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ANTECEDENTES DE LA TECNOLOGA

CAD/CAM

1.1HISTORIA DE LOS SISTEMAS CAD/CAM

La historia de los sistemas CAD/CAM comienza cuando el computador fueutilizado en el rea tcnica para programar mquinas de control numrico (NC) .

Aunque los inicios de la tecnologa CAD se dieron antes de 1955, el punto de

partida para la definicin del trmino CAD en las tareas asistidas por computadorfue la programacin de mquinas NC en sistemas APT, desarrollado en el MIT (Instituto Tecnolgico de Massachusetts) desde 1955 a 1959.

Paralelo a los avances en los sistemas CAD/CAM, y algo importante para laintegracin del CAD/CAM en los procesos, fue el desarrollo del lenguaje de

programacin FORTRAN(1954), la creacin de rutinas grficas(1966), laconcepcin completa de un computador con representacin al objeto en tresdimensiones (1971), y la estandarizacin en el rea de procesamiento de datostcnicos.

Otro importante desarrollo fue la actualizacin del lenguaje FORTRAN(1966),el lenguaje APT(1974/1983), la creacin de CLDATA para instrucciones demquinas NC, el GKS para la estandarizacin de salidas grficas(1983), y lossistemas IGES para la estandarizacin del formato de sistemas independientes,encargados de transferir datos(1981).

La figura 1.1 esquematiza el desarrollo de la aplicacin de los sistemascomputacionales en la industria, desde sus comienzos: en el anlisis y diseoasistido por computador (CAD), en la planificacin de la produccin asistida porcomputador (CAPP)y en la manufactura, partiendo con el desarrollo del controlnumrico para luego derivar el la manufactura asistida por computador (CAM). A

mediados de los aos 70 se tiene la aparicin integrada CAD y CAM (CAD/CAM),hasta llegar actualmente al funcionamiento automtico y planeado del proceso

productivo total.

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DESARROLLO HISTORICO DEL CAD/CAM

PLANIFICACINDISEO PROCESO MANUFACTURA

ANALISIS TECNOLOGA

CODIFICACIN DIBUJOAUTOMATIZADO NC

CNCCAM CAD

CAM

CAD/CAM

1960

1970

1980 - 2000

1955

FABRICACINAUTOMTICA

Fig. 1.1

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1.2DISEO ASISTIDO POR COMPUTADOR (CAD)

1.2.1

DEFINICIN DEL CADEl diseo asistido por computador se define como aquella actividad de diseo

que utiliza un computador para el desarrollo de anlisis y modificacin de un diseo dingeniera. Los sistemas modernos de CAD estn basados en la computacin grficainteractiva, en que el diseador se comunica a travs de dispositivos de entrada y elcomputador mediante una pantalla grfica.

1.2.2

ESTRUCTURA DEL CAD

Un sistema CAD esta formado por dos componentes principales las cuales son:Hardware y Software

a) HardwareEl hardware involucra todos los elementos fsicos que conforman el sistema eincluye los siguientes elementos:

- Unidad Central de Procesos (CPU).

- Dispositivos de entrada de datos (teclado, tableta digitadora, etc.)

- Dispositivos de salida de datos. ( pantalla, plotter, impresora, etc.)

- Memoria secundaria. ( discos de respaldo de informacin)

b) Software

El software comprende los elementos abstractos del sistema, como programasy los procedimientos necesarios para el funcionamiento del sistema.

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1.2.3 FUNCIONES DEL CAD

Las funciones del CAD estn relacionadas directamente con el proceso dediseo de productos o piezas, siendo las distintas etapas involucradas en el diseo, una

variedad de actividades interrelacionadas.A continuacin se describe como las funciones del CAD apoyan las distintas

etapas de un proceso de diseo.

a) Modelamiento Geomtrico:

El modelamiento geomtrico define la apariencia general de un producto y laspiezas que lo componen. Adems, apoya la etapa de diseo del concepto, al permitirque el diseador haga el bosquejo en el computador. El diseador podra detallar este

bosquejo en gran medida cuando se encuentra en las etapas de sntesis del diseo.

b) Anlisis De Ingeniera

El anlisis de ingeniera se encarga de verificar el comportamiento operativo ysus propiedades fsicas. Para esta tarea el computador sirve de apoyo, debido a que elsoftware de anlisis de ingeniera opera en el modelo de diseo.

Mediante el mtodo de elementos finitos el anlisis del sistema CAD es dondecobra enorme importancia, gracias a que resulta factible un anlisis lineal, dinmico,trmico, automtico y de mecnica de fluido sobre el diseo.

c) Revisin De Diseo Y Evaluacin:

Esta tarea permite, en un terminal grfico, revisar la precisin de un diseo.Las rutinas semiautomticas de dimensionamiento y tolerancias que asignanespecificaciones de tamao a superficies que pide el diseador, permite reducirerrores de dimensionamiento.

d) Dibujo Automatizado:

El dibujo automatizado permite la formacin de planos de ingenieradirectamente de la base del CAD. Este diseo involucra un aumento de laproductividad del dibujo respecto de la forma manual.

El dimensionamiento automtico, el ajuste segn escala de un plano, laproduccin de innumerables vistas de secciones y la vista de ampliado de detalles,son algunas capacidades grficas que permiten el logro de este objetivo.

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e) Documentacin Y Generacin De Informacin Complementaria:

Esta funcin hace posible la fusin de la geometra con archivo de textos conel objeto de producir documentacin de alta calidad, lo cual permite la aceleracin

de la distribucin del producto y la mantencin actualizada de los documentosasociados a l.

1.2.4.- VENTAJAS DEL CAD

Entre las principales ventajas del sistema CAD, si se compara con el diseomanual, se tienen las siguientes:

a) Aumento De La Calidad Del Diseo:

La rapidez con que se manejan los diseos permite un mayor estudio dediferentes proposiciones de estos y alternativas de modelacin. Adems se eliminanerrores de transcripcin e interpretacin al utilizar una base de datos en comn,logrando una consistencia en las normas de diseo.

b) Aumento De Las Facilidades De Edicin:

Con el sistema CAD se tienen facilidades de edicin como desplazamientoautomtico, copias respectivas, cambios de tamao, tolerancias, etc.

c)

Realza El Perfil Competitivo.Uno de los importantes beneficios al mejorar el diseo de los productos con

tecnologas avanzadas es el aumento del poder competitivo de la empresa, que alaumentar la calidad de los productos se encuentra en mejores condiciones decompetir con otras empresas.

d) Aumento De Eficiencia Del Personal:

Los diseadores pueden proyectar ms soluciones en el mismo tiempo que loque se puede hacer en forma manual, debido a que existe una interaccin rpida

sobre el diseo a travs de funciones de modificacin y anlisis.

e) Eliminacin De Tareas Tediosas:

Debido a las innumerables funciones que tiene el sistema CAD se elimina unnumero importante de largas y repetitivas del diseo manual aumentando lassatisfacciones de trabajo. Se desarrollan facilidades de calculo y determinacin delos elementos que, con medios convencionales, retardaban considerablemente lostableros de dibujo, como son las tangencias, arcos, perpendiculares, divisionesequidistantes, etc.

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1.3.- MANUFACTURA ASISTIDA PORCOMPUTADOR CAM

1.3.1.- DEFINICIN DEL CAM

El CAM (Computer Aided Manufacturing) es bsicamente u conjunto detcnicas asistidas por COMPUTADOR que utilizan los departamentos de mtodosy/o ingeniera de produccin de las empresas.

El principal objetivo del CAM es proporcionar una serie de herramientas paracompletar la geometra CAD, con el contenido tecnolgico preciso para que la piezase pueda fabricar.

1.3.2.- REAS DE APLICACIN DEL CAM

Entre las principales aplicaciones de la manufactura asistida por computadorse tienen las siguientes:

- Programacin de maquinas a control numrico- Robtica y Programacin de PLC- Planificacin de procesos- Administracin de la fabrica

1.3.3.- VENTAJAS DEL CAM

a) Programacin Off Line:

La ventaja fundamental del CAM esta dada por la posibilidad de generar programasde maquinas fuera de la lnea de produccin.

b)

Simulacin:La posibilidad de simular permite verificar que el dimensionamiento de los

recursos es correcto, chequear las interferencias entre tiles y material.

c) Planificacin De Produccin.

En general, los sistemas CAM entregan informacin respecto de los tiemposde operacin, lo que ayudado de la informacin tcnica del ingeniero demanufacturas permite un estudio de tiempos ms veraz que los realizados a travs delos mtodos tentativos.

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d) Manejo De Base De Datos:

Los sistemas CAM manejan tanto archivos de programas realizados

anteriormente, como tambin permiten la alimentacin de bases de datos tcnicosinterna (materiales, condiciones de corte y avances, etc.), para la asistencia de losusuarios en trabajos postreros.

1.4.- DISEO Y MANUFACTURA ASISTIDOS PORCOMPUTADOR CAD/CAM

1.4.1.- DEFINICIN DEL CAD/CAM

Con el fin de eliminar los problemas que representaba la programacin manualy las limitantes que presentaban los programas CAM. Apareci una nueva tcnicaque fision las caractersticas grficas de diseo de los sistemas CAD y lascaractersticas de los sistemas CAM.

Si se busca una definicin para un sistema CAD/CAM se puede decir que esun Programa que se encarga de convertir una geometra contenida en un sistemaCAD, en instrucciones completas de funcionamiento y control de una maquinaherramienta de control numrico, mediante subprogramas.

1.4.2.- DESCRIPCIN DE UN SOFTWARE CAD/CAM

Estos programas diferentes segn los proveedores de software CAD/CAM,tienen una utilizacin muy parecida. Se basan en la aplicacin grfica de

herramientas interactivas guiadas por mens dinmicos que permitan el diseo yconfeccin de una pieza.

Para efectuar el diseo, integran mdulos de herramientas CAD para lainsercin de entidades (lneas, rectas, arcos, crculos, etc.), tambin integranmdulos de edicin de estas entidades, que permiten rotarlas, modificar puntos,cortar, interceptar, escalar, etc.

Por otro lado estos sistemas podrn disponer de .- Operacin de acotado o dimensionado- Posibilidad de definir figuras mediante parmetros.

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Cuando se trata de sistemas CAD/CAM para operaciones de ms de dos ejes,

estos contemplan mdulos para trabajo con superficies (jaulas de alambre, texturas)y slidos para el modelamiento en tres dimensiones de las piezas. Para poder hacer

ms dinmico el trabajo en tres dimensiones tambin permiten la creacin deslidos mediante operaciones booleanas (unin, corte, extraccin, rotacin decurvas, etc.)

Para trabajar en la parte CAM, estos programas tienen mdulos de operacionesespecificas. Por lo general, mdulos para operaciones en dos, dos y medio, tres yms ejes.

Algunas de las operaciones o tipos de mecanizados ms comunes son.

a) Mecanizado Punto A Punto ( 2 A 5 Ejes):

La herramienta se posiciona en puntos a mecanizar. Se utiliza para operacionesde taladrado, roscado, escariado, avellanado, punzonado, etc.

b) Contorneado (2 A 2 Ejes):

Tipo de mecanizado en que la herramienta sigue el perfil de la pieza ( desbastey acabado)

c) Vaciado ( 2 Ejes)

En el que el material desplazamiento de la herramienta por el interior de uncontorno provoca la extraccin del material all contenida. Pueden dejarse islas dematerial.

d) De Superficie ( 3 Ejes)

En este tipo de mecanizado la herramienta se desplaza sobre superficiescreadas por el usuario.

e) De Interseccin De Superficie ( 4y 5 Ejes)

La herramienta sigue una trayectoria definida por la interseccin se dossuperficies de material mantenindose siempre en contacto con ellas.

Para todas las operaciones que se generen para la fabricacin de la pieza, elusuario debe especificar:

- Tipo de herramienta- Las condiciones de mecanizado: tolerancias, nmero de pasadas, cota de

retraccin, etc.

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Para obtener el programa de control numrico, el software CAD/CAM se

ayuda de los postprocesadores que permiten la generacin de los programas decontrol numrico. Por otro lado, estos programas de maquinas pueden ser guardadosen como archivos para su almacenamiento en la base de datos y/o para ser

transmitidos a la mquina correspondiente.

1.4.3.- POSTPROCESADORES.

Todas las acciones realizadas en un software CAD/CAM tienen comofinalidad crear un programa que nos permita fabricar una pieza, en una maquinadeterminada.

Si los software CAD/CAM, guardan toda la informacin en un programainterno que debe ser traducido a un lenguaje de mquina especifico. Estostraductores son programas denominados postprocesadores.

Los postprocesadores son elaborados por los fabricantes de las mquinas CN,para los diferentes tipos de CAD/CAM y son en principio, diferentes de unamquina a otra y de un modelo a otro incluso para el mismo fabricante.

Los postprocesadores suelen proporcionar, adems del programa objeto, unavaloracin del tiempo de mecanizado, incluso algunos de ellos separando tiemposimproductivos (cambio de herramientas, desplazamiento, etc.) del tiempo de corte.

1.4.4.- VENTAJAS DE LA PROGRAMACIN DEL CNCON SISTEMAS CAD/CAM

La programacin del CN en equipos grficos interactivos ofrece notablesventajas respecto a la programacin manual o automtica mediante lenguajes de alto

nivel. Entre las ventajas ms significativas se destacan:Aumento de la productividad del equipo de programacin de control numrico

por:

Ahorros sustanciales en la definicin de la geometra de la pieza a modificar,sea porque aprovecha el modelo geomtrico creado en el diseo del producto, o porlas facilidades de construccin que ofrece el CAD/CAM.

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Definicin mucho ms rpido de las trayectorias de la herramienta por

disponer de mejores facilidades grficas, rutinas y mecanizado automtico mspotente y visualizacin del recorrido a medida que se va definiendo.

Posibilidad de visualizacin de la simulacin del mecanizado para detectar loserrores del programa y las posibles interferencias con las condiciones de contorno demquina y utillaje.

Reduccin de tiempo de programacin y puesta a punto del proceso demecanizado. Esta disminucin de plazo es tan acusada que permite utilizar el CNan en los pedidos de una sola pieza.

Integracin con otros departamentos. La disponibilidad en la base de datos del

sistema de las caractersticas de las mquinas, herramientas y procesos demecanizado permite plantear la integracin de funciones de ingeniera de producto,de proceso y de gestin.