Firmado digitalmente por Universidad Tecnológica de

Universidad Tecnológica Querétaro Nombre de reconocimiento (DN): cn=Universidad Tecnológica de Querétaro, o=Universidad Tecnológica de Querétaro, ou, [email protected], c=MX de Querétaro Fecha: 2013.09.09 14:02:54 -05'00' UNIVERSIDAD TECOLÓGICA DE QUERÉTARO

Nombre del Proyecto:

“MANUAL DE OPERACIÓN Y PRÁCTICAS PARA TORNO DENFORD”

Empresa:

Universidad Tecnológica de Querétaro División Industrial

Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de:

TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN PROCESOS INDUSTRIALES ÁREA MANUFACTURA Presenta: PÉREZ RAMÍREZ FRANCISCO JAVIER

Asesor de la UTEQ

Asesor de la Organización

M. en I. Juan López Mendoza

M. en I. Víctor Hugo Lara Pelayo

Santiago de Querétaro, Qro. Septiembre del 2013

RESUMEN

Este proyecto está basado en la elaboración de un manual práctico de operación para el Torno Denford TU150E/Cyclone CNC Lathe, ubicado en los laboratorios de 7 Entre Ejes, edificio D; El fin es dotar a los alumnos, que pretendan usar esta máquina, de un manual que les explique los métodos y procesos de operación de la misma, y como un apoyo didáctico para el aprendizaje y entendimiento de la operación de estas herramientas. Dentro del manual se muestran los principales puntos de operación y temas específicos para el entendimiento de la máquina, tales como los sistemas de coordenadas, que son utilizados en geometría analítica, códigos de programación asistida por computadora y una descripción detallada de la máquina. Así mismo, se presentan prácticas de trabajo que los alumnos podrán resolver con la ayuda del manual y ayudarán al aprendizaje de los mismos. Dichas prácticas están basadas en los manuales existentes en la Universidad Tecnológica de Querétaro y diversos libros especializados en Control Numérico por Computadora, para brindar la información más precisa posible.

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DESCRIPTION

This project was developed in the labs of the university UTEQ, where there are different types of machines; it’s a great area to develop this knowledge. It is quiet and a great place to concentrate. This project was developed with the help of the engineers Juan Lopez, who is a short person with dark skin, he is an adult and wears glasses; he is very gently and easy going. Ricardo Espinoza is taller and thinner than Juan and has a clearer skin. They both know a lot of machines and other industrial processes.

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ÍNDICE

RESUMEN .................................................................................................................................... 2 DESCRIPTION ............................................................................................................................ 3 ÍNDICE .......................................................................................................................................... 4 I. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 5 II. ANTECEDENTES.................................................................................................................. 7 III. JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................... 9 IV. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 10 V. ALCANCES ........................................................................................................................... 11 VI. ANÁLISIS DE RIESGOS .................................................................................................... 12 VII. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ...................................................................................... 13 VIII. PLAN DE ACTIVIDADES ................................................................................................. 22 IX. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS ..................................................................... 23 X. DESARROLLO DEL PROYECTO ..................................................................................... 24 XI. RESULTADOS OBTENIDOS ............................................................................................ 31 XII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................................................................. 32 XIII. ANEXOS ............................................................................................................................. 33 XIV. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................. 34

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I. INTRODUCCIÓN

El presente documento se dirige a todo el alumnado de la División Industrial de la Universidad Tecnológica de Querétaro con el objetivo de servir como guía para la operación de la máquina Torno Denford TU150E/Cyclone CNC Lathe. Este documento fue elaborado con la intención de proveer a los alumnos de la División Industrial, con un manual de operación que sea comprensible y de fácil acceso. En este manual se presentan todas las especificaciones de la máquina, sus componentes principales y los métodos de operación y seguridad básicos. Se explican las partes físicas de la máquina y su funcionamiento en la fabricación de una pieza. Posteriormente, se explican los sistemas de coordenadas, cómo están compuestos y su relación con las máquinas de control numérico. Por último se explican los códigos de programación y la estructura de este lenguaje. En la parte final del documento se presentan varias prácticas con la que se espera que los estudiantes apliquen sus habilidades y alcancen un alto entendimiento de la máquina. La elaboración de este manual pretende apoyar el aprendizaje de los alumnos de la Universidad Tecnológica de Querétaro en el apartado del trabajo con maquinaria de las materias de procesos de Manufactura, apoyando directamente la parte teórica del aprendizaje de los estudiantes y ofreciendo

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posibilidades para que los mismos se desenvuelvan de manera práctica por sí solos, cumpliendo con el modelo educativo de la universidad: 30% de conocimientos teóricos y 70% prácticos.

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II. ANTECEDENTES.

La historia de la Universidad Tecnológica de Querétaro (UTEQ) es breve pero enriquecedora, ya que a lo largo de 19 años de trayectoria en nuestra entidad, ésta se ha consolidado como una Institución Educativa de calidad que ofrece una formación profesional, cuyo distintivo es la estrecha relación con el sector productivo. La UTEQ -tras una serie de estudios de factibilidad- comienza sus labores docentes en septiembre de 1994, iniciando la formación de 146 alumnos en las áreas de Administración, Comercialización, Mantenimiento Industrial y Procesos de Producción, trabajando en aulas prestadas por diversas instituciones de educación superior del estado. El 4 de septiembre de 1994 se inició la construcción de sus propias instalaciones en una extensión de 25 hectáreas ubicadas en la Colonia San Pedrito Peñuelas. Actualmente se imparten ocho carreras -a las cuatro primeras se sumaron las de Electrónica y Automatización, Telemática -actualmente Tecnologías de la Información y Comunicación-, Tecnología Ambiental y más recientemente Servicio Posventa: Área Automotriz. Todas avaladas por la preparación profesional y curricular del cuerpo docente, en su mayoría con estudios de maestría y doctorado en áreas afines a las materias que imparten y

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en los atributos del modelo educativo, mismo que incluye actividades culturales y deportivas para la formación integral del estudiantado.

Antecedentes del proyecto Los

laboratorios

de

la

UTEQ

son

áreas

de

trabajo

práctico.

Esencialmente, un taller común, padece de situaciones, como en mucho otros talleres, como la desorganización y la mala documentación de información necesaria como son los manuales de trabajo. Este aspecto es algo que se ha visto reflejado al momento de realizar mantenimiento y prácticas con los alumnos, ya que los manuales no se encuentran al alcance, de hecho, se encuentran únicamente en la Biblioteca. Los manuales en cuestión, son únicamente copias en mal estado del manual original, que originalmente estaba en inglés, por lo que muy pocas personas tienen acceso al mismo. Dado el mal estado en el que se encuentran los manuales, aunado al hecho de que solo se cuenta con un manual por máquina, éstos fueron puestos a disposición de la Biblioteca de la universidad y restringido su uso al interior de éste edificio.

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III. JUSTIFICACIÓN

La principal problemática relacionada con las máquinas de control numérico CNC, en este caso el Torno Denford TU150E / Cyclone, que se encuentran dentro de los laboratorios prácticos de la Universidad Tecnológica de Querétaro, es que, tanto los profesores como los alumnos, no cuenta con un manual de instrucciones de fácil acceso y que se encuentre redactado en su idioma (Español). Esto es de especial interés ya que, sin este manual, los alumnos no cuentan con ningún tipo de guía de referencia para conocer el funcionamiento de la máquina, realizar prácticas y operar la máquina de manera segura. Al proporcionar a los profesores y a los alumnos este manual se facilitará el flujo de información en las prácticas, se apoyará el aprendizaje por parte de los alumnos y se reducirán las probabilidades de ocurrencia de algún percance debido a la mala utilización de la maquinaria.

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IV. OBJETIVOS

Objetivo General Desarrollar un manual de usuario para el torno CNC Denford TU150E / Cyclone para facilitar las labores de trabajo, mantenimiento y aprendizaje, así como evitar posibles accidentes al momento de operar la máquina

Objetivos Específicos •

El alumno deberá tener las aptitudes necesarias para aprobar

satisfactoriamente 4 de 4 prácticas en el manejo de los modelos Denford, la comprensión y técnica de Control Numérico por Computadora (CNC) la operación de los sistemas de programación y el maquinado de piezas. •

Disminuir el riesgo de accidentes de trabajo y por lo tanto, el índice de

siniestralidad en un 50%, al proporcionar los comandos necesarios e instrucciones precisas de trabajo. •

Evitar movimientos innecesarios y, con ello, la pérdida de tiempo, para el

proceso de maquinado, basándonos en los Principios de la Economía de movimientos.

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V. ALCANCES

Esta guía ayudará en la comprensión de la Manufactura Asistida por Computadora y pretende apoyar en la capacitación de los alumnos de la Universidad Tecnológica de Querétaro en el uso de la Fresadora Denford sirviendo, al mismo tiempo, como material de apoyo respecto al lenguaje de control numérico y los ejes de coordenadas, los cuales nos permiten realizar una pieza.

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VI. ANÁLISIS DE RIESGOS

Dada la relativa simplicidad del proyecto, éste no presenta amenazas importantes o riesgos impidan la realización del mismo. El principal riesgo con el que se enfrenta el proyecto es la posibilidad de que el manual sea incomprensible para los alumnos y, por lo tanto, sea obsoleto al no poder brindar la ayuda que originalmente se tenía planeada. Así mismo, podría sufrir el mismo caso que con el manual original, es decir, que éste sea almacenado fuera del alcance de los principales usuarios que se tienen previstos, alumnos y profesores, y por lo tanto no se trabaje en la mejora de los métodos de trabajo y operación de la maquinaria.

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VII. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Manual de Procedimientos Un manual de procedimientos es un documento que contiene la descripción de actividades que deben seguirse durante una operación. Éste debe incluir ejemplos de dichas actividades, así como las máquinas o equipos que serán necesarios para llevarlas a cabo. Un manual de procedimientos incluye información, desde lo general a lo específico, que nos permite tener las siguientes ventajas: - Conocer la descripción de tareas, ubicación, requerimientos y el personal responsable, de llevarse a cabo, lo cual evita la perdida de información o el que las tareas de rutina no sean efectuadas. - La inducción de personal de nuevo ingreso en el puesto de trabajo y el método de trabajo, adiestramiento y capacitación, ya que describen de manera detallada las actividades de cada puesto. - Analizar y auditar de manera eficaz los procedimientos de cada área. - Conocer todo el trabajo y de esta manera ubicar tareas redundantes o innecesarias que puedan ser simplificadas o delegadas para hacer más eficientes los puestos.

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- Controlar el cumplimiento de las labores y evitar que sean modificadas de manera arbitraria. Torno Se denomina torno (del latín tornus, y éste del griego τόρνος, giro, vuelta) a una máquina-herramienta que permite mecanizar piezas de forma geométrica de revolución (cilindros, conos, hélices). Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar, mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento de avance contra la superficie de la pieza, cortando las partes sobrantes en forma de viruta. Desde el inicio de la Revolución Industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado. El primer torno que se puede considerar máquina herramienta fue el inventado alrededor de 1751 por Jacques de Vaucanson, ya que fue el primero que incorporó el instrumento de corte en una cabeza ajustable mecánicamente, quitándolo de las manos del operario. Movimiento de trabajo En el torno, la pieza gira sobre su eje realizando un movimiento de rotación y es atacada por una herramienta con desplazamientos de los que se diferencian dos:

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Movimiento de Avance, generalmente paralelo al eje de la pieza, es quien define el perfil de revolución a mecanizar. Movimiento de Penetración, perpendicular al anterior, es quien determina la sección o profundidad de viruta a extraer (Correa, 2008). Control Numérico El Control Numérico se puede definir de una forma genérica como un dispositivo de automatización de una máquina que, mediante una serie de instrucciones

codificadas,

controla

su

funcionamiento.

Cada

programa

establece un determinado proceso a realizar por la máquina. Una misma máquina puede efectuar automáticamente procesos distintos, sustituyendo solamente su programa de trabajo. Permite, por tanto, una elevada flexibilidad de funcionamiento con respecto a las máquinas convencionales en la que los automatismos se conseguían mediante sistemas mecánicos o eléctricos complicados y algunas veces casi imposibles de modificar. Los elementos básicos del Control Numérico son: 

El programa, que contiene toda la información de las acciones a ejecutar.



El Control Numérico, que interpreta estas instrucciones, que convierte en las señales correspondientes para los órganos de accionamiento de la máquina y comprueba los resultados.



La máquina, que ejecuta operaciones previstas.

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Principio de funcionamiento Para mecanizar una pieza se usa un sistema de coordenadas que especificarán el movimiento de la herramienta de corte. El sistema se basa en el control de los movimientos de la herramienta de trabajo en relación con los ejes de coordenadas de la máquina, usando un programa informático ejecutado por un ordenador. En el caso de un torno, hace falta controlar los movimientos de la herramienta en dos ejes de coordenadas: el eje de las X para los desplazamientos longitudinales del carro y el eje de las Z para los desplazamientos transversales de la torre.

Máquinas de Control Numérico Actualmente, existen rápidos cambios de la tecnología actual. Entre todos estos cambios uno de los de mayor influencia lo será, sin duda, el desarrollo de las nuevas políticas mundiales de mercados abiertos y globalización. Una opción o alternativa frente a esto es la reconversión de las industrias introduciendo el elemento de la automatización. Uno de los elementos importantes dentro de este resurgir de la automatización son las Máquinas de Herramientas de Control Numérico Computarizado, las cuales brindan algunas ventajas adicionales.

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Desde los orígenes del control numérico todos los esfuerzos se han encaminado a incrementar la productividad, precisión, rapidez y flexibilidad de las máquinas-herramienta. Su uso ha permitido la mecanización de piezas muy complejas, especialmente en la industria aeronáutica, que difícilmente se hubieran podido fabricar de forma manual. La utilización de sistemas de control abiertos permitirá la integración de módulos propios, dando así a una empresa la posibilidad de implementar, por ejemplo, su sistema de programación específico tanto a pie de máquina como en el departamento de programación. También se obtendrán, una reducción del tiempo de desarrollo y un incremento de la flexibilidad en la adaptación de los controles a las demandas especiales de las máquinas-herramienta y células de producción. Finalmente, se reducirán los costos de desarrollo, adaptación, puesta en marcha, formación, documentación y mantenimiento.

Sistema de Coordenadas Polares En matemáticas, el sistema de coordenadas polares es una de dos dimensiones del sistema de coordenadas en el que cada punto en un plano está determinado por una distancia de un punto fijo y un ángulo de una dirección fija. El punto fijo (similar a la del origen de un sistema cartesiano) se llama el polo, y los rayos del polo con la dirección fija es el eje polar. La distancia desde

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el polo se llama la coordenada radial o radio, y el ángulo es la coordenada angular, ángulo polar, o acimut. Historia Los conceptos de ángulo y el radio ya eran utilizadas por los pueblos antiguos del milenio I A.C. El astrónomo griego y astrólogo Hiparco

(190–

120 ac) creó una tabla de acordes funciones que da la longitud de la cuerda para cada ángulo, y hay referencias a su uso de coordenadas polares en el establecimiento de las posiciones estelares. Sobre las espirales, Arquímedes describe la espiral de Arquímedes, una función cuyo radio depende del ángulo. Desde el siglo octavo en adelante, los astrónomos musulmanes desarrollaron métodos para la aproximación y el cálculo de la dirección a la Meca (Qibla) y su distancia desde cualquier punto de la Tierra. A partir del siglo noveno se usaron, la trigonometría esférica y de proyección, como métodos para determinar estas cantidades con exactitud. El cálculo es esencialmente la conversión de la ecuatorial coordenadas polares de la Meca (es decir, su longitud y latitud) de sus coordenadas polares (es decir, su Qibla y la distancia) en relación a un sistema cuya referencia meridiano es el círculo máximo a través de la ubicación propuesta y los polos de la Tierra, cuyo eje polar es la recta que pasa por el lugar y su punto antípoda. El geógrafo persa, Abu Rayhan (973–1048), desarrolló las ideas que se ven como una anticipación del sistema de coordenadas polares. Alrededor de

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1025 dc, que fue el primero en describir los polares, proyección equidistante de la esfera celeste. Hay varias cuentas de la introducción de coordenadas polares en el marco de un sistema de coordenadas formales. La historia completa de la asignatura se describe en la Universidad de Harvard. Con el profesor Julian Lowell Coolidge’s tiene lugar el origen de coordenadas polares. Grégoire de Saint-Vincent y Bonaventura Cavalieri introdujeron los conceptos de forma independiente en el XVII a mediados del siglo. Saint-Vincent escribió sobre ellos en privado en 1625 y publicó su obra en 1647, mientras que Cavalieri publicó su en 1635 con una versión corregida que aparece en 1653. Cavalieri utilizó por primera vez las coordenadas polares para resolver un problema relacionado con el área dentro de una espiral de Arquímedes. Blaise Pascal utiliza posteriormente las coordenadas polares para calcular la longitud de arcos parabólicos. En el método de las fluxiones (escrito de 1671, publicado 1736), Sir Isaac Newton examinó las transformaciones entre las coordenadas polares, que se refirió como la “Forma Séptima; Para Espirales”, y nueve sistemas de coordenadas otros. En la revista Acta Eruditorum (1691), Jacob Bernoulli utilizó un sistema con un punto en una línea, llamado polo y eje polar respectivamente. Las coordenadas fueron especificadas por la distancia desde

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el polo y el ángulo desde el eje polar. El trabajo de Bernoulli se extendió a encontrar el radio de curvatura de las curvas expresadas en estas coordenadas. La palabra precisa las de coordenadas polares se ha atribuido a Gregorio Fontana y fue utilizado por los escritores italianos del siglo 18. El término apareció en Inglés en la traducción de Lacroix ‘s Cálculo diferencial e integral. Alexis Clairaut fue el primero en pensar en coordenadas polares en tres dimensiones, y Leonhard Euler fue el primero de ellos en desarrollarlo realmente. (Peacock, 1816) Convenciones Comunes La coordenada radial es denotada por “r”, y la coordenada angular “θ” o por “t”. Los ángulos en notación polar se expresan generalmente en ambos grados o radianes (2 π rad es igual a 360 °). Los grados se utilizan tradicionalmente en la navegación, medición, y muchas disciplinas aplicadas, mientras que los radianes son más comunes en las matemáticas y la matemática física. En muchos contextos, una coordenada angular positiva significa que el ángulo θ se mide en sentido anti horario desde el eje. En matemática, el eje polar es horizontal y apuntando a la derecha. Unicidad de las coordenadas polares La adición de cualquier número de vueltas completas (360 °) a la coordenada angular no cambia la dirección correspondiente. Además, un radial

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negativo es mejor interpretado como la distancia media positiva, pero en la dirección opuesta. Por lo tanto, el mismo punto se puede expresar con un número infinito de diferentes coordenadas polares (r , θ ± n × 360 °) o (- r , θ ± (2 n + 1) 180 °), donde n es cualquier número entero. Por otra parte, el propio poste se puede expresar como (0, θ) para cualquier ángulo θ. Cuando una representación única que se necesita para cualquier punto, es común para limitar r a números no-negativos (r ≥ 0) y θ el intervalo [0, 360 °) o (−180 °, 180 °] (en radianes, [0, 2π) o (-π, π]). [14] También se debe elegir un azimut único para el polo, por ejemplo, θ = 0.

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VIII. PLAN DE ACTIVIDADES

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO DIVISIÓN INDUSTRIAL CARRERA PROCESOS INDUSTRIALES

Proyecto: Manual de operaciones y prácticas para torno Denford

Asesor UTEQ: M. en I Juan López Mendoza

Empresa: Universidad Tecnológica de Querétaro Alumno: Francisco Javier Pérez Ramírez

MAYO

P= Avance Programado 1

R= Avance Real Interpretación y traducción de Manuales Originales

P

Limpieza y toma de fotografias del Torno

P

2

JUNIO 3

4

1

2

R R

Comprensión y operación de Torno P CNC R Elaboración de manual para Torno Denford Elaboración de Manual de Control numérico/Sistemas de Coordenadas Elaboración de procedimientos de Torno

JULIO 3

P R P R P R

Elaboración de Practicas Revisión

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4

1

2

AGOSTO 3

4

1

2

3

4

IX. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS

Dentro de los Recursos humanos se encuentran: 

El M. en I. Juan López Mendoza y el M. en Tec. Ricardo Espinoza Bustos, quienes aportarán los conocimientos técnicos



El alumno Francisco Javier Pérez Ramírez, que será quien realizará un manual para la operación del Torno CNC Denford.

En los Recursos materiales utilizados se encuentran: 

Computadora LapTop, para la captura y elaboración de todos los documentos.



Máquina Torno TU153 CYCLONE, elemento central del proyecto.



Material Bibliográfico, como consultores de información.



Equipo de limpieza como, trapos, brochas, desengrasantes



Equipo de seguridad como: lentes de seguridad y guantes.



Copia de Manual Original (Denford, 2001), ubicado en la Biblioteca.

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X. DESARROLLO DEL PROYECTO

El proyecto comenzó con una reunión con los profesores Juan López Mendoza y Ricardo Espinoza Bustos, quienes determinaron los principales elementos del manual, los cuales serían: -

Descripción de la máquina: En esta sección se presentará la ubicación de los componentes principales del equipo mediante fotografías, con una pequeña descripción de sus funciones.

-

Sistemas de coordenadas: Mostrará los tres ejes de coordenadas de un plano cartesiano, ya que en este código matemático, se basan los programas para realizar maquinados.

-

Códigos de programación: Aquí se mostrará el lenguaje numérico utilizado en la interfaz de programación; permitiéndole al operador de la máquina indicarle a ésta que movimientos realizar, el tipo de herramienta a utilizar, la velocidad del maquinado, entre otras funciones.

-

Operación de la máquina: Presentará las operaciones esenciales de la máquina, desde el correcto encendido de ésta, la carga y simulación de programas y el maquinado de una pieza física. En esta misma sección se presentan prácticas para desarrollar los conocimientos enseñados con este manual y asegurar el cumplimiento de los objetivos del proyecto.

Así mismo, en esta reunión se determinaron los alcances y los objetivos generales y específicos del proyecto. 24

Al término de la reunión, se comenzó a recabar la información necesaria para la realización del manual y la comprensión de los sistemas de la máquina y sus componentes. Para esto, se realizó la búsqueda y consulta de diversos libros especializados, tanto en el control numérico por computadora, como en los sistemas de coordenadas. Adicionalmente, diferentes fuentes de internet fueron consultadas, así como archivos en PDF especializados, manuales de autoaprendizaje y documentos detallados sobre los sistemas de coordenadas polares El principal foco de atención fue el manual original de operación del torno Denford, ya que, aunque el principal objetivo del proyecto es reemplazar este manual, mucha de la información necesaria, de hecho, se encontró ahí. Dadas las características y condiciones del manual, es decir, el deplorable estado en el que se encuentra, imposible de utilizar adecuadamente; tanto por su fragilidad, como por reglamento de la institución, que impide extraer el manual de las instalaciones de la biblioteca. También por el hecho de que el manual se encuentra en idioma Inglés, lo que por sí solo impide que la mayor parte de los alumnos logren comprenderlo y utilizarlo. Teniendo esto en cuenta y la valiosa información que el manual contiene, se realizó la interpretación y traducción al español ayudado por libros e información pública encontrada en internet. Pese al mal estado, el manual no presentaba faltas de información, como hojas faltantes o borrones incomprensibles, por lo que la mayor parte de las 25

instrucciones se pudieron obtener del documento original. Por otra parte, siempre se complementó toda la información con otras fuentes bibliográficas como el archivo en PDF “Manual de Autoaprendizaje CNC FAGOR” Al contar con toda la información necesaria para la correcta elaboración del manual, se procedió a la elaboración del mismo. Posteriormente, se centraron los esfuerzos en los sistemas de programación y control numérico. Durante el desarrollo teórico del manual se fue preparando la máquina para la realización del proyecto, llevando a cabo una limpieza general de la máquina, eliminando excesos de grasa, aceite y rebabas, producto de maquinados anteriores, para evitar posibles accidentes durante su operación y presentar de manera clara sus componentes internos. Una vez terminada la limpieza, se tomaron fotografías de los componentes de la máquina para ilustrar la explicación de sus componentes en el manual. Se tomaron fotos de las vistas generales de la máquina, tanto externas como internas, incluyendo los sistemas de cableado, encendido y la interfaz de programación del panel de control, intentando tomarlas de la manera más clara posible.

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Control Numérico Después de la toma de fotografías, se le dio prioridad al estudio de los códigos de programación y sistemas de coordenadas, siendo críticos para la correcta programación y simulación de piezas en cualquier máquina de control numérico, pr lo tanto, se consultaron diversas fuentes bibliográficas para asegurar la correcta elaboración de esta parte del manual. Dichas fuentes bibliográficas incluyen el libro Computer Numerical Control Programming (Amic,1997) y el manual original DENFORD TU150E/Cyclone CNC Lathe (Denford, 2001) Se comenzó con la comprensión de las bases de un sistema de control numérico; lo que es un bloque y cuáles son sus principales características. Se elaboró un manual con los códigos de programación pertinentes en la realización de un programa de control numérico y un maquinado de piezas para torno, explicando los códigos “G” más comunes y los códigos “M” que se utilizan en la elaboración de un programa CNC. En este manual se incluye la interpretación de los sistemas de coordenadas, los cuales, como ya se explicó, son la manera matemática con la que se rige el programa para determinar el movimiento de la herramienta y el desbaste realizado por ésta. En lo que refiere a los códigos “G” se da una explicación de cómo usarlos y los parámetros necesarios para utilizar, maquinado de alguna pieza

los códigos más comunes en el

y cómo utilizarlos, en algunos casos, de manera

simultánea. Se definen los códigos que se utilizan para las operaciones de la

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fresadora como el final de un programa, la opción que inicia la descarga de líquido refrigerante, el paro de la máquina, el cambio de herramentales y otras descritas en el documento original. En el manual se sintetizan todos los comandos de programación, tanto universales como específicos para el Torno CNC, como son los códigos “G”, “M”, “X”,”Y”, además de explicar las funciones de cada uno de ellos. Esto le permitirá al usuario comprender con facilidad el sistema de comandos, con lo que podrá, no sólo efectuar las prácticas propuestas en el mismo manual, sino también lograr elaborar sus propios programas y hacer frente a las situaciones que se le presenten en el futuro. Procedimientos del Torno Una vez explicados los elementos clave de la máquina y comprendido los principios de la programación, se comenzó a trabajar en los procedimientos para definir las funciones básicas del torno, tales como: el encendido de la máquina, la carga de un programa, el envío a home de la torreta, la simulación y edición de un programa, el modo paso a paso y la operación manual y automática de la máquina. Dichos procedimientos son mostrados dentro del manual acompañados de una fotografía, de este modo es posible un seguimiento paso a paso de cómo encender la máquina, tomando en cuenta los lineamientos de seguridad pertinentes, ya que debe tenerse en mente que se estará trabajando con

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corrientes superiores a los 200V y presión de aire de alta potencia, los cuales pueden causar serias lesiones e inclusive la muerte. Posteriormente, se explica detalladamente cómo realizar la carga de programas mediante el panel de operaciones de la máquina y la interfaz de usuario programada. También se muestra la búsqueda en los diferentes directorios encontrados en la memoria y la manera de cómo cargar estos programas para iniciar una simulación, o en su defecto, el maquinado de una pieza. También se explica el proceso de envío a home de los ejes con los cuales opera la máquina, esto es, colocar los ejes de la máquina en una posición de partida, donde la máquina interpretará esa posición como home o “cero” y partirá de ahí para el maquinado de una pieza. Estos ejes son también un punto donde no se encuentra ningún material o alguna parte de la máquina donde se pudiera presentar un atasque o un golpe de la herramienta. Por último, se explica el modo de “Edición”, el cual permite modificar los parámetros de un maquinado en la interfaz de control de la máquina. Esta parte es de especial importancia, ya que cuenta con todos los parámetros necesarios para la corrección de cualquier error en un programa que ya se encuentre cargado y evite posibles daños, tanto a la máquina como al operario. Como parte de los objetivos de aprendizaje del proyecto, se plantean prácticas en la parte final del manual, para verificar el cumplimiento de dichos objetivos y asegurar que se adquirieron los conocimientos transmitidos con el 29

manual. Se seleccionaron prácticas con los comandos de programación básicos del lenguaje de programación, así como casos particulares.

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XI. RESULTADOS OBTENIDOS

El principal resultado obtenido fue el desarrollo

de un manual de

operaciones para el torno Denford, el cual será destinado al área del laboratorio 7EE. Este manual servirá como una guía práctica, ya que incluye los procedimientos básicos para la operación de la máquina, un manual de control numérico, una descripción de la máquina y propone prácticas para desarrollar las habilidades propuestas.

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XII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Como conclusión, se determinó la importancia de contar con este tipo de documentos al alcance, tanto de los alumnos, como de los profesores, ya que los conocimientos que puedan adquirir de manera verbal o con ejemplos visuales no siempre serán suficientes. Siempre será necesaria una base teórica en la que los operarios de la máquina puedan apoyarse. Se recomienda facilitar el acceso a los manuales de las máquinas y mantener estos documentos actualizados y en buenas condiciones, ya que son esenciales para el entendimiento y la operación segura de las mismas. Se recomienda seguir con el trabajo en el manual, con el fin de evitar que el mismo se vuelva obsoleto con el paso del tiempo y mantener su mejora continua, incluyendo nuevas equivalencias de comandos, proponiendo nuevas prácticas, entre otros aspectos. De este modo, el manual no perderá su valor como herramienta de aprendizaje y apoyo, y podrá ser utilizado por futuras generaciones de alumnos de la UTEQ.

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XIII. ANEXOS

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Anexo 1

MANUAL DE OPERACIÓN Y PRÁCTICAS PARA TORNO DENFORD TU150E/Cyclone CNC

Presenta: Pérez Ramírez Francisco Javier UTEQ, Agosto - 3 - 2013 34

INTRODUCCIÓN

Este manual de operación para el Torno Denford TU150E/Cyclone CNC Lathe, está dirigido a los alumnos que pretendan usar esta máquina, explicando los métodos y procesos de operación de la misma, funcionando como un apoyo didáctico para el aprendizaje y entendimiento de la operación de estas herramientas. Dentro del manual se explican temas tales como los sistemas de coordenadas, códigos de programación asistida por computadora y una descripción detallada de la máquina. Así mismo, se presentan prácticas de trabajo que los alumnos podrán resolver con la ayuda del mismo manual. Se espera que el manual sea de utilidad para los alumnos y que, así mismo, estos participen en la mejora del mismo, proponiendo nuevas técnicas de trabajo o prácticas, reforzando este manual y alargando la vida útil del mismo.

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ÍNDICE INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………….….………………………......…………………………………1 ESPECIFICACIONES DE MÁQUINA………………………………………………………………….……….……………………………………4 PARTES DE LA MÁQUINA……………………………………………………………………………………..…………………………..………..6 DESCRIPCIÓN DEL PÁNEL DE CONTROL……………………………………………………………………………………………………….11 CLAVE DE INTRODUCCION DE DATOS EN EL PÁNEL…………………………………………………………………………………..11 CLAVES DE EDICIÓN.…………………………………………………………………………………………………………………...…….12 SELECCIÓN DE OPERACIÓN.………………………………………………………………………………………………………...………12 EJECUCIÓN………………………….………………………………………………………………………………………………………….13 EJE / DIRECCIÓN………………….…………………………………………………………………………………………………………....13 EJE……………………………………….………………………...……………………………………………………………………………..13 REFRIGERANTE……….…………………………………………………………………………………………………………………….…14 PARO DE EMERGENCIA Y ANULACIÓN DE ALIMENTACIÓN MANUAL……………………………………………………………..14 PRECAUCIONES DE SEGURIDAD……………………………………………………………………………………………………………..….15

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OPERACIÓN DE LA MÁQUINA……………………………………………………………………………………………………………..……..18 PROCEDIMIENTO DE ENCENDIDO………………………………………………………………………………………………………….18 CARGA DE PROGRAMAS……………………………………………………………………………………………………………….…….21 MANUAL DE CONTROL NUMÉRICO……………………………………………………………………………………………….…………….31 SISTEMA DE COORDENADAS POLARES……………………………………………………………………………………...……………31 MODELO DE PROGRAMACIÓN DE CONTROL NÚMERICO ASISTIDO POR COMPUTADORA (CNC)………………………………………………………………………………………………………..………….…..38 INSTRUCCIONES DE MOVIMIENTOS (FUNCIONES G)………………………………………………………………...……………40 DEFINICIONES DE EJES………………………………………………………………………………………………………………….41 FUNCIONES AUXILIARES M…………………………………………………………………………………………………..………..45 MOVIMIENTOS BÁSICOS………………………………………………………………………………………………………………………......46 MOVIMIENTO EN LÍNEA RECTA (G00, G1)……………………………………………………………….….….….…………………...…46 INTERPOLACIÓN CIRCULAR (G02 & G03)………………………………………………………………………………………………....48 EJEMPLO DE PROGRAMA (Comando Absoluto)………………………………………………………………………………………......………50 PRÁCTICAS PROPUESTAS…………………………………………………………………………………………………………………..……..51

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ESPECIFICACIONES DE MÁQUINA

1. ESTÁNDAR a) General: Dimensiones Generales Largo: 1,145 mm Ancho: 1,100 mm Altura: 700 mm b) Capacidad: Largo Máximo de Torneado: 210 mm (8.5”) Diámetro Máximo de Torneado: 158 mm (6.25”) Movimiento sobre Cama: 300 mm (12”) Diámetro del husillo: 35 mm (1.375”) Nariz del Husillo: Tipo A2-3 Viaje en eje “X”: 94 mm (3.700”) Viaje en eje “Z”: 210 mm (8.267“) c) Husillo principal: Motor de acción del husillo: 2.2 Kw. Rango de velocidad: 100 – 5000 RPM Nariz del Husillo: Tipo A2-3 Diámetro del Husillo: 35 mm

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d) Carro: Configuración: Inclinación de 45° Motores de Eje: Motores paso a paso e) Torreta: Tipo de torreta: Tambor Número de estaciones de herramientas: 6 u 8 (Opcional) Tamaño de cuadro de herramienta: 12 mm x 12 mm (0.5” x 0.5”) Redondo: 25 mm Diámetro (1.00”) Tiempo de indicación: Una estación, aproximadamente 0.65 seg. Una revolución: Aproximadamente, 1.75 seg. NOTA: El Diámetro Máximo de Torneado puede ser limitado debido a la herramienta. f) Capacidad del tanque refrigerante (Fluido para corte): 2.6 Gal. g) Luz trabajo de maquina: 110 Volts AC h) Condiciones de Ambiente: Fuente de Energía: 3 PH + Tierra Energía Total Conectada: 15 AMPS

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PARTES DE LA MÁQUINA

Cilindro Neumático de la Compuerta

Pantalla y Pánel de Control FANUC

Válvula de Aire Medidor de Presión

Fin del Cabezal

Compuerta de Seguridad

Teclado y Ratón

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Pánel de Acceso al conector RS 232

Vidrio de Seguridad

Filtro de Aire Cable principal de Corriente

Conexión de Pantalla

Ventilador

Especificaciones de la máquina

Conexión de Suministro de Aire

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Pantalla del Monitor Botón de Paro de Emergencia

Botones de Encendido

Conexión USB Pánel de Control

Teclado

Ratón 8

Teclas de Función

Teclas de cursor/página

Teclas de Movimiento

Teclas de Selección de Operación

Teclas de Edición

Refrigerante on/off

Inicio/Fin de ciclo de programa

Teclas de dirección de giro

Teclado Numérico 9

Torreta Automática de Herramientas

Herramientas

Abrazaderas

Chuck

Riel Guía 10

DESCRIPCIÓN DEL PÁNEL DE CONTROL

CLAVE DE INTRODUCCIÓN DE DATOS EN EL PÁNEL RESET – Elimina cualquier mensaje de alarma. Reinicia el programa para empezar en modo de Editar. ALPHA/NUMERIC PAD – Coloca caracteres esperados por el controlador al realizar un programa. Teclas multi-caracteres cambian entre los caracteres mostrados. CURSOR – Mueve el cursor sobre el programa, elemento por elemento, en una dirección preestablecida. PAGE – Mueve el cursor sobre el programa, página por página, en una dirección preestablecida. UTILS – Cambia entre directivas. PRG – Selecciona Modo, Sólo Simular, o Editar y Simular. MENU OFFSET – Cambia entre M.D.I. y Selección de Herramienta. POS. GRAPH – Selecciona entre Simular, Editar y M.D.I. INPUT OUTPUT – Carga automáticamente el menú de conexión a dispositivos remotos. Este menú permite al usuario enviar o recibir de periféricos externos.

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CLAVES DE EDICIÓN ALTER – Altera direcciones. INSERT – Inserta direcciones, también usada para inicializar nuevos programas. DELETE – Elimina direcciones. /;#E.O.B. – Caracteres mostrados cambian el EOB operado cuando se edita.

SELECCIÓN DE OPERACIÓN AUTO – Selecciona correr un programa EDIT – Selecciona editar un programa SINGLE BLOCK – Permite ejecutar un solo paso del programa BLOCK SKIP – Si se selecciona en modo Editar, ignora un bloque al correr el programa HOME – Coloca la máquina en ceros de acuerdo a sus propios puntos de referencia. JOG – Mueve los ejes alrededor de la alimentación que figuran en la anulación. En el modo manual, se desplaza en incrementos de ejes 0,01, 0,1 y 1 y alimento continuo. 12

EJECUCIÓN CYCLE START – Inicia el programa. CYCLE STOP – Detiene el programa.

EJE / DIRECCIÓN Presionar ya sea JOG o MPG para operar. •

-X

- Movimiento en la dirección -X

•

+X

- Movimiento en la dirección +X

•

-Z

- Movimiento en la dirección -Z

•

+Z

- Movimiento en la dirección +Z

•

TRVRS - Atravesamiento Rápido (Click para cambiar)

EJE CW

- Movimiento del eje en sentido de las manecillas del reloj.

STOP - Detiene el eje. CCW

- Movimiento del eje contrario a las manecillas del reloj.

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REFRIGERANTE CLNT ON – Encender refrigerante. CLNT OFF – Apagar refrigerante.

PARO DE EMERGENCIA Y ANULACIÓN DE ALIMENTACIÓN MANUAL

CANCELACIÓN DE SWITCH DE LÍMITE DE EJE – Permite al usuario JOG BACK desde los switches de límite de eje. PARO DE EMERGENCIA – Corta todos los motores de energía. RESET – Reinicia la computadora

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PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

1. Precauciones Básicas de Seguridad  No colocar objetos encima o alrededor de la máquina que pudieran interferir con las protecciones o la operación de la máquina.  Asegurarse de que se utilice el cable de energía correcto.  Cuando falle la energía, apagar el asolador (Encontrado en el lado LH de la gaveta eléctrica) inmediatamente.  Asegurarse de que la fuente de energía se encuentra apagada al dejar la máquina al terminar un cambio.  Asegurarse de que la máquina se encuentra aislada antes de efectuar cualquier acción de mantenimiento.

2. Lubricación e Inspección  Para efectuar la lubricación, dirigirse a la sección de Mantenimiento.  Revisar regularmente la reserva de aceite – Ver diagrama del final del contrapunto.  Comprobar la lubricación de la correa diariamente. La máquina cuenta con un sistema auto lubricante. Asegurarse de que las reservas son llenadas a tope regularmente.

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3. Consejos de Seguridad de Operación  Utilizar ropa apropiada para operar de manera segura la máquina.  Asegurar firmemente la pieza a trabajar en el chuck, especialmente cuando trabaje una pieza pesada, a altas velocidades de giro con un chuck manual. Nota: La fuerza de agarre del chuck será reducida debido a la fuerza centrífuga.  Únicamente operar la máquina después de haber cerrado la puerta.  NO ABRIR LA PUERTA DURANTE LA OPERACIÓN DE MAQUINADO  Antes de comenzar a operar, correr la máquina durante unos minutos a 500 r.p.m. para dejarla calentar.  Al indicar la cabeza de la torreta, asegurar que se encuentra libre del chuck, la pieza a trabajar y el contrapunto.  Asegurarse de amordazar firmemente el soporta-herramientas, la herramienta, mandíbulas suaves o la plantilla antes de operar la máquina.  Es extremadamente peligroso manipular cualquier parte giratoria de la máquina.  NUNCA intentar remover las virutas durante la operación.  Después de colocar las herramientas, ejecutar una prueba de corte manualmente.  Utilizar efectivamente una función de pivoteo de herramienta para evitar un error de maquinado.  Al limpiar la máquina y sus elementos, asegurarse de detener por completo la operación de la máquina.  No olvidar inspeccionar y limpiar regularmente la máquina y la unidad CN. 16

 No operar la máquina con la caja de control de energía abierta.  Cuando se necesite abrir la puerta de la caja de control de energía, colocar en OFF el asolador de antemano.  Cuando sea necesario detener la máquina de emergencia, utilizar el switch EMERGENCY STOP en el pánel del operador.

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OPERACIÓN DE LA MÁQUINA PROCEDIMIENTO DE ENCENDIDO El encendido de la máquina consta esencialmente de 3 pasos, los cuales deben ser realizados del modo presentado para evitar posibles accidentes. Es importante extremar precauciones al momento de encender la máquina y estar consciente de la ubicación del propio cuerpo y de compañeros de trabajo.

1. Verificar que el equipo se encuentre conectado a una toma de corriente de 220 VCA. De no ser así, tomar la clavija y conectarla al contacto más cercano, ubicados en las tuberías en la parte superior de los laboratorios.

PRECAUCIÓN: Alto voltaje, utilizar guantes de seguridad. 18

2. Verificar que exista presión de aire en la válvula de paso de la máquina, la cual debe señalar 6 BAR. En caso de que no señale presión, significa que la manija de la válvula se encuentra cerrada (Posición horizontal). Para abrir la válvula, girar completamente la manija hacia arriba (Posición vertical). PRECAUCIÓN: Mantenerse alejado de la compuerta de seguridad del torno al momento de realizar esta operación, ya que al permitir el paso del aire, los pistones que controlan la compuerta pueden accionarse de manera violenta.

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3. Accionar el PLC que se encuentra en la parte posterior de la máquina, siempre con la mano derecha; esto ocasionará que, tanto el torno como la pantalla del monitor y el pánel de control, enciendan.

Para hacer esto, el operador deberá colocarse del costado derecho de la máquina, de espalda hacia la pared y extender el brazo derecho hasta alcanzar el PLC y posteriormente girar la perilla en dirección a las manecillas del reloj, hasta la posición horizontal.

PRECAUCIÓN: Alto voltaje, utilizar guantes de seguridad.

Una vez realizados estos 3 pasos esenciales, la máquina se encuentra completamente funcional y es posible utilizarla para trabajar. En cuanto a los componentes internos, se requiere el precalentamiento de algunas piezas, tema que se explicará más adelante en el manual.

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CARGA DE PROGRAMAS En esta sección se dará una explicación paso a paso desde el encendido de la máquina para la carga y simulación de programas utilizando el monitor, el pánel de control y el teclado y ratón. Al momento de encender el PLC de la máquina, el monitor (así como el resto de la maquina) encenderá automáticamente, en caso contrario, se deberá presionar el botón azul ubicado en la parte inferior izquierda del monitor.

El monitor cargará la primera pantalla y se detendrá hasta recibir aprobación del operario para continuar, en ese caso, el operario deberá presionar la tecla [F1] en el teclado que se encuentra delante del monitor. Una vez realizado esto, la computadora continuará iniciándose hasta haber cargado la interfaz de Windows ’98. 21

Una vez en esta pantalla, el teclado, el ratón y el puerto USB son los únicos métodos de interacción con la computadora. Desde aquí se pueden ingresar nuevos programas para el torno, crear carpetas especiales y entrar al modo MS-DOS, programa principal con el que trabaja el torno CNC. Para cargar un programa nuevo, primero debe insertarse desde una memoria USB en el puerto que se encuentra conectado al monitor. Posteriormente se analiza la memoria y se copia el programa ya elaborado directamente al escritorio o a una carpeta especial.

El tipo de archivo de los programas elaborados debe de ser compatible con el sistema MS-DOS ya que sólo éste puede ingresarlos en el sistema del torno. Una vez descargados los programas, se procede a iniciar el sistema MSDOS. Esto cerrará todos los programas actualmente abiertos.

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PRECAUCIÓN: Al activar el programa MS-DOS, automáticamente se accionan los pistones de la compuerta de seguridad. Extremar precauciones, ya que estos pueden llegar a ejercer una fuerza considerable.

Al ejecutar el icono del sistema MS-DOS aparecerá una ventana de advertencia que indicará que todos los demás programas dentro del mismo deberán cerrase para poder ejecutar el sistema. Al presionar el botón de Aceptar, la pantalla cambiará a una de color negro, informando que se han interrumpido todas las funciones del teclado, el ratón y el puerto USB; posteriormente cargará el sistema MS-DOS, que es donde se trabajarán por completo las funciones del torno.

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Desde este punto, el único método de ingreso de información al sistema es mediante el pánel de control. Para iniciar la carga de un programa, previamente almacenado en el sistema, se deberá ingresar primero al menú de operaciones, accesible en todo momento al presionar la tecla F10 en la parte superior del pánel de control.

En el menú de operaciones se presentan diversas opciones; o “Edit only” que mostrará únicamente en la pantalla de edición del sistema. o “Edit and simulate” es la pantalla estándar, muestra tanto la pantalla de edición (izquierda) como la de simulación (derecha). o “Simulate only” que presentará únicamente la pantalla de simulación. o “Machine control” desde donde se pueden realizar ajustes a la máquina. 24

o “CNC Files” que es donde se cargan los programas CNC a la máquina. o “Print” que imprime tanto el programa hecho como la simulación de la pieza terminada. o “Remote link” que permite establecer una conexión a distancia con la máquina. o “Settings” que controla diversos elementos del monitor y el torno. o “Utilities” que da acceso a diversas herramientas de trabajo. o “Quit” que cerrará el programa MS-DOS y regresara al sistema de Windows.

Para el propósito de cargar un programa desde el sistema, se selecciona la opción “CNC Files”, utilizando los botones de color azul que se encuentran inmediatamente debajo del botón “F10”, esto desplazará el cursor de arriba abajo. Una vez que “CNC Files” se encuentra sombreado por el cursor, se selecciona, usando el botón marcado como “/#EOB” ubicado del lado derecho del pánel de control, fácilmente reconocible por ser el único en la columna de botones que es de color blanco. Debajo de éste se encuentra el botón “CANCEL” que, como su nombre lo indica, cancela cualquier selección. En conjunto estos 5 botones, (“F10”, “↑”, “↓”, “/#EOB” Y “CANCEL”) conforman los controles básicos del pánel de control para la operación y selección de opciones y elementos en el sistema.

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Aparecerá el menú de “CNC Files” que consta de 6 opciones: o “Load” que cargará programas al sistema. o “New” que abrirá la opción de crear un nuevo programa. o “Save” que guardará los cambios hechos en un programa previamente guardado en el directorio. o “Save as” que guardará un programa en un directorio nuevo. o “Change Dir.” que cambiará el directorio del sistema en donde se cargan y guardan los programas. o “Delete” que permitirá borrar los programas seleccionados en el directorio del sistema seleccionado.

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Desde esta pantalla se selecciona la opción “Load” para cargar un programa presionando nuevamente el botón “/#EOB”, al hacer esto, aparecerá una nueva pantalla que indicará los archivos presentes en el directorio (En este caso, el archivo tiene por nombre el símbolo “*”, pero esto puede ser cambiado desde la opción “Change Dir.”)

Una vez seleccionado el archivo deseado, se desplegará una pantalla con los programas compatibles con el sistema; se selecciona el programa deseado y se presiona nuevamente “/#EOB” para ejecutarlo. El sistema cambiará automáticamente a la pantalla “Edit and simulate”, con el programa ya cargado en la sección de “Edit” listo para ser corrido.

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Para iniciar la simulación del programa, simplemente deberá presionarse el botón de color verde “Cycle Start” en el pánel de control, ubicado en la parte inferior izquierda del pánel. Esto comenzará la secuencia de simulación rápida. Durante la simulación, si se presenta algún error en el programa, el sistema lo detectará, detendrá la simulación, sombreará el código donde se presenta el error, y abrirá el menú “Edit” automáticamente, para poder realizar los cambios pertinentes en el programa, sin necesidad de salir del sistema y realizar todo el proceso de nuevo. El sistema únicamente detectará aquellos errores en el programa que le impidan al sistema reconocer qué tipo de comando se ha insertado en el programa, es decir, errores de escritura en los comandos o comandos no compatibles con el sistema Torno CNC; por lo que la máquina aún puede cometer errores propios del programa, como movimientos excesivos, errores de corte, entre otros, que pudieran causar un daño en las herramientas y el torno.

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Para poder ver de una manera clara el proceso de simulación, se debe presionar el botón “F10” para ingresar al menú principal y posteriormente seleccionar la opción “Settings” que abrirá la pantalla de “Change Setings”, presentando los diversos ajustes y opciones del torno.

En la opción de “Simulation”, se realizarán cambios que afectan a la pantalla de Simulación del sistema. Una vez seleccionada esta opción, se presentará la ventana “Change Simulation Settings” donde se presentan 4 opciones más: Simulation Window, que altera el tamaño de la pantalla Simulation; SHOW 3D, que presenta la simulación en 3D o 2D; Display Fast-Traverse, que muestra el movimiento inicial de la herramienta y Tool Motion, la pantalla simulará todos los movimientos (correctos e incorrectos) de la herramienta según el programa cargado.

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Al cambiar cualquiera de las opciones del menú, el indicador cambiara de “No” a “Yes” y viceversa, con excepción de la opción “Simulation Window” que, en su lugar, alternará entre los distintos tamaños posibles de la pantalla de simulación. Una vez ha cambiado el indicador a “Yes”, se puede volver a la pantalla “Edit and Simulate”, donde ahora, al momento de correr el programa, un esquema en líneas blancas representará el tipo y movimientos de la herramienta al momento de trabajar sobre la pieza.

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MANUAL DE CONTROL NUMÉRICO

SISTEMA DE COORDENADAS POLARES. En matemáticas, el sistema de coordenadas polares es una de dos dimensiones del sistema de coordenadas en el que cada punto en un plano está determinado por una distancia de un punto fijo y un ángulo de una dirección fija. El punto fijo (similar a la del origen de un sistema cartesiano) se llama el polo, y los rayos del polo con la dirección fija es el eje polar. La distancia desde el polo se llama la coordenada radial o radio, y el ángulo es la coordenada angular, ángulo polar, o acimut.

Historia Los conceptos de ángulo y el radio ya eran utilizadas por los pueblos antiguos del 1er milenio a. C. El astrónomo griego y astrólogo Hiparco (190–120 aC) creó una tabla de acordes funciones que da la longitud de la cuerda para cada ángulo, y hay referencias a su uso de coordenadas polares en el establecimiento de las posiciones estelares. Sobre las espirales, Arquímedes describe la espiral de Arquímedes, una función cuyo radio depende del ángulo. La palabra griega, sin embargo, no se extendió a un completo sistema de coordenadas.

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Desde el siglo octavo en adelante, los astrónomos musulmanes desarrollaron métodos para la aproximación y el cálculo de la dirección a la Meca (qibla) y su distancia desde cualquier punto de la Tierra. A partir del siglo noveno en adelante, que estaban usando la trigonometría esférica y proyección métodos para determinar estas cantidades con exactitud. El cálculo es esencialmente la conversión de la ecuatorial coordenadas polares de la Meca (es decir, su longitud y latitud) de sus coordenadas polares (es decir, su qibla y la distancia) en relación a un sistema cuya referencia meridiano, es el círculo máximo a través de la ubicación propuesta y los polos de la Tierra; su eje polar es la recta que pasa por el lugar y su punto antípoda.

El geógrafo persa, Abu Rayhan (973–1048), desarrolló las ideas que se ven como una anticipación del sistema de coordenadas polares. Alrededor de 1025 CE, fue el primero en describir los polares equiazimutal proyección equidistante de la esfera celeste. Hay varias cuentas de la introducción de coordenadas polares en el marco de un sistema de coordenadas formales. La historia completa de la asignatura se describe en la Universidad de Harvard profesor Julian Lowell Coolidge’s el origen de coordenadas polares. Grégoire de Saint-Vincent y Bonaventura Cavalieri introdujeron los conceptos de forma independiente en el XVII, a mediados del siglo. Saint-Vincent escribió sobre ellos en privado en 1625 y publicó su obra en 1647, mientras que Cavalieri publicó su en 1635 con una versión corregida que aparece en 1653.

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Cavalieri utilizó por primera vez las coordenadas polares para resolver un problema relacionado con el área dentro de una espiral de Arquímedes. Blaise Pascal utilizó posteriormente las coordenadas polares para calcular la longitud de arcos parabólicos.

En el método de las fluxiones (escrito de 1671, publicado 1736), Sir Isaac Newton examinó las transformaciones entre las coordenadas polares, que

se refirió como la “Forma Séptima; Para Espirales”, y nueve sistemas de

coordenadas otros. En la revista Acta Eruditorum (1691), Jacob Bernoulli utilizó un sistema con un punto en una línea, llamado polo y eje polar respectivamente. Las coordenadas fueron especificadas por la distancia

desde el

polo y el ángulo desde el eje polar. El trabajo de Bernoulli extendió a encontrar el radio de curvatura de las curvas expresadas en estas coordenadas.

La palabra precisa de las coordenadas polares se ha atribuido a Gregorio Fontana y fue utilizado por los escritores italianos del siglo-18. El término apareció en Inglés en George Peacock ‘s 1816 la traducción de Lacroix ‘s Cálculo diferencial e integral. Alexis Clairaut fue el primero en pensar en coordenadas polares en tres dimensiones, y Leonhard Euler fue el primero de ellos en realmente desarrollarlo.

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Convenciones Comunes La coordenada radial es a menudo denotada por r, y la coordenada angular θ o por t. Los ángulos en notación polar se expresan generalmente en ambos grados o radianes (2 π rad es igual a 360 °). Los grados se utilizan tradicionalmente en la navegación, medición, y muchas disciplinas aplicadas, mientras que los radianes son más comunes en las matemáticas y la matemática física. En muchos contextos, una coordenada angular positiva significa que el ángulo θ se mide en sentido anti-horario desde el eje. En matemática, el eje polar son elaborados horizontal y apuntando a la derecha.

Unicidad de las coordenadas polares La adición de cualquier número de vueltas completas (360 °) a la coordenada angular no cambia la dirección correspondiente. Además, una radial negativo coordinar mejor es interpretado como la distancia correspondiente medida positiva en la dirección opuesta. Por lo tanto, el mismo punto se puede expresar con un número infinito de diferentes coordenadas polares ( r , θ ± n × 360 °) o (- r , θ ± (2 n + 1) 180 °) , donde n es cualquier número entero.

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Por otra parte, el propio poste se puede expresar como (0, θ) para cualquier ángulo θ. Cuando una representación única que se necesita para cualquier punto, es común para limitar r a números no-negativos ( r ≥ 0 ) y θ el intervalo [0, 360 °) o (−180 °, 180 °] (en radianes, [0, 2π) o (-π, π]). También se debe elegir un azimut único para el polo, por ejemplo, θ = 0. Coordenadas Incrementales y Absolutas Los datos en la acotación absoluta siempre hacen referencia a un punto de referencia fijo en el plano (figura A). Este punto tiene la función de ser coordenada cero (figura B). Las líneas de acotación son paralelas a los ejes coordenados y siempre comienzan en el punto de referencia. Las cotas absolutas también se llaman "cotas de referencia".

Fig.A: Cotas absolutas

Fig.B: Coordenadas absolutas

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Al usar cotas incrementales, cada medida hace referencia a la posición anterior (figura C); las cotas incrementales son distancias entre puntos adyacentes. Estas distancias se convierten en coordenadas incrementales al tomar las coordenadas del último punto como origen de coordenadas para el siguiente punto. Se puede comparar a un pequeño sistema de coordenadas que cambia consecutivamente de un punto a otro (figura D). Las cotas incrementales también se llaman "cotas relativas" o "cotas en cadena".

Fig.C: Cotas incrementales o relativas

Fig.D: Coordenadas incrementales o relativas

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Coordenadas Incrementales Polares Las coordenadas polares absolutas también tienen como punto de referencia las coordenadas de origen, es decir, 0,0, pero en vez de indicar los valores X y Y de un punto, sólo se requiere la distancia respecto al origen y el ángulo. Los ángulos se cuentan desde el eje X y en sentido contrario a las manecillas del reloj, el vértice del ángulo coincide con el punto origen. Se indica el nuevo punto incrementando (o decrementando) losvalores de R y A indicados en último término.

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MODELO DE PROGRAMACIÓN DE CONTROL NÚMERICO ASISTIDO POR COMPUTADORA (CNC)

Todos los programas deben tener un nombre o número que los identifique. Algunos controles numéricos sólo aceptan números. Los programas CNC están compuestos por bloques sucesivos. Cada uno de estos es una instrucción para el control. Los bloques pueden estar numerados o no. De no estarlos el control los ejecutará en el orden en que los vaya encontrando. La numeración de los bloques puede no ser de uno en uno. Puede ser de cinco en cinco, de diez en diez, etc. Esto es conveniente para introducir luego bloques intermedios sin alterar toda la numeración. La numeración debe ser siempre creciente. Si existiera un bloque cuyo número sea menor al anterior, el control detiene la ejecución del programa. NGXYZFSTM

Dentro de cada bloque debe mantenerse este orden. Sin embargo se pueden omitir algunos de ellos y puede programarse en milímetros o en pulgadas.

N4 G71 G2 X,y,z,+/- 4.3 F5.5 S4 T2.2 M2 (Milimetros) N4 G70 G2 X,YZ +/- 3.4 F5.5 S4 T2.2 M2 (Pulgadas)

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El número que acompaña cada ítem significa el número de dígitos admisible. Así por ejemplo: N4 significa que el número de bloques no deberá ser mayor que 9999. Esto varía según la marca de control numérico. Z +/- 4.3 significa que las cotas pueden tener valores positivos o negativos de no más de 4 dígitos enteros y 3 decimales, normalmente los valores positivos no se programan. Existen así mismo bloques condicionales, los cuales, son ejecutados en función de la presencia de una señal externa al programa, estos sirven para programar paradas, para inspecciones del trabajo, cambios de herramienta u otros factores externos al maquilado de la pieza y esto es determinado con un punto luego del número del bloque. La señal externa normalmente es un switch en el control. Si este switch está activado, la ejecución del programa se detendrá al encontrar un bloque condicional.

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INSTRUCCIONES DE MOVIMIENTOS (FUNCIONES G)

G00 Posicionamiento rápido.

G70 Terminación de ciclo.

G01 Interpolación lineal.

G71 Eliminación de material en torneo.

G02 Interpolación circular en sentido horario.

G72 Eliminación de material en careo.

G03 Interpolación circular sentido anti horario.

G73 Repetición te patrón.

G04 Pausa.

G74 Perforación en punta en eje Z.

G10 Desplazamiento de ajuste por valor del programa.

G76 Ciclo de roscado.

G20 Entrada de datos (pulgada).

G81 Perforado.

G21Entrada de datos (métrico).

G90 Ciclo de corte “A.”

G28 Regreso a punto de referencia.

G92 Ciclo de roscado.

G40 Cancela compensación de radio de herramienta.

G94 Ciclo de corte “B”.

G41 Compensación de radio a la izquierda.

G96 Control constante de velocidad en superficie.

G42 Compensación de radio a la derecha.

G97 Cancela control constante de velocidad en sup.

G50 Cambio de coordenada / Velocidad máxima de

G98 Alimentación por minuto.

giro del chuk.

G99 Alimentación por revolución

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DEFINICIONES DE EJES Eje Z .El eje Z es una larga línea que se extiende desde el centro del chuck, o en otras palabras, es el eje de rotación del mismo. Movimientos negativos (-) de la torreta son hacia la izquierda, hacia el chuck; Movimientos positivos (+) de la torreta son hacia la derecha, alejándose del chuck. Eje X .El eje X es 90° perpendicular al eje Z. Movimientos negativos (-) de la torreta son hacia el eje de rotación; Movimientos positivos (+) de la torreta son alejándose del eje de rotación. Comando Eje X : X .La palabra X es programada como un diámetro que es usado para efectuar un cambio en la posición perpendicular a la línea central del chuck. Comando Eje U : X .La palabra U es una distancia incremental (valor de diámetro) que es usada para efectuar un cambio en la posición perpendicular a la línea central del chuck. El movimiento es igual al valor programado.

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Comando Eje Z : Z .La palabra Z es una dimensión absoluta que es usada para efectuar un cambio en la posición paralela a la línea central del chuck. Comando Eje W : Z .La palabra W es una distancia incremental que es usada para efectuar un cambio en la posición paralela a la línea central del chuck. NO programar X&U o Z&W en el mismo bloque. Si un comando de Eje X no efectúa ningún movimiento, éste deberá ser omitido. X, U o P : Pausa La palabra X es utilizada con G04 para efectuar una pausa en segundos. La palabra P es utilizada con G04 para efectuar una pausa en milisegundos. Código I Para programar un arco (G02 o G03) el valor I (con signo) es programado para definir la distancia incremental paralela al Eje X, entre el inicio y el centro del arco.

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Código K Para programar un arco (G02 o G03) el valor K (con signo) es programado para definir la distancia incremental paralela al Eje Z, entre el inicio y el centro del arco. El arco máximo para I & K está limitado por el cuadrante. Si I o K es cero, deberá ser omitido. Código F a) En modo G99, el código F es usado para activar Alimentación/Rev. b) En modo G98, el código F es usado para activar Alimentación/Min. c) En modo G32, el código F especifica el avance del punzón. Código P a) Usado en ciclos automáticos para definir el primer bloque de un contorno. b) Usado con M98 para definir un numero de subrutina. Código Q Usado en ciclos automáticos para definir el último bloque de un contorno.

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Código R Para una interpolación circular (G02 o G03), el código R define el radio del arco del centro del centro del radio de la nariz de la herramienta (G40 activado) – o el radio actual requerido (G41/G42 activado). Código S a) En el modo de velocidad constante de superficie (G96), el código S de cuatro dígitos es usado para determinar la velocidad constante de superficie requerida, ya sea pies o metros por minuto. b) En el modo de r.p.m. directas (G97), el código S de cuatro dígitos es usado para determinar incrementalmente las velocidades de giro, en r.p.m., entre los rangos disponibles por máquina. c) Anterior a introducir el modo de velocidad constante de superficie (G96), el código S de cuatro dígitos es usado para especificar una restricción de velocidad, o la velocidad máxima a la que se desea que el chuck sea girado. Para fijar esta restricción, el código S es programado en conjunto con el código G50. Código T El código T, usado en conjunto con M06, es usado para llamar una herramienta específica de la torreta de cambio automática, y para activar los ángulos de corte.

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Código M Los códigos M son usadas para iniciar funciones auxiliares particulares de cada máquina. FUNCIONES AUXILIARES M Las funciones auxiliares M producen distintas acciones en la máquina. Ejemplo: arrancar o detener el husillo, arrancar o detener el suministro de líquido refrigerante. Hay otras que están relacionadas con la ejecución del programa CNC: finalizarlo, resetear valores, etc. Todos los códigos M marcados con un asterisco (*) deben ser ejecutados al final de un bloque.

M00 Parada del programa. *

M10 Abrir el chuck.

M01 Parada opcional del programa. *

M11 Cerrar el chuck.

M02 Reinicio del programa. *

M13 Arranque en sentido horario & encendido de

M03 Arranque del husillo en sentido horario.

refrigerante.

M04 Arranque del husillo en sentido anti-horario.

M14 Arranque en sentido anti-horario & encendido de

M05 Para del husillo. *

refrigerante.

M06 Cambio de herramental.

M25 Extensión del QUILL

M08 Encendido de refrigerante “A”.

M26 Retracción del QUILL

M09 Apagado de refrigerante. *

M30 Reinicio del programa & repetición. 45

M38 Abrir compuerta.

M66 Espera por entrada 1. *

M39 Cerrar compuerta.

M67 Espera por entrada 2. *

M62 AUX. 1 Encendido.

M76 Espera que baje entrada 1 (desde revisión C).

M63 AUX. 2 Encendido.

M77 Espera que baje entrada 2 (desde revisión C).

M64 AUX. 1 Apagado.

M98 Llamada de subprograma.

M65 AUX. 2 Apagado.

M99 Final de subprograma.

MOVIMIENTOS BASICOS

MOVIMIENTO EN LÍNEA RECTA (G00, G1) Casi todos los comandos de movimiento se pueden programar como movimiento de línea recta para mover a, o cortando a lo largo diámetros, caras y ángulos. Durante los estados de corte, su único necesario cambiar este modo de funcionamiento cuando un arco se va a generar. Cualquier punto en un componente puede ser definida por las dimensiones de X y Z.

En programación ABSOLUTA, el programador ordena a la herramienta moverse a una posición que es relevante a un componente cero. La dirección del movimiento es determinada por el sistema y es dependiente de la posición

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anterior de la herramienta. Si la nueva posición en "X" es mayor que la última posición, la herramienta se alejará del eje de la línea central. En programación INCREMENTAL, el programador ordena al punto de la herramienta pasar a una nueva posición, que es una distancia y dirección específica de su posición anterior. La dirección del movimiento se determina por el signo del valor para el comando. Si el comando en "X" es U-1.0, entonces la herramienta se moverá hacia el eje de la línea central. PROGRAMACIÓN ABSOLUTA

15 34 56 PROGRAMACIÓN INCREMENTAL

22

19

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INTERPOLACIÓN CIRCULAR (G02 & G03) Los siguientes comandos moverán la herramienta a lo largo de un arco circular. Datos a introducir

1

Significado

G02

Sentido horario

G03

Sentido anti-horario

Dirección de Rotación

Comando 2

Comando

Posición de Punto Final

Absoluto Comando Incremental

X, Z

U, W

Posición en el trabajo del punto final Posición Coordenada Distancia desde el Punto inicial al Punto final Distancia con dirección desde el Punto

Distancia desde el Punto Inicial al Centro

I, K

3

4

inicial al Centro de Arco. (Siempre valor radial y valores incrementales)

Radio de Arco

R

Velocidad de Alimentación

F

Radio de Arco. (Siempre valor radial) Velocidad de alimentación a lo largo del Arco

48

La dirección de giro en sentido horario o anti-horario cambia dependiendo del comando de dirección utilizado, en el caso de G02, la pieza girará hacia el interior de la máquina, por el contrario, G03 provocará que la pieza gire hacia el exterior de la máquina.

X

X

G02

Z

G03

Z

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EJEMPLO DE PROGRAMA (Comando Absoluto)

X 1.5 2.5 rad

(Programación de diámetro) G02 X5.0 Z3.0 I2.5 F0.03; ó G02 U2.0 W-2.0 I2.5 F0.03; ó G02 X5.0 Z3.0 R2.5 F0.03;

3.0

ó G02 U2.0 W-2.0R2.5 F0.03;

Z 5.0

5.0 dia

La velocidad de alimentación interpolar es especificada por el comando F. La alimentación a lo largo de un arco (tangente a un arco) es controlada para mantener la velocidad de alimentación especificada. Las direcciones en sentido horario y sentido anti-horario son mostradas en la parte inferior. La vista es desde la dirección positiva del Eje Z (Eje X) hacia la dirección negativa en el plano ZX en la parte derecha del sistema de coordenadas cartesianas.

X G03 G02 Z

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PRÁCTICAS PROPUESTAS

En esta sección se muestran los planos de diversas piezas y sus respectivas representaciones en 3D, con el objetivo de que el usuario del manual analice dichos planos, elabore los programas correspondientes y realice la corrida de los mismos en el simulador del Torno CNC. Esto servirá como base para ayudar en la comprensión y familiarización con los procedimientos de elaboración de programas y carga de los mismos en el sistema del Torno CNC. A continuación se presentan 7 piezas, centradas en la utilización los conocimientos básicos de operación, como lo es el careo, la utilización de comandos absolutos e Incrementales y la inclusión de arcos en las piezas.

Herramienta: T03D03 Velocidad de Corte: 500 m/min Avance: 0.01 mm/rev

51

Herramienta: T03D03

Herramienta: T09D06

Velocidad de Corte: 400 m/min

Velocidad de Corte: 450 m/min

Avance: 0.05 mm/rev

Avance: 0.05 mm/rev

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Herramienta: T03D03 Velocidad de Corte: 400 m/min Avance: 0.05 mm/rev

Herramienta: T03D3(ext.)/T09D09(int.) Velocidad de corte: 500 m/min(ext.)/450 m/min(int.) Avance: 0.05 mm/rev

53

Herramienta: T03D03

Herramienta: T16D16

Velocidad de Corte: 400 m/min

Velocidad de Corte: 500 m/min

Avance: 0.05 mm/rev

Avance: 0.05 m 54

XIV. BIBLIOGRAFÍA

Amic, P. J. (1997). Computer Numerical Control Programming. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall. Correa, J. A. (2008). Principios de Torneado. Ciudad del Rosario, Santa Fé, Argentina: Argentina Denford. (2001). Triac CNC Machine User´s Manual. West Yorkshire: Denford Limited. Peacock, G. (1816). Lacroi'x Calculo Diferencial e Integral. El Prisma. (2010). Recuperado el 17 de Junio de 2013, de http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/controlnumericocnc/ CEDIT. (2006). Manual de Torno CNC. Retrieved Junio 19, 2013, from http://es.scribd.com/doc/14977680/Manual-Torno-Cnc-Muy-Completo T.S. HARRISON & SONS LTD. (2001). Manual TU150E Lathe. Retrieved Junio 29, 2013, from http://www.denfordata.com/downloads/dos/TU150E-Pt-1.pdf

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