CONTROL NUMÉRICO PROGRAMABLE

INTRODUCCIÓN

La necesidad, que cada vez se vuelve más exigente de aumentar la productividad y conseguir productos acabados de una calidad uniforme, está haciendo que la industria gire cada vez más hacia una automatización basada en computadoras. En el momento actual, la mayoría de tareas de fabricación automatizada se realizan mediante máquinas de uso especial diseñadas para realizar funciones predeterminadas en un proceso de manufacturación.

En la actualidad han surgido una gran variedad de herramientas tanto para el control como para la visualización de los procesos, por lo que ahora es posible disponer de una herramienta que se adecue a las necesidades de la producción.

Es usual en muchos países tecnológicamente desarrollados encontrar que la mayoría de las grandes fábricas se encuentran automatizadas, poseen elementos de control centralizados, así como una ayuda visual y animada que facilita la tarea de los operarios, además asegura un producto de una mejor calidad y permite una red de información accesible en todos los niveles.

CNC (CONTROL NUMÉRICO PROGRAMABLE)

Se considera de Control Numérico por Computador, también llamado CNC (en inglés Computer Numerical Control) (también Control Numérico Continuo Continuous Numerical Control), a todo dispositivo capaz de dirigir el posicionamiento de un órgano mecánico móvil mediante órdenes elaboradas de forma totalmente automática a partir de informaciones numéricas en tiempo real

Una máquina a control numérico, tanto torno como fresa, es una máquina convencional con algunos elementos más sofisticados, como por ejemplo una computadora que la comanda.

Esencialmente funciona de esta manera: en base a un plano de una pieza determinada, se elabora un “programa” de pieza. Este programa está compuesto de una serie de códigos, los que son leídos por la computadora y le transmiten a la máquina las órdenes para que trabaje. De esta manera se consigue una pieza en forma prácticamente automatizada.

Otra manera, es por un sistema de trabajo que se llama CAD – CAM.

Primero se dibuja en la computadora la pieza en un programa que se llama CAD (Diseño Asistido por Computadora)

El dibujo es transformado en forma automática en un “programa” CNC por un software denominado CAM (Mecanizado Asistido por Computadora). Este programa sería similar al conseguido en forma manual por el método anterior, y posteriormente se transmite a la máquina CNC propiamente dicha.

Las máquinas herramientas comandadas por control numérico computarizado, constan de un “cerebro”, llamado Unidad de Gobierno, que es el ordenador.

La función del mismo es servir de nexo entre el operador y la máquina en sí, comunicando a los dispositivos necesarios, los impulsos eléctricos que se transformarán en un desplazamiento o en un giro de un eje.

Para conseguir esto, el ordenador comunicará a los servomotores paso a paso, de corriente continua o hidráulica, las instrucciones para conseguir que un carro o mesa se mueva, o que un husillo rote.

El operario provoca esto introduciendo mediante un teclado, una serie de letras y números que conforman un “código” de CNC, que hilvanados formarán un “programa” de pieza.

Una vez conseguido esto, unos elementos denominados “transductores”, se encargarán de chequear o medir los correctos valores de maquinado, es decir los desplazamientos y las rotaciones efectuadas en el maquinado.

Ventajas De La Aplicación De Una Máquina Herramienta Con Cnc.

Para la producción de piezas en serie, nos encontramos con varios sistemas para permitir la repetitividad de pasos y operaciones en las máquinas convencionales: en los tornos automáticos y semiautomáticos, 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:

• <!--[if !supportLists]--> <!--[endif]-->Reducción en los tiempos de producción, por una importante disminución en los tiempos muertos.

• <!--[if !supportLists]--> Mayor fiabilidad en la producción de las piezas, dado que existe menor posibilidad de piezas defectuosas.

• <!--[if !supportLists]--> <!--[endif]-->Reducción de los tiempos de control de la calidad.

• <!--[if !supportLists]--> Reducción de los tiempos de control de proceso por medio de planos y hojas de ruta o de procesos.

• <!--[if !supportLists]--> <!--[endif]-->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.

Componentes

Al analizar una máquina con CNC, observamos que básicamente mantiene su principio de funcionamiento comparada con una convencional, con excepción de la innovación que le confiere su ordenador o unidad de gobierno.

Este componente es quien más a evolucionado con el correr de muy poco tiempo, aunque los demás elementos que conforman tradicionalmente una máquina herramienta, han debido adecuarse a las altas velocidades de maquinado, y a la extrema precisión en los posicionamientos tanto de las herramientas como de las piezas.

Los desplazamientos de las herramientas y el giro del husillo, son provocados por motores de corriente continua.

Y muy particularmente, en el campo de las herramientas de corte, se han debido adecuar a las altas exigencias de terminación y de esfuerzos de corte.

Podríamos decir, que los elementos componentes de una máquina con CNC, son:

a.- La unidad de gobierno.

b.- Los servomecanismos.

c.- Los transductores.

d.- Dispositivos para el cambio de herramientas.

e.- Husillos y ejes de trabajo y avances.

Es el elemento que contiene la información necesaria para todas las operaciones de desplazamientos de las herramientas, giro de los husillos, etc. Está conformada por el ordenador o procesador, que es donde se encuentra la memoria de almacenamiento de los datos de maquinado, que serán transformados en impulsos eléctricos y transmitidos a los distintos motores de la máquina; y por el tablero o panel de servicio, elemento físico por donde se ingresan los datos requeridos por el control.

Esto se realiza mediante un teclado alfanumérico similar al teclado de una computadora, una zona de paneles de mando directo de la máquina, y un monitor (display o pantalla).

b.- Los servomecanismos.

Estos se encargan principalmente de los movimientos de los carros o mesas de la máquina.

Son servomotores con motores paso a paso, a corriente continua, hidráulicos, etc.

Reciben los impulsos eléctricos del control, y le transmiten un determinado número de rotaciones o inclusive una fracción de rotación a los tornillos que trasladarán las mesas o los carros.

Los servomotores con motores paso a paso, constan de un generador de impulsos que regulan la velocidad de giro del motor variando la cantidad y frecuencia de los impulsos emitidos. Estos motores giran un ángulo (paso) de aproximadamente 1° a 10° por impulso.

La cantidad de impulsos puede variar hasta 16.000 por segundo, dando como resultado una gran gama de velocidades.

En los servomotores con motores de corriente continua, cuando varía la tensión, varía proporcionalmente la velocidad de giro del motor.

El servomotor hidráulico, posee una servoválvula reguladora del caudal que ingresa al motor, dosificando de esta manera la velocidad de rotación del mismo.

C.- Los transductores

La función de los mismos consiste en informar por medio de señales eléctricas la posición real de la herramienta al control, de manera que este pueda compararla con la posición programada de la misma, y efectuar los desplazamientos correspondientes para que la posición real sea igual a la teórica.

Los dispositivos de medición pueden ser directos o indirectos.

En los de medición directa, encontramos una regla graduada unida al carro.

En cambio, en los de medición indirecta, un cuenta vueltas reconoce la cantidad de giros que efectúa el tornillo de filete esférico del carro.

También podemos clasificarlos de acuerdo a sus características de funcionamiento, pudiendo ser absolutos, incrementales o absolutos-cíclicos.

Los absolutos, informan de las posiciones de los carros punto por punto con respecto a un punto de origen fijo previamente determinado.

Los incrementales, emiten un impulso eléctrico a intervalos de desplazamiento determinados, los que son acumulados por un contador de impulsos, quienes informarán al control

...