Formato para prácticas de laboratorio

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1 Fecha de efectividad: Formato para prácticas de laboratorio CARRERA PLAN DE ESTUDIO CLAVE DE UNIDAD DE APRENDIZAJE NOMBRE DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Ing. Industrial Control Numérico Computarizado PRÁCTICA No. 8 LABORATORIO DE NOMBRE DE LA PRÁCTICA Ingeniería Industrial Diseño de operaciones de maquinado en 2 ejes para la generación del código CNC a través del sistema CAM DURACIÓN (HORAS) 2 1. INTRODUCCIÓN BREVE RESUMEN DE CAD-CAM-CNC DEFINICIONES Antes de empezar con un análisis más profundo del CAM, es útil saber dónde empezar y en qué dirección dirigirse. Un conocimiento general del recorrido de CAD a CAM y después al CNC será útil en los siguientes capítulos. El concepto de CAM (Computer Aided Machining) (Maquinado asistido por computadora) es tomar un dibujo de computadora, asignarle trayectorias de herramientas y convertirlas en un código que una fresadora computarizada puede utilizar para producir una pieza. Este proceso es simplemente conocido como CAD, CAM, CNC. Cada sección se describe como sigue: CAD (Computer Aided Drafting) (Dibujo Asistido por computadora): Dibujo mecánico realizado en una computadora para crear una pieza geométrica. Formuló Revisó Aprobó Autorizó Nombre y Firma del Maestro Nombre y Firma del Responsable de Programa Educativo Página 1 de 21 Nombre y Firma del Responsable de Gestión de Calidad Nombre y Firma del Director de la Facultad Código: GC-N4-017 Revisión: 3

2 CAM (Computer Aided Machining) (Maquinado asistido por computadora): Produce trayectorias para herramientas a partir de geometrías CAD y crea códigos para máquinas para CNC. CNC (Computer Numerical Control) (Control numérico computarizado): CNC es un tipo de tecnología para el control de máquinas herramientas, incluyendo a las máquinas fresadoras, con un control basado en computadora. La computadora CNC, a la que se conoce como controlador, suministra datos numéricos a los motores. Los motores mueven físicamente la mesa para cortar el material. La tecnología CNC también se utiliza en tornos, máquinas de electro-descarga (EDM), perforadoras y dobladoras de lámina metálica, sopletes, láseres y más. 2. OBJETIVO (COMPETENCIA) 3. FUNDAMENTO CAD Para iniciar el proceso, se requiere un dibujo CAD de la pieza proyectada. En la Figura 1 se muestra un ejemplo de una pieza dibujada en un sistema CAD. Comúnmente se le conoce como geometría. Página 2 de 21

3 Figura 1. Geometría CAD con las líneas ocultas borradas Cuando se le da nombre a la geometría en el cam, se le asigna automáticamente la extensión de archivo MC8 Si la pieza fue denominada "PART1", será guardada en el disco como PART1.MC8 Observe que en la Figura 1, no existen dimensiones. Estas no son necesarias cuando se programa con CAM, ya que éstas solo sirven para que las vea el usuario. Después de que se crea la geometría, el siguiente paso es decirle a la computadora qué líneas se utilizan para el proceso de maquinado. CAM Las líneas se enlazan para formar un borde continuo alrededor del área a maquinar. Este identifica qué líneas se utilizarán para la trayectoria de la herramienta. Al enlace de las líneas se le conoce como encadenamiento. La Figura 2 muestra la geometría. Solo está encadenado el rectángulo interior. Todas las demás líneas no se utilizan en esta ocasión. Solo las líneas encadenadas son las que se utilizan para calcular la trayectoria de la herramienta. Página 3 de 21

4 Figura 2. Pieza con geometría encadenada Chained geometry: Geometría encadenada Una vez que el encadenamiento está completo, la computadora necesita alguna información sobre el tamaño y forma del cortador, qué tan rápido cortar, velocidad del husillo, etc. Todos estos datos se manejan en las pantallas de parámetros. Una vez que esta información se encuentra en el programa, la computadora puede generar una trayectoria para herramienta. En la Figura 3 se muestra un ejemplo de trayectoria de herramienta. Figura 3. Trayectoria de herramienta en el cam Toolpath: Trayectoria de herramienta La trayectoria de herramienta es una secuencia de líneas y arcos que describen la posición de la herramienta. Página 4 de 21

5 La Figura 4 es la misma trayectoria de herramienta, con flechas que muestran la dirección de cada corte, conforme que sigue su camino alrededor de la pieza. Figura 4. Trayectoria de herramienta de contorno como una línea continúa Plunge down: Penetración; Rapid up: Salida rápida Observe que las líneas de penetración y salida rápida se encuentran en el mismo lugar. La herramienta comienza sobre la pieza y penetra hasta la profundidad determinada del contorno. Entonces la fresa corta alrededor de la geometría encadenada y se mueve hacia fuera de la pieza en el mismo lugar en que penetró en el material. La retracción fuera de la pieza es un movimiento rápido. Un movimiento rápido es un movimiento que la máquina realiza a la máxima velocidad. En el cam, el archivo de trayectoria tiene una extensión de NCI. A la trayectoria se le conoce comúnmente como archivo NCI. Continuando con el ejemplo anterior, el archivo NCI se llamaría PART1.NCI. Puede ser imposible maquinar toda la pieza en una sola operación porque es muy profunda para cortarla en un solo paso. Para evitar daños al cortador o al equipo, es necesario maquinar las profundidades más pequeñas primero y después regresar a las áreas más profundas. Generalmente, el proceso de fresado requiere de varios pasos y herramientas. Si se requiere otra trayectoria, tal como el maquinado de una ranura del lado derecho de la pieza, podría hacerse ahora; sin embargo, este ejemplo solo tiene una trayectoria. Antes de que la fresadora pueda utilizar la información de la trayectoria del archivo NCI, tiene que ser convertido al mismo lenguaje que el de la máquina CNC. En el sistema CAM a esta traducción se le conoce como post-procesamiento o compilación. Los compiladores son específicos de la máquina, ya que existen muchos lenguajes diferentes de CNC. El programa tiene que coincidir exactamente con el lenguaje. El compilador lee la información guardada en el archivo NCI y escribe un nuevo archivo con el código completo de CNC. La compilación no cambia el archivo NCI. El archivo de código CNC tiene una extensión de NC. El nombre del archivo de este ejemplo sería PART1.NC Página 5 de 21

6 El archivo NCI visto en las Figuras 3 y 4 fue compilado para cuatro diferentes máquinas de CNC; D&M, DYNA, LIGHT MACHINES, y el estándar industrial, FANUC. Observe las similitudes y las diferencias entre los códigos. Cuatro ejemplos de Código de Máquina CNC: D&M COMPUTING DYNA MECHTRONICS G START INS 01 G FR XY = 10. G SETUP>ZCXYU SPEED SPINDLE ON FEED 10 S2000 MOVE 005 FR XYZ = 30. X0.85 Y0.375 RAPID 006 GO X.85 ABS 007 GO Y.375 Z0.6 FEED ABS 008 GO Z.6 MOVE 009 FR Z = 5. Z-0.1 FEED ABS 010 GO Z -.1 Y2.125 FEED ABS 011 FR XY = 10. X1.475 FEED ABS 012 GO Y Y0.375 FEED ABS 013 GO X X0.85 FEED ABS 014 GO Y.375 MOVE 015 GO X.85 Z0.6 RAPID ABS 016 FR XYZ = 30. MOVE 017 GO Z.6 X0. Y0. Z0. RAPID ABS 018 SPINDLE OFF SPEED END NEWPART M30 FANUC %% N001G90G80G40G00 N002M06T1H1 N003M03 N004G0X.85Y.375 N005G43H1Z.6 N006G1Z-.1F5. N007Y2.125F10. N008X1.475 N009Y.375 N010X.85 N011G0Z.6 N012G28M05 N013M30 % LIGHT MACHINES N001G90G00M03 N002Z.6 N003G0X.85Y.375 N004G1Z-.1F5. N005Y2.125F10. N006X1.475 N007Y.375 N008X.85 N009G0Z.6 N010M05 N011X0.Y0. N012M02 CNC El dispositivo que controla la fresadora de CNC se denomina controlador. Este analiza el código de máquina y convierte la información en señales eléctricas que coordinan los motores que impulsan cada movimiento de la máquina de CNC. Recuerde, el código de máquina contiene sentencias que le dicen a la fresadora a dónde ir, de una posición a otra. Si el archivo NC tiene una sentencia que lee Z-.5, el controlador enviará señales eléctricas al motor del eje Z, hasta que el cortador esté medido pulgada más debajo de donde había empezado. Conforme la máquina efectúa cada movimiento, la pieza terminada comienza a tomar forma, hasta que la pieza es finalmente terminada. El proceso, desde la geometría hasta la pieza terminada es CAD, CAM, CNC, como se muestra en la Figura 5. Figura 5. Flujo de CAD a CAM y CNC Página 6 de 21

7 4. PROCEDIMIENTO (DESCRIPCIÓN) A) EQUIPO NECESARIO MATERIAL DE APOYO PC Software de Manufactura asistida por Computadora Maquina CNC Vertical Calibrador de alturas Localizador de ceros de trabajo Pieza Materia Prima Herramental de Corte B) DESARROLLO DE LA PRÁCTICA NIVEL 1: GEOMETRIA 2D, PERFORACION Y CONTORNEADO Página 7 de 21

8 Objetivos: El estudiante diseñará un dibujo tridimensional de un soporte de cables mediante: La creación de un rectángulo, utilizando el método de ingreso de 1 punto. La creación de líneas paralelas, definiendo la dirección de desplazamiento y la distancia. El ajuste de 1 entidad a otra entidad existente. La creación de radios de filete. La creación de arcos utilizando el posicionamiento polar. La creación de líneas utilizando el posicionamiento polar. El reflejo de la geometría existente para completar una pieza. La translación de la geometría existente para crear un bloque tridimensional. El estudiante creará una trayectoria de herramienta fresadora bidimensional consistente en: 4 orificios perforados en la pieza. Un contorno bidimensional. Aproximación y salida de la trayectoria de la herramienta. El estudiante verificará la trayectoria utilizando el módulo de verificación N-See: La definición de un bloque rectangular tridimensional del tamaño de la pieza de trabajo. La ejecución de la función Preview (Vista preliminar) de N-See para maquinar la pieza en la pantalla. Página 8 de 21

9 CREACION DE LA GEOMETRIA NOTA: Debido al hecho de que este dibujo es simétrico sobre el eje X, usted solo dibujará la mitad de la pieza completa y utilizará la función de reflejar para completarla. PASO 1: CREE LA MITAD DEL BORDE EXTERNO. Create (Crear) Rectangle (Rectángulo) 1 point (1 punto) Values (Valores) [ Ingrese la esquina inferior izquierda ] 0, 0 [ Ingrese el ancho ] 6.3 [ Ingrese la altura ] -( ) Utilizando la barra de herramientas localizada en la parte superior de la pantalla, ajuste el dibujo a la pantalla. PASO 2: CREE LA GEOMETRIA INTERNA. Create (Crear) Line (Línea) Parallel (Paralela) Side/ dist (Distancia lateral) [ Seleccione línea ] Selec. Entidad A. [Indique dirección de desplazamiento ] Dibuje un punto debajo, después la línea seleccionada. [ Distancia de la línea paralela ] 0.6 [Seleccione línea] Selec. Entidad A [Indique la dirección de desplaz.] Dibuje un punto debajo, después la línea seleccionada. [ Distancia de la línea paralela ] 0.8 [ Seleccione línea ] Selec. Entidad B [Indique la dirección de desp.] Dibuje un punto a la izquierda de la línea. [ Distancia de línea paralela ] Página 9 de 21

10 Modify (Modificar) Trim (Ajustar) 1 Entity (1 Entidad) [ Elija el punto a ajustar ] Seleccione el Punto A [ Elija la entidad sobre la que se va a ajustar ] Seleccione el Punto B [ Elija la entidad a ajustar ] Seleccione el Punto C [ Elija la entidad sobre la que se va a ajustar] Seleccione el Punto D BACKUP (RESPALDAR) BACKUP (RESPALDAR) Fillet (Filete) Radius (Radio) [ Ingrese el radio de filete ] [ Elija una entidad ] Seleccione el Punto A [ Elija otra entidad ] Seleccione el Punto B Create (Crear) Arc (Arco) Polar Center pt (punto central) Values (Valores) [ Ingrese coordenadas ] , 0.8 [ Ingrese el radio ] 2 [ Ingrese el ángulo inicial ] 180 [ Ingrese el ángulo final ] 270 Values (Valores) [ Ingrese coordenadas ] ,-0.8 [ Ingrese el radio ] 0.4 [ Ingrese el ángulo inicial ] 270 [ Ingrese el ángulo final ] 0 Página 10 de 21

11 Modify (Modificar) Trim (Ajustar) 2 entities (2 entidades) [ Elija la entidad a ajustar ] Seleccione el Punto A, en la posición de la flecha. [ Elija la entidad sobre la que va ajustar ] Seleccione el Punto B, en la posición de la flecha. [ Elija la entidad a ajustar ] Seleccione el Punto C, en la posición de la flecha. [ Elija la entidad sobre la que va a ajustar ] Seleccione el Punto D, en la posición de la flecha. Delete (Borrar) Seleccione la línea horizontal mostrada. PASO 3: CREE EL PERFIL EXTERIOR. Create (Crear) Line (Línea) Polar Values (Valor) [ Especifique un punto extremo ] ( ),-( ) [ Ingrese el ángulo en grados ] 15 [ Ingrese la longitud de la línea ] 2 BACKUP (RESPALDAR) Parallel (Paralela) Side/ dist (Dist. Lateral) [ Elija línea ] Seleccione la línea vertical mostrada. [ Indique dirección de desplazamiento ] Tome punto a la derecha de esta línea. [ Distancia de línea paralela ] Página 11 de 21

12 BACKUP (RESPALDAR) BACKUP (RESPALDAR) Polar Intersec (Intersección) Seleccione línea de construcción y la línea de los 15 grados. [ Ingrese el ángulo en grados ] [ Ingrese la longitud de línea ] 1 Modify (Modificar) Trim (Ajustar) 2 entities (2 entidades) [ Elija la entidad a ajustar ] Selección el Punto A [ Elija la entidad sobre la que va a ajustar ] Seleccione el Punto B [ Elija la entidad a ajustar ] Seleccione el Punto C [ Elija la entidad sobre la que va ajustar ] Seleccione el Punto D [ Elija la entidad a ajustar ] Seleccione el Punto E [ Elija la entidad sobre la que va a ajustar ] Seleccione el Punto F Delete (Borrar) Elija las líneas de construcción vertical. Create (Crear) Fillet (Filete) Radius (Radio) [ Ingrese el radio de filete ] 0.56 [ Elija una entidad ] Seleccione el Punto A [ Elija otra entidad ] Seleccione el Punto B Página 12 de 21

13 PASO 4: CREE ARCOS REPRESENTANDO LOS ORIFICIOS PERFORADOS. MENU PRINCIPAL Create (Crear) Arc (Arco) Circ pt+dia (Punto circular + diámetro) [ Ingrese el punto central ] Values (Valores) [ Ingrese coordenadas ] 0.56, -1.5 [ Ingrese el diámetro ] 0.5 [ Ingrese el punto central ] Values (Valores) [Ingrese coordenadas] , [ Ingrese el diámetro ] 0.5 PASO 5: TRANSFORME LA GEOMETRIA PARA REPRESENTAR LA PIEZA COMPLETA. Xform (Forma sobre X) Mirror (Reflejar) All (Todos) Entities (Entidades) Done (Hecho) X axis (Eje X) Copy (Copiar) Done (Hecho) Screen (Pantalla) Clr colors (Colores) PASO 6: GUARDE EL ARCHIVO. File (Archivo) Save (Guardar) Guarde este archivo como Su Nombre_1 Página 13 de 21

14 CREACION DE UNA TRAYECTORIA DE HERRAMIENTA PASO 7: PERFORAR 4 ORIFIC. DE ½. Toolpaths (Trayectorias) Drill (Perforar) Manual Center (Centro) (Elija el centro de los cuatro círculos.) Oprima la tecla [Esc] cuando haya realizado la elección. Done (Hecho) Haga clic en el cuadro blanco grande, y elija Get tool from library (Obtenga herramienta de la biblioteca) para definir una herramienta. Nota: Las flechas resaltan los cambios que deben efectuarse para este ejercicio, pero después del ejercicio, es su responsabilidad cambiar los cuadros apropiados. Página 14 de 21

15 continúe llenando la pantalla de parámetros como se muestra en el diagrama. Seleccione el botón OK de la pantalla de parámetros. PASO 8: CONTORNEE EL PERFIL EXTERIOR. Contour (Contornear) Chain (Encadenar) (seleccione la primera entidad del contorno como se muestra) NOTA: Asegúrese de encadenar el contorno en dirección de las manecillas del reloj (CW). Done (Hecho) Haga clic en el cuadro blanco grande y elija Get tool from library para definir una herramienta. Página 15 de 21

16 Elija el botón OK de la pantalla de parámetros (esto debe hacerse dos veces). Oprima este botón para activar los parámetros de aproximación y salida. Página 16 de 21

17 PASO 9: TRAZO DE LA TRAYECTORIA DE LA HERRAMIENTA. Toolpaths (Trayectorias) Operations (Operaciones) Select All (Elegir todos) Backplot (Trazar) Run (Ejecutar) Si desea observar que la trayectoria corra más despacio, elija Step (Paso) en lugar de Run (Ejecutar). Mantenga oprimida la tecla [S] del teclado o siga oprimiendo la tecla Step (Paso) y podrá ver todo el programa a la velocidad que desee y detenerlo en cualquier momento. Oprima BACKUP (RESPALDAR) para regresar al Operations Manager (Administrador de Operaciones). Elija OK para regresar al Operations Manager (Administrador de Operaciones). Página 17 de 21

18 VERIFICACION DE TRAYECTORIA N-SEE 2000 PASO 10: CONFIGURE EL MATERIAL A MAQUINAR. Job setup (Configurar trabajo) Llene la pantalla de Job Setup como se muestra en el diagrama. Elija el botón OK de la pantalla de parámetros. Página 18 de 21

19 En el menú secundario elija Gview, después elija Isometric. Utilizando la barra de herramientas localizada en la parte superior de la pantalla, ajuste el dibujo a ella. Nota: En este punto, usted debe tener una vista de tridimensional de la pieza. PASO 11: VERIFICAR NC utils (utilerías CN) VERIFY (Vista preliminar) Yes (Si) OK Do it (Hazlo) Ahora la computadora simulará el proceso de maquinado de la pieza. La pieza terminada debe aparecer como se muestra en la siguiente imagen. Página 19 de 21

20 PASO 12: GUARDE EL ARCHIVO MC7 ACTUALIZADO. MENU PRINCIPAL File (Archivo) Save (Guardar) Guarde nuevamente este dibujo con el mismo nombre. [Delete old ( Borrar el anterior?) ] Yes (Si) PASO 13: COMPILE EL ARCHIVO Primero, pregunte a su instructor que compilador necesita utilizar. NC utils (utilerías CN) Post proc (Compilar) Change (Cambiar) Ahora elija el compilador que su instructor le dijo que utilizara, de este cuadro de diálogo. Open (Abrir) Alt+O (Este es el método abreviado para abrir el cuadro de diálogo Operations Manager) Select All (Elegir todos) Post (Compilar) Yes (Si) Tecleé el nombre del archivo NC que esté creando y elija Save (Guardar). El código NC que usted ha creado aparecerá en pantalla. Si es el correcto, puede cerrar la ventana sin salvarlo, pero si cambia el código, asegúrese de guardarlo antes de cerrar la ventana. Página 20 de 21

21 C) CÁLCULOS Y REPORTE Realizar la practica descrita Realizar el ajuste al diseño de la pieza Realizar el ajuste al tamaño de la Herramienta por el error de la compensación Generar el código y hacer los ajustes necesarios para trasmitir al equipo CNC 5. RESULTADOS Y CONCLUSIONES No aplica. 6. ANEXOS No aplica. 7. REFERENCIAS No aplica. Página 21 de 21