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UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELÉCTRICA
“GUÍA DE OPERACIÓN Y PROPUESTA DE PRÁCTICAS PARA MÁQUINAS DE
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO: CENTRO DE MAQUINADO“
TRABAJO PRÁCTICO EDUCATIVO
Que para obtener el título de: INGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICISTA
PRESENTA: THALÍA RAMÍREZ DÍAZ
DIRECTOR: ING. RODOLFO SOLÓRZANO HERNÁNDEZ
XALAPA, VER. MARZO 2014
II
III
Agradecimientos
A todas las personas que
me ayudaron para alcanzar esta meta.
Principalmente a mi mamá, ella fue
quien me apoyó y me motivó siempre.
IV
Índice
Introducción ............................................................................................................. 1
Capítulo 1. Generalidades sobre máquinas CNC .................................................... 2
1.1 Historia de las máquinas herramienta ........................................................ 5
1.2 Factores que favorecen la implantación del CNC ...................................... 8
1.3 Ventajas de la utilización de sistemas CNC ............................................... 9
1.4 Desventajas de la utilización de sistemas CNC ......................................... 9
1.5 Componentes de un centro de maquinado CNC ...................................... 10
1.5.1 Ejes principales .................................................................................. 10
1.5.2 Componentes de bastidor .................................................................. 11
1.5.2.1 Bancada ......................................................................................... 11
1.5.2.2. Mesa .............................................................................................. 11
1.5.2.3 Carro ............................................................................................... 11
1.5.2.4 Columna ......................................................................................... 11
1.5.3 Sistema de transmisión ..................................................................... 11
1.5.3.1 Husillo de bolas .............................................................................. 12
1.5.3.2 Servomotores ................................................................................. 13
1.5.4 Sistema Electro-Informático ............................................................... 13
1.5.4.1 CPU ............................................................................................ 13
1.5.4.2 Periféricos de entrada ................................................................. 14
1.5.4.3 Periféricos de salida .................................................................... 16
Capítulo 2. Herramientas y líquidos para corte ..................................................... 18
2.1 Fresas de alta velocidad .............................................................................. 20
2.2 Fresas de carburo ........................................................................................ 20
2.3 Forma de las fresas ..................................................................................... 21
2.4 Tipos de Fresas ........................................................................................... 23
2.4.1 Fresas de dos gavilanes ....................................................................... 23
2.4.2 Fresas de tres gavilanes ....................................................................... 23
2.4.3 Fresas de múltiples gavilanes ............................................................... 24
2.4.4 Fresas de desbaste ............................................................................... 24
V
2.5 Fallas de las fresas ...................................................................................... 25
2.5.1 Calor excesivo ....................................................................................... 25
2.5.2 Abrasión ................................................................................................ 26
2.5.3 Astillado de los filos cortantes ............................................................... 26
2.5.4 Obstrucción ........................................................................................... 27
2.5.5 Filos acumulados .................................................................................. 28
2.5.6 Endurecimiento mecánico de la pieza de trabajo .................................. 29
2.5.7 Craterización ......................................................................................... 29
2.6 Líquidos para corte ...................................................................................... 30
2.7 Historia de los líquidos para corte ................................................................ 30
2.8 Ventajas de usar líquidos de corte ............................................................... 32
2.9 Desventajas de usar líquidos de corte ......................................................... 32
2.10 Características de un buen líquido para corte ........................................... 32
2.11 Tipos de líquidos para corte ....................................................................... 33
2.11.1 Aceites para corte ............................................................................... 33
2.11.1.1 Aceites activos para corte ............................................................. 34
2.11.1.1 Aceites inertes para corte ............................................................. 34
2.11.2 Aceites emulsificables (solubles)......................................................... 35
2.11.3 Líquidos químicos para corte .............................................................. 35
2.11.4 Ventajas del uso de líquidos químicos para corte ............................... 36
2.11.5 Tipos de líquidos químicos para corte ................................................. 36
2.12 Aplicación de los líquidos para corte ......................................................... 37
2.13 Cálculo de las velocidades de corte, avance y profundidad de corte ....... 37
2.13.1 Velocidad de corte............................................................................... 38
2.13.2 Velocidad de avance ........................................................................... 40
2.13.3 Profundidad de corte ........................................................................... 41
Capítulo 3. Programas para diseño y maquinado de piezas ................................. 42
3.1 Generalidades sobre el código G ................................................................ 44
3.1.1 Estructura del programa ........................................................................ 46
3.1.1.1 Nombre del programa ..................................................................... 46
3.1.1.2 Cabeza del programa ..................................................................... 47
VI
3.1.1.3 Cuerpo del programa ...................................................................... 47
3.1.1.4 Fin de programa ............................................................................. 48
3.2 Uso de Sheetcam ........................................................................................ 51
3.3 Uso de Vectric Aspire .................................................................................. 62
3.4 Uso de Mach3 .............................................................................................. 72
Capítulo 4. Mantenimiento del equipo y normas de seguridad .............................. 79
4.1 Evolución del mantenimiento ....................................................................... 80
4.2 Tipos de mantenimiento ............................................................................... 81
4.3 Mantenimiento y conservación .................................................................... 83
4.4 seguridad ..................................................................................................... 84
4.4.1 Recomendaciones generales ................................................................ 84
4.4.1.1 Orden y limpieza ............................................................................. 84
4.4.1.2 Manejo de cargas ........................................................................... 85
4.4.1.3 Incendios ........................................................................................ 86
4.4.1.4 Riesgo eléctrico .............................................................................. 87
4.4.1.5 Manejo de productos químicos ....................................................... 87
4.4.1.6 Manejo de maquinas ...................................................................... 89
4.4.1.7 Manejo de herramientas ................................................................. 90
4.4.1.8 Protección personal ........................................................................ 91
4.4.2 Cómo actuar ante accidentes ................................................................ 92
4.4.3 Sugerencias al maquinar ....................................................................... 94
Capítulo 5. Prácticas para el centro de maquinado ............................................... 96
Conclusiones ....................................................................................................... 114
Bibliografía .......................................................................................................... 115
VII
Índice de figuras
Figura 1- 1 Fresadora vertical. ................................................................................ 3
Figura 1- 2 Fresadora horizontal. ............................................................................ 4
Figura 1- 3 Centro de maquinado vertical. .............................................................. 4
Figura 1- 5 Herramientas de la edad de piedra. ...................................................... 5
Figura 1- 4 Centro de maquinado horizontal. .......................................................... 5
Figura 1- 6 Herramientas de la Edad del Bronce. ................................................... 6
Figura 1- 7 Herramientas de la Edad del Hierro. ..................................................... 6
Figura 1- 8 Herramienta (taladro manual) de la Edad de las máquinas. ................. 7
Figura 1- 9 Desplazamiento de ejes. ..................................................................... 10
Figura 1- 10 Husillo de bolas. ................................................................................ 12
Figura 1- 11 Dibujo ilustrativo sobre la recirculación de bolas............................... 12
Figura 1- 12 Servomotores. ................................................................................... 13
Figura 1- 13 Tipos de paneles de comandos. ....................................................... 14
Figura 1- 14 Conexión RS232. .............................................................................. 15
Figura 1- 15 Ratón de computadora. ..................................................................... 15
Figura 1- 16 Autómata programable. ..................................................................... 16
Figura 1- 17 Componentes de un centro de maquinado. ...................................... 17
Figura 2- 1 Fresas. ................................................................................................ 19
Figura 2- 2 Fresas de acero de alta velocidad. ..................................................... 20
Figura 2- 3 Fresas de carburo. .............................................................................. 21
Figura 2- 4 Fresa de punta recta. .......................................................................... 21
Figura 2- 5 Fresa de punta esférica. ..................................................................... 22
Figura 2- 6 Fresa de punta tórica. ......................................................................... 22
Figura 2- 7 Fresas de dos gavilanes. .................................................................... 23
Figura 2- 8 Fresa de tres gavilanes. ...................................................................... 23
Figura 2- 9 Fresas de múltiples gavilanes. ............................................................ 24
Figura 2- 10 Fresas de desbaste. .......................................................................... 24
Figura 2- 11 El calor excesivo reduce la vida útil de toda fresa............................. 25
Figura 2- 12 La abrasión desafila los filos cortantes. ............................................ 26
Figura 2- 13 Una carga demasiado pesada en un filo cortante hará que éste se
astille. .................................................................................................................... 27
Figura 2- 14 La obstrucción reduce el espacio para las virutas y puede provocar
que se rompa la fresa. ........................................................................................... 28
Figura 2- 15 Los filos acumulados dan como resultado un mal corte. ................... 28
Figura 2- 16 EL endurecimiento mecánico de la pieza de trabajo puede causar la
falla de la fresa. ..................................................................................................... 29
Figura 2- 17 El uso de líquido para corte puede reducir la craterización. .............. 30
VIII
Figura 2- 18 sebo. ................................................................................................. 31
Figura 2- 19 Fluido para corte. .............................................................................. 31
Figura 2- 20 Líquido semitransparente para corte que permite la visualización del
maquinado en proceso. ......................................................................................... 33
Figura 2- 21 Fresadora con tres toberas distribuidas para lubricar la fresa por el
lado derecho e izquierdo y para lubricar el lugar de formación de virutas (donde
existe más calor y fricción). ................................................................................... 37
Figura 3- 1 Dibujos técnicos. ................................................................................. 43
Figura 3- 2 Dibujo de una placa hecho en el programa Solidworks. ..................... 48
Figura 3- 3 Código G de la placa rectangular hecho por el programa Vectric Aspire.
.............................................................................................................................. 50
Figura 3- 4 Autocad. .............................................................................................. 51
Figura 3- 5 Sheetcam. ........................................................................................... 51
Figura 3- 6 Diseño en Autocad. ............................................................................. 52
Figura 3- 7 Asignación de capas al diseño. ........................................................... 52
Figura 3- 8 Diseño con sus respectivas capas. ..................................................... 53
Figura 3- 10 Importación del dibujo en Autocad a Sheetcam. ............................... 54
Figura 3- 9 Archivo con extensión .DXF. ............................................................... 54
Figura 3- 11 Ventana para posicionar el dibujo e indicar las unidades. ................ 55
Figura 3- 12 Ventana para las opciones de taladrado. .......................................... 55
Figura 3- 13 Ventana para opciones de cajeado. .................................................. 56
Figura 3- 14 Ventana para opciones de contorno con compensación interior. ...... 57
Figura 3- 15 Ventana para opciones de corte del contorno exterior de la pieza. .. 58
Figura 3- 16 Rutas de corte para la operación de taladrado. ................................ 59
Figura 3- 18 Ventana para indicar dónde guardar el código G. ............................. 60
Figura 3- 17 Ubicación del Pos-procesador. ......................................................... 60
Figura 3- 19 Resumen de operaciones. ................................................................ 61
Figura 3- 20 Bloc de notas con extensión .TAP. ................................................... 61
Figura 3- 22 Vectric Aspire. ................................................................................... 62
Figura 3- 21 Encabezado y parte del cuerpo del código G de la figura diseñada en
Autocad. ................................................................................................................ 61
Figura 3- 24 Ícono para importar diseños. ............................................................. 63
Figura 3- 23 Flor de lis de la Universidad Veracruzana. ........................................ 62
Figura 3- 25 Ícono para indicar la creación de un nuevo archivo. ......................... 63
Figura 3- 26 Configuración de la pieza de trabajo. ................................................ 64
Figura 3- 27 Ícono para importar imágenes........................................................... 64
Figura 3- 28 Selección de imagen para vectorizar. ............................................... 65
Figura 3- 29 Tipo de trazado. ................................................................................ 65
Figura 3- 30 Botón para aceptar la creación de los vectores. ............................... 66
IX
Figura 3- 31 Imagen vectorizada. .......................................................................... 66
Figura 3- 32 En esta imagen podemos observar el ícono de cambio de pestaña y
que las líneas del diseño se tornaron rosa, significa que están seleccionadas. .... 67
Figura 3- 33 Pestaña para indicar operaciones de maquinado. ............................ 67
Figura 3- 34 Grabador V-Bit de 60º y 6mm. .......................................................... 68
Figura 3- 35 Ventana para indicar las características del corte. ............................ 68
Figura 3- 36 Simulación del corte. ......................................................................... 69
Figura 3- 37 Botón para cerrar la pestaña. ............................................................ 69
Figura 3- 38 Ícono para guardar la operación y codificarla. .................................. 70
Figura 3- 39 Botones para indicar el tipo de código, para guardarlo y para cerrar la
pestaña. ................................................................................................................ 70
Figura 3- 40 Parte del código G para maquinar la flor de lis de la UV. .................. 71
Figura 3- 42 La ventana superior izquierda, es la parte de la interfaz donde se
muestra el código G para maquinar la pieza deseada. ......................................... 72
Figura 3- 41 Mach3. .............................................................................................. 72
Figura 3- 43 Ventana donde se muestra el código G. ........................................... 73
Figura 3- 44 Ventana de coordenadas de los ejes. ............................................... 73
Figura 3- 45 Pantalla para ver la simulación de corte en tiempo real. ................... 74
Figura 3- 46 Botones de la interfaz de Mach3. ...................................................... 74
Figura 3- 47 Ventanas de información de la herramienta, velocidad de avance del
carro y velocidad del husillo. ................................................................................. 75
Figura 3- 49 En esta imagen podemos observar que el código ya se cargó en la
ventana de comandos y que el diseño ya se encuentra en la pantalla de
simulación. ............................................................................................................ 76
Figura 3- 48 Pestaña para cargar el código G previamente creado. ..................... 76
Figura 3- 50 Teclas de edición. ............................................................................. 77
Figura 3- 51 Ejes coordenados en el origen. ......................................................... 77
Figura 3- 52 Velocidad de avance del carro al 80% de la velocidad.78
Figura 4- 1 Orden y limpieza en el taller. ............................................................... 84
Figura 4- 2 Posiciones de la espalda al cargar...................................................... 85
Figura 4- 3 Posiciones para cargar. ...................................................................... 85
Figura 4- 4 Uso del extintor. .................................................................................. 86
Figura 4- 5 Riesgo eléctrico por cables pelados. ................................................... 87
Figura 4- 6 Condición eléctrica insegura. .............................................................. 87
Figura 4- 7 Protecciones personales adecuadas. ................................................. 88
Figura 4- 8 Manipulación adecuada de maquinaria. .............................................. 89
Figura 4- 9 Uso inadecuado del desatornillador. ................................................... 90
Figura 4- 10 Forma correcta de portar herramientas. ............................................ 90
Figura 4- 11 Equipo de protección personal. ......................................................... 91
X
Figura 4- 12 Pasos para realizar la reanimación cardiopulmonar. ........................ 94
Figura 4- 13 Se recomienda conservar las fresas en su empaque original y
acomodarlas de forma ordenada para que no se dañen. ...................................... 95
Índice de tablas
Tabla 2- 1 Velocidades de corte recomendadas por el fabricante. ........................ 38
Tabla 2- 2 Avances recomendados por diente. ..................................................... 41
Página | 1
Introducción
El progreso de la humanidad a través de los tiempos ha estado regido por el tipo
de herramientas disponibles. Desde que el hombre primitivo usaba piedras como
armas para cazar animales y alimentarse.
Con la revolución industrial de mediados del siglo XVIII se desarrollaron y
se mejoraron continuamente las primeras máquinas herramienta. El desarrollo de
éstas y de tecnologías relacionadas avanzó con gran rapidez durante e
inmediatamente después de la primera y segunda guerras mundiales.
Hoy en día, vivimos en una sociedad enormemente afectada por el
desarrollo de la computadora, tanto que, el trabajo en un taller o industria donde
se usen las máquinas herramienta es impensable sin el uso de las denominadas
máquinas CNC (control numérico computarizado).
Las máquinas herramienta CNC nacieron como respuesta a nuevas
necesidades de la industria, para satisfacer los nuevos requerimientos de calidad y
costes, para mejorar su productividad y permanecer competitivas en el mundo.
La tecnología de punta, las nuevas ideas, los productos innovadores y los
procesos y técnicas especiales de manufactura cada día crean nuevo puestos
más especializados. Para avanzar en la rama del maquinado, una persona se
tiene que mantener actualizada con la tecnología moderna.
A lo largo de este trabajo conoceremos el significado de centro de
maquinado, las ventajas y las desventajas de trabajar con éste, la programación
básica en código G para la creación de programas de control, el software
controlador de la máquina herramienta, los programas usados para el diseño de
piezas, la seguridad personal durante la operación de la máquina, el
mantenimiento que se le debe dar y finalmente una propuesta de prácticas que
contribuya a incrementar los conocimiento de los alumnos que cursen las
experiencias educativas de Procesos de Manufactura, Ciencia de los materiales y
Materiales Electrotécnicos.
2
Capítulo 1. Generalidades sobre
máquinas CNC
3
Básicamente las máquinas herramienta son máquinas de potencia diseñadas para
cortar. Normalmente una máquina herramienta es capaz de sujetar y apoyar la
pieza de trabajo, sujetar y apoyar una herramienta de corte, impartir movimiento a
la herramienta de corte o a la pieza de trabajo y de avanzar la herramienta de
corte o la pieza de trabajo de forma que se logre la acción de corte y la precisión
requerida.
El control numérico puede definirse como un método para controlar con
precisión la operación de una maquina, mediante una serie de instrucciones
codificadas formadas por números, letras y símbolos que la unidad de control
pueda comprender.
El control numérico (CN) y la computadora han aportado cambios
significativos en la industria metal-mecánica. Nuevas máquinas herramienta en
combinación con CNC, le permiten a la industria producir de manera consistente
componentes y piezas, tal que, se puede producir la misma pieza con el mismo
grado de precisión cualquier cantidad de veces.
Las fresadoras son máquinas herramienta que utilizan una o más fresas
(cortadores giratorios) que tienen uno o varios filos cortantes. Existen fresadoras
verticales (Figura 1-1) y fresadoras horizontales (Figura 1-2). Las fresadoras
pueden realizar operaciones como, taladrado, escariado, barrenado, careado para
tuercas, producir superficies planas y de contorno, ranuras, dientes de engranes y
formas helicoidales.
Figura 1- 1 Fresadora vertical.
4
Figura 1- 2 Fresadora horizontal.
Los centros de maquinado, el equivalente en CNC de la máquina fresadora,
pueden llevar a cabo una variedad de operaciones sobre la pieza de trabajo al
cambiar sus propias herramientas de corte. Existen dos clases de centro de
maquinado, el vertical (Figura 1-3) y el horizontal (Figura 1-4). El centro de
maquinado vertical, cuyo husillo está en posición vertical, es utilizado
principalmente para piezas planas donde se requiere un maquinado en tres ejes.
El centro de maquinado horizontal, permite que las piezas sean trabajadas en
cualquier lado en una disposición, si la máquinas está equipada con una mesa
orientable. Algunos centros de maquinado tiene husillos horizontales y verticales,
que permiten a la maquina pasar de uno a otro con mucha rapidez (Steve F Krar,
Arthur R. Gill, Peter Smid, 2009).
Figura 1- 3 Centro de maquinado vertical.
5
1.1 Historia de las máquinas herramienta
La historia de las máquinas herramienta comenzó en la Edad de Piedra (hace mas
de 50 000 años), cuando las únicas herramientas eran las manuales hechas de
madera, huesos de animales, o de piedra (Figura 1-5).
Figura 1- 5 Herramientas de la Edad de Piedra.
Entre los años 4500 y 4000 a. C. las lanzas y hachas de piedra fueron
reemplazadas con implementos de cobre y bronce (Figura 1-6), y la fuerza
humana fue sustituida en algunos casos por la fuerza animal. Fue durante esta
Era del Bronce que los seres humanos gozaron por primera vez de herramientas
“con potencia motriz”.
Figura 1- 4 Centro de maquinado horizontal.
6
Figura 1- 6 Herramientas de la Edad del Bronce.
Alrededor del año 1000 a. C. comenzó la Edad de Hierro, y la mayor parte de las
herramientas de bronce fueron reemplazadas por implementos de hierro con
mayor durabilidad. Una vez que los herreros aprendieron a endurecer y revenir el
hierro, su uso se generalizó (Figura 1-7). Mejoraron enormemente las
herramientas y armas, y se domesticaron animales que proveyeran la fuerza para
algunas de estas herramientas, como el arado. Durante la Edad de Hierro, todos
los utensilios que requería el hombre como los materiales para la construcción de
casas, carretas y mobiliario, eran fabricados a mano por los hábiles artesanos de
esa época.
Figura 1- 7 Herramientas de la Edad del Hierro.
Hace aproximadamente 300 años, la Edad del Hierro se convirtió en la
Edad de las Máquinas (Figura 1-8). En el siglo XVII, la gente comenzó a explorar
7
nuevas fuentes de energía. La fuerza del agua comenzó a reemplazar la fuerza
del hombre y de los animales. Con esta nueva fuerza vinieron mejores máquinas
y, conforme aumentó la producción, se tuvieron más productos disponibles. Las
máquinas siguieron mejorando, y la máquina barrenadora hizo posible que James
Watt produjera la primera máquina de vapor en 1776, iniciando la Revolución
Industrial. La máquina de vapor hizo posible disponer de fuerza motriz en
cualquier área donde se necesitara. Con una velocidad cada vez mayor, se
mejoraron las máquinas y se inventaron nuevas. Bombas de diseño nuevo
recuperaron del mar miles de acres en los países bajos. Molinos y plantas que
habían dependido de la fuerza hidráulica fueron convertidas a las de fuerza motriz
de vapor para producir harina, telas y madera con mayor eficiencia. Las máquinas
de vapor reemplazaron a las velas y el acero sustituyó la madera en la industria de
la construcción naval. Surgieron las vías del ferrocarril que unieron países, y los
barcos de vapor conectaron continentes. Los tractores de vapor y la maquinaria
agrícola mejorada aligeraron las tareas del agricultor. Se fabricaron generadores
para producir electricidad, y se desarrollaron motores diesel y gasolina.
Figura 1- 8 Herramienta (taladro manual) de la Edad de las Máquinas.
Con adicionales fuentes de energía disponibles, la industria creció y se
construyeron nuevas y mejores máquinas. El progreso continuó lentamente
durante la primera parte del siglo XX, excepto por aumentos repentinos durante
las dos guerras mundiales. La Segunda Guerra Mundial incitó la urgente
necesidad de nuevas y mejores máquinas, lo que resultó en una producción más
eficiente.
8
Desde los años cincuenta, el progreso ha sido rápido y ahora estamos en la
era espacial. Calculadoras, computadoras, robots y las máquinas y plantas
automatizadas son muy comunes. El átomo ha sido domesticado y se utiliza la
fuerza nuclear para producir electricidad e impulsar naves. Se ha viajado a la Luna
y al espacio exterior, todo debido a fantástico desarrollos tecnológicos. Las
máquinas pueden producir en masa piezas con una precisión de millonésimos de
pulgada. Los campos de la medición, el maquinado y la metalurgia se han hecho
complejos. Todos estos factores un alto nivel de vida para nosotros. Todos, sin
importar nuestra ocupación o condición social, dependemos de las máquinas y/o
de sus productos.
A través de una mejoría constate, las máquinas herramienta actuales se
han vuelto más precisas y eficientes. Una mayor producción y precisión ha sido
posible mediante la aplicación de la hidráulica, la fluídica y los dispositivos
electrónicos como el control numérico por computadora a las máquinas
herramienta básicas (Krar, 2009).
1.2 Factores que favorecen la implantación del CNC
Los problemas y exigencias de la industria actual comportan una problemática que
favorece la utilización de los sistemas CNC. Entre los más importantes podemos
citar los siguientes:
Mayor exigencia en la precisión de los mecanizados.
Los diseños son cada vez más evolucionados y complejos.
Diversidad de productos, lo que ocasiona la necesidad de estructuras de
producción más flexibles y dinámicas.
Necesidad de reducir errores en la producción para no encarecer el
producto.
Plazos de entrega cada vez más exigentes, lo que exige mantener los
niveles de producción más altos posibles.
El abaratamiento de los sistemas CNC.
9
1.3 Ventajas de la utilización de sistemas CNC
Los sistemas CNC poseen entre otras las siguientes ventajas:
Mayor seguridad para el operador.
Menores requisitos de espacio.
Inventario mínimo de refacciones.
Reducción del desperdicio.
Mejora de la precisión, así como un aumento en la calidad de los productos.
Una mejor uniformidad en la producción.
Posibilidad de utilización de varias máquinas simultáneamente por un solo
operario.
Fácil intercambio de la producción en intervalos cortos.
Posibilidad de servir pedidos urgentes.
Reducción de la fatiga del operario.
Aumento de los niveles de seguridad en el puesto de trabajo.
Disminución de tiempos por máquina parada.
Posibilidad de simulación de los procesos de corte antes de la
mecanización definitiva lo que ahorra en piezas defectuosas.
1.4 Desventajas de la utilización de sistemas CNC
Entre otras, se pueden citar las siguientes desventajas:
Elevado costo de accesorios y de la máquina.
Necesidad de realizar cálculos, saber programación y preparar de forma
correcta para un eficiente funcionamiento.
Costos de mantenimiento más elevados, ya que el sistema de control y
mantenimiento de los mismos es más complicado, lo que genera la
necesidad de personal de servicio y mantenimiento con altos niveles de
preparación.
Necesidad de mantener grandes volúmenes de pedidos para una mejor
amortización del sistema.
(Francisco Cruz Teruel, 2007)
10
1.5 Componentes de un centro de maquinado CNC
Para conseguir los mejores resultados al momento de mecanizar se recomienda
que el operario conozca las prestaciones y los limites en los que opera la máquina.
Es por ello que a continuación se describen los dispositivos y sistemas que
conforman a cualquier centro de maquinado.
1.5.1 Ejes principales
En las máquinas herramienta CNC se aplica el concepto de “eje”, a las direcciones
de los diferentes desplazamientos de las partes móviles de la máquina, como la
mesa porta piezas, carro transversal, carro longitudinal, etc. Existen máquinas
herramienta CNC desde dos hasta cinco ejes, pero para fines de este trabajo, solo
especificamos para las máquinas de tres ejes.
En la Figura 1-9 podemos observar hacia dónde se genera el
desplazamiento positivo y negativo de los ejes X,Y y Z.
Figura 1- 9 Desplazamiento de ejes.
Donde:
El eje “Z” es el que realiza el movimiento perpendicular de la herramienta
hacia el suelo.
El eje “Y” es el que realiza el movimiento transversal de la herramienta.
El eje “X” es el que realiza el movimiento longitudinal de la herramienta.
(Francisco Cruz Teruel, 2007)
11
Se indica con una letra y un signo a cada eje para después identificarlos en
la programación. Debe aclararse que no es cualquier letra, sino que, esta
asignación se encuentra normalizada, no pudiendo ser cambiada en ningún caso.
Los signos “+” y “-“no tienen un sentido matemático sino de dirección.
1.5.2 Componentes de bastidor
1.5.2.1 Bancada
Es la pieza diseñada para soportar las partes de trabajo de la máquina. En su
sección superior están las guías maquinadas que guían y alinean las partes
principales de la máquina.
1.5.2.2. Mesa
Es la parte de la máquina donde se va a fijar el material a mecanizar.
Dependiendo del modelo de máquina con el que se esté trabajando, puede ser
que, la mesa sea fija o móvil.
1.5.2.3 Carro
Es aquella parte móvil de la máquina que se desplaza a lo largo del eje y del usillo
“Y” para posicionar al eje “Z” (el eje que contiene a la herramienta de corte) en las
coordenadas solicitadas por el programa de control.
1.5.2.4 Columna
De la columna no solo se sostiene al motor que hace girar a la herramienta de
corte, sino que, también se encuentran las guías lineales que permiten la
traslación vertical de la herramienta de corte a todo lo largo del plano “X”.
1.5.3 Sistema de transmisión
Los recorridos de la herramienta se originan por la acción única o combinada de
los desplazamientos de cada uno de sus ejes. Y para que los ejes se muevan se
hace girar a los sistemas de transmisión con la ayuda de un motor.
12
A continuación se describe a los componentes que conforman al sistema de
transmisión.
1.5.3.1 Husillo de bolas
El movimiento a los ejes a partir de los motores lo realizan husillos de bolas
(Figura 1-10) que funcionan por el principio de recirculación de bolas. Consiste en
un sinfín acanalado y un acoplamiento a los que se fija el conjunto mecánico a
desplazar. Cuando el grupo motor gira, su rotación se transmite al sinfín y el
cuerpo del acoplamiento se traslada longitudinalmente a través de este,
arrastrando consigo a la mesa de trabajo en el sentido oportuno.
Figura 1- 10 Husillo de bolas.
El accionamiento contiene un conjunto de bolas en recirculación (Figura 1-
11) que garantizan la transmisión de esfuerzos del sinfín a la mesa con unas
pérdidas por fricción mínimas. Las dos partes de su cuerpo están ajustadas con
una precarga para reducir al mínimo el juego transversal entre ellas con lo que
mejora la exactitud y la repetitividad de los desplazamientos. Es decir, un
movimiento sin apenas resistencia y una exactitud del desplazamiento total (sin el
juego que necesariamente tienen que tener los sistemas tradicionales).
Figura 1- 11 Dibujo ilustrativo sobre la recirculación de bolas.
13
1.5.3.2 Servomotores
Estos motores (Figura 1-12) obedecen los impulsos eléctricos mandados por el
sistema de control, en forma de desplazamientos angulares muy precisos, para
hacer girar al husillo de bolas con el que estén conectados. Estos motores poseen
alto par y gran precisión en sus movimientos y en su posicionamiento.
Figura 1- 12 Servomotores.
También se consideran motores paso a paso (motores a pasos):
Un motor de avance paso a paso en un tipo especial de motor síncrono
diseñado para girar a cierto número específico de grados por cada pulso eléctrico
recibido en su unidad de control. Los pasos típicos son de 7.5º o 15º por pulso.
Estos motores se utilizan en muchos sistemas de control, puesto que pueden
controlar precisamente la posición de un eje u otra pieza de maquinaria (Stephen
J. Chapman, 2005).
1.5.4 Sistema Electro-Informático
1.5.4.1 CPU
Es el corazón del sistema, está compuesto por una estructura informática donde el
microprocesador es el elemento principal. La capacidad y potencia de cálculo del
microprocesador determina la capacidad real de la máquina CNC (capacidad de
interpolación, es decir, la capacidad de mover simultáneamente dos o más ejes de
forma controlada, realizando trayectorias perfectamente definidas tanto lineales
como curva).
14
Entre las funciones que tiene que realizar están las siguientes:
Calcular la posición de los ejes y los desplazamientos de la máquina.
Controlar los diferentes modos de funcionamiento de la máquina.
Dirigir todas las señales que van o vienen de los diferentes periféricos.
Controlar el tráfico entre él mismo y el PLC (controlador lógico programable)
Las exigencias modernas, obligan a trabajar con potentes
microprocesadores, incluso existen CPU’s con varios colocados en paralelo para
multiplicar la potencia y velocidad de cálculo necesaria (Francisco, 2007).
1.5.4.2 Periféricos de entrada
Son todos los elementos que sirven para suministrarle información al CPU. Entre
los más importantes existen los siguientes:
1.5.4.1.1 Panel de comandos
Los comandos unificados en los controles, son diferentes incluso dentro de los
mismos fabricantes (Figura 1-13), no existe una unificación tal como pasa con los
teclados de las computadoras.
No obstante todos están diseñados por áreas para realizar la programación
y el control de la máquina de forma sencilla para poder realizar mecanizado
manual. Su construcción suele ser a prueba de ambientes agresivos, dado que,
normalmente estarán en talleres.
Figura 1- 13 Tipos de paneles de comandos.
15
1.5.4.1.2 Conexión con ordenador
Los controles suelen tener una capacidad de almacenamiento no muy grande, por
lo que es totalmente necesario poder comunicarse con algún ordenador que tenga
una capacidad superior. Igualmente, existen programas, normalmente generados
por sistemas de CAM (Manufactura Asistida por Computadora), que no caben en
la memoria de control, por lo que se tiene que establecer un sistema de conexión
constante con el ordenador, este sistema se llama DNC y va paginando el
programa y enviándoselo al control a medida que este lo asimile.
La conexión más habitual que suele encontrarse, es la que utiliza la norma
de comunicación en serie RS232 (Figura 1-14). Para que la comunicación
funcione correctamente, ambos sistemas deben contar con el mismo sistema de
comunicación (Francisco, 2007).
Figura 1- 14 Conexión RS232.
1.5.4.1.3 Ratón
El ratón (Figura 1-15) actúa igual que in sistema informático. Este tipo de periférico
solo existe en controles modernos, muy potentes y que disponen de la capacidad
de realizar dibujos técnicos o incluso tener incorporado un sistema de CAM a pie
de máquina.
Figura 1- 15 Ratón de computadora.
16
1.5.4.3 Periféricos de salida
1.5.4.3.1 Monitor
Es el encargado de informarnos de todos los sucesos que se estén produciendo
entre los diferentes procesos de comunicación, tanto de datos de entrada como de
datos de salida.
Entre los más importantes:
Ver la información que se le suministre desde el teclado.
Controlar las comunicaciones entre otros sistemas informáticos.
Informarnos de todos los sistemas que la máquina tenga activados.
informarnos de las diferentes condiciones tecnológicas que se estén
usando.
Realizar la simulación de mecanizado por pantalla.
Indicar los posibles errores que se detecten en el sistema.
Etc.
1.5.4.2.2 Control de ejes y accesorios de la máquina
El control una vez procesados los datos, transmite información a los diferentes
órganos de la máquina, para que procedan a su ejecución. Estos datos no los
envía directamente a la máquina (motores, puesta en marcha, etc.) sino que lo
hace a través de un PLC o autómata programable (Figura 1-16).
Figura 1- 16 Autómata programable.
17
De forma resumida:
Figura 1- 17 Componentes de un centro de maquinado.
Centro de
maquinado
Componentes
de bastidor
Bancada
Mesa
Carro
Columna
Sistema de
transmisión
Husillo de bolas
Servomo-tores
Sistema
electro-informático
CPU Periféricos de entrada
Panel de comandos
Conexión con
ordenador
Ratón
Periféricos de salida
Monitor
Control de ejes y accesori-os de la máquina
18
Capítulo 2. Herramientas y
líquidos para corte
19
Uno de los componentes más importantes en el proceso de maquinado es la
herramienta de corte o cortador, de cuya función dependerá la eficiencia de la
operación (Krar, 2009).
Una fresa o cortador para fresado es una herramienta multifilos con varias
aristas cortantes (dientes) igualmente espaciadas entre sí, en su periferia circular.
Cada diente puede considerarse como una herramienta de corte de punta simple,
y debe tener los ángulos de ataque y de alivio adecuados para cortar con eficacia.
Figura 2- 1 Fresas.
Dado el alto costo de las herramientas, es muy importante, trabajar con
herramientas modulares intercambiables. Para ello los fabricantes de herramientas
han creado una gran variedad de las mismas, siguiendo estándares normalizados
o recurriendo a sistemas propios (Francisco, 2007).
La forma en que se realiza una pieza consiste en fijar el material de trabajo
con la ayuda de una prensa o sujetándola a la mesa, acercarla hacia el cortador
(sujeto en el husillo y colocado de forma horizontal o vertical, dependiendo del tipo
de fresadora) a mano o por avance automático de la mesa o en el caso de mesas
fijas, se acerca el cortador hacia la mesa. Conforme la pieza y el cortador se
acercan, cada diente hace cortes sucesivos, que producen una superficie lisa,
plana o con un cierto contorno o perfil, dependiendo de la forma del cortador
utilizado.
Muchos materiales son maquinados con mayor eficiencia al utilizar líquidos
de corte, pero otros no. Con la aparición de nuevas y diversas aleaciones,
continuamente se desarrollan nuevos líquidos para corte (Krar, 2009).
20
2.1 Fresas de alta velocidad
Las fresas de acero de alta velocidad (HSS) se utilizan en varias operaciones de
fresado. Son relativamente baratas, fáciles de conseguir y se desempeñan
bastante bien en los trabajos.
Figura 2- 2 Fresas de acero de alta velocidad.
Cuando el maquinado requiere una herramienta más dura que el acero de
alta velocidad, pero no tan dura como el carburo, se utilizan fresas con
endurecedores adicionales, por ejemplo, una fresa de cobalto. Las fresas de
cobalto son un poco más caras que las de acero de alta velocidad pero tienen una
vida de herramienta más larga.
2.2 Fresas de carburo
El carburo es un material duro, rígido y más resistente a altas temperaturas de
corte que las fresas de acero de alta velocidad. Gracias a estas propiedades
físicas es posible que gire y avance a velocidades mayores, lo que conlleva a que
aumenten los índices de producción. Estas fresas son más costosas que las HSS
pero como tienen un alto rendimiento se reducen en medida los costos de
remoción de material.
21
Figura 2- 3 Fresas de carburo.
2.3 Forma de las fresas
El tipo más común de fresas es el de punta recta (Figura 2-4). Se usa cuando se
requiere de un fondo plano y una esquina filosa entre la pared y el fondo.
Figura 2- 4 Fresa de punta recta.
22
Otro tipo común de fresa es la de radio completo, también conocida como fresa de
punta esférica (Figura 2-5). Esta fresa se usa para trabajos en 3D.
Figura 2- 5 Fresa de punta esférica.
Fresa con radio esquinado o también conocida como fresa tórica (Figura 2.6). Esta
fresa también se puede usar para trabajos en 3D o para superficies planas que se
requieren radios esquinados entre la pared y el fondo.
Figura 2- 6 Fresa de punta tórica.
23
2.4 Tipos de Fresas
2.4.1 Fresas de dos gavilanes
Las fresas de dos gavilanes (Figura 2-7) ofrecen un flujo de viruta excelente y
rápida eliminación de metal. Pueden tener diferente longitud de labios en el
extremo, lo que les permite fresar ranuras, hacer guías y taladrar agujeros anchos.
Se recomienda elegir la fresa más corta posible para obtener la rigidez de
herramienta máxima, reducir las vibraciones y evitar el rompimiento de la
herramienta.
Figura 2- 7 Fresas de dos gavilanes.
2.4.2 Fresas de tres gavilanes
Las fresas de tres gavilanes (Figura 2-8) con extremos dentados se utilizan para
hundirse en la pieza de trabajo. Se pueden usar para fresar ranuras, cavidades,
guías y para taladrar dentro de una pieza de trabajo como comienzo para una
operación de fresado. Estas fresas minimizan las vibraciones más que las de dos
gavilanes, dando como resultado una mejor eliminación de viruta.
Figura 2- 8 Fresa de tres gavilanes.
24
2.4.3 Fresas de múltiples gavilanes
Las fresas de múltiples gavilanes son aquellas que tienen más de cuatro gavilanes
(Figura 2-9). Estas fresas se recomiendan para cavidades, fresado de engranajes,
perforado de dados y ranurado recto. Aunque requieren un hoyo de comienzo
antes de fresar una ranura en la pieza de trabajo, por ejemplo, un hoyo hecho por
una fresa de tres gavilanes.
Figura 2- 9 Fresas de múltiples gavilanes.
2.4.4 Fresas de desbaste
Las fresas de desbaste (Figura 2-10) están diseñadas para proveer el mejor
desempeño mientras maquinan un amplio rango de materiales. Su diseño divide
las virutas en péquelas piezas para la remoción rápida de metal, la cual reduce el
calor, la fricción y la potencia requerida para cortar el metal. La acción de la fresa
de desbaste de dividir la viruta permite cortes más profundos a velocidades más
rápidas (Krar, 2009).
Figura 2- 10 Fresas de desbaste.
25
2.5 Fallas de las fresas
Para obtener la máxima eficiencia en el uso de las fresas se necesita estar
informado sobre los factores que contribuyen a la falla o al mal desempeño, más
que el estilo o el tipo de cortador que se use.
2.5.1 Calor excesivo
Una de las causas principales de la falla total del filo de corte y la reducción en la
vida de toda herramienta es el exceso de calor (Figura 2-11). Dicho calor se
genera al frotar los filos de herramienta sobre la pieza de trabajo o por las virutas
resbalando a lo largo de las caras de la fresa cuando están siendo separadas de
la pieza que se está fresando.
Conforme los filos cortantes se desafilan, se requiere de más fuerza para
separar las virutas, incrementándose la presión de deslizamiento sobre las virutas
en las caras de los dientes, resultando en más calor. Al aumentar el calor, el
refrigerante que se utiliza para reducir la temperatura se hace menos eficiente, las
temperaturas se elevan más, se afectan aún más la dureza y resistencia de los
filos cortantes y se repite el ciclo. El calor no se puede eliminar en su totalidad,
pero se puede minimizar, utilizando herramientas correctamente diseñadas y
afiladas, operando a velocidades y avances recomendados para el material de la
pieza de trabajo y aplicando con eficiencia un refrigerante (Krar, 2009).
Figura 2- 11 El calor excesivo reduce la vida útil de toda fresa.
26
2.5.2 Abrasión
Por abrasión (Figura 2-12) nos referimos al desgaste causado por la metalurgia de
la pieza de trabajo.
Desafila los filos cortantes y causa “pistas de desgaste” alrededor de la
periferia de una fresa. Conforme el desafilado se incrementa y las pistas de
desgaste se hacen más grandes, la fricción aumenta y se requiere de una fuerza
mayor para mantener la fresa trabajando. La rápida elevación en fricción, calor y
fuerzas rotativas resultado de la naturaleza abrasiva del material de la pieza de
trabajo, puede llegar a un punto donde la fresa deja de funcionar con efectividad o
es totalmente destruida. Puesto que el calor y la abrasión están relacionados, las
sugerencias para la minimización del calor, también son aplicables a la abrasión
(Krar, 2009).
Figura 2- 12 La abrasión desafila los filos cortantes.
2.5.3 Astillado de los filos cortantes
Cuando las fuerzas de corte imponen sobre los filos cortantes una carga más
elevada de lo que puede soportar su resistencia, ocurren pequeñas fracturas y
pequeñas áreas de los filos se desmoronan o se astilla (Figura 2-13). El material
que queda sin cortar debido a estas porciones desmoronadas impone carga de
corte todavía más elevada en el siguiente diente de la fresa, agravando el
problema. Esta situación es progresiva, y una vez iniciada conducirá a la falla total
de la fresa, puesto que los filos están astillados son filos romos que incrementan la
fricción, el calor y los requerimientos de potencia (Krar, 2009).
27
Entre las causas más comunes de fractura y astillamiento, están:
Avance excesivo por diente.
Diseño defectuoso de la fresa.
Fragilidad en la fresa debido a un tratamiento térmico inadecuado.
Operación en reversa de las fresas.
Vibración debida a un estado no rígido en el sistema de sujeción, la pieza
de trabajo o la máquina.
Un lavado deficiente de las virutas, lo que permite que las virutas se
vuelvan a cortar o se compriman entre las superficies de la pieza y los filos
cortantes.
Ruptura del filo acumulado.
2.5.4 Obstrucción
Algunos materiales de la pieza de trabajo tienen una composición “gomosa” que
hace que las virutas sean largas como cordeles y compresibles (Figura 2-14). Las
virutas de otros materiales pueden tener una tendencia a soldarse en frio o a
adherirse a los filos cortantes y/o las caras de los dientes. Durante el fresado de
estos materiales, a menudo las virutas obstruyen o llenan el área de las ranuras,
resultando en la ruptura de la fresa. Esta situación se puede minimizar reduciendo
la profundidad o el ancho del corte, usando herramientas con menos dientes para
que las virutas tengan más espacio para lavarse o usando dos toberas de
refrigerante.
Figura 2- 13 Una carga demasiado pesada en un filo cortante hará que
éste se astille.
28
Figura 2- 14 La obstrucción reduce el espacio para las virutas y puede provocar
que se rompa la fresa.
2.5.5 Filos acumulados
Cuando hablamos de filos acumulados (Figura 2-15) nos referimos a las partículas
del material eliminado que se van adhiriendo y compactando (acumulando) a los
filos de la herramienta. Después de cierto tiempo esta acumulación comenzara a
cortar el material, pero dejando un acabado inadecuado. Cuando esto ocurre se
requiere más potencia. Periódicamente el material acumulado se desprende pero
llevándose consigo una porción del filo.
Este problema se puede solucionar al reducir el avance y/o la velocidad de
corte y también aplicando un buen fluido de corte.
Figura 2- 15 Los filos acumulados dan como resultado un mal corte.
29
2.5.6 Endurecimiento mecánico de la pieza de trabajo
El endurecimiento mecánico (Figura 2-16), trabajo en frio o vidriado es a causa de
los filos cortantes que están deformando o comprimiendo la superficie de la pieza,
provocando un cambio en la estructura del material que incrementa su dureza. Es
fácil notar cuando el material esta endurecido pues la superficie se ve lisa, vidriada
y es más resistente a la penetración de los filos.
Sugerencias para evitar este tipo de falla:
Usar herramientas afiladas a avances potentes para minimizar el contacto
de rozamiento entre los filos y la pieza.
Aplicar de forma generosa aceite activado para corte.
Que la parte en voladizo de la herramienta sea lo más corta posible para
disminuir la deflexión durante el corte.
En caso de que la superficie a fresar ya esté vidriada debido a una
operación de corte previa, rompa el vidriado puliendo o tallándola con tela
abrasiva gruesa para reducir lo resbaloso.
Figura 2- 16 EL endurecimiento mecánico de la pieza de trabajo puede causar la
falla de la fresa.
2.5.7 Craterización
La craterización (Figura 2-17) es la formación de pequeños huecos en las caras de
la herramienta, y son causados por el enrollamiento y deslizamiento de las virutas
recién cortadas de la pieza de trabajo. Una vez iniciada la craterización, puede
30
empeorar progresivamente hasta causar falla total de la herramienta. Este
problema se puede reducir aplicando refrigerante.
Figura 2- 17 El uso de líquido para corte puede reducir la craterización.
2.6 Líquidos para corte
En el tema anterior, sobre fallas de fresas, se recomendó el uso de líquidos de
corte o de refrigerantes en la mayoría de los casos, pues reducen
significativamente el calor y la fricción provocados por la deformación del metal y
por la viruta desprendida, además, porque lubrican la herramienta y la pieza de
trabajo. Ya teniendo la noción de para qué se usan estos líquidos, ahora solo nos
resta conocer un poco de su historia, las ventajas y desventajas sobre su uso, los
tipos de líquidos para corte que existen y la forma en que deben aplicarse.
2.7 Historia de los líquidos para corte
Hace siglos se descubrió que el agua evitaba que la piedra de esmeril se vitrificara
y que producía un mejor acabado superficial en la pieza, el problema era que la
pieza rectificada se oxidaba. Hace aproximadamente cien años los mecánicos
descubrieron que se podían producir piezas precisas y tersas aplicando sebo
(Figura 2-18), aunque este no servía para enfriar.
31
Figura 2- 18 sebo.
Más adelante a partir del sebo, se desarrollaron los aceites de manteca,
eran buenos lubricantes que incluso enfriaban un poco, pero no servían por mucho
tiempo pues se volvían rancios rápidamente.
A principios del siglo XX se agregó jabón al agua para mejorar el corte,
evitar la oxidación y proporcionar cierta lubricación.
Para 1936 se hizo una gran mejora al crearse los aceites solubles,
emulsiones blancas lechosas con la misma capacidad de enfriamiento del agua y
lubricidad del aceite de petróleo, eran muy económicos, sin embargo seguían
volviéndose rancios con rapidez.
Fue hasta 1944 cuando aparecieron los primeros líquidos para corte de
origen químico (Figura 2-19), hechos con muy poco contenido de aceite y con
agentes químicos lubricantes. Estos líquidos tienen mejores cualidades de
enfriamiento, lubricación, no se enrancian con rapidez y además ofrecen buena
resistencia ante la corrosión.
Figura 2- 19 Fluido para corte.
32
2.8 Ventajas de usar líquidos de corte
Las herramientas duran más y se reducen los costos de inversión.
Se reducen el calor y la fricción y se aumenta la velocidad de producción,
pues se pueden elevar las velocidades de maquinado.
Se reducen los gastos de energía pues una herramienta bien afilada
requiere de menor potencia para cortar.
Se reduce el costo de mano de obra porque la herramienta requiere de
menos afiladas por parte del operario.
2.9 Desventajas de usar líquidos de corte
Pueden tener efectos muy negativos para el medio ambiente: contienen
nitrito sódico (aditivo anti-corrosión), un químico muy toxico para el medio
ambiente acuático.
Pueden ser causa de riesgos para la salud del operario: el nitrito sódico se
absorbe muy fácil por la piel y puede causar cáncer.
Pueden resultar en costos considerables por adquisición, almacenamiento y
eliminación de residuos.
2.10 Características de un buen líquido para corte
Lo más efectivo y deseable es que la sustancia tengas las siguientes propiedades:
1. Buena capacidad de enfriamiento: para reducir la temperatura de corte,
aumentar la vida de la herramienta y la producción, y mejorar la precisión
dimensional.
2. Buenas cualidades de lubricación: para evitar que el metal se adhiera al
borde cortante y forme un filo acumulado, lo que origina un acabado
superficial deficiente y una menor duración de la herramienta
3. Resistencia a la oxidación: para evitar corrosión en la pieza de trabajo o en
la máquina.
4. Estabilidad (larga vida): para mantenerse bien en almacenamiento y en uso.
5. Resistencia a que se haga rancio.
6. No toxico: para que no provoque problemas en la piel del operario.
7. Transparencia: para permitir al operario ver el trabajo claramente durante el
maquinado (Figura 2-20).
33
8. Viscosidad relativamente baja: que permita que las virutas y la suciedad
rápidamente se asienten.
9. No inflamable: para evitar que se queme muy rápido, de preferencia debe
ser incombustible. Además no debe humear demasiado ni formar depósitos
gomosos que puedan provocar que las partes corredizas de la máquina se
pongan pegajosas y se atasquen.
Figura 2- 20 Líquido semitransparente para corte que permite la visualización del
maquinado en proceso.
2.11 Tipos de líquidos para corte
Los líquidos para corte se dividen en tres categorías:
2.11.1 Aceites para corte
A su vez se dividen en aceites activos o inertes, esto se refiere a la capacidad
química del aceite para reaccionar con la superficie del metal a temperaturas
elevadas a fin de protegerlo y mejorar la acción de corte.
34
2.11.1.1 Aceites activos para corte
Son los mejores para trabajos pesados y generalmente se usan en acero. Pueden
ser oscuros o transparentes. Se dividen en tres grupos:
1. Los aceites minerales sulfurados, que contienen de 0.5% a 0.8% de azufre,
generalmente son de color claro y transparente, y tienen buenas
propiedades de enfriamiento, lubricación y anti-soldadura. Son útiles para el
corte de acero de bajo carbono y de metales tenaces y dúctiles. Estos
aceites manchan el cobre y a sus aleaciones, por ello, no se recomiendan
para su empleo en dichos materiales.
2. Los aceites minerales sulfoclorados contiene arriba del 3% de azufre y 1%
de cloro. Evitan la formación de filos acumulados y prolongan la duración de
la herramienta. Se recomiendan para cortar aceros de bajo carbono y de
aleación cromo-níquel.
3. Las mezclas de aceite grasoso sulfoclorados contiene más azufre que las
mezclas anteriores. Son muy eficientes para maquinados pesados.
2.11.1.1 Aceites inertes para corte
El azufre que contienen es el natural del aceite y no tiene valor químico en la
función del líquido durante el maquinado. Se denominan inertes porque el azufre
esta tan firmemente unido al aceite, que se libera muy poco como para reaccionar
con la superficie de trabajo. Se dividen en cuatro grupos:
1. Los aceites minerales simples tiene factores de humidificación y
penetración debido a su baja viscosidad. Se recomiendan para usarlos en
el corte a metales aplomados y metales no ferrosos (como el aluminio, latón
y magnesio).
2. Los aceites grasos, como el aceite de manteca, hoy en día tiene
aplicaciones limitadas, generalmente se emplean en metales tenaces y no
ferrosos en los que un aceite sulfurado puede crear decoloración.
3. Las mezclas de aceites grasos y minerales, son combinaciones que
resultan en una mejor penetración, originando mejores acabados en
metales ferrosos y no ferrosos.
4. Las mezclas sulfuradas de aceites graso-minerales, son una mezcla de
azufre, aceites grasos y aceites minerales, tiene excelentes propiedades
anti-soldadura y lubricación cuando las presiones de corte son altas y la
35
vibración de la herramienta es excesiva. Se recomiendan para usarlos en el
corte de metales no ferrosos.
2.11.2 Aceites emulsificables (solubles)
Sabemos que el agua es el mejor refrigerante para corte y también que provoca la
oxidación de los metales. Para resolver este problema, se le agregó aceite soluble,
entonces, se obtuvo un líquido de corte con excelentes cualidades de lubricación y
enfriamiento.
Los aceites solubles contienen un material parecido al jabón, que los hace
solubles al agua y hace que se adhieran a la pieza de trabajo durante el
maquinado. Estos aceites vienen en forma de concentrados, normalmente se
añaden de 1 a 5 partes de concentrado a 100 partes de agua, dependiendo de las
necesidades del maquinado.
Clases de aceites solubles fabricados para diversas condiciones de maquinado:
1. Aceites minerales emulsificables: Contienen varios compuestos para lograr
que sean solubles con el agua. Son baratos, buenos para enfriar y lubricar,
se usan en operaciones generales de corte.
2. Aceites emulsificables súper grasos: Son aceites minerales a los que se les
ha agregado gran cantidad de aceite graso. Por poseer mejores cualidades
de lubricación se usan para operaciones de maquinado más severas,
generalmente cuando se maquina aluminio.
3. Aceites emulsificables para presión extrema: Estos aceites contienen
azufre, cloro y fosforo además de aceites grasos que les proporcionen
mejores cualidades de lubricación para operaciones de maquinado
pesadas. Usualmente a una parte de aceite se le ponen 20 partes de agua.
2.11.3 Líquidos químicos para corte
Son sustancias que dependen de agentes químicos para la lubricación y la
reducción de la temperatura, tales como:
1. Aminas y nitritos que previenen la oxidación
2. Nitratos para estabilizar a los nitritos.
3. Fosfatos y boratos para ablandar el agua.
36
4. Jabones y agentes humidificantes para la lubricación.
5. Compuestos de fosforo, cloro y azufre para la lubricación química.
6. Glicoles que actúan como agentes mezcladores.
7. Germinicidas para controlar el desarrollo de bacterias y evitar la rancidez.
2.11.4 Ventajas del uso de líquidos químicos para corte
Debido a los agentes químicos agregados a los líquidos para corte se tienen las
siguientes ventajas:
1. Buen control de la oxidación.
2. Resistencia a la rancidez durante largos periodos.
3. Reducción de la cantidad de calor generada durante el corte.
4. Excelentes cualidades de enfriamiento.
5. Mayor durabilidad de los aceites de corte.
6. No son inflamables ni emiten humo.
7. Se separan fácilmente de la pieza de trabajo y de las virutas.
8. El polvo y las virutas se asientan rápidamente, por lo que, no hay
recirculación de estas por el sistema de enfriamiento.
9. No taponan el sistema de enfriamiento debido a la acción detergente del
fluido.
2.11.5 Tipos de líquidos químicos para corte
Son tres clases de líquidos químicos para corte los que se fabrican:
1. Líquidos de solución verdadera: Poseen inhibidores de herrumbe, son
buenos eliminadores de calor para operaciones de rectificado, usualmente
son soluciones incoloras. Por cada parte de solución verdadera se agregan
entre 50 a 250 partes de agua, dependiendo de la aplicación. El problema
de esta solución es que tiende a formar depósitos cristalinos duros que
podrían interferir con la operación de las partes móviles de la máquina.
2. Líquidos con agente humidificador: Contienen sustancias que mejoran la
acción humidificante del agua, la herrumbe y disipan de forma uniforme el
calor. Se recomienda para operaciones de maquinado en las que se usan
herramientas de corte de alta velocidad o de carburo.
37
3. Líquidos con agente humidificador y lubricantes: Son similares a los
líquidos verdaderos, pero estos contienen aditivos como cloro, azufre o
fósforo para aumentar los efectos de lubricación. Su uso es para
operaciones de maquinado severo con herramientas de acero de alta
velocidad y carburo.
2.12 Aplicación de los líquidos para corte
La vida de las herramientas de corte y las operaciones de maquinado se ven
afectadas por la manera en que se aplica el líquido para corte. Debe suministrarse
a baja presión y la pieza de trabajo y la herramienta de corte siempre deben estar
cubiertas. Dada la práctica y la experiencia, se sugiere que la tobera que
suministra el líquido, sea aproximadamente tres cuartos del ancho de la
herramienta de corte. Es aconsejable que el líquido de corte se dirija justo a los
filos del cortador, para reducir y controlar el calor creado durante la acción de corte
y para prolongar la vida de la herramienta.
Figura 2- 21 Fresadora con tres toberas distribuidas para lubricar la fresa por el
lado derecho e izquierdo y para lubricar el lugar de formación de virutas (donde
existe más calor y fricción).
2.13 Cálculo de las velocidades de corte, avance y profundidad de
corte
Los factores de mayor importancia que afectan la eficiencia de la operación de
fresado, son la velocidad de corte, el avance y la profundidad de corte. Si se opera
38
la fresa demasiado lento se desperdiciará tiempo valioso, en tanque que una
velocidad excesiva resultará en pérdida de tiempo al reemplazar y volver a afilar
las fresas. El algún punto entre estos dos extremos, está la velocidad de corte
eficiente para el material que se ve a maquinar.
La velocidad a la cual avanza la fresa hacia la pieza fija es importante. Si
avanza demasiado lento, también se desperdiciara tiempo y puede producir
vibración en la fresa, lo que acorta la vida de la misma. Si se avanza demasiado
rápido, los dientes de la fresa se pueden romper. Se desperdiciara mucho tiempo
si se efectúan varios cortes poco profundos en vez de un corte profundo o de
desbaste. Por lo tanto, la velocidad, el avance y la profundidad de corte son tres
factores importantes en cualquier operación de fresado.
2.13.1 Velocidad de corte
La velocidad de corte de un metal se puede definir como la velocidad, en pies
superficiales por minuto (pie/min) o en metros por minuto (m/min) a los cuales el
metal se puede maquinar con eficiencia. La fresa debe girar a un número
específico de r/min, dependiendo de su diámetro, para lograr la velocidad de corte
apropiada.
Los fabricantes siempre incluyen en el empaque la velocidad de corte para
la que fue diseñada la fresa (Tabla 2-1).
Velocidades de corte
Fresa de acero de alta velocidad Fresa de carburo
Material Pie/min m/min Pie/min m/min
Acero aleado 40 a 70 12 a 20 150 a 250 45 a 75
Aluminio 500 a 1000 150 a 300 1000 a 2000 300 a 600
Bronce 65 a 120 20 a 35 200 a 400 60 a 120
Hierro fundido 50 a 80 15 a 25 125 a 200 40 a 60
Acero inoxidable 30 a 80 10 a 25 100 a 300 30 a 90
Tabla 2- 1 Velocidades de corte recomendadas por el fabricante.
La siguiente fórmula se usa para calcular la velocidad de corte:
39
Donde:
Vc = Velocidad de corte en m/min o pie/min.
N = Velocidad de giro del husillo en RPM:
D = Diámetro de la fresa en mm.
Fórmula para calcular las revoluciones por minuto a las que debe girar la fresa:
Ejemplo:
Calcular las RPM requeridas para una fresa de acero de alta velocidad de 75mm
de diámetro al cortar acero si la Vc = 30m/min.
Si el diámetro de la herramienta esta en pulgadas usamos la siguiente fórmula:
Ejemplo:
Calcular la velocidad a la que debe girar una fresa de carburo de 2 pulgadas de
diámetro para fresar una pieza de hierro fundido si la Vc = 150.
Recomendaciones para obtener mejores resultados al cortar:
1. Para una vida más larga de la fresa, use la velocidad de corte más baja del
rango recomendado.
2. Al iniciar un nuevo trabajo, use el rango bajo de la velocidad de corte e
incremente gradualmente hacia el rango alto si las condiciones lo permiten.
3. Si se requiere un acabado fino, reduzca el avance en vez de incrementar la
velocidad de la fresa.
40
2.13.2 Velocidad de avance
El avance es el movimiento de la fresa en la dirección del trabajo. Se puede
expresar en mm/rev o en mm/min, hay que tener en cuenta que el avance por
revolución se refiere solo a un diente de la fresa (Tabla 2-2), por lo que se tendrá
que multiplicar dicho avance por el número de dientes.
Fórmula para calcular la velocidad de avance en mm/min:
Donde:
Va = Velocidad de avance.
Nd = Número de dientes de la fresa.
Vad = Velocidad de avance por diente.
Ejemplo:
Calcular la velocidad de avance en mm/min de un mecanizado donde las RPM a
aplicar son de 500 y el avance por vuelta por diente es 0.1mm y el número de
dientes de la fresa es de 6.
Fórmula para calcular la velocidad de avance en mm/rev:
Ejemplo:
Calcular la velocidad de avance en mm/rev de un mecanizado donde las RPM son
de 500, el avance de la herramienta es de 400mm/min y el número de dientes es
6.
41
Avance por diente recomendado para fresas de acero de alta velocidad (HSS)
Fresas de careado
Fresas helicoidales
Fresas de ranurado y de corte lateral
Fresas frontales
Material pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm
Acero aleado
0.006 0.15 0.005 0.12 0.004 0.1 0.003 0.07
Aluminio 0.022 0.55 0.018 0.45 0.013 0.33 0.011 0.28
Latón y bronce
0.014 0.35 0.011 0.28 0.008 0.2 0.007 0.18
Hierro fundido
0.013 0.33 0.010 0.25 0.007 0.18 0.007 0.18
Acero inoxidable
0.006 0.15 0.005 0.13 0.004 0.1 0.003 0.08
Tabla 2- 2 Avances recomendados por diente.
2.13.3 Profundidad de corte
La profundidad de corte es la distancia que penetra la fresa en el material. El
ancho de corte va a depender del diámetro de la fresa.
Cuando se desee una superficie lisa y exacta, es buena práctica de fresado
efectuar un corte de desbaste y otro de acabado. Los cortes de desbaste deben
ser profundos, con un avance tan grande como lo permitan la máquina y la pieza.
Los cortes de acabado deben ser ligeros, con un avance más fino de lo utilizado
para los cortes de desbaste.
La profundidad de corte debe ser por lo menos de 0.15 pulg (0.4mm) para
materiales ferrosos.
42
Capítulo 3. Programas para
diseño y maquinado de piezas
43
La programación es la base del control numérico, es importante que el operario
conozca esta técnica para indicarle a la máquina las operaciones que realizara,
para obtener la pieza deseada.
El control numérico es el método para controlar con precisión la operación
de las máquinas CNC mediante un lenguaje (código G) conformado por una serie
de instrucciones codificadas, formadas por números, letras y símbolos que la
unidad de control de la máquina pueda interpretar.
El código G se puede escribir en la computadora línea a línea pero es un
trabajo muy tardado y de mucho cuidado, puede haber códigos de miles de líneas
que una persona tardaría en escribir días incluso semanas. Afortunadamente
existen programas como Sheetcam y Vectric Aspire que automáticamente generan
el código de la pieza que se desee maquinar.
En la actualidad existen los programas de CAD (diseño asistido por
computadora) y CAM (manufactura asistida por computadora), cuya finalidad es
utilizar las computadoras para automatizar la producción de dibujos o diagramas y
elaborar listas o proyectos de materiales en un diseño, en un nivel más avanzado.
Estos programas brindan al diseñador capacidades para facilitar el proceso del
diseño y al fabricante para producir piezas más rápido, a menor costo y de mayor
calidad.
Para llevar a cabo el maquinado de la pieza deseada, primero se necesita
realizar el diseño de ésta en alguno de los programas CAD o CAM, después
generar las instrucciones (código G) con ayuda de algún software y finalmente
trasladar estas instrucciones al programa controlador de la máquina para que vaya
indicando al controlador de ejes y accesorios de la máquina cuándo ejecutarlas.
Figura 3- 1 Dibujos técnicos.
Sin embargo, todavía existen talleres en los que se programa a pie de
máquina, es decir, se traza el boceto de la figura en papel (Figura 3-1), se indican
44
las dimensiones requeridas y se empieza a crear la lista de instrucciones que se
introducirán línea a línea desde el teclado de la máquina.
3.1 Generalidades sobre el código G
El código G, es una serie de números y letras normalizados que se colocan de
forma ordenada y lógica, sirven de instrucciones para que la máquina herramienta
lleve a cabo los movimientos y cortes necesarios para crear una pieza.
La siguiente lista muestra las funciones más comunes y su uso:
G00 Para posicionamiento rápido del carro.
G01 Interpolación lineal a velocidad controlada.
G02 Interpolación circular en sentido de las manecillas del reloj.
G03 Interpolación circular en sentido contrario a las manecillas del reloj.
G04 Descanso o temporización.
G10 Ajuste de excentricidad.
G17 Selección del plano XY.
G18 Selección del plano ZX.
G19 Selección del plano YZ.
G20 Entrada de dimensiones en pulgadas (in).
G21 Entrada de dimensiones en milímetros (mm).
G37 Entrada tangencial de la herramienta.
G38 Salida tangencial de la herramienta.
G40 Cancelación de compensación del cortador.
G41 Compensación de longitud de la herramienta en dirección positiva.
G42 Compensación de longitud de herramienta en dirección negativa.
G43 Compensación de longitud.
G44 Anulación de la compensación de longitud.
G81 Ciclo fijo de taladrado.
G84 Ciclo fijo de roscado con macho.
G85 Ciclo fijo de escariado.
G87 Ciclo fijo de cajera rectangular.
G88 Ciclo fijo de cajera circular.
G92 Desplazamiento del origen de la pieza.
G94 Velocidad de avance F en mm/min.
G95 Velocidad de avance F en mm/rev.
M00 Parada del programa.
M01 Paro opcional.
45
M02 Fin de programa.
M03 Arranque del husillo en el sentido de las manecillas del reloj.
M04 Arranque del husillo en el sentido contrario a las manecillas del reloj.
M05 Parada del husillo.
M06 Cambio de herramienta.
M08 Puesta en marcha del refrigerante.
M09 Desactivar el refrigerante.
M30 Fin del programa y vuelta al inicio.
Las siguientes letras anteceden datos numéricos utilizados para identificar el valor
de las funciones específicas:
S… Velocidad.
F… Avance.
D… Excentricidad diametral del cortador.
T… Número de la herramienta.
X… Coordenada del eje x.
Y… Coordenada del eje y.
Z… Coordenada del eje z.
N… Número de frase o bloque (es obligatorio indicarlo en todas las frases
para que el control entienda dónde empiezan).
Nota 1: El programa se Sheetcam siempre usa la “N” para cada frase, pero el
programa de Vectric Aspire se salta ese paso y simplemente coloca la frase. Pues
son códigos que no suelen tener errores y no hace falta corregirlos. Pero en el
caso extremo de que llegue a estar mal una frase, se pueden corregir abriendo el
código desde el programa controlador de la máquina (Mach3).
Ahora se muestra la forma en que deben estructurarse las frases de
programación:
N… G… X… Y… Z… F… S… T… M…
Ejemplo para aclarar la estructura de las frases:
N50 G01 X14 Z27 F120 M03
46
Con esta frase, le estamos diciendo a la máquina que en el paso 50 mueva de
forma rápida al carro a una velocidad de avance de 120 (mm/min o mm/rev, esto
depende de la indicación de velocidad solicitada al inicio del programa), coloque a
la herramienta de corte a 14 unidades del origen en X y a 27 unidades del origen
en Z y que empiece a girar el husillo en el sentido de las manecillas del reloj; todo
esto al mismo tiempo, pues las instrucciones se encuentran en la misma línea.
3.1.1 Estructura del programa
3.1.1.1 Nombre del programa
Usualmente los programas usan cinco caracteres para indicar el nombre del
programa, pero solo se pueden escribir valores numéricos y sin espacios ni ningún
otro carácter entre ellos, pueden ser valores entre 00000 y 99998. En el control no
pueden existir programas con el mismo nombre pues ya tiene en memoria uno
llamado de la misma forma y negara guardar el nuevo a menos que se le cambie
el nombre.
Ejemplo:
12345 es válido
123-45 no es válido por el guión
123 45 tampoco es válido por dejar espacio
En el ordenador se pueden guardar con los nombres propios del sistema operativo
que se esté usando, pero el formato interior de dicho fichero deberá ser siempre
en formato ASCII y la primera línea que se lea en dicho fichero, debe comenzar
con el signo % y el número de programa sin espacios entre ellos y sin ningún otro
dato en la línea (Francisco, 2007).
Ejemplo:
%12345
N0001 G90 M03…
Nota 2: Al usar el programa Vectric Aspire, el código no se genera con un nombre,
como los códigos generados para Fanuc y por Sheetcam, simplemente empiezan
con el encabezado del programa y se siguen con las instrucciones de las
operaciones que debe llevar a cabo la máquina. El único nombre de estos
programas se los otorga el diseñador desde el ordenador.
47
3.1.1.2 Cabeza del programa
En la cabeza del programa se indican las funciones preparatorias antes de que la
máquina empiece a realizar las operaciones de corte.
Ejemplo de cabeza de programa para Fanuc:
N0010 G0 G17 X0.000 Y0.000 F1200 S12000 T01 M03;
Ejemplo de cabeza de programa generado por Vectric Aspire:
G0 G17 Z5.000 X0.000 Y0.000 F1200 S12000 T01 M03
Se observa que la frase generada para Fanuc termina con punto y coma,
esto es para indicarle al control hasta dónde llegan las instrucciones de esa frase.
De forma contraria, la frase generada por los programas no lleva punto y coma,
por la misma razón explicada en la nota 1.
3.1.1.3 Cuerpo del programa
Ahora que ya se habilitaron las funciones preparatorias en la cabeza del
programa, procedemos a escribir el cuerpo del programa, en el cual indicamos a la
máquina las operaciones y las dimensiones del corte. Solo se debe colocar un
paso de la operación de maquinado por cada frase o línea.
Ejemplo:
Código para maquinar la placa rectangular de la Figura 3-2 en un material con
espesor de 5mm:
N0020 G01 X-3.000 Y-3.000 Z0.0000 Indicación para que la herramienta se
coloque en el origen, justo donde empezara a cortar la placa.
N0030 Z-2.500 X83.000 Y-3.000 Frase dedicada a cortar solamente la línea
AB a una profundidad de 2.5 milímetros.
N0040 Y43.000 En esta línea se solicita a la herramienta que avance en X la
distancia de su diámetro (3mm) para no afectar al área de la placa, y que avance
hasta Y40.000 para cortar el lado BC de la placa. No es necesario volver a indicar
Z pues ya está en posición.
48
N0050 X-3.000 Aquí avanza en Y otros 3mm (el diámetro de la herramienta) y
hacia la izquierda hasta llegar a X0 para cortar el lado DC.
N0060 Y-3.000 Con esta frase cortara el lado DA.
N0070 Z-5.000 X83.000 Profundiza otros 2.5 mm para alcanzar el espesor total
del material y hace un segundo corte en el lado AB.
N0080 Y43.000 Avanza los 3mm de la herramienta y corta el lado BC.
N0090 X-3.000 Avanza en Y los 3mm de la herramienta y corta al lado DC.
N0100 Y-3.000 Avanza los 3mm de la herramienta en X y corta el lado DA.
N0110 G00 Z50.00 Y5.000 X5.000 Como ya corto los cuatro lados de la placa,
ahora se coloca en X0, Y0 y Z50 para retirar la herramienta del material de forma
rápida y poder sacar la placa del material.
Figura 3- 2 Dibujo de una placa hecho en el programa Solidworks.
3.1.1.4 Fin de programa
Para que el control de la máquina no marque error al cargar un programa, es
necesario que se indique el final del programa con alguna de las dos funciones
enlistadas anteriormente (M02 o M30).
Si se le pone M02 el programa se parará automáticamente en la última
frase, y para iniciarlo de nuevo será necesario colocarse al principio del mismo de
forma manual.
49
En cambio si se le pone M30 el programa se parará pero se regresara a la
primera frase, es decir, se colocara en la cabeza del programa, listo para
ejecutarse cuando el operador así lo indique.
Ejemplo:
N0150 G0 X35 Z10 M30
Entonces el programa para maquinar la placa (Figura 3-2) queda así:
N0010 G0 G17 Z5.000 F1200 S12000 T01 M03;
N0020 G01 X-3.000 Y-3.000 Z0.0000;
N0030 Z-2.500 X83.000 Y-3.000;
N0040 Y43.000;
N0050 X-3.000;
N0060 Y-3.000;
N0070 Z-5.000 X83.00;
N0080 Y43.000;
N0030 Z-2.500 X83.000 Y-3.000;
N0040 Y43.000;
N0050 X-3.000;
N0060 Y-3.000;
N0070 Z-5.000 X83.00;
N0080 Y43.000;
N0090 X-3.000;
N0100 Y-3.00;
N0110 G00 Z50.00 Y5.000 X5.000;
N0120 M30;
50
Es esta la forma en que se construyen las instrucciones para que la
maquina realice un maquinado. Aunque también podríamos permitirnos realizarlo
desde algún programa para reducir tiempos y errores.
La siguiente lista de instrucciones (Figura 3-3) pertenece a la misma placa
rectangular de la Figura 3-2 pero ahora generada por el programa Vectric Aspire:
Figura 3- 3 Código G de la placa rectangular hecho por el programa Vectric Aspire.
51
3.2 Uso de Sheetcam
Ahora que ya vimos la forma de hacer códigos a mano, pasaremos a realizar
códigos automáticos con la ayuda de Sheetcam. Para ello, primero será necesario
crear el diseño en Autocad. Es importante aclarar que en este tema ni en ningún
otro de este trabajo profundizaremos sobre cómo hacer diseños en Autocad, pues
el aprendizaje de éste para todo estudiante de Ingeniería Mecánica e Ingeniera
Eléctrica se lleva a cabo en el primer semestre de la carrera con la Experiencia
Educativa llamada “Diseño de Ingeniería”. Es por ello que nos aventuramos a
suponer que todos los estudiantes de FIMyE ya saben usar Autocad.
Autocad (Figura 3-4) es un software de CAD para diseño, dibujo, modelado,
dibujo de ingeniería y dibujo de arquitectura en dos y tres dimensiones.
Figura 3- 4 Autocad.
Sheetcam (Figura 3-5) es un software de CAM diseñado para generar
códigos para el mecanizado de placas de metal, láminas de plástico, maderas
finas, etc. (Sheet- hoja). Además de servir para fresadoras, se puede usar para
routers, grabadores y cortadoras de plasma.
Figura 3- 5 Sheetcam.
52
Pasos para generar el código G de un diseño de Autocad en Sheetcam:
1. Crear el diseño en Autocad:
Figura 3- 6 Diseño en Autocad.
2. Asignar una capa (Figura 3-7) a cada operación que se desea realizar
(Figura 3-8):
Figura 3- 7 Asignación de capas al diseño.
53
Figura 3- 8 Diseño con sus respectivas capas.
Para este diseño los puntos de color magenta se taladraran, los círculos de
color verde se cortaran hasta atravesar el material, entre las líneas de los círculos
de color azul se hará un cajeado (hueco) de aproximadamente la mitad del
espesor del material y finalmente la pieza se sacara del material al cortar el circulo
de color azul cielo.
3. Ahora que el diseño ya está en capas, se guarda como un archivo con la
extensión .DXF (Drawing Exchange Format – Dibujo de Intercambio de
Formato) (Figura 3-9):
4. Abrir el programa de Sheetcam, dar click en “Archivo” y luego en importar
dibujo (Figura 3-10) para trasladar el diseño que se acaba de generar con la
extensión .DXF. Saldrá una ventana (Figura 3-11) en la que se nos
preguntara dónde queremos colocar el diseño y las unidades en las que se
está trabajando, en este caso estamos trabajando con el sistema métrico.
Ya colocado el dibujo en el área de trabajo, comenzamos a indicar las
operaciones que se realizaran en cada capa.
54
Figura 3- 10 Importación del dibujo en Autocad a Sheetcam.
Figura 3- 9 Archivo con extensión .DXF.
55
Figura 3-10 Importación del dibujo en Autocad a Sheetcam.
Figura 3- 11 Ventana para posicionar el dibujo e indicar las unidades.
5. Al dar click en el icono de broca saldrá una ventana (Figura 3-12) en la que
indicaremos que esta operación se aplicara a la capa asignada en Autocad
como taladrado, la profundidad total del corte (12mm), la herramienta que
se usara será una fresa recta de 1/8 y las velocidades de corte. Damos click
en aceptar.
Figura 3- 12 Ventana para las opciones de taladrado.
56
6. Damos click en el icono de hacer cajeado, se desplegara una ventana
(Figura 3-13) en la que indicaremos la capa en la que queremos que realice
este, en este caso será para la capa asignada cono cajeado desde
Autocad, la profundidad a la que lo realizara, la herramienta sigue siendo la
misma, le indicamos que por cada pasada corte 1mm y damos click en
aceptar.
Se le conoce como cajeado al acto de hacer un hueco en un material para
posteriormente ensamblarlo con alguna otra pieza.
7. Damos click en el ícono de contorno para hacer los orificios de la capa de
color verde, se desplegara una ventana (Figura 3-14) en la que indicaremos
la capa en la que realizara la operación de contorno, para este caso, es la
capa denominada centro, indicamos el tipo de contorno que no afecte el
área de la pieza. Para ello es necesario conocer primero el significado de
contorno y los tipos de contorno que existen.
El contorno es el conjunto de líneas que limitan a una figura. Existen
tres tipos de contorno:
Figura 3- 13 Ventana para opciones de cajeado.
57
Contorno con compensación interna: La máquina compensara la
trayectoria de corte hacia el interior del contorno, es decir, colocara
un extremo de la herramienta de corte al interior de la línea de
contorno.
Contorno con compensación externa: La máquina compensara la
trayectoria de corte hacia el exterior del contorno, es decir, colocara
un extremo de la herramienta de corte al exterior de la línea de
contorno.
Contorno sin compensación: La máquina no compensa el diámetro
de la herramienta, así que coloca el centro de esta en la línea de
contorno.
De acuerdo al diseño de la Figura 3-4 podemos ver que para perforar los
círculos de color verde, necesitamos aplicar el contorno con compensación
interior, además indicamos al programa que atravesara todo el espesor del
material asignando una profundidad de corte de 12mm, ahora sí, ya
podemos dar click en aceptar.
Figura 3- 14 Ventana para opciones de contorno con compensación
interior.
58
8. Solo nos falta asignar una operación más, se trata de otra operación de
contorno, pero ahora se asignara con compensación externa para sacar del
material la pieza. Nuevamente, damos click en contorno, se desplegara una
ventana (Figura 3-15) en la que indicaremos la capa azul cielo llamada en
Autocad “Perfilado”, indicaremos que la profundidad de corte será de 12
mm pues en este caso también se necesita que la herramienta atraviese
todo el espesor del material, la profundidad de corte por cada pasada de la
herramienta será 1mm y damos click en aceptar.
Para cada operación indicada, se marcaran las líneas de corte, es
decir, la ruta que seguirá la herramienta para cortar cada parte de la pieza,
por ejemplo, en la Figura 3-16 se muestran las rutas de corte para la
operación de taladrado. Los símbolos de S1, S2, S3 y S4 indican el orden
de la secuencia de corte y las líneas azules muestran la ruta que seguirá la
herramienta.
Figura 3- 15 Ventana para opciones de corte del contorno exterior de la
pieza.
59
9. Ya asignadas todas las operaciones necesarias para la pieza procedemos a
ejecutar el pos-procesador para generar el código G, para ello damos click
sobre la letra “P” mayúscula de color verde situada en la barra de tareas
(Figura 3-17), se desplegara una ventana (Figura 3-18) en la que
indicaremos dónde guardar el código y el nombre con el que se guardara y
seleccionamos aceptar. De inmediato se abrirá otra ventana (Figura 3-19)
en la que se mostrara un resumen de todas las operaciones indicadas con
anterioridad, es conveniente revisarlas con detenimiento para corroborar
que los parámetros son los seleccionados y los adecuados.
Al revisar el lugar donde se solicitó guardar el archivo, veremos que
hay un bloc de notas (Figura 3-20) con la extensión .TAP (Transferred
Account Procedure–Procedimiento de Cuenta Transferido), este es el
código G (Figura 3-21) de la Figura 3-6.
Figura 3- 16 Rutas de corte para la operación de taladrado.
60
Figura 3- 18 Ventana para indicar dónde guardar el código G.
Figura 3- 17 Ubicación del Pos-procesador.
61
Figura 3- 19 Resumen de operaciones.
Figura 3- 20 Bloc de notas con extensión .TAP.
Figura 3- 21 Encabezado y parte del cuerpo del código G de la figura
diseñada en Autocad.
62
3.3 Uso de Vectric Aspire
Principalmente Vectric Aspire (Figura 3.22) es un programa para realizar
productos decorativos y artísticos, pero también incluye las opciones para realizar
mecanizados en 2D y 3D.
Figura 3- 22 Vectric Aspire.
Este programa cuenta con una gran variedad de dibujos y herramientas que
se pueden modificar para crear y editar nuevos vectores, pero en caso de que
ningún dibujo incluido nos sirva, podemos cargar dibujos con la extensión DXF,
esto significa que podemos hacer nuestros diseños en algún software de diseño y
trasladarlos o también podríamos descargar imágenes desde internet y
vectorizarlas con el mismo programa. Además también genera códigos G,
necesarios para indicarle a la máquina herramienta los pasos que debe seguir
para realizar una pieza.
Figura 3- 23 Flor de lis de la Universidad Veracruzana.
63
Para ejemplificar el uso de Vectric Aspire, se ha descargado de internet la
imagen de la “flor de lis” de la Universidad Veracruzana (Figura 3-23). Pero en
caso de que se requiera generar el código de una figura diseñada y guardada
como DXF, basta con dar click sobre la carpeta de Vectric llamada “Import vector
from a file” (Figura 3-24), seleccionar el archivo DXF y realizar los pasos del 7 al
12 que a continuación se muestran para generar el código G.
Figura 3- 24 Ícono para importar diseños.
Pasos para generar el código G de la Figura 3-23 con Vectric Aspire:
1. Abrir Vectric Aspire e indicarle que se creara un nuevo archivo “Create a
new file” (Figura 3.25).
Figura 3- 25 Ícono para indicar la creación de un nuevo archivo.
64
2. Al abrirse la interface (Figura 3-26), se le solicitara que indique las
dimensiones máximas del área de trabajo, las cuales son 30cm en X y
30cm en Y para el centro de maquinado ubicado en el Taller de Mecánica
de la Facultad de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Eléctrica, también le
pedirá que indique el espesor del material que será maquinado, para este
ejemplo usaremos un acrílico de 3mm de espesor, el origen y las unidades.
De click en ok para guardar esta información proporcionada al programa.
Figura 3- 26 Configuración de la pieza de trabajo.
3. Una vez descargada la imagen, de click en “import bitmap for tracing”
(Figura 3-27), seleccione la imagen y de click en aceptar.
Figura 3- 27 Ícono para importar imágenes.
65
4. Ahora necesitamos vectorizar la imagen, seleccionándola y luego dando
click sobre el icono con forma de pájaro (Fit vectors to bitmap-Ajuste de
Vectores a Mapa de Bits) (Figura 3-28).
5. Saldrá una ventana (Figura 3-29) donde indicaremos que el trazado de
vectores sea en blanco y negro, damos click en “Fit vectors” y después en
close (Figura 3-30).
Figura 3- 28 Selección de imagen para vectorizar.
Figura 3- 29 Tipo de trazado.
66
6. Los vectores recién creados se colocan justo encima de la imagen, como
solo necesitamos los vectores, seleccionamos la imagen y la eliminamos
para quedarnos solo con los vectores (Figura 3-31).
Figura 3- 30 Botón para aceptar la creación de los vectores.
Figura 3- 31 Imagen vectorizada.
67
7. Como no le haremos ninguna modificación al diseño, seleccionamos cada
vector de la imagen y pasamos a asignar las operaciones, dando click
sobre el ícono de “cambio a la pestaña de trayectorias” (Figura 3-32).
Figura 3- 32 En esta imagen podemos observar el ícono de cambio de pestaña y
que las líneas del diseño se tornaron rosa, significa que están seleccionadas.
8. Buscamos el ícono de cajeado (Figura 3-33) (para ahuecar toda el área del
diseño) y damos click.
Figura 3- 33 Pestaña para indicar operaciones de maquinado.
68
9. Indicamos la profundidad de corte (cut depth), seleccionamos la
herramienta de corte V-Bit a 30º de 6mm (Figura 3-34), pues por su forma
puntiaguda es ideal para cortar las partes delgadas del diseño. Elegimos el
corte circular y convencional (Figura 3-35). Ahora sí, damos click en
calcular para que nos muestre una simulación de cómo quedaría el corte
(Figura 3-36).
Figura 3- 34 Grabador V-Bit de 60º y 6mm.
Figura 3- 35 Ventana para indicar las características del corte.
69
Figura 3- 36 Simulación del corte.
10. Ya que vimos en la simulación que la operación es la deseada, damos click
en cerrar (Figura 3-37).
Figura 3- 37 Botón para cerrar la pestaña.
70
11. Ahora damos click sobre el icono con la forma de disquete (Figura 3-38)
para guardar la operación y codificarla.
12. Una vez abierta la pestaña, le indicamos al programa que el Pos-
procesador sea en código G para milímetros con la extensión .TAP y damos
click en “sabe toolpath” para que abra la ventana en la que señalaremos
dónde guardar el código y bajo qué nombre.
Vectric Aspire no muestra el resumen de las operaciones indicadas como
Sheetcam, pero sabemos que están bien asignadas por la simulación que mostró
antes de que se generara el código.
Figura 3- 38 Ícono para guardar la operación y codificarla.
Figura 3- 39 Botones para indicar el tipo de código, para guardarlo y para
cerrar la pestaña.
71
En la Figura 3-40 se muestra el encabezado y una pequeña parte del cuerpo del
código que se acaba de generar.
Figura 3- 40 Parte del código G para maquinar la flor de lis de
la UV.
72
3.4 Uso de Mach3
Ahora que ya conocemos la forma de hacer códigos de forma manual y con la
ayuda de los programas Sheetcam y Vectric Aspire, lo que nos resta es aprender
a usar el programa controlador de la mayoría de las maquinas CNC (Mach3)
(Figura 3-41).
Primero conoceremos la interfaz de Mach3 (Figura 3-42).
Figura 3- 42 La ventana superior izquierda, es la parte de la interfaz donde se
muestra el código G para maquinar la pieza deseada.
Figura 3- 41 Mach3.
73
La ventana superior central muestra las posiciones actuales de los ejes X, Y
y Z (Figura 3-44).
Figura 3- 43 Ventana donde se muestra el código G.
Figura 3- 44 Ventana de coordenadas de los ejes.
74
La ventana superior derecha (Figura 3-45) muestra una pantalla en la
que se puede visualizar la simulación de la herramienta cortando el material. Pero
también muestra las rutas de corte justo cuando se está realizando el corte.
En la parte inferior izquierda se encuentran múltiples botones (Figura 3-46),
los más usados son los de “cycle start” para hacer que se empiece a ejecutar el
código, “stop” para detener el código, “reset” para habilitar o deshabilitar todas las
funciones de la interfaz y “Edit G-Code” en caso de que necesitemos ver el código
G y/o corregirlo.
Figura 3- 45 Pantalla para ver la simulación de corte en tiempo real.
Figura 3- 46 Botones de la interfaz de Mach3.
75
Finalmente, en la parte derecha inferior encontramos tres ventanas (Figura
3-47), en la primera podemos ver el número de herramienta que se está usando,
la fecha y el tiempo transcurrido (elapsed) de corte. En la segunda ventana
podemos ver y modificar la velocidad de avance (feed rate) del carro de la
máquina, el signo de menos (-) es para disminuir la velocidad de avance y el signo
de más (+) para aumentarla. En la tercera ventana también podemos ver y variar
la velocidad del husillo, dependiendo del tipo de material a maquinar, aunque es
importante aclarar que algunas máquinas no poseen el circuito regulador de
velocidad y por ende, no se puede manipular, solo se trabaja con las revoluciones
fijas a las que está diseñado el motor que hace girar la herramienta, como es el
caso del centro de maquinado que se encuentra en el taller de mecánica de la
facultad de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Eléctrica. En estos casos, la ventana
de “spindle speed” es desactivada para no crear confusión aunque sigue estando
visible.
Pasos para cargar un código en Mach3 y hacer que la máquina herramienta
comience a maquinar:
1. Abra Mach3, en la barra de tareas de click en “File” (archivo) para que se
desplegué una lista de opciones y elija “Load G-Code” (cargar código)
(Figura 3-48). Se abrirá una nueva ventana en la que saldrá una lista de
archivos, elegiremos abrir el código G de la Flor de Lis previamente creado
por Vectric Aspire. Podemos notar que el código se ha cargado en la
ventana de códigos y que el diseño de la Flor de Lis ya se encuentra en la
pantalla de simulación de corte (Figura 3-49).
Figura 3- 47 Ventanas de información de la herramienta, velocidad de avance
del carro y velocidad del husillo.
76
Figura 3- 49 En esta imagen podemos observar que el código ya se cargó en la
ventana de comandos y que el diseño ya se encuentra en la pantalla de
simulación.
2. Antes de echar a andar la máquina, hay que fijar el material de trabajo a la
mesa e indicar cuáles son las coordenadas de origen de cada eje. Para
ello, primero presionamos el botón “Reset” para habilitar los demás botones
Figura 3- 48 Pestaña para cargar el código G previamente creado.
77
y luego movemos el carro en el eje X con las flechas izquierda y derecha
del teclado de la computadora, al eje Y con las flechas para subir y bajar y a
la columna con los botones de Re Pág para subir y Av Pág para bajar
(Figura 3-50). Para colocar al eje Z en la posición donde comenzara a
cortar, se recomienda que ya tenga colocada la herramienta de corte.
3. Una vez colocados los ejes en la posición adecuada, damos click sobre los
botones de X, Y y Z de la ventana de coordenadas de los ejes, para que se
pongan en cero (Figura 3-51) y a partir de ahí se empiece a cortar la pieza.
Figura 3- 50 Teclas de edición.
Figura 3- 51 Ejes coordenados en el origen.
78
Antes de correr el código y echar a andar la máquina, es necesario hacer
un recorrido del carro pulsando las teclas de movimiento de los ejes, para
asegurarnos que la pieza no exceda los límites del área de trabajo ni del material.
4. Reducimos la velocidad de avance al 80% (Figura 3-52) y presionamos el
botón de “Cycle start” para que la máquina comience a seguir las
instrucciones de corte otorgadas por el código G. Es importante verificar
que la herramienta de corte comience a girar antes de que entre en el
material o de lo contrario se puede romper con la presión y salir volando. Si
vemos que ya está por penetrar en el material y aun no está girando, se
debe parar el programa y verificar que el código tenga la orden M03.
Gradualmente, se puede ir aumentando la velocidad de avance hasta
alcanzar la velocidad nominal calculada.
En caso de alguna anomalía, se presiona el botón de stop o el paro de
emergencia ubicado a un lado de la máquina. Una vez solucionado el problema,
es necesario volver a correr el código desde el inicio, pues al presionar stop, se
detiene por completo, no se pausa.
Figura 3- 52 Velocidad de avance del carro al 80% de la velocidad.
79
Capítulo 4. Mantenimiento del
equipo y normas de seguridad
80
Para que todos los procesos de mecanizado se desarrollen de forma fiable, es
necesario que es el estado de la maquina sea el adecuado.
En la antigüedad el mantenimiento solo se llevaba a cabo cuando la avería
se presentaba. Pero en la actualidad el objetivo del mantenimiento es que la
máquina no llegue a sufrir dicha avería durante las horas de producción.
Los trabajos de mantenimiento deben incluir todas las actividades
necesarias para garantizar de la mejor forma posible la continuidad de las
características originales de la máquina.
Por los desgastes producidos como consecuencia del trabajo, el uso
inadecuado, etc., las características originales se ven alteradas. Una de las
ocupaciones del servicio de mantenimiento será reparar y/o componer la máquina
o el equipo que haya perdido alguna de sus características.
La actividad económica de una empresa de mecanizado -mayoritariamente-
, es el resultado del conjunto de aportaciones procedentes de las maquinas,
equipos, mano de obra, etc., por lo que observando la rentabilidad de una
máquina o equipo, concluiremos que su rendimiento máximo lo proporcionará
cuando trabaje ininterrumpidamente las horas asignadas a diario por todos los
días laborales del año. Por tanto, la pérdida de producción provocada por una
avería, queda incrementada por las repercusiones económicas mencionadas
(Albert Ginjaume, 2006).
4.1 Evolución del mantenimiento
1. Mantenimiento por rotura: aproximadamente hasta finales de la década
de 1940 con una estructura mínima, esto es: engrase y ajustes mecánicos.
Se ajustaba a las condiciones de la maquinaria de la época, sencilla, fiable
y fácil de reparar.
2. Mantenimiento planificado: El aumento de la automatización en los
procesos de mecanizado y productivos en general, así como su
mantenimiento más complejo, provocó que en EE. UU. En la década de
1950 se desarrollara el concepto de “Mantenimiento Preventivo”.
En la década de 1960 (también en EE. UU. Se desarrolla el concepto
de “Mantenimiento Predictivo”, con el objetivo no solamente de reparar las
máquinas y/o equipos, sino también planificar y mejorar la productividad
mediante adecuadas acciones de mejora en los mismos. Por lo tanto, el
81
mantenimiento planificado engloba el mantenimiento correctivo, preventivo,
predictivo y de mejora.
3. Mantenimiento productivo total: Aunque este tipo de mantenimiento fue
desarrollado por primera vez en 1969 en la empresa japonesa Nippondenso
del grupo Toyota, y generalizándose en Japón a partir de 1971, fue hasta el
final de la década de 1980 que se adopto, con una combinación del
mantenimiento planificado que separaba al personal de mantenimiento del
de producción y evolucionado hacia el mantenimiento de mejora de la
maquinaria y equipos con la aplicación de todas las partes que intervienen
en los procesos.
4.2 Tipos de mantenimiento
Existen tres principales tipos de mantenimiento, la diferencia entre ellos es la
antelación en que cada uno se presenta respecto a la aparición de la avería.
1. Mantenimiento preventivo: Es el que inspecciona y repara de forma
planificada antes que los desgastes y desajustes produzcan averías.
Desafortunadamente, aunque se aplique de forma adecuada, siempre
aparecen averías imprevistas, producidas por faltas no visibles no
detectadas en la inspección o por posibles errores del personal que
manipula las maquinas, por falta de instrucciones, preparación, información,
etc.
2. Mantenimiento correctivo: Este mantenimiento se produce cuando
aparece la avería, tras analizar las causas que la han generado, se lleva a
cabo la intervención adecuada para corregir el defecto.
3. Mantenimiento predictivo: Actualmente, la mayoría de las empresas,
aplica este tipo de mantenimiento, trata de averiguar los parámetros
operativos de las máquinas y de sus componentes para poder definir
cuándo podrían fallar, justo cuando están a punto de fallar se lleva a cabo la
intervención. Evidentemente, este tipo de mantenimiento es el más
complejo que se puede realizar, aunque también es el más rentable, pues
conjuga la supresión de las paradas de producción con el ahorro en la
sustitución de componentes.
82
Otros tipos de mantenimiento:
1. Mantenimiento de mejora: Por ejemplo, sustituir husillos roscados por
husillos de bolas, para mejorar la precisión de los desplazamientos y el
sistema de engrase.
2. Mantenimiento curativo: Se desarrolla cuando se ocasiona la avería
de la máquina y el proceso productivo no puede parar. En ese momento
prácticamente “todo vale” y el principal objetivo es que la máquina
“aguante” hasta que se realice un mantenimiento con más profundidad.
Como podemos comprender, este tipo de mantenimiento no es el más
adecuado, pues lleva a la máquina a trabajar muy cerca de sus límites
funcionales y puede acarrear un problema productivo importante (Pablo
Comesaña, 2004).
3. Mantenimiento de primer grado: Es el que constituye responsabilidad
directa del operario. Incluye tareas que, dentro de sus posibilidades y
cualificación, puede llevar a cabo. Por ejemplo: limpieza básica, sentido
común y rutinas de trabajo sin peligro.
4. Mantenimiento de segundo grado: Es asumido por los especialistas
electro-mecánicos e hidroneumáticos. Suelen estar integrados en las
líneas de producción, de manera que sus diagnósticos e intervenciones
son rápidos, asegurando así el funcionamiento continuo de la maquina.
5. Mantenimiento de tercer grado: Está constituido por profesionales del
mantenimiento, teniendo como funciones el mantenimiento preventivo
condicional, al mantenimiento preventivo programado, la mejora del
mantenimiento, la propuesta de mejoras y modificaciones de maquinas y
equipos y la reparación de averías complejas. Para poder desarrollar
sus tareas, deben estar informados por los operadores del
mantenimiento de primer y segundo grados, lo que refleja la importancia
de la comunicación y del trabajo en equipo.
83
4.3 Mantenimiento y conservación
A la hora de trabajar en el mantenimiento de una máquina, es muy importante
limitar la influencia de factores externos que dificulten el trabajo.
Esos factores son:
1. Limpieza: Todas las zonas susceptibles de tener entre ellas un movimiento
relativo deben estar limpias y libres de virutas y herramientas extrañas
siempre que sea posible. Mantener el entorno del puesto de trabajo y de las
máquinas en perfectas condiciones de orden y limpieza, evitando todo tipo
de salpicaduras de refrigerantes, aceites y virutas.
2. Engrase: Siguiendo las pautas sugeridas por el fabricante se asegurará de
no tener ninguna zona de trabajo sin la lubricación que esta requiera.
3. Holguras: A fin de limitar la influencia posterior a los procesos continuados
de trabajo que pueden ocasionar desgaste por la fricción, se debe tener
muy en cuenta el análisis de holguras entre piezas de la máquina (bridas,
ejes de transmisión, soportes, etc.), eliminándolas si es posible o
minimizando su influencia mediante el uso de medidas externas.
4. Mecánica: Verificar el estado superficial de las guías de la bancada, carro y
columna. Detectar ruidos, silbidos de rodamientos, vibraciones etc.
Asegurarse que todas las partes fijas desmontables unidas con tornillos,
estén correctamente montadas y en su justa presión y que no haya ninguno
roto.
5. Circuitos eléctricos: Quitar la tensión al finalizar la jornada desde el centro
de carga. Comprobar el estado de las lámparas de señalización y
cambiarlas si es necesario. Observar el estado y posicionamiento correcto
de los detectores y finales de carrera, limpiándolos y arreglándolos si lo
necesitan. Verificar el estado general de las canalizaciones eléctricas de
todo el circuito, así como el estado de las bandejas porta cables. Limpieza
exterior de los motores eléctricos y revisión del estado de los ventiladores,
comprobando calentamientos, ruidos extraños, consumo, etc.
84
4.4 seguridad
Las normas de seguridad en toda actividad industrial y humana tienen gran
importancia y cada día se cuidan más por las empresas y se exigen por los
agentes oficiales. Pero lo más importante, es la actitud de cada uno ante su
seguridad y la de sus compañeros (Ginjaume, 2005).
4.4.1 Recomendaciones generales
4.4.1.1 Orden y limpieza
Mantener las zonas de paso y salidas libres de obstáculos.
Recoger los derrames accidentales inmediatamente, otra persona puede
sufrir un accidente.
Mantener limpio y ordenado el lugar de trabajo (Figura 4-1).
Realizar un mantenimiento correcto de las máquinas y herramientas,
funcionarán mejor y ensuciaran menos.
Utilizar recipientes adecuados para desechos.
Tener un sitio para cada cosa y cada cosa en su sitio.
No tirar papeles en cualquier lugar del taller.
Una sola persona imprudente puede hacer inseguro todo el taller.
Figura 4- 1 Orden y limpieza en el taller.
85
4.4.1.2 Manejo de cargas
Hay que procurar usar medios mecánicos si los tenemos disponibles.
Apoyar firmemente los pies (separados a una distancia igual a los hombros)
y agacharse doblando las rodillas para recoger la carga.
Agarrar la carga de la parte más segura y sujetarla de forma equilibrada con
los dos brazos.
Mantener toda la espalda recta durante toda la maniobra (Figura 4-2).
Levantarse suavemente enderezando las piernas, no levantar la carga
mediante tirones bruscos.
Mantener la carga lo más próxima posible al cuerpo y col los brazos
extendidos (figura 4-3).
Nunca se deben levantar cargas de forma manual por encima de los
hombros.
Nunca realizar giros de cintura mientras se está soportando una carga.
Si no se puede solo, pedir ayuda a un compañero, es lo más adecuado.
Figura 4- 2 Posiciones de la espalda al cargar.
Figura 4- 3 Posiciones para cargar.
86
4.4.1.3 Incendios
En caso de incendios, no gritar, no correr, mantener la calma y actuar con
decisión.
Si el incendio es de grandes proporciones, no se debe intentar apagarlo
solo.
Dar la alarma y avisar al mayor número posible de compañeros.
Evacuar el edificio siguiendo las señales e ir cerrando las puertas.
No usar los ascensores.
Si el humo de permite la respiración, hay que gatear y abandonar la zona.
Si el incendio es pequeño y nos sentimos seguros, podemos intentar
apagarlo con el extintor adecuado (Figura 4-4).
Dirigir el chorro del extintor hacia la base de las llamas.
Si las ropas se prenden, no hay que correr pues arderán más rápidamente,
lo mejor es tirarse al suelo y rodar para apagar las llamas.
Figura 4- 4 Uso del extintor.
87
4.4.1.4 Riesgo eléctrico
No usar nunca cables pelados (Figura 4-5), deteriorados o sin enchufe.
No desconectar un cable tirando de él.
No conectar varios aparatos en el mismo enchufe (Figura 4-6).
No tocar nunca aparatos eléctricos con las manos mojadas.
No manipular cuadros eléctricos si no se tiene conocimiento.
No retirar las protecciones eléctricas ni suprimir las tomas de tierra.
Comunicar al departamento de mantenimiento cualquier anomalía.
Si se nota algún cosquilleo al tocar un aparato eléctrico también hay que
notificarlo.
Si se observan chispazos en motores o cables, notifícalo.
En caso de contacto eléctrico, no tocar al accidentado sin desconectar
antes la corriente.
Figura 4- 5 Riesgo eléctrico por cables pelados.
Figura 4- 6 Condición eléctrica insegura.
88
4.4.1.5 Manejo de productos químicos
No utilizar envases de bebidas o alimentos para contener productos
químicos, aunque se les haya cambiado el rótulo.
No tener en el puesto de trabajo mayor cantidad de productos de los que se
van a consumir en la jornada laboral.
Al terminar de usar el producto cerrar perfectamente el envase.
Respetar las normas de incompatibilidad al almacenarlos.
No mezclar productos químicos, pueden reaccionar violentamente y
generar gases tóxicos o irritantes.
Si es necesario rebajar un producto, primero se pone agua en un recipiente
y después se añade el producto.
Cuando se usen productos químicos hay que usar las protecciones
personales adecuadas (Figura 4-7).
En el taller deben encontrarse las fichas de seguridad de los productos que
se estén manejando.
Hay que extremar la higiene personal, sobre todo antes de las comidas y al
abandonar el trabajo.
Cuando se manejen productos químicos hay que tener a la mano el
teléfono de información toxicológica.
Figura 4- 7 Protecciones personales adecuadas.
89
4.4.1.6 Manejo de maquinas
Antes de poner en marcha la máquina hay que leer el manual de
instrucciones e informarse de su funcionamiento y de sus riesgos.
Hay que comprobar que las protecciones y las condiciones de uso son las
adecuadas y que su conexión o puesta en marcha no represente peligro
para terceros.
Nunca hay que retirar las protecciones.
No hay que olvidarse de poner todas las protecciones de nuevo antes de
poner en marcha la máquina, si por motivo de mantenimiento o limpieza fue
necesario retirarlas.
En caso de avería, no manipular la máquina, avisar inmediatamente al
responsable de mantenimiento.
Cuando la máquina esté funcionando y haya algún atasco, se debe
detener primero la máquina antes de meter las manos.
En todo momento hay que usar los equipos de protección individual
necesarios (Figura 4-8).
Cuando durante la utilización de una máquina sea necesario limpiar o
retirara residuos cercanos a un elemento peligroso, hay que usar los
medios auxiliares adecuados que garanticen una distancia de seguridad
suficiente.
Figura 4- 8 Manipulación adecuada de maquinaria.
90
4.4.1.7 Manejo de herramientas
Nunca se debe usar una herramienta para algo diferente para lo que fue
diseñada (Figura 4-9).
Hay que limpiarlas con frecuencia, mantenerlas afiladas si son de corte, sin
holguras y con mangos en condiciones adecuadas.
Siempre hay que colocar cada herramienta en su lugar.
Si un compañero necesita una herramienta, no hay que lanzársela, sino
entregársela en la mano.
Nunca hay que llevar herramientas en los bolsillos, sobre todo si son
cortantes o punzantes.
No hay que abrir las herramientas eléctricas o perderán su protección.
Utilizar las protecciones adecuadas.
Si es necesario trasladarse con las herramientas, es mejor llevarlas en una
caja o en un cinturón porta herramientas (Figura 4-10).
Figura 4- 9 Uso inadecuado del desatornillador.
Figura 4- 10 Forma correcta de portar herramientas.
91
4.4.1.8 Protección personal
1. Siempre utilice lentes de seguridad.
Los más comunes son los lentes de seguridad con protección lateral,
son adecuados para proteger los ojos de partículas voladoras.
Las gafas protectoras (googles) generalmente son utilizadas por
cualquiera que no use lentes graduados, desafortunadamente estas
gafas tienden a empañarse en temperaturas cálidas.
Las caretas son recomendadas para las personas que usan lentes
de aumento. Además protegen toda la cara.
Otra opción son los lentes de seguridad graduados.
2. Nunca lleve puesta ropa suelta cuando opere la maquina.
Siempre enrolle sus mangas o utilice manga corta.
La ropa deberá estar hecha de material duro y liso que no se atore
con facilidad en la máquina.
Cuando utilice un delantal, átelo siempre por detrás y nunca por
delante, de forma que las cintas no se atoren en partes giratorias.
3. Quítese los relojes de pulso, anillos y pulseras pues pueden quedar
atrapados en la máquina y provocar lesiones dolorosas y a veces serias.
4. Nunca utilice guantes cuando opere la máquina.
Figura 4- 11 Equipo de protección personal.
92
4.4.2 Cómo actuar ante accidentes
1. Siempre hay que mantener la calma y tranquilizar al accidentado.
2. Hay que proteger al accidentado y evitar que uno mismo u otras personas
se vean envueltas en otro accidente a causa del primero.
3. Solicitar ayuda a bomberos, policía, ambulancia, a quien se considere
apropiado.
4. Siempre hay que socorrer al herido más grave:
Hay que comprobar si está consciente, si tiene pulso y si respira, en
caso contrario hay que realizar una reanimación cardiopulmonar
(Figura 4-12).
Es necesario examinarlo por zonas (cabeza, cuello, tronco, abdomen
y extremidades) por si presenta heridas, fracturas, etc.
5. Si la herida es superficial;
La persona que vaya a realizar la curación debe lavarse previamente
las manos con agua y jabón.
Se tiene que lavar la herida con agua y jabón (preferiblemente) o con
agua oxigenada a chorro, procurando si la herida esta sucia limpiarla
de impurezas y cuerpos extraños lo mejor posible.
Pincelar la herida con antiséptico y cubrirla con un apósito estéril.
6. Si la herida es importante, por si extensión, profundidad o localización:
Cortar la hemorragia presionando directamente sobre un apósito
limpio colocado sobre la herida.
No hay que quitar de la herida los apósitos empapados en sangre, es
mejor colocar otros limpios encima de ellos y continuar presionando
hasta detener la hemorragia.
Evitar poner torniquete, sobre todo si no se tiene experiencia.
Una vez cubierta la herida con apósitos limpios hay que trasladar al
hospital al herido.
Si la hemorragia es nasal, presionar con los dedos las alas de la
nariz y bajar la cabeza.
7. En caso de mareo o desmayo:
Echar a la persona en el suelo elevándole los pies.
93
Aflojar el cinturón, la corbata o cualquier prenda de vestir que le
pueda oprimir.
Procurar que le llegue aire suficiente a la víctima (retirar a los
curiosos, abrir alguna ventana, abanicarle la cara, etc.).
Si a pesar de todo, la víctima no recupera la conciencia, podríamos
estar ante una situación más grave. Si la victima tiene pulso y
respira, colocarla en posición de seguridad y avisar a urgencias. Si
no tiene pulso ni respira, realizar las maniobras de reanimación
cardiopulmonar (Figura 4-12) y avisar a urgencias.
8. No dar de beber nada, ni administrar analgésicos, ni dejar nunca solo al
accidentado (sobre todo si se encuentra inconsciente). Mantenerlo caliente
tapándolo con ropa.
9. Si después de un accidente observamos que la victima tiene problemas de
habla o de coordinación, ha de ser reconocida urgentemente en un hospital.
10. Si se observa un cuerpo extraño en un ojo:
No hay que permitir que el accidentado se talle el ojo.
Si esta suelto, se puede retirar suavemente con la punta de un
pañuelo.
Si esta clavado, no hay que extraerlo (sobre todo si se encuentra en
la zona coloreada del ojo), cubrirlo con un apósito limpio y remitir al
accidentado al hospital.
Nunca usar objetos puntiagudos o afilados para extraer cuerpos
extraños de los ojos.
11. En caso de quemaduras:
No enfriar la zona afectada con agua fría, cubos de hielo ni agua
helada.
No aplicar remedios caseros sobre una quemadura.
No abrir las ampollas.
No retirar las ropas quemadas del cuerpo.
Remitir al afectado a un hospital siempre que la quemadura tenga
más de dos centímetros o afecte a los ojos, manos, articulaciones o
cara.
12. En caso de contacto eléctrico, se procederá en el siguiente orden:
a. No tocar a la víctima.
b. Cortar el suministro de corriente.
94
c. Avisar a los servicios de urgencias.
d. En caso de no poder cortar la corriente, se intentara
desenganchar a la victima utilizando cualquier elemento no
conductor a nuestro alcance.
e. Socorrer a la víctima, si es necesario, practicarle una reanimación
cardiopulmonar (Figura 4-12).
f. Si la corriente es de alta tensión y no se ha podido cortar el
suministro, no se intentara desenganchar a la víctima, ni siquiera
con elementos no conductores.
4.4.3 Sugerencias al maquinar
1. Utilice gafas de seguridad.
2. Nunca intente sujetar la pieza de trabajo con la mano, pues la pieza se
puede incrustar en la fresa y empezar a girar a la misma velocidad o puede
salir volando.
3. Conforme la fresa comienza a entrar en la pieza de trabajo, reduzca la
velocidad y permita que la fresa entre gradualmente.
4. Trate las herramientas de corte con cuidado (Figura 4-13); pueden dañarse
por el uso, manejo y almacenamiento descuidados.
5. Examine siempre las condiciones de la punta de la fresa antes del uso y, si
es necesario, vuelva a afilarla.
6. Ajuste las revoluciones por minuto correctas para el tamaño de la fresa y el
material de la pieza de trabajo. Una velocidad demasiado alta hará perder
Figura 4- 12 Pasos para realizar la reanimación cardiopulmonar.
95
el filo de la fresa rápidamente, y una velocidad demasiado baja provoca que
las fresas pequeñas se rompan.
Figura 4- 13 Se recomienda conservar las fresas en su
empaque original y acomodarlas de forma ordenada para que
no se dañen.
96
Capítulo 5. Prácticas para el
centro de maquinado
97
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA E
INGENIERÍA ELÉCTRICA
Nombre (s): ____________________ Apellidos: _________________________
Matrícula: _____________ Semestre: __________ Fecha: _________________
Experiencia educativa: ______________________________________________
Práctica No. 1
RECONOCIMIENTO DEL EQUIPO Y MEDIDAS DE SEGURIDAD
Objetivos
1. Describir las partes principales y su funcionamiento del centro de
maquinado.
2. Indicar a los usuarios del centro de maquinado las medidas de seguridad
para prevenir accidentes.
Introducción
El control numérico puede definirse como un método para controlar con precisión
la operación de una maquina mediante una serie de instrucciones codificadas,
formadas por números, letras y símbolos que la unidad de control de la maquina
pueda comprender.
El control numérico por computadora (CNC) y la computadora han aportado
cambios significativos a la industria metal-mecánica. Nuevas máquinas
herramienta, en combinación con CNC, le permiten a la industria producir de
manera consistente componentes y piezas, tal que, se puede producir la misma
pieza con el mismo grado de precisión cualquier cantidad de veces. Los comandos
de operación que controlan la máquina herramienta son ejecutados
automáticamente con una velocidad, eficiencia, precisión y capacidad de
repetición asombrosas.
Existen tres tipos principales de centros de maquinado: las máquinas
horizontal, vertical y universal. Están disponibles en muchos tipos y tamaños, que
pueden quedar determinados por los factores que siguen:
El tamaño y el peso de la pieza más grande que se puede maquinar.
98
El recorrido máximo de los ejes X, Y y Z.
Las velocidades y avances máximos disponibles.
La potencia del husillo.
El número de herramientas que puede sujetar el cambiador
automático.
En esta práctica nos enfocaremos al centro vertical de maquinado, el cual
es utilizado para maquinar piezas planas sujetas a un dispositivo sencillo al cual
llamaremos tabla de sacrificios.
Equipo a usar:
Centro de maquinado vertical.
Partes principales de una maquina CNC de tres ejes
Componentes de bastidor
Bancada
Esta pieza está hecha para soportar las partes de trabajo de la máquina. En su
sección superior están las guías maquinadas que guían y alinean las partes
principales de la máquina.
Mesa
Es la parte de la máquina donde se va a fijar el material a maquinar.
Carro
Se desplaza a lo largo del eje y del husillo Y para posicionar al motor del husillo Z
en las coordenadas solicitadas.
Columna
En esta parte de la máquina se sostiene el motor que hace girar a la herramienta
de corte.
Sistema de transmisión
Husillo de bolas
El movimiento a los ejes a partir de los motores lo realizan los husillos de bolas
que funcionan por el principio de recirculación de bolas. Consiste en un sinfín
acanalado y un acoplamiento a los que se fija el conjunto mecánico a desplazar.
Cuando el motor gira, su rotación se transmite al sinfín y el cuerpo del
acoplamiento se traslada longitudinalmente a través de este, arrastrando consigo
al carro en el sentido solicitado por el programa controlador.
99
Servomotores
Estos motores obedecen los impulsos eléctricos mandados por el sistema de
control, en forma de desplazamientos angulares muy precisos para hacer girar al
husillo con el que estén conectados. Estos motores poseen un alto par, gran
precisión en sus movimientos y en su posicionamiento.
Sistema electro-informático
CPU
Es el corazón del sistema, está compuesto por una estructura informática donde el
microprocesador es el elemento principal. Se encarga de calcular la posición de
los ejes y los desplazamientos de la máquina, controla los diferentes modos de
funcionamiento de la máquina, dirige todas las señales que van o vienen de los
diferentes periféricos. Además se aprovecha su disco duro para almacenar toda la
información de los programas de maquinado.
Periféricos de entrada
Teclado o panel de comandos
Es el medio principal para introducir información en el equipo.
Ratón
El es dispositivo apuntador que facilita el manejo de la computadora.
Conexión con ordenador
El puerto paralelo se usa generalmente para manejar impresoras pero también se
puede usar para controlar otros dispositivos adecuados para automatización, en
nuestro caso, conectamos al puerto paralelo por medio del cable paralelo la caja
de drivers que controla a los servomotores de la máquina.
Periféricos de salida
Monitor
Es el encargado de informarnos de todos los sucesos que se estén produciendo
entre los diferentes procesos de comunicación, tanto de datos de entrada como de
datos de salida.
Control de ejes y accesorios de la máquina
El control una vez procesados los datos, transmite información a los diferentes
órganos de la máquina, para que procedan a su ejecución. Estos datos no los
envía directamente a la máquina (motores, puesta en marcha, etc.) sino que lo
hace a través de un PLC o autómata programable.
100
Seguridad en el taller
Todas las herramientas de mano y las máquinas herramienta pueden ser
peligrosas si se utilizan inadecuada o descuidadamente. Los accidentes pueden
evitarse, y una persona que está aprendiendo a usar maquinas herramienta debe
desarrollar hábitos de trabajo seguros:
Ser consciente, limpio y vestir adecuadamente para el trabajo que
desempeña.
Desarrollar una responsabilidad por su seguridad personal y la seguridad
de sus compañeros.
Pensar en la seguridad y trabajar con seguridad en todo momento.
La seguridad en un taller puede dividirse en dos clases generales:
Aquellas prácticas que evitarán daños a los operarios.
Las acciones que han de evitar daños a máquinas y equipos. Con mucha
frecuencia, el equipo dañado da como resultado daños personales.
Cuidado personal
1. Siempre utilice lentes de seguridad
Los más comunes son los lentes de seguridad con protección lateral,
estos protegen los lados de los ojos contra partículas voladoras.
Las gafas protectoras (googles) generalmente son utilizadas por
cualquiera que no use lentes graduados, desafortunadamente estas
gafas tienden a empañarse en temperaturas cálidas.
Las caretas son recomendadas para aquellas personas que utilizan
lentes graduados. Estas dan protección a toda la cara.
Otra opción son los lentes de seguridad graduados.
2. Nunca lleve puesta ropa suelta cuando opere la maquina
Siempre enrolle sus mangas o utilice manga corta.
La ropa deberá estar hecha de material duro y liso que no se atore con
facilidad en la máquina. Por esta razón no deben usarse suéteres
holgados.
Cuando utilice un delantal, átelo siempre por detrás y nunca por delante,
de forma que las cintas no se atoren en partes giratorias.
3. Quítese los relojes de pulso, anillos y pulseras; pueden quedar
atrapados en la máquina y provocar lesiones doloras y a veces serias.
4. Nunca utilice guantes cuando opere la máquina.
5. El cabello largo debe protegerse por medio de una red o de un casco
protector aprobado. Uno de los accidentes más comunes es
101
provocado por el cabello largo que queda atrapado en una broca
giratoria.
6. Nunca se deben utilizar zapatos de lona o sandalias abiertas, porque
no ofrecen ninguna protección a los pies contra virutas afiladas u
objetos que caen.
Mantenimiento y limpieza del lugar
1. Siempre pare la máquina antes de intentar limpiarla.
2. Mantenga la máquina y las herramientas manuales limpias. Las superficies
aceitadas pueden ser peligrosas.
3. Siempre utilice un cepillo y no un trapo para eliminar virutas. Éstas se
adhieren a la tela y pueden provocar cortadas al utilizar posteriormente el
trapo.
4. Las superficies aceitosas deben limpiarse con un trapo.
5. No ponga herramientas y materiales sobre la mesa de la máquina, ni en el
piso donde puedan interferir con la capacidad del operador de moverse con
seguridad alrededor de la misma.
6. Barra con frecuencia las virutas metálicas en el piso. Se pueden enterrar en
el calzado y provocar peligrosos resbalones.
7. Nunca utilice aire comprimido para eliminar virutas. No solo es una práctica
peligrosa debido a que las partículas de metal vuelan, sino que partículas
pequeñas y suciedad pueden acumularse entre componentes de la
máquina y provocar desgaste innecesario.
Prácticas seguras de trabajo
1. No opere ninguna máquina antes de comprender su mecanismo y saber
cómo detenerla rápidamente. El saber cómo detener rápidamente una
maquina puede evitar una lesión seria.
2. Antes de operar cualquier máquina, asegúrese que los dispositivos de
seguridad están en su lugar y en condiciones de trabajo.
3. Desconecte siempre la energía cuando haga cualquier tipo de operaciones.
Coloque un letrero a la maquina que indique que esta fuera de servicio.
4. Asegúrese siempre que la herramienta de corte y la pieza de trabajo estén
colocadas correctamente antes de arrancar la máquina.
5. Mantenga las manos alejadas de las partes móviles.
6. Siempre detenga la maquina antes de medir, limpiar o hacer cualquier
ajuste.
7. Nunca utilice un trapo cerca de las partes móviles de la máquina.
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8. Una maquina nunca debe ser opera por más de una persona al mismo
tiempo. El no saber lo que la otra persona hará o dejara de hacer ha
provocado muchos accidentes.
9. Antes de manipular cualquier pieza, elimine todas las rebabas y bordes
afilados con una lima.
10. Asegúrese que la pieza de trabajo está firmemente sujeta en la mesa de la
maquina.
11. Revise que la herramienta de corte, las partes de la maquina y las
mordazas libraran la pieza de trabajo.
Evaluación
1. Explique brevemente el funcionamiento básico de una maquina de
control numérico:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
2. Mencione las ventajas de manipular máquinas herramienta con CNC:
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
3. Mencione las desventajas de las maquinas herramienta:
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
4. Condiciones que hay que verificar antes de operar una máquina
herramienta:
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Observaciones
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA E
INGENIERÍA ELÉCTRICA
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Experiencia educativa: ______________________________________________
Práctica No. 2
GENERACIÓN DE CÓDIGO G EN SHEETCAM PARA LAS OPERACIONES DE
TALADRADO Y CAJEADO
Objetivos
1. Aprender a usar las funciones básicas de los programas Sheetcam y
Vectric Aspire.
2. Realizar un maquinado.
Introducción
El software Sheetcam fue desarrollado por la empresa Stable Designs en el Reino
Unido, para realizar el código G de la figura que se desee maquinar. El código G
se puede escribir en la computadora línea a línea pero es un trabajo muy tardado
y de mucho cuidado, puede haber códigos de miles de líneas que una persona
tardaría días en escribir incluso semanas, mientras que Sheetcam en unos
cuantos segundos ya generó el código.
Mach3 es un software controlador de máquina muy poderoso. Mach3 se
comunica por el puerto paralelo (el mismo que se usa para la impresora). Es
importante que mientras usa Mach3 no abra ni use otros programas para evitar
interrupciones en su maquinado de pieza y que tenga que volver a empezar.
El principio del taladrado consta de oprimir una herramienta de corte (fresa)
rotatoria contra la pieza de trabajo. Un factor importante en el taladrado es la
sujeción firme de la pieza de trabajo, observar las indicaciones de seguridad y
utilizar las velocidades y avances correctos.
Una fresa es una herramienta multifilos con varias aristas cortantes
(dientes) igualmente espaciadas entre sí, en su periferia circular. Cada diente
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puede considerarse como una herramienta de corte simple. Conforme el cortador
es acercado a la pieza de trabajo, cada diente hace cortes sucesivos, que
producen una superficie lisa, plana o con un cierto contorno o perfil, dependiendo
de la forma del cortador utilizado.
Al acto de hacer un hueco en una pieza para ensamblarla con otra se le
llama cajeado. Para esta práctica será necesario recordar “las capas” en autocad.
Para crear las capas, darles nombre y definir sus propiedades de color, estilo de
línea, grosor y estilo de trazado, usamos el administrador de propiedades de
capas, el cual aparece con el primer botón de la selección de capas.
La máquina CNC del taller de mecánica dispone de tres ejes X, Y y Z. Dos
de ellos se asocian al movimiento en el plano horizontal (longitudinal y transversal)
de la mesa de trabajo, mientras que el tercero es el desplazamiento vertical de la
herramienta de corte.
Sugerencias para maquinar
1. Utilice gafas de seguridad.
2. Nunca intente sujetar la pieza de trabajo con la mano, pues la pieza se
puede incrustar en la fresa y empezar a girar a la misma velocidad o puede
salir volando.
3. Conforme la fresa comienza a entrar en la pieza de trabajo, reduzca la
velocidad y permita que la fresa entre gradualmente.
4. Trate las herramientas de corte con cuidado; pueden dañarse por el uso,
manejo y almacenamiento descuidados.
5. Examine siempre las condiciones de la punta de la fresa antes del uso y, si
es necesario, vuelva a afilarla.
6. Ajuste las revoluciones por minuto correctas para el tamaño de la fresa y el
material de la pieza de trabajo. Una velocidad demasiado alta hará perder
el filo de la fresa rápidamente, y una velocidad demasiado baja provoca que
las fresas pequeñas se rompan.
Instrumentos y equipo a usar
Centro de maquinado vertical
Fresa de carburo
MDF (tablero de fibra de media densidad)
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Procedimiento
1. Diseñe la siguiente pieza en Autocad y guárdela en el escritorio con la
extensión .dxf
2. Abra Sheetcam.
3. Seleccionar la posición donde se desea colocar la pieza y el sistema con el
que se está trabajando (métrico).
4. Dar click en archivo, después importar dibujo y seleccionar el dibujo que se
acaba de diseñar en Autocad y guardar en el escritorio. Después de realizar
estos pasos se abrirá el dibujo en el área de trabajo de Sheetcam en la
posición que se le ordeno anteriormente.
5. Seleccionar la operación de taladrado (en el extremo inferior izquierdo) para
que se desplegue una ventana donde se indicara lo siguiente: taladrado en
capa, End mil en herramienta, 0mm en inicio de penetración, profundidad
de corte (depende del espesor del material), seleccionar editar material
para indicar sus características y ahora dar click en aceptar.
6. Dar click en “crear una nueva operación de cajeado”, se abrirá una pantalla
en la que indicaremos lo siguiente: capa “cajeado”, inicio de penetración
0mm, profundidad de corte (coloque la profundidad a la que desee cajear) y
damos click en aceptar.
7. Ahora sigue generar el código G de la pieza dando click en “Ejecuta pos
procesador” (letra P de color verde) situada en la barra de tareas,
guardamos en escritorio, se le deja el mismo nombre y damos click en
guardar. Aparecerá una ventana “Ejecutando pos-procesador” que mostrará
un resumen de las acciones que se están procesando para hacer el código
de la pieza, después de verificar que están correctas damos en aceptar. Al
revisar el escritorio, veremos un block de notas con el nombre de la pieza
con la extensión .tap.
Nota: las dimensiones están en
mm.
106
8. Abrir Mach 3, dar click en FILE, luego en LOAD G CODE, seleccionamos el
código G que se acaba de generar y luego damos click en abrir. En la
ventana superior izquierda verá el código de la pieza y en la ventana
superior derecha visualizara la imagen de la pieza.
9. Coloque su material a maquinar, fíjelo bien.
10. Proceda a revisar que la pieza a maquinar no rebase los límites del área de
trabajo.
11. Presione RESET para indicar a Mach3 que comenzara a trabajar y habilite
el resto de los botones.
12. Presione START para que la máquina herramienta comience maquinar.
13. Recuerde las medidas de seguridad para el uso de una máquina
herramienta.
Evaluación
1. Mencione de forma resumida el procedimiento para generar el código
G en Sheetcam:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
2. Mencione de forma resumida el procedimiento para cargar el código G
en Mach3:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
3. Características de la herramienta de corte que uso para cortar:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Observaciones
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA E
INGENIERÍA ELÉCTRICA
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Matrícula: _____________ Semestre: __________ Fecha: _________________
Experiencia educativa: ______________________________________________
Práctica No. 3
GENERACIÓN DE CÓDIGO G EN SHEETCAM PARA LA OPERACIÓN DE
CONTORNO
Objetivos
1. Identificar los tres tipos de contorno que se le pueden dar a una pieza.
2. Practicar los tipos de cajeado.
3. Diseñar y maquinar una pieza donde se apliquen diferentes tipos de
operaciones (taladrado, cajeado y contorneado).
Introducción
El contorno es el conjunto de líneas que limitan una figura. Cuando se requiera
extraer del material de trabajo una pieza se debe diseñar el contorno de esta,
indicarle a la máquina el método de contorno deseado a través del programa que
realiza el pos-procesado y después hacer que la maquina realice las operaciones
y movimientos necesarios para realizar la pieza. Pero primero es necesario
conocer los diferentes tipos de contorneado:
1. Compensación interna: la máquina compensara la trayectoria de corte
hacia el interior del contorno, es decir, colocará un extremo de la
herramienta de corte al interior de la línea de contorno.
2. Compensación externa: la máquina compensara la trayectoria de corte
hacia el exterior del contorno, es decir, colocará un extremo de la
herramienta de corte al exterior de la línea de contorno.
3. Sin compensación: la maquina no compensa el diámetro de la
herramienta, así que, coloca el centro de la herramienta en la línea de
contorno.
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Instrumentos y equipo a usar
Centro de maquinado
Fresa de carburo
MDF (tablero de fibra de media densidad)
Procedimiento
1. Diseñe la siguiente pieza en Autocad y guárdela en el escritorio con la
extensión .dxf.
2. Abra Sheetcam.
3. Seleccione la posición donde desea colocar su pieza y el sistema con el
que trabajara (métrico).
4. De click en archivo, después en importar dibujo y seleccione el dibujo que
acaba de diseñar en Autocad y guardar en el escritorio.
5. Seleccione la operación de cajeado (en el extremo inferior izquierdo), se
desplegara una ventana donde indicara lo siguiente: en método de contorno
seleccione contorno con compensación interior, en capa seleccione la capa
que contiene a los círculos del interior de la figura, inicio de penetración
0mm, en profundidad de corte marque el espesor total del material,
seleccione editar material para indicar las características del material (si es
necesario) a continuación de click en aceptar.
6. Ahora de click en “crear una nueva operación de contorno”, se abrirá una
pantalla en la que indicara lo siguiente: en capa elija la capa del círculo más
grande, en tipo de contorno indique contorno con compensación exterior, en
inicio de penetración 0mm, en profundidad de corte coloque la profundidad
total del material y de click en aceptar.
7. Ahora genere el código G de su pieza dando click en “Ejecutar pos-
procesador” (letra P de color verde) situada en la barra de tareas,
Nota: las dimensiones están en mm.
109
seleccione escritorio, deje el mismo nombre y de click en guardar.
Aparecerá una ventana “Ejecutando pos-procesador” que le mostrará un
resumen de las acciones que se están procesando para hacer su pieza,
después de verificar que están correctas seleccione aceptar. Revise el
escritorio, verá que aparece un block de notas con el nombre de la pieza
con una extensión .tap.
8. Abra Mach 3, de click en FILE, luego en LOAD G CODE, seleccione el
código G que acaba de generar y de click en abrir. En la ventana superior
izquierda verá el código de la pieza y en la ventana superior derecha
visualizara la imagen de la pieza.
9. Coloque su material a maquinar, fíjelo bien.
10. Proceda a revisar que la pieza a maquinar no rebase los límites del área de
trabajo.
11. Presione RESET para indicar a Mach3 que comenzara a trabajar y habilite
el resto de los botones.
12. Presione START para que la máquina herramienta comience maquinar.
13. Recuerde las medidas de seguridad para el uso de una máquina
herramienta.
Evaluación
Diseñe la siguiente pieza en Autocad y maquínela aplicando los conocimientos
adquiridos de las prácticas anteriores sobre las operaciones de taladrado, cajeado
y contorneado, haga uso de los programas Autocad, Sheetcam y Mach3:
Nota: las dimensiones están en mm.
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FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA E
INGENIERÍA ELÉCTRICA
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Práctica No. 4
GENERACIÓN DE CÓDIGO G EN VECTRIC ASPIRE
Objetivo
1. Generar el código G de una pieza diseñada en Autocad usando Vectric
Aspire.
Introducción
Principalmente Vectric Aspire es un programa para realizar productos decorativos
y artísticos, pero también incluye las opciones para realizar mecanizados en 2D y
3D.
Este programa cuenta con una gran variedad de dibujos y herramientas que
se pueden modificar para crear y editar nuevos vectores, pero en caso de que
ningún dibujo incluido nos sirva, podemos cargar dibujos con la extensión DXF,
esto significa que podemos hacer nuestros diseños en algún software de diseño y
trasladarlos o también podríamos descargar imágenes desde internet y
vectorizarlas con el mismo programa.
Instrumentos y equipo a usar
Centro de maquinado
Fresa de carburo
MDF (tablero de fibra de media densidad)
111
Procedimiento
1. Abra Vectric Aspire, seleccione la opción de archivo nuevo, indique las
dimensiones del material a usar, de clic sobre el ícono “import vector from a
new file” y elija el archivo con extensión .DXF que va se va a codificar
(puede usar el diseño de la práctica 2).
2. Ya colocado el diseño en el área de trabajo, de clic sobre el ícono “switch to
toolpaths tab” para pasar a la pestaña de indicación de operaciones.
3. Si va a realizar un cajeado, seleccione la parte del diseño en el que se
aplicara dicha operación. De clic sobre el ícono “créate pocket toolpath”
para indicar las características de la operación, de clic en aceptar.
4. Para sacar la pieza del material, necesita seleccionar el contorno de esta,
dar clic sobre el ícono “créate profile toolpath” para indicar las
características de la operación, dar clic en aceptar.
5. Ahora que ya se indicaron todas las operaciones dar clic en el ícono “save
toolpath”. Al abrirse la pestaña seleccione la operación de cajeado y
luego seleccione “G Code (mm) (.tap) en pos-procesador y de clic en “save
toolpaths”. Se abrirá una ventana en la que se indicara dónde guardar el
código y bajo qué nombre. Para generar el código de la operación de
contorno repita los mismos pasos que para el cajeado pero ahora
seleccionando la operación de contorno.
6. Abra Mach3 y cargue el código de cajeado y ejecútelo.
7. Sin cambiar las coordenadas en Mach3, cargue el código de contorno y
ejecútelo.
Observaciones
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
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__________________________________________________________________
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA E
INGENIERÍA ELÉCTRICA
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Matrícula: _____________ Semestre: __________ Fecha: _________________
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Práctica No. 5
GENERACIÓN DE CÓDIGO G EN VECTRIC ASPIRE DE UNA IMAGEN
DESCARGADA DE INTERNET
Objetivo
1. Aprender a vectorizar imágenes descardas de internet.
Introducción
Vectric Aspire ofrece la ventaja de vectorizar imágenes descargadas desde
internet, es decir, convierte las imágenes que están formadas por pixeles en
imágenes formadas por vectores. Los dibujos obtenidos mediante la vectorización
son imágenes de contornos perfectamente definidos, que pueden ampliarse o
reducirse a cualquier tamaño sin que se modifique su calidad.
Una imagen vectorial está formada por objetos geométricos independientes
(segmentos, polígonos, arcos, etc.), cada uno de ellos definido por distintos
atributos matemáticos de forma, posición, etc.
Instrumentos y equipo a usar
Computadora con internet
Centro de maquinado
Fresa de carburo
MDF (tablero de fibra de media densidad)
113
Procedimiento
1. Descargue una imagen de internet, procure que sea una imagen que no
tenga tantos detalles.
2. Abra Vectric Aspire, de clic en crear un nuevo archivo e indique el tamaño
del material donde maquinara el diseño.
3. De clic en el ícono de “Import bitmap for tracing” para cargar la imagen que
acaba de bajar de internet.
4. Seleccione la imagen y de clic en el ícono (con forma de pájaro) de “Fit
vector to bitmap” para crear los vectores sobre la imagen pixelada. Al
abrirse la pestaña de creación de vectores, indique que sean vectores en
negro y cree los vectores dando clic en “Fit vectors”.
5. Vuelva a seleccionar la imagen pero esta vez para borrarla y para que
queden visibles los vectores que se acaban de generar.
6. Genere las operaciones deseadas como se aprendió en la práctica 4, pos-
procese para generar el código G y cárguelo en Mach3 para realizar el
diseño en el material de su elección.
Observaciones
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
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__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
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Conclusiones
Como resultado de este trabajo, es posible concluir que para realizar maquinados
de gran calidad no basta con saber manipular los programas de diseño y de
control de la máquina, también es necesario conocer los componentes de la
máquina, los tipos de herramientas de corte que existen, los líquidos de corte, las
velocidades de corte y las medidas de seguridad.
Es importante que siempre nos mantengamos al día sobre las
actualizaciones que los proveedores hacen a sus programas, para mejorar los
diseños y los maquinados.
Además de corte con fresa, también existe el corte con láser, con plasma, y
con agua. No se han incluido en este trabajo, pues en el Taller de Mecánica no se
cuenta con este tipo de máquinas, sin embargo pueden ser temas de trabajo para
futuros ingenieros que se interesen en el ramo del maquinado.
La realización de este trabajo ha aportado grandes conocimientos a mi
persona sobre la manipulación de máquinas herramienta, herramientas y
programas de diseño, de igual forma, espero que contribuya al aumento de
conocimientos de las futuras generaciones de ingenieros de esta facultad
mediante la realización de las prácticas sugeridas.
115
Bibliografía
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Alfaomega: México.
Krar F. Steve, Gill R. Arthur y Smid Peter (2009). Tecnología de las máquinas
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México.
Comesaña Costas Pablo (2004). Preparación y ajuste de máquinas para el
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Google.com Recuperado de
http://www.machsupport.com/wpcontent/uploads/2013/02/Mach3Mill_Espa%C3%B
1ol.pdf
![TRABAJO FINAL DE MAESTRÍA · 2016-03-03 · Figura 5: Curva de susceptibilidad CBEMA [1][37]..... 18 Figura 6: Comparación de curvas de inmunidad de equipos típicos ... 19 Figura](https://img.pdfslide.net/doc/110x75/5eb98fbd9972496e4a5b6a87/trabajo-final-de-maestra-2016-03-03-figura-5-curva-de-susceptibilidad-cbema.jpg)
