Proyecto máquina CNC

DEFINICIÓN

Es todo dispositivo capaz de dirigir posicionamiento de un órgano mecánico móvil, en el que las órdenes relativas a los desplazamientos de móvil son elaboradas a partir de las instrucciones codificadas en un programa. Es todo dispositivo que realiza un mando mediante números, haciendo que las maquinas desarrollen su trabajo automáticamente mediante la introducción en su memoria de un programa en el que se definen las operaciones a realizar por medio de combinaciones de letras y números.

Son sistemas que, en base a una serie de instrucciones codificadas (programa), gobierna todas las acciones de una maquina o mecanismo al que le ha sido aplicado habiendo que este desarrolle una secuencia de operaciones u movimientos en el orden previamente establecido por el programador.

De lo anterior se establece, que una máquina herramienta con control numérico es aquella en la que se introducen números y letras, al procesar estas indicaciones por un controlador se convierten en instrucciones de un proceso de mecanizado.

En una máquina CNC, a diferencia de una máquina convencional o manual, una computadora controla la posición y velocidad de los motores que accionan los ejes de la máquina. Gracias a esto, puede hacer movimientos que no se pueden lograr manualmente como círculos, líneas diagonales y figuras complejas tridimensionales.

Las máquinas CNC son capaces de mover la herramienta al mismo tiempo en los tres ejes para ejecutar trayectorias tridimensionales como las que se requieren para el maquinado de complejos moldes y troqueles.

En una máquina CNC una computadora controla el movimiento de la mesa, el carro y el husillo. Una vez programada la máquina, ésta ejecuta todas las operaciones por sí sola, sin necesidad de que el operador esté manejándola. Esto permite aprovechar mejor el tiempo del personal para que sea más productivo.

HISTORIA DEL CNC

Su inicio fue en la revolución industrial en 1770 las maquinas eran operadas a mano, al final se entiende más a la automatización ayudo el vapor, electricidad y materiales avanzados

1725 Máquinas de tejer construidas en Inglaterra, controladas por tarjetas perforadas.

1808 Joseph M. Jacquard usó una hoja de metas perforadas para controlar agujas en las tejedoras.

1834 Babbage construyó una calculadora capaz de dar seis decimales.

1842 Pascal construyó una calculadora mecánica.

1863 M. Fourneaux patentó el primer piano automático, usando el principio de pasar

aire a través de un rollo de papel perforado; llamando la pianola.

1870-1890 Eli Whitney- desarrollo de plantillas y dispositivos.

"Sistema norteamericano de manufactura de partes intercambiables.

1880 Introducción de una variedad de herramientas para el maquinado de metales.

Comienzo de énfasis en la producción a gran escala.

1940 Introducción de los controles hidráulicos, neumáticos y electrónicos. Aumento del énfasis en el maquinado automático. El primer desarrollo en el área del control numérico lo realizó el inventor norteamericano John T. Parsons (Detroit 1913-2007), junto con su empleado Frank L. Stulen. La aplicación del control numérico abarca gran variedad de procesos. Se dividen las aplicaciones en dos categorías:

1.- Aplicaciones con máquina herramienta, tales como el taladrado, laminado, torneado, etc.

2.-Aplicaciones sin máquina herramienta, tales como el ensamblaje, trazado e inspección.

1942 Surgió lo que se podría llamar el primer control numérico

1945 Comienzo de la investigación y desarrollo del control numérico.

Comienzo de los experimentos de producción a gran escala con control numérico.

Al fin de la 2 guerra mundial se desarrolló la computadora electrónica.

En los 50´s se usó la computadora en una máquina herramienta.

1955 Las herramientas automatizadas comenzaron a aparecer en las plantas de producción para la Fuerza Aérea de producción de los Estados Unidos:

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

En los 60´s con los chips se reduce el costo de los controladores

A principios de los 70´s se empezó a aplicar más pequeño y económico apareciendo así el CNC (Control Numérico Computarizado), que permite que un mismo control numérico pueda aplicarse a varios tipos de máquinas distintas sin más que programar las funciones de control para cada máquina en particular.

1971 Hasta este año la AIA (Aerospace Industry Association) el MIT y el ITRI (Illinois of Technology research Institute) trabajaron en el desarrollo del lenguaje APT. El lenguaje APT inicial era suficiente para operaciones de taladrado, torneado o fresado recto, sin embargo estas no son suficientes para las operaciones de

maquinado.

1976 Se aplicó el microprocesador a las computadoras, se dio un

enorme salto en el desarrollo del CNC, haciendo posible las interpolaciones rectas y

curvas entre ejes.

1979 Microprocesadores.

1980 Componentes de superficie.

1982 Se desarrollaron los primeros sistemas flexibles de manufactura FMS

1986 Se desarrollaron los primeros sistemas de manufactura integrada. CIM

Las tendencias actuales de automatización total y fabricación flexible se basan en máquinas de CNC conectadas a un ordenador central con funciones de programación y almacenamiento de programas y transmisión de los mismos a las máquinas para su ejecución. Los esfuerzos para eliminar la intervención humana en los procesos de producción son una meta gerencial con la introducción de los conceptos de partes intercambiables y producción en masa. El control numérico puede proveer:

1. Flexibilidad para incrementar la producción de bajo nivel.

2. Instrucciones almacenadas para disminuir la mano de obra directa.

La tecnología de control numérico fue la primera aplicación del auxilio de manufactura computarizada (CAM), la aplicación de tecnología de proceso de información a la tecnología de automatización industrial. La máquina-herramienta de control numérico original fue desarrollada por contrato de la Fuerza Aérea por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en el laboratorio de servomecanismos militar para producir frecuentes y muy complejas partes modificadas en base a emergencias.

La primera instalación comercial de equipo de control numérico fue en 1957. Las máquinas originales de control numérico fueron estándar como las fresadoras y taladros.

VENTAJAS Y CLASIFICACIÓN

Para la producción de piezas en serie, nos encontramos con varios sistemas para permitir la respetabilidad de pasos y operaciones en las máquinas convencionales: en los tornos automáticos y semi automáticos, esto se consigue mediante sistemas de levas, pero este sistema es poco flexible, ya que para piezas diferentes, requiere una nueva puesta a punto, con una considerable pérdida de tiempo, que de por sí es muy importante.

Tampoco es factible el sistema de fabricación que requiera de máscaras, moldes o modelos, por su elevado costo de fabricación y su poca probabilidad de transformarlos para piezas distintas.

Constituyen, de esta manera, una “memoria” rígida e inflexible.

En cambio, una máquina con CNC, automatiza los movimientos y acciones como ser: desplazamientos de los carros o mesas, giro de el o los cabezales, las distintas gamas de avances y de velocidades de corte, los cambios de herramientas y piezas, etc., simplemente cambiando la programación de la máquina.

De esta manera, podemos afirmar que ganamos en:

 Reducción en los tiempos de producción, por una importante disminución en los tiempos muertos.

 Mayor fiabilidad en la producción de las piezas, dado que existe menor posibilidad de piezas defectuosas.

 Reducción de los tiempos de control de la calidad.

 Reducción de los tiempos de control de proceso por medio de planos y hojas de ruta o de procesos.

 Ahorro de herramientas y dispositivos de corte, al optimizarse la utilización de las herramientas.

Evidentemente, esto redunda en un muy considerable ahorro económico que superará a mediano plazo el gasto inicial de compra de una máquina CNC.

 Incremento de la flexibilidad en la maquinaria (se adapta mejor a los cambios en las tareas y en los programas de producción)

 Incremento en la flexibilidad para el cambio, en la medida en que las instrucciones grabadas se pueden modificar cuando sea necesario, con lo que facilitan la adaptación a los cambios introducidos por la ingeniería de diseño.

 Reducción de necesidades de mano de obra y de inventarios, así como de los tiempos de lanzamiento, de suministro externo y de proceso.

DESVENTAJAS

La frecuencia de errores en la programación.

El deterioro de las cintas magnéticas o perforadas en que están grabadas las instrucciones.

La sensibilidad del lector de las instrucciones a las averías.

Dificultades actuales en el trabajo

Entre los problemas industriales de estos países desarrollados podemos mencionar:

• Existe cada vez una mayor exigencia en la precisión.

• Los diseños son cada vez más complejos.

• La diversidad de productos hace necesario la tendencia a estructuras

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