Las máquinas CNC o de control numérico computarizado (CNC básico) pueden tener diferentes tipos de desplazamientos, aunque los más frecuentes y fáciles de recordar dentro de los que puede tratarse como CNC básico los presentamos a continuación.
¿Sabías cómo funciona una máquina CNC básico?
El controlador de las máquinas CNC recibe instrucciones del controlador (en forma de códigos G y códigos M) y mediante su propio software convierte esas instrucciones en señales eléctricas destinadas a activar los motores que, a su vez, pondrán en marcha el sistema de accionamiento.
Para comprender en términos generales cómo funciona una máquina CNC básico vamos ahora a examinar algunas de las funciones específicas que pueden programarse.
a) Control de movimiento
Todas las máquinas CNC básico comparten una característica en común: tienen dos o más direcciones programables de movimiento llamadas ejes. Un eje de movimiento puede ser lineal (en línea recta) o rotatorio (en una trayectoria circular). Una de las primeras especificaciones que implica la complejidad de una máquina CNC es la cantidad de ejes que tiene. En términos generales, a mayor cantidad de ejes, mayor complejidad.
Los ejes de una máquina CNC son un requisito para generar los movimientos necesarios para el proceso de fabricación. Por ejemplo, con un taladro industrial, los ejes ubicarían la herramienta sobre el orificio a mecanizar (en dos ejes) y efectuarían la operación (con el tercer eje). Los ejes se denominan con letras. Los nombres más comunes de los ejes lineales son X, Y y Z, mientras que los más comunes de los ejes giratorios son A, B y C.
El control de movimiento puede realizarse mediante dos sistemas, que pueden funcionar individualmente o combinados entre sí:
- Valores absolutos (código G90), donde las coordenadas del punto de destino son referidas al punto de origen de coordenadas. Se usan las variables X (medida del diámetro final) y Z (medida en dirección paralela al eje de giro del husillo).
- Valores incrementales (código G91), donde las coordenadas del punto de destino son referidas al punto actual. Se usan las variables U (distancia radial) y W (medida en dirección paralela al eje de giro del husillo).
b) Accesorios programables
Una máquina CNC no sería útil si solo contara con un control de movimiento. Casi todas las máquinas son programables de varias otras maneras. El tipo específico de máquina está directamente relacionado con sus accesorios programables apropiados, por lo que puede programarse cualquier función requerida en una máquina CNC. Así, por ejemplo, un centro de mecanizado contará al menos con las siguientes funciones específicas programables:
- Cambiador automático de herramienta: la mayoría de los centros de mecanizado puede tener muchas herramientas diferentes ubicadas en un portaherramientas. Cuando se requiera, la herramienta necesaria puede colocarse automáticamente en el husillo para efectuar el mecanizado correspondiente.
- Velocidad y activación del husillo: la velocidad del husillo (en rpm) se puede especificar fácilmente y el husillo puede girar no sólo en un sentido horario o antihorario, sino que, además, puede detenerse.
- Refrigerante: muchas operaciones de mecanizado requieren de refrigerante para lubricar y enfriar. El refrigerante puede activarse y desactivarse durante el ciclo de trabajo de la máquina.
La introducción del control numérico computarizado (CNC básico) ha ampliado exponencialmente las aplicaciones de las máquinas industriales mediante la automatización programable de la producción y el logro de movimientos imposibles de efectuar manualmente, como círculos, líneas diagonales y otras figuras más complicadas que posibilitan la fabricación de piezas con perfiles sumamente complejos. Esto también se traduce en la optimización de muchas variables esenciales de todo proceso de manufactura: productividad, precisión, seguridad, rapidez, repetitividad, flexibilidad y reducción de desechos.
La multiplicidad de fresadoras que existen hoy en día se ha expandido cómodamente hacia la proliferación de sus pares equipadas con CNC. De hecho, también existen kits especiales para transformar las viejas fresadoras en una fresadora CNC.
Para comprender el control de movimientos que ejerce el CNC, vamos a repasar brevemente cómo funciona una fresadora convencional.
En este tipo de máquinas, las manivelas accionan las partes móviles en forma manual para que la herramienta de corte (fresa) se desplace linealmente en por lo menos tres ejes, que reciben el nombre de ejes principales:
Eje X: horizontal y paralelo a la superficie de sujeción de la pieza. Se asocia con el movimiento en el plano horizontal longitudinal de la mesa de fresado.
Eje Y: forma un triedro de sentido directo con los ejes X y Z. Se asocia con el movimiento en el plano horizontal transversal de la mesa de fresado.
Eje Z: donde va montada la fresa, es el que posee la potencia de corte y puede adoptar distintas posiciones según las posibilidades del cabezal. Se asocia con el desplazamiento vertical del cabezal de la máquina.
Si la fresadora dispone de una mesa fija, estos tres desplazamientos son ejecutados por el cabezal.
Ahora bien, es claro que el fresado de piezas más complejas requerirá un mayor número de ejes cuya trayectoria no sea únicamente lineal, sino también rotatoria. En este punto es donde el concepto de CNC entra en juego, dando origen a una multiplicidad de ejes complementarios controlados de forma independiente y determinados por el movimiento de mesas giratorias y/o cabezales orientables. Esto origina una diversidad de modelos de máquinas que posibilitan el mecanizado de la pieza por diferentes planos y ángulos de aproximación.
La función primordial del CNC es la de controlar los desplazamientos de la mesa, los carros transversales y longitudinales y/o el husillo a lo largo de sus respectivos ejes mediante datos numéricos. Sin embargo, esto no es todo, porque el control de estos desplazamientos para lograr el resultado final deseado requiere el perfecto ajuste y la correcta sincronización entre distintos dispositivos y sistemas que forman parte de todo proceso CNC. Estos incluyen los ejes principales y complementarios, el sistema de transmisión, los sistemas de sujeción de la pieza y los cambiadores de herramientas, cada uno de los cuales presenta sus modalidades y variables que también deben estipularse adecuadamente.
Las fresadoras CNC están adaptadas especialmente para el fresado de perfiles, cavidades, contornos de superficies y operaciones de tallado de dados, en las que se deben controlar simultáneamente dos o tres ejes de la mesa de fresado. Aunque, dependiendo de la complejidad de la máquina y de la programación efectuada, las fresadoras CNC pueden funcionar de manera automática, normalmente se necesita un operador para cambiar las fresas, así como para montar y desmontar las piezas de trabajo.
Entre las industrias que emplean habitualmente fresadoras CNC se encuentran la automovilística (diseño de bloques de motor, moldes y componentes diversos), la aeroespacial (turbinas de aviones) y la electrónica (elaboración de moldes y prototipos), además de las dedicadas a la fabricación de maquinaria, instrumental y componentes eléctricos.
Por otra parte, tenemos el torno sigue siendo la máquina fundamental de los talleres mecánicos y son aproximadamente el 65% del total de las máquinas-herramientas para el conformado por arranque de viruta. Se emplean generalmente para la mecanización de cuerpos de revolución como poleas entre otros.
Todo torno tiene cuatro partes principales que cambian de características dependiendo al tipo de torno que pertenezca. A continuación, se describirá cada una de estas partes:
Bancada
La bancada, es la base o apoyo del torno, conocida también como la “espina dorsal” del torno, porque soporta todas las demás partes. Sobre la parte superior de la bancada están las guías las cuales por su precisión se determina el desempeño que puede alcanzar el torno, debajo de las guías frontales se encuentra una cremallera donde engrana un piñón que hace mover el carro cuando se gira el volante manual.
Cabezal
El conjunto del cabezal principal va sujeto en forma permanente a la bancada en el extremo izquierdo del torno. Contiene el husillo del cabezal, el cual gira mediante engranajes o por una combinación de éstos y poleas.
Contrapunto
El cabezal móvil o contrapunto está apoyado sobre las guías de la bancada y se puede desplazar manualmente a lo largo de ellas según la longitud de la pieza a mecanizar, su función primaria es servir de apoyo al borde externo de la pieza de trabajo.
Carro portaherramienta
El carro controla y sujeta la herramienta de corte. Tiene tres partes principales.
- Carro principal: aquel que produce los movimientos de avance en el sentido longitudinal de las guías del torno y profundidad de pasada en refrentado.
- Carro transversal: que se desliza transversalmente sobre el carro principal, avanzando en la operación de refrentado, y determina la profundidad de pasada en cilindrado.
- Carro orientable o superior: su base está apoyada sobre una plataforma giratoria orientable según una escala de grados sexagesimales, se emplea para el mecanizado de conos, o en operaciones especiales como algunas formas de roscado.
Los movimientos de trabajo del torno son
Movimiento de corte por rotación de la pieza.
Movimiento de avance por desplazamiento longitudinal de la herramienta.
Movimiento de profundidad de pasada por desplazamiento radial de la herramienta.
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