República Bolivariana de Venezuela.

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior.

Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”

Extensión COL – Sede Ciudad Ojeda

Centro de mecanizado

Autoras:

Daniela Gil

Yennifer Valenzuela

Ciudad Ojeda, Agosto 2016

Introducción

En la actualidad se construyen muchas máquinas en forma modular,

de tal modo que se pueden instalar y modificar diversos equipos y

accesorios periféricos, según se necesite en los cambios de productos a

manufacturar. Existen centros de mecanizado de una gran variedad de

tamaños, tipos, funciones y grados de automatización. Sus costos están

comprendidos en el rango de 50.000 hasta 1.000.000 de euros o más.

Sus potencias nominales llegan a 75kW y las velocidades de husillo de

las máquinas más usadas tienen límites de 4000-8000 RPM. Algunas

mesas inclinables son capaces de soportar piezas de más de 7000 Kg de

peso.

Centro de mecanizado

El centro de mecanizado ha sido el resultado de la evolución lógica de

la "máquina herramienta de fresar" en un contexto donde se ha precisado

aumentar la productividad, la flexibilidad y la precisión, al tiempo que se

mejoraban las condiciones de seguridad de los trabajadores, todo ello

lógicamente acompañado por la incorporación de la electrónica. Un centro

de mecanizado es ante todo una máquina herramienta de conformado por

arranque de material (esto es, una máquina no portable que, operando

con la ayuda de una fuente de energía exterior, es capaz de modificar la

forma del material o pieza a mecanizar mediante el arranque de pequeñas

porciones del mismo o virutas, de forma continua o discontinua).

Un centro de mecanizado es una máquina altamente automatizada

capaz de realizar múltiples operaciones de maquinado en una instalación

bajo CNC (control numérico computarizado) con la mínima intervención

humana. Las operaciones típicas son aquellas que usan herramientas de

cortes rotatorios como cortadores y brocas. Este sistema de mecanizado

en comparación con sistemas más tradicionales destaca por su velocidad

de producción como ventaja y los altos costos como desventaja.

Características de un centro de mecanizado

Las características esenciales de un centro de mecanizado y que por

tanto deben servirnos para diferenciarlo de otro tipo de máquinas son las

siguientes:

Está dotado de un control numérico: La primera de estas

llamadas propiedades esenciales o definitorias significa que los

centros de mecanizado son el producto de la revolución

tecnológica que ha supuesto en el mundo de la mecanización la

introducción de la tecnología del control numérico. No existen

centros de mecanizado (en el sentido admitido actualmente para

esta expresión) anteriores a la tecnología del control numérico.

Puede realizar otras operaciones de mecanizado además del fresado: La transformación de la fresadora clásica en un centro de

mecanizado ha sobrevenido como consecuencia de dotarla de la

potencialidad para desarrollar operaciones de trabajo que

tradicionalmente se realizaban en otro tipo de máquinas. Es el caso

del taladrado, y del roscado fundamentalmente. En efecto, este tipo

de operaciones no son cinemática y conceptualmente hablando

distintas del fresado, dado que aunque tengan implicaciones

mecánicas y tecnológicas bien distintas, todas ellas se ejecutan

mediante un movimiento de corte circular, con la ayuda de una

herramienta rotativa. Esto es lo que hizo posible que en un

momento dado se integrasen este tipo de operaciones en una

misma máquina que conocemos como centro de mecanizado.

Dispone de un cambiador de herramientas automático: Se

hace prácticamente ineludible la existencia de un sistema que

facilite el cambio automático de las herramientas que permitan

efectuar las distintas operaciones posibles. Lógicamente, el

sistema de cambio de herramienta está gobernado por el control

numérico de la máquina. Los sistemas de cambio de herramienta

responden a conceptos estructurales, necesidades y soluciones de

diseño bien distintas, pero en cualquier caso deben asegurar la

posibilidad de efectuar un cambio de herramienta en el transcurso

de ejecución de un programa pieza, sin la necesidad de

intervención por parte del operario.

Tipos de centros mecanizados

Existe una gran variedad de centros de mecanizado caracterizados

por sus tamaños, tipos, funcionalidades y grados de automatización.

Las potencias nominales llegan a los 75KW y las velocidades del

husillo de las maquinas mas comunes y usadas, son los que tienen limites

de 4000 a 8000 RPM, aunque para algunas aplicaciones más especiales,

pueden llegar a 75000 RPM. En la actualidad se construyen muchas

maquinas de forma modular, que de tal manera puedan instalar y

modificar diversos accesorios y equipos periféricos, según sea necesario

en los cambios a los productos a manufacturar.

Entre los tipos de centros mecanizados podemos diferencias los de

husillos verticales y los de husillos horizontales.

Los centros de mecanizados con husillo vertical: Son más

adecuados para realizar operados en superficies planas con

cavidades hondas, un ejemplo es la fabricación de matrices,

moldes o dados. Ya que en el maquinado vertical los empujes se

dirigen hacia abajo, estas maquinas cuentan con una gran rigidez y

producen piezas con buena precisión dimensional. En lo general

estas maquinas son mucho menos costosas que las de husillo

horizontal.

Los centros de mecanizados con husillo horizontal son

recomendadas para su uso en piezas grandes y altas, que

requieren maquinarse en varias partes de sus superficies.  En

algunos casos, la pieza que esta siendo maquinada puede

inclinarse con respecto a ejes diferentes para ocupar posiciones

angulares diferentes. El Centro de torneado, es una categoría de

maquina de husillo horizontal. Estos tornos que son controlados

por computadoras, suelen tener más de solo un husillo horizontal y

torretas equipadas con una gran variedad de herramientas de

corte.

Aplicaciones de los centros de mecanizado

Estas serian algunas de las aplicaciones que un centro de mecanizado

puede tener:

Maquinado de alta velocidad

Los rangos de velocidades de corte se clasifican en:

High speed: 600-1800 m/min.

Very high speed: 1800-18000 m/min.

Ultrahigh speed: >18000 m/min.

Se debe tener en cuenta que el maquinado de alta velocidad cobra

importancia cuando el tiempo de corte es grande frente a otros tiempos de

operaciones sobre la pieza. Se debe estudiar cuidadosamente en qué

aplicaciones se justifica la implementación de las altas velocidades de

corte. Algunos ejemplos son:

Motores para vehículos.

Componentes de estructuras de aviones en aluminio.

Un aspecto positivo del maquinado a altas velocidades es la rápida

remoción del calor debido a la cantidad de chips que salen de la pieza.

Las características de las máquinas de herramientas que funcionan a alta

velocidad son:

Rodamientos especiales.

Grandes fuerzas de inercia.

Diseño especial del husillo.

Herramientas de corte especiales.

Alta capacidad de procesamiento y control computacional.

Maquinado de ultraprecisión

La demanda de mayor precisión surge de las aplicaciones en

computación, electrónica y nuclear entre otras. Algunos productos son

espejos ópticos, discos de memoria para computadoras y tambores para

máquinas fotocopiadoras. Los requerimientos de terminación superficial

son del orden de decenas de nanometros.

El CNC se utiliza para controlar los movimientos de los movimientos de

los componentes de una maquina por medio de números. Las maquinas y

herramientas con control numérico se clasifican de acuerdo al tipo de

operación de corte. Un nuevo enfoque para optimizar las operaciones de

maquinado es el control adaptativo.

Mientras el material se esté maquinando, el sistema detecta las

condiciones de operaciones como la fuerza, temperatura de la punta de la

herramienta, rapidez de desgaste de la herramienta y acabado superficial,

convierte estos datos en control de avance y velocidad que permita a la

maquina a cortar en condiciones optimas para obtener máxima

productividad. Se espera que los controles adaptativos, combinados con

los controles numéricos y las computadoras, produzcan una mayor

eficiencia en las operaciones de trabajos con los metales.

Programación de los centros de mecanizado

Con ayuda del control se pueden solucionar tareas que con las

máquinas convencionales son insolubles. Cuanto más capaces llegan a

ser los controles tanto más exigen al programador a fin de aprovechar las

posibilidades de la máquina. Por medio de un dominio seguro de la

tecnología, buenos conocimientos de programación y naturalmente

práctica el programador podrá aplicar sus conocimientos especializados

en una máquina CNC de forma mucho más productiva que en una

máquina convencional.

Lenguaje de programación ISO

Para la programación de los controles la ISO ha estandarizado el

lenguaje de programación para maquinaria CNC, a parte de esto los

fabricantes de cada control diseñan un lenguaje propio para sus controles

que se denomina lenguaje conversacional, interactivo en forma gráfica;

pero un programador que domine el lenguaje ISO se puede desenvolver

bien con cualquier control, es por eso que nos centraremos en este

formato de programación.

Como todo idioma, también el lenguaje de programación se compone

de palabras, toda palabra significa una orden que el programador da al

control, los códigos de programación que se manejan son los siguientes:

Códigos G: creados en principio para describir la geometría de la pieza

de trabajo, si la pieza posee líneas rectas, arcos, etc.

Códigos M: Misceláneos o también llamados funciones auxiliares se

crearon en principio para automatizar las funciones operativas, funciones

que realizaría el operario como: prender el husillo, prender el refrigerante,

etc.

Código S: Speed = velocidad de giro del husillo en r.p.m. si

programamos S1200 el husillo girará a 1200 r.p.m.

Código F: Feed = Alimentación o avance de mecanizado, es la velocidad

con que se mueve la máquina en la operación de mecanizado,

generalmente en las operaciones de torneado se utiliza el avance de

mecanizado en milímetros por revolución, si programamos F0.1 la

máquina se moverá en la operación de mecanizado a 0.1 milímetros por

revolución o vuelta de la copa. (mm/rev).

En los movimientos donde se necesita mecanizar sin que gire el husillo,

se programa el avance de mecanizado F en milímetros por minuto, (en el

caso de tornos fresadores con herramienta motorizada) si se programa

F80 la máquina se moverá a 80 milímetros por minuto (mm/min).

Código T: Tool = Herramienta de trabajo, la programación del número de

herramienta se hace de acuerdo con el orden operacional del mecanizado

específico de una pieza , es decir, si vamos a roscar una pieza, la

primera herramienta T0101 será la broca centro , la segunda herramienta

T0202 será la broca, la tercera herramienta T0303 el macho de roscado, y

así sucesivamente.

Los dos primeros dígitos del código T se refieren al numero de posición

de la herramienta en la torreta, y los dos siguientes al corrector de la

compensación de la herramienta. Se programa T0000 Al inicio del

programa para cancelar todas las compensaciones de herramienta que

han quedado activadas.

Códigos X, Z, U, W, : Estos códigos se utilizan para designar las

coordenadas de trabajo en el torno. En un torno el eje X (U coordenada

incremental X) es el desplazamiento del carro trasversal, determinando

los diámetros de la pieza de trabajo, el eje Z (W coordenada incremental

Z) es el desplazamiento del carro longitudinal, determinando las

longitudes de la pieza. Además de estos códigos podemos encontrar el

códigos C, (H coordenada incremental C) para designar el tercer eje, que

generalmente es un eje giratorio, utilizado en los tornos fresadores con

herramienta motorizada (también llamada herramienta viva) . El eje C es

la copa que funciona como eje giratorio indexando en grados o

interpolando con los ejes X, Z. En este tipo de tornos se puede taladrar,

fresar o roscar frontalmente fuera del centro de la pieza, y taladrar, fresar

o roscar en sentido trasversal al eje de la pieza de trabajo.

Estos códigos van acompañados de valores numéricos X120. Z50. que

son las coordenadas a donde debe desplazarse la máquina según la

orden dada.

Podemos encontrar otros códigos como I, K, coordenadas del centro de

un arco, P código empleado para un tiempo de espera, Q código utilizado

en ciclos de torneado, etc, que se explicarán más adelante.

Estructura de un programaLos programas se numeran con la letra O y se dispone de cuatro dígitos

para el número del programa, en algunos controles se puede digitar entre

paréntesis el nombre del programa para una mejor identificación en la

biblioteca de programas y también colocar entre paréntesis comentarios

cuando sea necesario, finalmente se cierra la línea o bloque de

programación con un asterisco o un punto y coma , los programas

siempre se escriben en letras mayúsculas (en caso de realizarlos en

editores de texto en un PC). La cantidad de programas que se pueden

almacenar depende de la capacidad del control, se pueden almacenar 64,

125, o 200 programas. Los programas que no caben en la memoria del

control generalmente realizados por CAM se introducen a la memoria por

medio del sistema DNC (Direct Numerical Control) control numérico

directo, en el cual el control se alimenta de la memoria de un computador

externo o por una PC card (PCMCIA) en algunos controles.

Sistema de coordenadas

En la máquina encontramos dos sistemas de coordenadas básicos uno

es el sistema de coordenadas de la máquina, al cual se le llama

referencia de máquina, cero de máquina o Home. El otro es el origen de

coordenadas de la pieza de trabajo, o cero de pieza. El cero de máquina o

Home está determinado generalmente por microswitch en los extremos de

recorrido de los ejes X, Z , es un sistema de coordenadas fijo en la

máquina. El cero de pieza está determinado por la distancia que hay

desde el cero de maquina hasta el centro de la pieza en el eje X, y hasta

la cara de la pieza en el eje Z.

Acotado

Cuando la pieza está agarrada en la copa y el control ubica el origen

de coordenadas de la pieza, se puede comenzar a mecanizar enviando la

herramienta a cada una de las posiciones nominales. Existen dos

posibilidades de definir estas posiciones nominales.

Medidas absolutas Se programan los valores X, Z, de la posición nominal siempre

referidos al cero de pieza, todos los valores se miden desde el cero de

pieza hasta donde tiene que llegar la herramienta.

Medidas relativas o incrementales

Se programan los valores U , W, de la posición medida desde el último

punto donde se encuentre la herramienta de trabajo, es decir se da la

magnitud que tiene que desplazarse la herramienta para llegar al

siguiente punto de destino. El signo indica en que sentido se debe mover

la herramienta independientemente de si se encuentra en un cuadrante

positivo o negativo del sistema de coordenadas cartesiano. En un bloque

de programación se puede combinar una coordenada absoluta con una

relativa: G1 X30. W-10. F0.1*

Bibliografía

https://es.wikipedia.org/wiki/Centro_de_mecanizado

http://www.demaquinasyherramientas.com/maquinas/centro-mecanizado

http://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/1395-Centros-de-

Mecanizado.html

https://www.google.co.ve/search?

q=centros+de+mecanizados+con+husillo+vertical&biw=1024&bih=628&so

urce=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjMmb2E86HOAhVF8CYKHXj

OAF0Q_AUIBigB#imgrc=K0ppysYpO4G-KM%3A

http://html.rincondelvago.com/caracteristicas-de-maquinado-de-control-

numerico.html

https://mecanicaindustrialitifjc.wikispaces.com/file/view/CNC+Torno.doc