La Automatización del Diseño : Manufactura asistida por computadora (CAM)

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1 La Automatización del Diseño : Manufactura asistida por computadora (CAM) Profesor : M.C. Miguel de J. Ramírez C. Materia : Semestre : Agosto-Diciembre 2002

2 Definición de CAM Sistema que provee de información e instrucciones para la automatización de máquinas en la creación de partes, ensambles, y circuitos; utilizando como punto de partida la información de la geometría creada por el CAD. (anterior concepto de CAM) De una manera más global es el uso efectivo de las tecnologías de cómputo en la planeación, administración y control de la producción en una empresa. Sin embargo, ya en el terreno industrial CAD/CAM se refiere a la generación automática de código CNC.

3 Resumen histórico 50 s. A principíos de esta década eran usadas simples calculadoras eléctricas de escritorio operadas manualmente para análisis de cualquier tipo Douglas T. Rosse del MIT inició el sistema APT (Automatic Programmed Tooloing), el cual provee la metodología para la programación de la geometria de la parte y parámetros de maquinado.

4 60 s Se crea el CAD en MIT por Ivan Sutherland. General motors inicia un programa en su centro técnico para explorar el potencial del CAD. A finales de esta decada comienza la integración CAD/CAM. 70 s El CAD/CAM es utilizado en programas espaciales por la NASA y la U.S. Force.

5 A finales de lo 70 se da la primera conferencia en el MIT en gráficos por computadoras y sistemas de CAD/CAM. En los 80 s y principios de los 90 s. Se dieron grandes avances en el desarrollo de la creación de computadoras, comunicación y transferencia de información, todo esto facilitó la interación de diversos sistemas.

6 Fundamentos de CAD/CAM Para el maquinado de piezas se han desarrollado varias técnicas en los últimos años: Avances en las máquinas y herramientas Control Numérico Control Numérico Computarizado Sistemas CAD/CAM Cada uno de ellos ha permitido grandes avances en la fabricación de piezas, siempre buscando la máxima eficiencia en el proceso. La optimización de trayectorias de corte, facilidad de programación, simulación del proceso, manejo de información y otros beneficios.

7 Fundamentos de CAD/CAM Estos avances se han desarrollado ya que la situación actual del mercado obliga a los fabricantes a ofrecer productos de alta calidad y ajustados a las necesidades del cliente, realizar la manufactura de los productos en menor tiempo y sin incrementar los costos. Hoy en día existen una gran variedad de sistemas que por computadora ayudan a conseguir los objetivos antes mencionados. Uno de ellos son los Sistemas CAD/CAM. Los sistemas de CAD/CAM han permitido grandes logros en la manufactura de piezas maquinadas y en particular en la aplicación de componentes de geometrías complejas y en la disminución dramática del tiempo de generación de los programas de CNC.

8 Sistemas CAD/CAM CAD(Drawing) Diseñar Modificar Dibujar Acotar Rotular CAM (Manufacturing) Generación de Programas de CNC Transferir Programas de CN (DNC) Simulación de Trayectorias de Corte Selección de Herramientas Determinar Sujeción

9 CAD Formato Nativo Archivos DXF Archivos APT Archivos IGES Archivos PDES Archivos CADS Traductor DXF Traductor APT Traductor IGES Traductor PDES Traductor CADS Archivo de CAM Archivo de herramientas Archivo plan de trabajo Archivo de gráficas Archivo de geometría Pantalla Graficador Postprocesador CAM Programa CNC ESQUEMA DE UN SISTEMA CAD/CAM Piso de produc.

10 Técnicas de Programación Programación Manual Es frecuentemente el método más sencillo y el más económico, sin embargo, es también quizá el método más tedioso. Hoy en día es muy utilizado por muchas compañías en donde no existe una gran variedad ni un alto grado de complejidad en cuanto a la geometría de las piezas que producen. Los ejemplos de las aplicaciones en las que este método es muy adecuado son las operaciones de taladrado en donde se requieren solo movimientos simples punto-a-punto La programación manual usa datos numéricos básicos y códigos alfanuméricos especiales para definir los diferentes pasos en un proceso.

11 Técnicas de Programación Las principales desventajas del método de programación manual son: 1.- Solo puede usarse cuando se trata de piezas son geometría simple 2.- El proceso de programación consume gran cantidad de tiempo y es laborioso 3.- Existen altas posibilidades de cometer errores 4.- El proceso de modificación y verificación de los programas consume gran tiempo Sin embargo, a pesar de estas desventajas, es importante señalar que la programación manual siempre debe ser considerada como un pilar básico en la formación de cualquier programador de CNC, ya que su correcta ejecución requiere de un entendimiento completo de diferentes áreas tales como la geometría y trigonometría. Además cualquier programador siempre necesitará tener los conceptos básicos de la programación manual para ser capaz de hacer modificaciones a los programas que genera independientemente de la técnica que utilice.

12 Programación Manual de Control Numérico Datos de Materiales Dibujos Datos de Maquinado Información de Máquinas Herramientas Información de Herramientas Programa Máquina de CNC

13 Técnicas de Programación Programación Conversacional Es método de programación se ha convertido en una de las técnicas más populares en los últimos años. En este tipo de programación el programa es creado directamente en la máquina (taller de trabajo) y la principal ventaja es el contenido de un alto nivel de descripción estándar de la geometría de una pieza lo cual simplifica el proceso de definición de los movimientos de herramienta. En este tipo de sistemas, por lo general, el sistema solo pregunta por la geometría que se usará para calcular las trayectorias de herramienta. En la mayoría de los controles que utilizan este tipo de programación existe la posibilidad de verificar los movimientos del cortador antes de ejecutar el programa.

14 Lenguaje Conversacional 1.- Seleccionar el Tipo de maquinado de Cara (FACE MACHINING) 2.- Seleccionar el fresado de cara (FACE MILL) para generar su Unidad Oprimiendo la tecla del panel WINDOW se muestra la pantalla de ayuda DEPTH Distancia del cero de la pieza a la superficie que se va a maquinar (Dirección Z) SRV-Z Distancia de material por remover (valor aproximado) BTM Acabado Superficial FIN-Z Espesor de acabado (se establece automaticamente)

15 Técnicas de Programación Programación usando sistemas de CAD/CAM Los sistemas de CAD/CAM son vistos hoy en día, por muchas compañías, como una pieza clave para alcanzar altos niveles de calidad y productividad ya que esta tecnología representa la herramienta más avanzada para lograr precisión, repetibilidad y rapidez durante el proceso de maquinado de piezas mecánicas complejas. La característica principal de este método de programación es el uso un sistema gráfico basado en la computadora que interactúa con el programador en el momento en el que la el programa de la pieza esta siendo preparado.

16 Programación en CAD/CAM De manera general, se puede decir que los sistemas de CAD/CAM ayudan a un programador en tres áreas principales: 1.- Evita el hacer cálculos matemáticos manualmente 2.- Permite programar automáticamente diferentes tipos de máquinas usando el mismo lenguaje básico 3.- Ayuda con ciertas funciones básicas de maquinado. La interacción entre el sistema de programación y el programador es un beneficio significativo del método de programación asistido por un sistema de CAD/CAM. Existen otros beneficios importantes al usar este método como: el diseño puede estar dentro del mismo sistema y no es necesario hacer transferencia de datos, es posible tener una base de datos que incluye los datos geométricos y de manufactura de una gran cantidad de piezas, los movimientos de las herramientas pueden ser verificados y simulados paso a paso antes de ser enviados a la máquina de CN.

17 Programación en CAD/CAM Los sistemas CAM o CAD/CAM pueden variar drásticamente de uno a otro en cuanto a su operación, sin embargo existen prácticas muy similares que deben de cumplirse independientemente del software que se este utilizando. Estos pasos son: El programador debe dar información general al sistema. Se debe definir la geometría de la pieza de trabajo. Se deben definir las operaciones de maquinado.

18 Programación Manual vs. CAD/CAM

19 CURSOR PAGE POS PRG RM OFFSET COM MD EOB CAN SET PARAM ALARM DGNOS ALTER INSRT DELET REA D INPUT STA RT ORI GIN PUN CH RESET Utilizando Sistemas CAD/CAM Existe la tecnología CAD que ayuda parcialmente al diseño de piezas. Existe la tecnología CAM para crear programas de CN automáticamente. CAD CAM O001; N05 G50 X14 Z15 M41 S100; N10 T0505; N10 G96 S300 M03; N15 G00 X24.5 Z0.35; N20 M08; N25 G71 P30 Q40 D2600 F0.018; N30 G00 X23.5; N35 G01 Z0.0; N40 G03 X24 Z-.5 I-.25 K0; N45 G70 P30 Q40 F.01; N50 M09; N55 M05; N60 M30; % Existe la tecnología CNC, a la cual utiliza programas de CN. ON OFF FANUC O N G R X Z U W I K E F MS T L - 0. P Q D A / Existen modernas Máquinas-Herramienta que usan la tecnología CNC para la fabricación de piezas. Pieza terminada

20 Integración del CAD y el CAM Diseño Asistido por Computadora (CAD) Dibujos en 2D Wireframe Modelo de Superficies Modelos Sólidos INTEGRACION Archivos en Formatos Neutros - IGES - SET - VDAIS - VDAFS PDES/ STEP Sistemas CAP (Planeación Asistida por Computadora) - Tecnología de Grupos - Tecnología de Features Sistemas Integrados - Tecnología de Features - Modelos Paramétricos - Modelos de Producto Manufactura Asistida por Computadora (CAM) Programación NC CNC DNC y FMS

21 Los enfoques de aplicación del CAM en la empresa Aplicación Directa Aplicación Indirecta N I V E L P L A N T A O P E R A C I O N Control Numérico Directo (DNC) Sistemas Flexibles de Manufactura (FMS) Control Numérico por Computadora (CNC) Planeación de la Producción Planeación de los Requerimientos de Materiales y Recursos APT, EXAPT Programación de Control Numérico (CAM)

22 Clasificación de CAM CAM Máquinas Herramienta Dimensiones Tipos de Procesos Tornos Fresas Erosionadoras Punzonadoras Corte láser 2D 2.5D 3D 4D 5D Desbastes Maquinado especiales Engranajes

23 SISTEMA BIDIMENSIONAL (2D)

24 DOS DIMENSIONES Y MEDIA (2.5D)

25 TRIDIMENSIONAL (3D)

26 4D 5D

27 Diferentes Sistemas CAD/CAM En el Mercado existen una Gran cantidad de Sistemas (Softwares) de CAD/CAM, y dependiendo de la necesidad y presupuesto de cada Taller de Maquinados es el tipo de Software de CAD/CAM requerido. El Costo de un software de CAD/CAM puede variar de 2,000 hasta más de 100,000 USD. Algunos de los paquetes comerciales de CAD/CAM más utilizados son: Unigraphics Mastercam GMS Hypermill Camworks MazaCam Edgecam WorkNc Vericut Solidworks Camlink XCam FastSOLID Pro Manufacture Teksoft Anvil 5000 Anvil Express Página de interés:

28 PC Postprocesadores Los programas de CAD/CAM realizan cálculos trigonométricos, elaboran las instrucciones de desplazamiento de todos los ejes, calculan velocidades de corte y del husillo, y genera todas las ordenes de accionamiento para el cambio de herramienta, cambio de piezas, refrigerante y muchas más. Pero estos datos no sirven por si solos para su introducción a una máquina de CNC, sino que se deben de ser preparados con la sintaxis de una máquina en particular a través de un programa denominado POSPROCESADOR. Mazak CAD/CAM Programa de CNC Interface H-M G G G Bridgesport Fanuc

29 Postprocesadores El postprocesador nos sirve para que un programa pueda ser corrido en una máquina-herramienta determinada de CNC. Puede existir un postprocesador para cada marca y modelo de control CNC, asi el programa puede ser manejado por cualquier control CNC. Formatos de la MH <seq> S4.0 MAX=9999 MIN=0 <gcode> S2.0M MAX=99 MIN=0 <feed> S3.1M MAX=720.0 MIN=0.1 <mcode>s2.0m MAX=99 MIN=0 Programa de CNC N15M3S1750 N20M8 N25G00Z-0.5Y0.95Z4.0 Datos Generados por el CAD/CAM PARTNO/ 6502 SPINDL/ 1750,CLW COOLNT/ON RAPID GOTO/ -0.75,0.95,4.00 POSTPROCESADOR Instrucciones de MH 00GOTO $$ Mov. Lineal N<seq>G<gcode>X<x>Y<y>F<feed> 00GOTO $$ Mov. Lineal 00COOLNT N<seq>G<gcode>X<x>Y<y>F<feed> $$ Refrigerante N<seq>M<mcode> 00COOLNT $$ Refrigerante N<seq>M<mcode> POST Listing SPINDL/ 1750,CLW N15M3S1750 COOLNT/ON N20M8

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