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Torno CNC

Exposición para CAD/CAM
by

Fabio Miranda Quezada

on 8 February 2014

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Transcript of Torno CNC

CAD/CAM
Torno CNC
Torno CNC
Se refiere a una máquina herramienta que se utiliza para mecanizar piezas de revolución mediante un software que utiliza datos alfa-numéricos, siguiendo los ejes cartesianos X,Y,Z
El CN es un sistema que aplicado a una Máquina - herramienta, automatiza y controla todas algunas de las acciones de la máquina. Normalmente podemos controlar movimientos de los carros o cabezales, cambiar de herramientas o de piezas, velocidades de avance y de corte, empleo o no de refrigerante, etc.

En 1942, la Bendix Corporation tenía inconvenientes para diseñar una leva tridimensional para el regulador de una bomba inyectora para motores de aviación. Ese perfil era casi imposible de mecanizar con máquinas-herramientas convencionales, ya que se debía combinar los movimientos según varios ejes de coordenadas. Para subsanar este inconveniente, se desarrollo matemáticamente la trayectoria a seguir a intervalos pequeños, y se procedía a mover la pieza de un punto a otro.
Historia
Panel de Control CNC
1) Sistema de Control







El corazón de un sistema CNC es un ordenador que se encarga de realizar todos los cálculos necesarios y de las conexiones lógicas; se necesitan dos interfaces (traductores):

•El interfaz del operador formado por el panel de control.

•El interfaz de control de la máquina-herramienta que esta subdividido en múltiples conexiones de control y que afectan los actuadores de ejes, del husillo principal, etc.
Estructura de un Torno CNC
Un sistema de lazo cerrado bajo ciertas condiciones, se puede producir una oscilación no deseada alrededor de la posición buscada, es probable la aparición de subamortiguamiento u oscilaciones.

La estrategia de control, es intentar minimizar esta inestabilidad con las ganancias y amortiguamientos adecuados.

Las técnicas utilizadas para solucionar estos problemas son las tradicionales P.I.D. (proporcional, integral y derivativo) y las modernas de control digital.

Al emitirse una orden, es necesario saber si la maquina la ha cumplido satisfactoriamente; para saberlo se emplean 2 sistemas diferentes, a saber:

a) Sistema de bucle abierto:
En ellos se manda colocar la herramienta en una posición y no existe constancia de su correcto posicionamiento.

No existe mecanismo de realimentación.

b) Sistema de bucle cerrado:
En ellos existe una continua realimentación en posición y velocidad, con el fin de ajustarse a un contorno determinado con la mayor precisión.

El valor de la señal de entrada se contrasta continuamente con el valor medido mediante un captador de posición (encoder).

El control debe minimizar la diferencia entre la posición deseada y la real, conocida mediante este mecanismo de realimentación.
Bucle de Lazo Cerrado
Bucle de Lazo Abierto
Subamortiguamiento de Lazo Cerrado
2) Actuadores

Son los encargados de generar los movimientos de la máquina (corte, avance, apriete, alimentación, etc.) de acuerdo a las órdenes provenientes del C.N.

Los más utilizados son:

Motores paso a paso.
El principio de funcionamiento de estos motores es apto para maquinas que trabajan por contaje de impulsos.

Es un mecanismo que convierte pulsos eléctricos en respuestas de movimientos proporcionales.

Un motor paso a paso tiene un rotor que gira un determinado ángulo cada vez que su bobina de mando (estator), recibe un impulso eléctrico.
La diferencia de la MH y la MHCN, es en el proceso o elaboración de producción en masa, siendo la MHCN la que supera tanto en calidad como en número de piezas realizadas en un cierto tiempo.
Comparación de una Maquina Herramienta Convencional y una Maquina Herramienta CN
Gracias por su Atención
Jessica Huarniz
Rodrigo Adrianzen
Sergio Tovar
Juan Levano
Datos Importantes
En 1947, Jhon Parsons, constructor de hélices de helicópteros, (industria netamente bélica),concibe un mando automático con entrada de información numérica. Este sistema que utilizaba cartas perforadas se llamo DIGITON, y fue rápidamente incorporado por la USAF (UnitedStates Air Force ) y se le encargó a Parsons y al MIT (Massachusetts Institute of Technology )su perfeccionamiento.

En 1953 el MIT por primera vez utiliza la apelación de ¨Numerical Control¨ para este tipo de máquinas.
Motor Paso a Paso
Captadores de posición más utilizados
Actualmente los 2 captadores mas utilizados son el Resolver (analógico, indirecto, rotativo) y el Inductosyn (analógico, directo, lineal).

Sincro-Resolvers
Son captadores inductivos rotativos, parecidos a ciertos motores eléctricos.
Esquemáticamente seria un rotor al que se le aplica una tensión de referencia alterna y un estator en el que se recoge una tensión de una amplitud dependiente de la posición angular del rotor.

Inductosyn:
El inductosyn lineal se compone de 2 elementos independientes móviles uno con respecto al otro, pero sin contacto mutuo. Estos elementos componen lo que se llama regla y cursor del captador.
Clasificación resumida de los sistemas captadores de posición
Esquema de funcionamiento de un encoder rotativo digital
Aspecto real del encoder anterior
Este motor limita la potencia real de la máquina y es el que provoca el movimiento giratorio de las piezas.

Las características del motor y husillo principal de un torno CNC pueden ser las siguientes:
Diámetro agujero husillo principal: 100 mm
Nariz husillo principal: DIN 55027 Nº 8 / Camclock Nº 8
Cono Morse Nº 2
Gama de velocidades: 2
Velocidad variable del husillo: I: 0-564 rpm II: 564-2000 rpm
Potencia motor: 15 kw
Arquitectura General de un Torno CNC
Motor y cabezal principal
Componentes de un sistema CN
Motores C.C.
Son muy usados debido a su facilidad de control y a dos características:
1ª, linearidad en la respuesta en velocidad del motor en función de la tensión.
2ª, linearidad en la respuesta en par del motor en función de la intensidad.
Motores C.A.
Su aplicación aumenta paulatinamente debido a las nuevas innovaciones y mejoras en las técnicas de su control.
3) Captadores de posición o elementos para medir desplazamientos

La medición de los desplazamientos es la base de las maquinas CN que emplean bucle cerrado y lo realizan a través de captadores de posición.

Las maquinas con bucle abierto no requieren de captadores porque la posición esta determinada por los impulsos que reciben los motores paso a paso.

La finalidad de un captador de posición, es la de transformar un desplazamiento (magnitud mecánica) en una magnitud eléctrica para que la consola la procese.
Clasificación de los captadores de posición
Se pueden clasificar teniendo en cuenta 4 características básicas, a saber:

Por la naturaleza de la información que brindan:
a) Analógicos:
Existe correspondencia entre las posiciones y un valor físico.
b) Digitales:
No se permite caracterizar más que un número finito de posiciones.

Por la forma en como relacionan la magnitud mecánica con la eléctrica:
a) Absolutos:
Los captadores absolutos dan una señal ligada en forma unívoca al valor medido. Pueden ser analógicos o digitales.
b) Incrementales:
Estos captadores tienen dividido su campo de medición en un número entero de pasos o incrementos de longitud definida e idéntica.
A esta clase sólo pertenecen los captadores digitales.
Por la forma física del captador:
a) Lineales:
Cuando su principio de funcionamiento exige un desplazamiento lineal.
b) Rotativos:
Cuando necesitan de una rotación para poder medir.
Referencias codificadas que los "transforman" en Absolutos









La escala inferior trabaja a modo de codificador de posición absoluta, ya que cada ventana se encuentra a una distancia diferente, conocida para cada intervalo (por ejemplo si lee la marca situada a 10.02, sabrá que está entre 10 y 20mm de la regla).
Análogamente se observa el mismo criterio para un disco graduado rotativo
Maquina Herramienta
Ejecución de una pieza
La ejecución de una pieza, en una MH tradicional, necesita la elaboración de una serie de
documentos previos:
•Dibujo de definición de la pieza.
•Dibujo de fabricación.
•Hoja de proceso.
Maquina Herramienta CN
Ejecución de una pieza.
La ejecución de una pieza en una M.H.C.N., necesita la elaboración de los siguientes documentos.
•Dibujo de definición de la pieza.
•Programa de fabricación de la pieza.
El programa de fabricación contiene todos los ajustes y todas las acciones a ejecutar en la
M.H.C.N. para obtener la pieza.

El operador no forma parte del ciclo de fabricación. Interviene antes de ella, participando en la puesta a punto del programa de la pieza y aportando las modificaciones a un programa existente.

Interviene después de la fabricación controlando las cotas obtenidas y decidiendo las modificaciones necesarias.

Durante la fabricación, solo la MH, dirigida enteramente por el armario electrónico, programado por el operador, ejecuta el trabajo.
Bancada y carros desplazables
Para poder facilitar el desplazamiento rápido de los carros longitudinal y transversal, las guías sobre las que se deslizan son templadas y rectificadas con una dureza del orden de 450 HB. Estas guías tienen un sistema automatizado de engrase permanente.

Cada carro tiene un motor independiente que pueden ser servomotores o motores encoder que se caracterizan por dar alta potencia y alto par a bajas revoluciones.
Altura entre puntos: 375 mm
Diámetro admitido sobre bancada: 760 mm
Diámetro sobre carro longitudinal 675
Diámetro admitido sobre carro transversal. 470 mm
Avance de trabajo ejes Z, X. 0-10000 mm/min
Desplazamientos rápidos ejes Z, X 15/10 m/min
Fuerza empuje longitudinal 9050 N
Fuerza empuje transversal 9050 N
Portaherramientas
El torno CNC utiliza un tambor como portaherramientas donde pueden ir ubicados de seis a veinte herramientas diferentes, según sea el tamaño del torno, o de su complejidad
UCP (Unidad central de procesos)
La UCP o CPU es el cerebro de cálculo de la máquina, gracias al microprocesador que incorpora. La potencia de cálculo de la máquina la determina el microprocesador instalado. A cada máquina se le puede instalar cualquiera de las UCP que hay en el mercado, por ejemplo: FAGOR, FANUC, SIEMENS, etc.
Ventajas y Desventajas de un Torno CNC
Ventajas:
Permiten obtener mayor precisión en el mecanizado.
Permiten mecanizar piezas más complejas.
Se puede cambiar fácilmente de mecanizar una pieza a otra.
Se reducen los errores de los operarios.
Cada vez son más baratos los tornos CNC.
Se reducen tiempos de mecanizado.

Desventajas:
Necesidad de realizar un programa previo al mecanizado de la primera pieza.
Coste elevado de herramientas y accesorios lo que implica una elevada inversión.
Conveniencia de tener una gran ocupación para la máquina debido a su alto coste.

Tecnología de Manufactura
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