Tema: Introducción al centro de maquinado CNC EMCO Concept Mill 105. Tiempo de ejecución: 2 hrs.

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1 1 Facultad: Ingeniería. Escuela: Electrónica Asignatura: Sistemas de Manufactura Integrada Lugar de ejecución: icim Lab. Edificio 3. Primera planta. Tema: Introducción al centro de maquinado CNC EMCO Concept Mill 105. Tiempo de ejecución: 2 hrs. Objetivo General Operar el centro de maquinado Concept Mill 105 para el decalaje de herramientas. Objetivos específicos Cambiar el decalaje del origen ajustable. Verificar el ajuste correcto del decalaje. Introducción Teórica 1. FRESADORA CONCEPT MILL 105 La máquina EMCO Concept Mill 105, es una Fresadora para enseñanza controlada por una PC, al igual que el torno está prevista para el mecanizado de metales como aluminio, bronce, algunos aceros y plásticos, el trabajo sobre otros materiales solamente puede realizarse en casos especiales. La máquina EMCO Concept Mill 105, cuenta con un lenguaje de programación SINUMERIK 840 y FANUC Elementos principales Carro Z 2. Unidad neumática de mantenimiento 3. Puerta de protección de virutas 4. Lámpara de máquina 5. Tambor de herramientas 6. Mesa de fresado con carro X 7. Husillo de fresar 8. Carro Y 9. Área de virutas 10. Tamiz de virutas 11. Montaje de máquina (accesorio) con caja de herramientas y compartimiento para la PC. 12. Armario de conexión 13. Interruptor principal 14. Dispositivo de lubricación central 15. Tecla de consenso 16. Pulsador DESCONEXIÓN DE EMERGENCIA 17. Interruptor de llave Figura 1. Elementos principales del centro de maquinado CNC.

2 2 1.2 Área de Trabajo La EMCO Concept Mill 105, tiene en su mesa de fresado un recorrido en el eje X de 200mm y en el eje Y de 150mm, el recorrido del cabezal de fresado en la dirección vertical (eje Z) depende de la longitud de las herramientas amarradas pero su carrera útil es de 150 mm. Los recorridos de los carros están limitados por interruptores de software que al llegar a un interruptor de software se para el correspondiente motor de avance y en el monitor de control se visualiza el mensaje. Con los interruptores finales de software se evita el sobreesfuerzo de los husillos de eje por los topes fijos. Figura 2 Dimensiones del área de trabajo. Los carros se deslizan por guías rectificadas y precisas de cola de milano y son movidos por motores paso a paso por los husillos de bolas circulantes que facilitan la exactitud de posicionamiento y de trabajo. Velocidad de avance mm/min. Velocidad rápida mm/min. Resolución (de paso)...1.5µm Fuerza máx. de avance carro X/Y N Fuerza máx. de avance carro Z N El husillo de la fresa que se encuentra alojado en el cabezal fresador es accionado mediante un motor de corriente alterna; el número de revoluciones es infinitamente regulable mediante la unidad de control, este husillo puede girar de 150 a 5000 rpm con un par máximo de 5 Nm. 1.3 Sistema de herramientas Todas las herramientas utilizadas para fresar o taladrar deben montarse en un portaherramientas, y posteriormente con las herramientas preinstaladas se instalan en el tambor de herramientas (1).

3 3 Figura 3. Portaherramientas Figura 4. Tambor de herramientas El cambio de herramientas se hace manualmente, o automáticamente durante la ejecución de un programa CNC. El tambor de herramientas (1) tiene una lógica de dirección, es decir, se selecciona cada vez el camino más corto al girar el tambor. Con ello se minimiza al máximo el tiempo necesario para el cambio de herramienta. El tambor cuenta con 10 alojamientos para herramienta. Al cambiar la herramienta se desplazan el tambor y el cabezal fresador hacia arriba. El cabezal sigue avanzando si el tambor ha alcanzado la posición final. De esa forma se sujeta el portaherramientas en el cabezal fresador, en ese momento gira el tambor de herramientas hasta la posición deseada (lógica de dirección). El cabezal sigue bajando, con lo que el portaherramientas se sujeta con la nueva herramienta, toda la operación de cambio de herramienta es controlada por la unidad de control por computadora mediante el interruptor final. Fijación de las herramientas Como se ha mencionado anteriormente las herramientas para mecanizado como brocas, fresas verticales y fresas de perfil deben ser amarradas previamente en el portaherramientas mediante pinzas. El montaje de estos se hace como sigue: Desenroscar la rosca del amarre (1). Colocar la pinza (2) oblicuamente en la tuerca de amarre (1) para que el anillo excéntrico (3) engrane en la ranura de la pinza. Atornillar la pinza con la tuerca de amarre al portapinzas.

4 4 Figura 5. Montaje del cono en la pinza. Montaje del portaherramientas en el tambor de herramientas Para el montaje del portaherramientas al tambor se hace de la siguiente manera: Girar los tornillos de fijación (4) en el tambor de herramientas (1) para que la parte plana (B) de los mismos esté hacia el soporte de la herramienta. De esta forma, se puede insertar la herramienta en el soporte. Figura 6. Montaje de la herramienta en el cono. Insertar el portaherramientas (2), con la herramienta colocada, en el soporte del tambor de herramientas (1). Girar el porta herramientas de forma que el rebaje (A) del portaherramientas engrane en la leva indicadora (3). Empujar el portaherramientas totalmente hasta el fondo. Apretar los tornillos de fijación (4) para que el portaherramientas se sujete con seguridad en el soporte. Al apretar los tornillos de fijación (4) tener en cuenta que las partes planas (B) de los tornillos miren hacia el otro lado del soporte de la herramienta. Así se asegura que el portaherramientas no se desprenderá del soporte. Girar el tambor de herramientas una posición para montar la herramienta siguiente.

5 5 Desmontaje del portaherramientas Girar la herramienta. Figura 7. Montaje y desmontaje del portaherramientas. Aflojar los tornillos de fijación (4) para poder extraer el portaherramientas (2) Sujetar con fuerza el portaherramientas para que no se caiga y no se dañe la herramienta. Eliminar la suciedad y virutas de la herramienta liberada y engrasar ligeramente con aceite el vástago de la misma. Amarre de las herramientas en el portapinzas Instalar la pinza adecuada (4). Meter la herramienta (5) dentro de la pinza (4). Asegurarse que la herramienta ha entrado suficientemente en la pinza. Si la sujeción es escasa, la herramienta puede ser lanzada fuera del dispositivo. Afianzar la tuerca de amarre (3) con la llave fija de gancho (6) entregada con la máquina. Retener el portapinzas (2) con la segunda llave fija de gancho (1).

6 6 Figura 8. Fijación de la herramienta en el portapinzas. Mordaza neumática La máquina cuenta con un dispositivo de amarre neumático para sujetar las piezas a mecanizar, que tiene las siguientes características: Distancia de la garra...máx. 70 mm Ancho de las garras mm Carrera de las garras... 5 mm Fuerza de amarre... máx N Para la sujeción de las piezas se debe seguir los siguientes pasos; Poner estado del dispositivo de sujeción del control en "Aflojar" (mensaje " 7054 Tornillo de banco abierto!" aparece en la pantalla). Poner pieza sobre tornillo de banco contra la mordaza de sujeción del tornillo de banco. Mover mordaza de sujeción del tornillo de banco girando el cerrillo hasta aprox. 2 mm a la pieza (ajustar distancia de mordaza 2 mm excedente la longitud de la pieza de sujetar). Girando el cerrillo hacer atención de que la corredera de válvula no gire. Durante el cierre del tornillo de banco a través del control la pieza viene sujetada con la presión seleccionada (la carrera de la mordaza de sujeción es de 5 mm).

7 7 1.4 DESCRIPCION DE LAS TECLAS Figura 9. Teclado de la fresadora CNC de EMCO con controlador Sinumerik 840D.

8 8 TECLAS DE CONTROL DE LA MÁQUINA SKIP (las secuencias saltadas no se ejecutarán) DRY RUN (prueba de ejecución de programas) 1 x Operación pieza individual OPT STOP (parada del programa en M01) RESET Mecanización secuencia a secuencia Parada del programa / arranque del programa - 4 +Z +Y -X +X -Y -Z +4 Movimiento manual de los ejes Marcha rápida Aproximar punto de referencia en todos los ejes Parada del avance / inicio del avance Arrastre cabezal inferior / 100% / superior Paro del cabezal / arranque del cabezal arranque del cabezal en modos JOG e INC1...INC10000: A derechas: pulse la tecla brevemente. A izquierdas: pulse 1 s mínimo.

9 9 Tecla de consenso Abrir / cerrar puerta Girar cabezal divisor Abrir / cerrar dispositivo de sujeción Girar portaherramienta Inyección refrigerante / soplado on / off AUX OFF / AUX ON (accionamientos auxiliares off / on) Interruptor arrastre avance / avance rápido Selector de modo (descripción detallada véase descripción de la máquina) PARADA DE EMERGENCIA (torcer desbloqueo a través de botón de mando) Interruptor de llave modo de operación especial (véase descripción de la máquina) 0 1 Tecla NC- Start adicional Sin función Tabla 1. Descripción de las teclas de control numérico Sinumerik 840D.

10 10 COMADOS G Y M PARA LA FRESADORA CONCEPT MILL 105 COMANDO G0 G1 G2 G3 CIP G4 G9 G17 G18 G19 G25 G26 G33 G331 G332 G40 G41 G42 G53 G54-G57 GU500 G505-G599 G60 G601 G602 G603 G63 G64 G641 G70 G71 G90 G91 G94 G95 G96 G97 G110 G111 G112 G140 G141 G142 Funciones G SIGNIFICADO Carrera rápida Recorrido de mecanización Interpolación circular a derechas Interpolación circular a izquierdas Interpolación circular a través de punto intermedio Tiempo de espera Parada exacta válida por secuencia Plano de trabajo KY Plano de trabajo KZ Plano de trabajo YZ Mínima limitación programable del área de trabajo / limitación programable de velocidad del cabezal Máxima limitación programable del área de trabajo / limitación programable de velocidad del cabezal Constante paso de rosca Roscado rígido Desplazamiento de retroceso Desactivar la corrección del radio de la herramienta Activar la corrección del radio de la herramienta Activar la corrección del radio de la herramienta Deselección del decalaje de cero ajustable Llamada de los cuatro primeros decalajes de origen ajustables Desactivación hasta la siguiente llamada Decalajes ajustables de origen Reducción de avance, Posicionamiento exacto Posicionamiento exacto fino Posicionamiento exacto grueso Posicionamiento exacto sin parada Roscado con plato compensador Modo contorneado Modo contorneado con redondeado programable Entrada al sistema en pulgadas Entrada al sistema métrico Programación absoluta Programación incremental Avance en mm/min, pulg/min Velocidad de avance en rotación en mm/vuelta, pulg/vuelta Velocidad de corte constante ON Velocidad de corte constante OFF Definición del polo referido a la última posición alcanzada Definición del polo referido al sistema da coordenadas de pieza Definición del polo referido al último polo previamente definido Arranque y partida suave Arranque desde la izquierda y partida desde la izquierda Arranque desde la izquierda y partida desde la derecha

11 11 COMANDO G143 G147 G148 G247 G248 G340 G341 G347 G348 G450 G451 SIGNIFICADO La dirección de arranque y partida depende de la posición relativa del punto de arranque y final hacia la dirección de la tangente Arranque con una línea recta Partida con una línea recta Arranque con un cuarto de círculo Partida con un cuarto de círculo Arranque y partida en el espacio (valor de posición base) Arranque y partida en el plano Arranque con un semicírculo Partida con un semicírculo Rodeo de esquinas circular Rodeo de esquinas recto Tabla 2. Funciones G para el control Sinumerik 840D COMANDO M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M8 M9 M10 M11 M17 M25 M26 M27 M30 M70 M71 M Puesta a punto. Decalaje de origen. Funciones M SIGNIFICADO Parada programada Parada programada condicional (el programa parará solo con OPT. STOP) Fin del programa Cabezal ON a derechas Cabezal ON a izquierdas Cabezal OFF Cambio de herramienta (debe estar en una secuencia aparte) Refrigerante ON Refrigerante OFF Enclavar aparato divisior Liberar aparato divisior Fin de subprograma ABRIR tornillo CERRAR tornillo Giro cabezal divisor Fin del programa Posicionar husillo controlado de posición Soplado ON Soplado OFF Tabla 3. Funciones M para el control Sinumerik 840D El sistema de coordenadas pieza también son conocidos como decalajes de origen. Los decalajes de origen ajustables se definen como el origen de la pieza para todos los ejes del sistema de coordenadas básico. Ello permite utilizar convenientemente algunas funciones G, ya que éstas se pueden referir al sistema de coordenadas de la pieza o de la máquina.

12 12 Mediante las instrucciones G55 hasta G57 se puede cambiar el origen de la máquina al origen de la pieza que vamos a trabajar. Para el decalaje de origen de una pieza es importante conocer los puntos de referencia con los que cuenta la máquina, en la fresadora EMCO el cero de la máquina "M" está en el borde delantero izquierdo de la mesa de la máquina. Esta posición es inadecuada como punto de partida para el dimensionado. Con el denominado decalaje de origen, el sistema de coordenadas puede desplazarse a un punto adecuado del área de trabajo de la máquina. En el registro de decalajes (COORDINATES TRABAJO) se dispone de seis decalajes de origen ajustables. Cuando se define un valor de decalaje de origen en el registro de decalajes, este valor se tendrá en cuenta al llamar un programa (con G54 - G59) y el punto cero de coordenadas es desplazado de "M" tanto como indique el valor (al punto cero de la pieza de trabajo "W"). El punto cero de la pieza de trabajo puede cambiarse cuantas veces se desee dentro de un programa de piezas. Figura 10. Decalaje de cero desde el cero de máquina M, al cero de la pieza W Medición de datos de herramienta La finalidad de la medición de datos de herramienta es que el software utilice para el posicionamiento la punta de herramienta o el punto medio de la herramienta en la superficie frontal y no el punto de referencia del asiento de herramienta. Hay que medir cada herramienta que se utiliza para el mecanizado. Para ello se mide la distancia desde el punto de referencia de asiento de herramienta "N" a la punta de la herramienta correspondiente.

13 13 Figura 11. Corrección de longitud de la herramienta. Cada una de estas distancias se guarda como parámetro H en el registro de decalajes (COMP.) (por ej., herramienta 1 - T1). Puede seleccionarse cualquier número de corrección (máx. 32), pero dicho número ha de tenerse en cuenta en la compensación de longitud de herramienta en el programa de piezas. Las correcciones de longitud pueden calcularse semiautomáticamente, el radio de corte ha de insertarse manualmente como parámetro H. Hay que tener cuidado para no confundir los parámetros H de longitudes y radios. Sólo es necesario insertar el radio de herramienta si para la herramienta en cuestión se selecciona una compensación del radio herramienta. Figura 12. Medición del radio de la herramienta. Materiales y equipos 1 Centro de maquinado CNC con robot sobre eje lineal. 1 PC de control con software WinNC Aire comprimido a 6 bares de presión.

14 14 Procedimiento Parte I. Cambio del decalaje del origen ajustable. 1. Encienda la computadora y seleccione en el programa de manejo del CNC, el icono del programa sinumerick 840D Mill, Figura 13 Ventana inicial del programa de trabajo con el CNC EMCO Mill 105. Realice el procedimiento de encendido del CNC que se especifica a continuación: 2. Revisar que el selector de operación FMS-Mode esté en la posición Verificar que la presión del sistema neumático sea de 6 Bares. 4. Girar el interruptor de encendido (maneta) a la posición Verificar que los paros de emergencia estén desactivados. 6. Conectar los grupos Auxiliares (tecla AUX). 7. Verifique que el área de trabajo esté limpia y libre de objetos en la prensa o banco de trabajo. 8. Inicializar la puerta de la máquina (Abrir y Cerrar) Cerrar el elemento de amarre (prensa). 10. Girar la perilla de Modo de Operación a la posición de Home. 11. Presionar la tecla de Punto de referencia.

15 Coloque la perilla de control en la posición de Automático y busque el menú principal, para ubicar la pantalla principal. Figura 14. Tecla para regresar al menú principal. Para regresar al menú principal y que presente toda la información de posición, cabezal, herramienta presione F1 en el tablero horizontal. Figura 15. Ventana principal del programa para hacer el decalaje. 13. Active el icono PARÁMETROS o [F2], esto le desplegará la pantalla para el cambio de herramienta, seleccione con las teclas [F1] y [F2] en el panel vertical una herramienta acorde con la que utilizará en el CNC. Esta herramienta ya posee una longitud calculada por su facilitador.

16 16 Figura 16. Datos y configuración de la herramienta. 14. Anote los datos de la herramienta T D y Largo 15. Una vez ubicada la herramienta en el software, es necesario que también ésta quede seleccionada en la máquina, para ello cambie al modo JOG de trabajo (gire la perilla de modo hasta la posición 5 de trabajo en sentido horario), utilice la tecla de cambio de herramienta para poder colocar la herramienta correcta, deberá realizar esta operación tantas veces sea necesario hasta alcanzar la herramienta deseada. 16. Sin cambiar de modo de trabajo, posicione la herramienta de forma que haga contacto con la superficie superior de la pieza, debe mover oportunamente la herramienta en las direcciones x, y, z. recuerde que cuando se acerca a la pieza debe de disminuir la velocidad de trabajo para evitar dañar la herramienta. 17. Cuando haya hecho contacto la punta de la herramienta con la la pieza, seleccione el ícono que corresponde con el decalaje de origen ([F4]), con las teclas [F1] y [F2] del menú vertical seleccione el código G del decalaje a ajustar, recuerde que el G54 es el usado para la demostración de la máquina y está reservado.

17 17 Figura 17. Datos del decalaje. 18. Ubíquese en el G56 o consulte con su facilitador cuál será el G de trabajo para hacer los ajustes del decalaje, la primera coordenada de trabajo deberá de ser Z en la que corregirá el decalaje, ubíquese con las flechas hasta sombrear el campo Z, presione la tecla rápida ACEPTAR POSICIÓN [F5], note que el valor de la posición es copiado al del valor del decalaje. Luego la siguiente tecla rápida CALCULAR DECALAJE [F6], se desplegará un cuadro de diálogo, seleccione en primer lugar la herramienta en la que deberá calcular el decalaje, Verifique los datos que registró en los pasos anteriores. La información debe estar acorde a la herramienta del CNC. NOTA: La posición Z es determinante para el correcto funcionamiento de la herramienta por lo que debe de tener claro lo que está realizando, que es el establecimiento de un nuevo cero pieza. 19. Con las teclas de flecha en el teclado de la computadora ubíquese en el espacio SIN de LONGITUD, y coloque el signo menos en dicho campo (para hacer esto utice la tecla - o presione con el cursor del mouse el cuadro con la U las veces necesarias para que aparezca el signo -) luego introduzca el valor de longitud de la herramienta (si no estuviera grabado). (Para el caso de diámetros es conveniente sumar radio o restar radio dependiendo de la superficie de contacto con la cara de la herramienta), oprima la tecla [F8] para darle OK, cuando esto se realiza el valor es cambiado como podrá notarlo en la posición Z. Observe que el decalaje en Z ya no es el mismo valor de la posición, hoy lleva restada la longitud de la herramienta.

18 18 Figura 18. Cálculo del decalaje en la coordenada z 20. Como siguiente paso hay que hacer los cálculos para las posiciones X e Y, Seleccione la tecla rápida CALCULAR para cambiar el valor del decalaje en la coordenada X, el valor a sumar o restar dependerá de donde esté ubicado el cero de su pieza, para los casos de X e Y debe de trabajar solo con el radio de la herramienta, cambiará nuevamente y presiona OK para finalizar la operación. 21. Como una forma de confirmación de lo realizado deje constancia de los valores en los que quedó el valor de referencia G56, como último paso guarde los valores con la tecla [F8]. Para salir de este modo de trabajo presione la tecla y luego la tecla máquina [F1] en el tablero horizontal. EJE // DECALAJE GRUESO FINO MODIFICACION 2 X Y Z Tabla 4. Registro de los valores de decalaje colocados al CNC Concept Mill 105.

19 19 Parte II. Verificación del ajuste correcto del decalaje. Para demostrar que el punto de cero pieza es correcto, y validar la competencia realice el siguiente ejercicio: 22. Vaya al menú principar. 23. Seleccione Programa ([F3]) 24. Seleccione Programas pieza ([F2]) 25. Seleccione Nuevo ([F1] en la barra vertical) 26. Coloque el nombre del programa (Puede usar la fecha del día) y presione OK ([F8] vertical) 27. Escriba el siguiente programa: NOTA: La x debe sustituirse por el número de la herramienta que usted trabajó en el decalaje. G56 Tx D1 M6 S300 F200 M3 G01 X0 Y0 Z0 M30 Figura 19. Programa de prueba del decalaje realizado. Con este programa la CNC se posicionará sobre el punto cero pieza, si la herramienta no se posiciona sobre el punto cero máquina, analice los pasos anteriores y verifique donde está el error, corríjalo y deje constancia en la casilla de MODIFICICACION 2 de la Tabla 4.

20 Ejecute el programa, debe tener a la vista los botones de paro de emergencia y suspensión del programa además de estar pendiente de las coordenadas posicionales que muestra la computadora y una velocidad del 20% para evitar colisiones. Para correr el programa lleve primero la máquina a referencia (ponga la perilla en la primera posición y presione el botón de referencia ). Luego lleve la perilla de modo a la posición AUTO (Segunda posición de la perilla en el sentido horario), presione el botón de inicio del husillo por último presione el botón correr programa. 29. Repita el procedimiento para más piezas o coordenadas diferentes de la original. 30. Salga del programa WinNC y apague la computadora. 31. Regrese el interruptor FMS-Mode a la posición Presione los paros de emergencia y gire el interruptor principal a la posición Deje limpio y ordenado su área de trabajo y la máquina CNC. y Análisis de resultado 1. Cuál es razón de ajustar el cero máquina al inicio del funcionamiento del CNC? 2. Cuál es razón de ajustar diferentes cero piezas (G54-G57) en la máquina CNC? 3. Una vez ajustada una herramienta es necesario hacer más ajustes para cada una de las herramientas colocadas en el tambor? Explique 4. Una vez revisado el decalaje para las herramientas, es necesario hacerlo para cada pieza que se vaya a maquinar? Explique. Investigación Complementaria 1. Defina qué es un centro de maquinado CNC y las diferencias con una fresadora de CN. Bibliografía Manual Descripción de la máquina EMCO Concept Mill 105. EMCO Group Número de referencia SP Edición A Manual Descripción del software EMCO WinNC SINUMERIK 810D/840D Fresado. EMCO Group Número de referencia SP Edición G Manual icim del Acople-CNC. FESTO Didactic Designación: icim_fc_cnc_coupling_a010.doc Marzo de 2010.

21 21 Hoja de cotejo: 1 Guía 1: Introducción al centro de maquinad CNC EMCO Concept Mill 105. Alumno: Estación No: Docente: GL: Fecha: EVALUACION % Nota CONOCIMIENTO 25% Conocimiento deficiente de los fundamentos teóricos de las máquinas CNC. Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos de las máquinas CNC. Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos de las máquinas CNC. APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO 20% 20% 20% No arrancó correctamente la estación del CNC No cambió el decalaje de origen del CNC No pudo verificar el decalaje. Arrancó con la ayuda del docente de laboratorio la estación del CNC Necesitó ayuda para Cambiar correctamente el decalaje de origen del CNC. Verificó parcialmente el decalaje Arranco en correctamente la estación del CNC. Cambió correctamente el decalaje de origen del CNC Verificó el decalaje ACTITUD 15% No tiene actitud proactiva. Actitud propositiva y con propuestas no aplicables al contenido de la guía. Tiene actitud proactiva y sus propuestas son concretas. TOTAL 100%