Nivel formación Académica Profesional en Ingeniería en Control Electrónico

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1 Facultad Programa Ciencias Naturales e Ingenierías Tecnología en Electrónica Nombre del Semillero SSCADA Grupo de Investigación CEAC Temática o Línea de Investigación Control, Automatización, Didáctica Nombre del Director Hernán Darío Díaz López Identificación Nivel formación Académica Profesional en Ingeniería en Control Electrónico Correo electrónico Teléfono hernanddiaz@hotmail.com Nombre del Proyecto de Campo del saber: Prototipo de una maquina mecanizadora Implementando control Ingenierías numérico Computarizado (CNC) Autores del Proyecto Teléfono: Correo electrónico Fabián Andrés Bravo Galvis Dirección electrofabian2@hotmail.com Juan Carlos Bravo Galvis juanc.dc@hotmail.com Sergio Ricardo Mejía Murillo pora95@hotmail.es Resumen del trabajo (máximo 200 palabras) El proyecto se realiza con el propósito de la manufactura de diferentes piezas de forma automatizada. El objetivo principal es diseñar una estructura para un Router CNC. Debido a los altos costos de venta de las máquinas Routers CNC comerciales, a los costos de producción de piezas por métodos de control numérico, como, por ejemplo, corte con chorro de agua o maquinado por arranque de viruta, y otros diversos factores, este proyecto requiere diseñar una máquina para garantizar el ahorro en la producción de piezas particulares. Esta tesis muestra el desarrollo empleado para el diseño de la estructura de la máquinaherramienta, tanto a un nivel conceptual, así como en su puesta en marcha y fabricación, pasando por las etapas de desarrollo de los modelos propuestos, selección de materiales, elaboración de circuitos y diseño del código de control. Objetivo General Implementar un prototipo de máquina de mecanizado que utilice Control Numérico Computarizado (CNC), siendo capaz de dar forma a determinadas piezas, permitiendo optimizar su proceso de producción. Objetivos Específicos Investigar y diseñar posibles modelos de la estructura mecánica de la máquina y seleccionar entre ellos el modelo a realizar. Crear piezas del modelo de la estructura, realizar su ensamblaje e integrar motores en

2 ella. Diseñar el circuito de potencia y de control para los motores y comprobar su funcionamiento en la estructura. Adaptar un algoritmo en MATLAB para procesamiento de imagen, y programar el controlador de acuerdo a sus funciones realizando la comunicación entre ellos. Integrar software y hardware. Análisis de los Resultados Conclusiones La máquina CNC no está en capacidad de realizar curvas y circunferencias perfectamente definidas debido a que el sistema está diseñado con un algoritmo de programación secuencial, basado en la implementación de un micro controlador, esto tiene como consecuencia el movimiento de un motor paso a paso a la vez. El tener un sistema CNC con

3 motores que trabajen en paralelo garantiza figuras con circunferencias mejor definidas. El consumo de potencia eléctrica de la maquina CNC está por debajo de los 3 amperios por motor, teniendo en cuenta que el sistema es secuencial y solo se mueve un motor a la vez, hace de la maquina rotadora un sistema de bajo consumo eléctrico, garantizando tiempos de uso prolongados a bajos costos eléctricos; esto garantiza que la maquina CNC sea un sistema de gran utilidad para producciones en serie, las cuales deben operar en horarios extendidos minimizando costos de producción. La máquina CNC como una herramienta para labrar figuras e imágenes en madera funciona adecuadamente para ruteados superficiales y de baja profundidad, para obtener mejor detalle es necesario una herramienta de perforación con mayor torque y velocidad; esto tiene como consecuencia labrados de mayor profundidad y el manejo de diferentes superficies de perforación, garantizando el poder hacer figuras con relieves más detallados, dando mayor calidad al producto final y con figuras más elaboradas. Aumentar el torque en los motores paso a paso dará una ventaja significativa al momento de tener herramientas de corte de diferentes tamaños y pesos, esto garantiza que la maquina se encuentre en capacidad de mover diferentes tipos de herramientas, y de esta forma tener un paquete de aplicaciones diferentes, y no solo la elaboración de imágenes en 2D, ampliando la capacidad de la maquina en cuanto a aplicabilidad, maniobra y capacidad de producción. Escalar diferentes coordenadas con valores en decimales para ampliar el área de trabajo de la maquina CNC, utilizando el software MATLAB basados en la herramienta GUIDE y estableciendo comunicación con el dispositivo de control. Presento inconvenientes al momento de comunicar de forma serial a una tasa de transmisión de ocho bits, dando como resultado un área de trabajo reducida a imágenes de 240 x 240 pixeles, siendo esto óptimo para sistemas de producción en serie y de forma secuencial dentro del área de trabajo establecido desde el principio. La necesidad de encontrar una máquina de corte adecuada para la maquina CNC capaz de realizar el proceso de ruteado se hace necesaria debido a que el motortool instalado en la maquina no está diseñado para este tipo de aplicaciones, por su gran tamaño, por esto fue necesario trabajar dicha herramienta en sus mínimas revoluciones con el fin de evitar exceso de vibraciones que causarían daños en la fresa. El tornillo sin fin implementado en la maquina CNC no tiene gran precisión para optimizar el labrado de la figura, esto se debe a que hay mucho espacio entre la tuerca y el tornillo, haciendo que se pierdan pasos del motor. Para esto se sugiere utilizar un tornillo de bolas recirculantes además de realizar un sistema de control basado en posición a través de un sistema de encoders y motores D.C. ayudando a la precisión de la máquina, mejorando la estabilidad y garantizando mejores trazas de la máquina. El trabajo con diferentes toolbox que ofrece el software MATLAB como lo es IMAGE PROCESSING es de gran ayuda para la implementación y tratamiento de imágenes a través de la herramienta GUIDE en la culminación de este proyecto. Esto garantizo la construcción de una herramienta fácil de analizar para cualquier persona, y siendo didáctica para personas

4 que no poseen conocimientos técnicos de programación y de electrónica, y desean trabajar y elaborar figuras en madera a través de esta máquina CNC. Recomendaciones y Propuestas de Trabajos Futuros Cambio de husillos sin fin por tornillos de bolas recirculantes, esto con el fin obtener precisión y un movimiento uniforme. Implementar guías de precisión, con el propósito de reducir las tolerancias existentes en el modelo actual. Crear un sistema de ajuste de herramienta, esto nos permitiría ampliar la gama de aplicaciones del router, es decir poder intercambiar fácilmente el motortool por una herramienta de pirograbado, una inyectora de plástico, e incluso un sistema de soldaduras. Cambio del motortool por un motor del mismo tamaño, pero con mayor torque para que este pueda trabajar durante largos lapsos de tiempo sin llegar a sobrecalentarse. Adquisición y acople de motores DC, los cuales nos permiten trabajar a una mayor velocidad, estos motores serian controlados por medio de ENCODERS. Implementar micro-controlador independiente, que trabajen en modo maestro-esclavo, para así lograr que los motores se muevan en simultánea, y puedan trazar curvas uniformes. Añadir una pequeña aspiradora para que recoja el material sobrante y así evitar que los tornillos se atasquen producto de la suciedad. Crear una ventana en la interfaz la cual permita mover la maquina en tiempo real, es decir que el usuario controle la posición por medio de un joystick creado en pantalla. Bibliografía [1]. Cosmocax. Qué es el CNC? O control numérico por computadora. [En línea]. [2]. Mecatrobotic Que es un Router cnc. [En línea] [última visita 26 octubre 2015] [3]. Mecatronica mexicana motores paso a paso. [En línea]. [4]. wikipedia.org Tornillo sin fin [en línea]. [5]. Universidad Miguel Hernandez SISTEMAS ELECTRÓNICOS Y AUTOMÁTICOS PRACTICAS DE MICROCONTROLADORES PIC [en línea]. [Última visita 26 octubre 2015] [6]. IDENTI ccs compiler (microcontrolador pic en c) [en línea]. [7]. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Tutorial De Matlab [En línea]. [última visita 26

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