pasos a ejecutar en el proceso.

Programación Asistida por Computador. Utiliza lenguajes de programación de alto nivel( lenguaje APT).

Programación asistida CAD/CAM. Utiliza software CAD y CAM (Solid-edge / Mastercam).

Programación a pie de máquina. Programación MDI

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Estructura de Programación código ISO


FASES DE LA PROGRAMACIÓN:

Preparación del trabajo. A partir de las características de la máquina: velocidades, potencia, volumen de trabajo, puntos de referencia… se elabora una secuencia de operaciones, que incluirá: cómo se fija la pieza, tipo de herramienta, número de pasadas, condiciones de la operación, etc.

Elaboración del programa pieza. Código fuente que contenga toda la información necesaria y en un lenguaje entendible por el control numérico. A partir del plano de la pieza se extrae la información geométrica que permite definir el contorno de la pieza y las trayectorias a seguir por la herramienta. Orígenes etc.

Puesta a punto del programa. Depuración y simulación. Montar las herramientas y correctores, fijar la pieza, determinar los orígenes. Verificar que se realizan las operaciones previstas. (Simulador, pasada en vacío, o con un material blando…). Verificar que no existen errores ni colisiones.

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Estructura de Programación código ISO


EL CÓDIGO ISO. Se compone de: FUNCIONES PREPARATORIAS DE MOVIMIENTOS (G). Determinan la geometría y

las condiciones de trabajo. FUNCIONES DE CONTROL DE AVANCES DE LOS EJES Y DE VELOCIDAD DEL CABEZAL

(F, S). Velocidad de desplazamientos y giro del Husillo o herramienta. FUNCIONES DE CONTROL DE HERRAMIENTAS (T). Numeración de las herramientas FUNCIONES AUXILIARES (M). Indicaciones tecnológicas (activación

refrigerante, sentido giro husillo…).

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Descripción de caracteres. Código ISO


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Funciones Preparatorias


FUNCIONES PREPARATORIAS DE MOVIMIENTOS (G). Determinan la geometría y por ende las trayectorias (movimiento) y las condiciones de trabajo. Forma modal o secuencial.

Diferencias entre fabricantes. SIEMENS, FANUC, FAGOR … Funciones de Movimientos G00 Movimiento de interpolación rápido G01 Movimiento de interpolación lineal controlado G02,G03 Movimiento de interpolación arcos

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Funciones Preparatorias G00 y G01


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Funciones Preparatorias G02 y G03


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FUNCIONES DE PROGRAMACION DE COORDENADAS

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Ejemplo de Programación en Coordenadas Rectangulares


En algunos sistemas rectangulares y polares aparecen tres palabras I, J, K asociados a las normales X, Y, Z ; o A en las coordenadas polares, las cuales sirven para indicar la posición del centro del arco que se va ha construir.

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Ejemplo de Programación en Coordenadas Rectangulares

Rectangulares (Ejes y Centro del Arco).

Rectangulares (Ejes y Radio ).

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N010 F80 S850 T1.1N020 M6N030 G90 M03N040 G00 Y27 Z5N050 Z2 N060 G01 Z-4N070 G03 X11 R16 F120N080 G01 N090 G00 Y-8N100 Z-4N110 G01 Y10N120 X73 Y23 I13 J0N130 G03 X73 Y49 I0 J13N140 X63N150 G02 X53.73 Y71.37 N160 X57.53 Y80.57 I-9.19 J9.19N170 G01 Y108N180 G00 Z100N190 X-30 Y0N200 M30

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N010 G90 F100 S800 T1.1N020 M6N030 G0 X44 Z10 M03N040 X16 Z2N050 Z-14 N060 G02 X30 Z-18 N070 G01 N080 X44N090 Z10N100 M30

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Realizar la programación de la siguiente figura con una profundidad de 4 mm La herramienta tiene Ø 10 mm

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FUNCIONES Y PROGRAMACIÓN


Funciones preparatorias Funciones auxiliares

M02, M30 G05, G07

M03, M04 G17, G18, G19

M05 G90, G91

M06 G94, G95

M08, M09 G96, G97

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FUNCIONES DE PROGRAMACION DE COORDENADAS Y PUNTOS DE REFERENCIA

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Funciones Tecnológicas


FUNCIONES DE AVANCE (F)

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Funciones Tecnológicas


FUNCIONES DE GIRO DE CABEZAL (S)

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Funciones Preparatorias de Compensación


FUNCIONES PREPARATORIA DE COMPENSACION DE TRAYECTORIA (G40, G41,G42)

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EJEMPLO DE COMPENSACION DE TRAYECTORIA (G41,G42)

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EJEMPLO DE COMPENSACION DE TRAYECTORIA (G41,G42)

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Funciones Preparatorias de Compensación - Longitud


Referencia con respecto a una herramienta

Referencia con respecto a un punto fijo conocido

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Funciones Misceláneas o Auxiliares


FUNCIONES DE LA MAQUINA (M)

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Funciones Misceláneas o Auxiliares


FUNCIONES DE LA MAQUINA (M)

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Ejemplos de Programación


Programación en Fresadora CNC

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Programación en Fresadora CNC

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Programación en Torno CNC

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Ciclos fijos


CICLO DESCRIPCION

G79 Ciclo fijo definido por el Usuario

G80 Anulación de ciclos fijos

G81 Ciclo fijo de taladrado

G82 Ciclo fijo de taladrado con temporización

G83 Ciclo fijo de taladrado profundo

G84 Ciclo fijo de roscado con macho

G85 Ciclo fijo de escariado

G86 Ciclo fijo de mandrinado con retroceso en G00

G87 Ciclo cajera rectangular

G88 Ciclo cajera circular

G89 Ciclo fijo de mandrinado con retroceso en G01

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Características de los Ciclos fijos


Potencia a los controles, para realizar la programación mas sencilla

La introducción de los datos se realiza a través de parámetros.

Todos los ciclos fijos para fresadora son modales

Los ciclos se realizan sobre cualquier plano de trabajo activo.

No es posible programar G02, G03, G08, G09, G33 en el bloque de definición de un ciclo fijo.

Caso de entrar en un ciclo fijo con el cabeza parado, este arrancará automáticamente a derechas (M03)..

La ejecución de un ciclo fijo anula la compensación de radio.

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Fases de Ciclos fijos


Posicionamiento en el plano inicial. Avance en rápido (G00) al plano de referencia. Mecanizado.Retroceso al plano inicial (G98) o al plano de referencia (G99).

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Ciclo fijo de taladrado simple


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Ciclo fijo de taladrado simple


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Programación en Torno CNC

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Ejemplos de Programación. Ciclos Fijos


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G87- Ciclos Fijos cajera rectangular


Cajera rectangularN100 G87 G98/G99 X… Y… Z… I… J…. K…. B…… C…… D… H…. L….. N…..

X, Y: Coordenadas del centro de la cajera.

Z: Cota del plano de referencia (en absolutas o en incrementales). Coordenada de la cajera en el eje perpendicular

I: Profundidad del mecanizado. Valor total que indica al eje Z, la división de las diferentes pasadas

J: Distancia desde el centro al borde de la cajera según el eje de abscisas (el signo indica el sentido de mecanizado de la cajera). ½ lado horizontal o sea distancia desde el centro hasta la pared según el eje Y

K: Distancia del centro al borde de la cajera según el eje de ordenadas. ½ lado vertical o se la distancia desde el centro de la cajera hasta la pared según el eje X

B: Paso de profundizado según el eje longitudinal.

C: Paso de fresado según el plano principal. Paso lateral

D: Distancia entre el plano de referencia y la superficie de la pieza donde se realizará la cajera. Distancia de seguridad

H: Avance de la pasada de acabado. Velocidad de acabado

L: Valor de la pasada de acabado según el plano principal. Si L>0 se realiza en arista viva, y siL<0 en arista matada. Si no se programa o se hace L=0, no hay pasada de acabado.

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CAJ A RECTANGULAR

N0010 S1000 T1.1N0020 M6N0030 G00 G90 G43 X-40 Y0 Z40 M3N0040 G87 G98 X60 Y40 Z2 I-18 J 45 K25 B4 C8 D2 H80 L0.5 F140N0050 G80 X-40 Y0 Z100N0060 M30

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Conclusiones


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Conclusiones

Mejora la documentación del diseño. Permitir la automatización(SFM)

Reducción de costes y tiempo de desarrollo de productos

Permite la flexibilidad en el diseño y manufactura de productos.

Los diseños pueden ser evaluados y redefinidos mediante simulaciones

Incremento de la calidad y de la precisión y adaptabilidad


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Bibliografía

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& FELLERS, W., Hunt, W., Manufacturing Processes for Technology, Second Edition, Prentice Hall, 2000.

& GROOVER, M.P. Automation, Production System and Computer Integrated Manufacturing, Prentice Hall, 1987 .

& HAWKES, B. The CAD CAM process. Pitman 1988.

& GROOVER M.P. Fundamentos de Manufactura Moderna. 3ª edición., Mc. Graw Hill, Mexico, 2008.

& ZAMANILLO, C., Rosado P. C. Planificación de procesos., Editorial UPV, España, 2000.

& ZAMANILLO, C., García. Integración del diseño y la fabricación. Servicio de publicaciones UPV, España, 1998.

& AGUAYO, F., Soltero, V. Metodología del diseño industrial. 3ª edición., Ra-Ma, España, 2002

CAD/CAM/CAE World (http://www.geocities.com/cadcamworld/) Society of Manufacturing Engineers (http://www.sme.org/cgibin/communities/rpa/rpahome.htm&&&SME&) Sistemas de Manufactura y Automatización (http://www.emac.com.mx/manufact/default.htm) Ingeniería de Sistemas de Manufactura http://www.udem.edu.mx/academico/profesorado/34177/ism/) Calidad Total Aplicada a los Sistemas de Manufactura (www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulidocs/ger/ctasm.htm)

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