Presentacion Fresa

Control Numérico Este material es una traducción de un material de internet: htpp://technology.calumet.purdue.edu del profesor James B. Higley de la Universidad de Purdue Calumet y recomendado por Mike Lynch del portal CNC Concepts.

Traducido por Carmelo Hernández. Unexpo ViceRectorado Barquisimeto. Departamento de Ingenieria Mecánica. Sección Procesos Manufactura.

Carmelo Hernández

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INTRODUCCIÓN A LOS CENTROS DE FRESADO

Carmelo Hernández

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Centros de Mecanizado Un centro de mecanizado es simplemente una fresadora CNC con un cambiador automático de herramientas y completamente cerrada.

Existen una variedad de centros de mecanizado de acuerdo al número de ejes programables. Carmelo Hernández

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Centros de Mecanizado de 3 Ejes Motor Husillo

Cabezal

En un centro de mecanizado de tres ejes se pueden programar los ejes X y Y del plano de la mesa y el eje Z en la dirección del husillo.

Columna Herramienta

Es el centro de mecanizado básico, y su costo mínimo es de 30,000 $. Generalmente presentan una configuración vertical como la de la figura.

Bancada

Mesa

En la figura no se muestra el cambiador de herramientas, el control y las cubiertas protectoras.

Con tres ejes se puede mecanizar una superficie de un cubo con la parte frontal de la herramienta y cuatro superficies adicionales con su parte lateral. Carmelo Hernández

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Centros de Mecanizado de 3 Ejes Horizontal La figura muestra un centro mecanizado de 3 ejes horizontal.

Columna

Note la orientación diferente de los ejes X, Y y Z.

Cabezal

El costo mínimo de este tipo de máquinas es de 90,000 $.

Husillo Herra mienta

de

No se muestra el cambiador de herramientas, el control y las cubiertas protectoras.

Mesa

Bancada

Solo se puede mecanizar una superficie de un cubo con la parte frontal de la herramienta y cuatro superficies adicionales con su parte lateral.

Carmelo Hernández

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Centros de Mecanizado de 4 Ejes Los centros de mecanizado de Cuatro ejes son generalmente horizontales, y la mesa rota para crear el cuarto eje.El costo mínimo de este tipo de máquinas es de 100,000 $. Se puede agregar una mesa rotatoria controlada por CNC a un centro de mecanizado vertical de tres ejes, y es por lo general realizado para piezas pequeñas.

Eje Rotatorio

Frecuentemente, un herramental llamado torreta (ver láminas posteriores) es montado sobre la mesa y se pueden mecanizar un lote de piezas pequeñas de una sola vez.

Con cuatro ejes se puede mecanizar cuatro superficies de un cubo con la parte frontal de la herramienta y dos superficies adicionales con su parte lateral. Carmelo Hernández

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Centros de Mecanizado de 5 Ejes Segundo Eje Rotatorio

El costo de este tipo de máquinas es de alrededor de 250,000 $.Es muy similar al de cuatro ejes excepto que el husillo rota desde horizontal hasta vertical. Primer Eje Rotatorio

Es usado para mecanizar piezas complejas y moldes para las industrias espaciales y automotrices. Se puede mecanizar cinco lados de un cubo con la parte frontal de la herramienta y seis con la parte lateral. Debido a su compleja geometría, se puede mecanizar una pieza en un montaje que en otra máquina mas sencilla requeriría dos o mas. Esto resulta en una pieza mas precisa.

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Centros de Mecanizado con Cambiador de Paletas. Segunda Paleta esperando para ser intercambiada

La mayoría de centros de mecanizado pueden ser equipados con cambiador de paletas para incrementar su productividad. Una máquina sencilla, el operador remueve completamente las piezas y carga el herramental con unas nuevas. Con un cambiador de paletas, el operador carga y descarga mientras la máquina realiza el mecanizado. De esta forma, la máquina trabaja continuamente.

Primera Paleta con torreta en el lugar de mecanizado

Carmelo Hernández

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Sistema de Coordenadas en los Centros de Mecanizado. Sistema de Coordenadas de Máquina (MCS) en el centro, extremo del husillo cuando el cabezal se encuentra el la parte mas alta, la bancada lo mas cercana del operador y la mesa a su mano izquierda. Sistema de Coordenadas de Pieza (WCS)

Sistema de Coordenadas de un Carmelo Hernández Centro de Mecanizado 9

Haas VF-1 Se utilizará un centro de mecanizado Haas de tres ejes con las siguientes especificaciones: 20 hp, 7500RPM, avance rápido 710 ipm, 20 herramientas CAT40, recorrido 20”x16”x20”, 7100 lbs.

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Relativo al sistema de Coordenadas de las Máquinas Fresadoras. •Sin importar el diseño de la máquina, siempre se programará como si la herramientas estuviera en movimiento. •En la mayoría de los centros de mecanizado, el cabezal mueve la herramienta hacia arriba y abajo, por lo que la dirección +Z mueve la herramienta y el cabezal hacia arriba. •Sin embargo, la mayoría de las máquinas mueven la mesa en las direcciones XY. Así +X, mueve la mesa hacia la izquierda, pero la herramienta se mueve en la dirección +X relativa a la pieza. Esto no está relacionado con una práctica del programador, sino una práctica del operador. Recuerde, siempre se programa como si la herramienta se estuviera Carmelo Hernández 11 moviendo.

Relativo al sistema de Coordenadas de las Máquinas Fresadoras (Cont.) •Lea la introducción de los Centros de Torneado, si aún no lo ha hecho. •Al igual que el torno, un fixture offset es introducido en el control el cual incluye la distancia a moverse desde el MCS 0,0,0 a la posición de la pieza WCS 0,0,0. •Al igual que el torno, el programador escoge el WCS en la pieza. Es mas complicado por el eje extra Y. •La longitud de cada herramienta es introducida en el control, así la máquina compensa para el WCS y la longitud del cortador. Carmelo Hernández

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Separando el Programador de la Máquina. •Al igual que el torno, el programador escoge el WCS en la pieza y luego programa los movimientos de la herramienta desde allí. •El programador llama el número del fixture offset y el offset de la longitud de la herramienta en el programa ( en lámina siguientes se darán estos códigos). •Así , una vez mas, el programador no tiene que estar muy relacionado con las medidas específicas de la máquina. Carmelo Hernández

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Programación Incremental y Absoluta en los Centros de Mecanizado. Al igual que en los centros de torneado, los centros de mecanizado se pueden programar en modo absoluto o incremental, pero con un formato diferente.

Centros de Torneado Absoluto Inicio

Incremental Inicio

Note el uso de X,Z para el modo absoluto y U,W para el incremental.

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Centros de Mecanizado Absoluto Inicio

Incremental Inicio

Note que G90 se usa coordenadas absolutas y G91 incremental, tanto para XYZ. 14

Programación Incremental vs. Absoluta. •Al igual que los centros de torneado, la mayoría de la la programación en los centros de mecanizado se realiza en modo absoluto. •La edición de los programas para realizar cambios, es mucho mas fácil en modo absoluto, y los programas son mucho mas fáciles de seguir. •Ciertas operaciones repetitivas tales como taladrado múltiple se realiza en modo incremental y se cubrirá en láminas posteriores. Carmelo Hernández

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HERRAMIENTAS PARA FRESADO

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Herramientas FRESAS FRONTALESLATERALES

La mayoría de los centros de mecanizado usan como herramientas básicas fresas frontales-laterales de HSS o insertos de carburos. Los insertos de carburo mecanizan mas rápido que los de HSS, pero las de HSS dejan mejor acabado en el corte lateral. Foto Cortesía ISCAR.

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Herramientas (Cont.) Las fresas frontales mecanizan grandes superficies planas rápidamente y con un excelente acabado. Observe que la cámara del motor está siendo mecanizada en un solo pase de acabado con una herramienta grande Foto Cortesía ISCAR.

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Herramientas (Cont.) Las fresas punta esférica (tanto en HSS e insertos) son utilizadas en una gran variedad de operaciones de perfilado tales como el molde que se muestra en la figura.

Las fresas de disco se utilizan en ranuras estrechas y profundas. Foto Cortesía ISCAR.

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Dirección de Avance en el Fresado Recuerde, que todas las máquinas CNC están equipadas con tornillos de bolas para minimizar juegos cuando se cambian las direcciones de avance.La otra ventaja de los tornillos de bolas permiten el fresado en paralelo en lugar del fresado en contra-dirección usado en la mayoría de las máquinas manuales.

Fresado en paralelo

El fresado en paralelo tiene muchas ventajas incluyendo mejor acabado superficial, mayor vida de la herramienta y la herramienta flecta fuera de la pieza en lugar de hacia la pieza. Trabaje siempre con fresado paralelo en centros de mecanizado CNC. Carmelo Hernández

Fresado en contra-dirección 20

Brocas,Machos y Escariadores. Herramientas comunes de HSS tales como brocas, machos y escariadores son comúnmente usados en centros de mecanizados CNC. Observe que se usan brocas de chaflán en lugar de brocas de centro. También se utilizan machos con punta en espiral para agujeros pasantes y machos helicoidales para agujeros ciegos. Muy pocas veces se usan machos manuales en los centros de mecanizado.

Macho espiral

con

punta

en

Macho helicoidal

Broca

Broca extra larga

Broca para chaflán

Dibujos cortesía de Precision Twist Drill Escariador helicoidal

Escariador recto

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Portaherramientas. Todas las herramientas se deben colocar en un portaherramientas que ajusta al husillo. Esto incluye portaherramientas para fresas (mostrado), pinzas, adaptadores de fresas de planeado, etc. La mayoría de máquinas en USA el cono CAT, el cual es una modificación del cono NST30,40 o 50 , que usa un sacado y una ranura en su adaptador. La máquina empuja el sacado para mantener el portaherramientas en el husillo, y la ranura en el adaptador permite el cambio de herramientas. Los portaherramientas HSK se diseñaron para mejorar los conos CAT, pero su aceptación ha sido lenta. Foto cortesía de Fitz-Rite.

LONGITUD CONTROL

La longitud de control que se muestra en introducida en el control así como la longitud de la herramienta. La máquina luego compensa la longitud.

DE

DIA. HTA PROYECCION. HTA

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DISPOSITIVOS SUJECIÓN. Los dispositivos de sujeción incluyen cualquier medio para sujetar la pieza a la mesa del centro de mecanizado. La sujeción de las piezas en los centros de mecanizado tienden a ser mas difíciles que en los centros de torneado. El sistema mas sencillo es una prensa como se muestra en la foto superior. La próxima foto muestra una doble prensa con mordazas maquinables para contener piezas de forma complejas. La columna mostrada en la foto inferior tiene una prensa doble en cada cara para ser usada en un centro de mecanizado de cuatro o cinco ejes. Fotos cortesía de Kurt Manufacturing.

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DISPOSITIVOS SUJECIÓN (Cont.) Cuando las piezas no se pueden contener en una prensa, se deben fabricar sistemas de sujeción. Los sistemas de sujeción para altas producciones son diseñados y fabricados a un costo elevado. Para corridas pequeñas de piezas de forma compleja, muchos fabricantes usan sistemas modulares. En la foto superior se muestra un sistema modular que consiste en piezas precisas que encajan en la base y sostener la pieza como se presenta en la foto inferior.

Dibujo y foto cortesía de Bluco.

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CÁLCULOS DE VELOCIDAD Y AVANCE PARA FRESADO

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Operaciones con Herramientas de HSS Se usan las mismas fórmulas básicas que para el torneado, excepto que D es el diámetro de la herramienta:

La información sobre los datos de velocidad de corte se obtienen de las tablas de acuerdo al material de la pieza

Carmelo Hernández

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Ejemplo de Cálculo de RPM en Fresado • Se debe fresar un acero 4140 con una dureza Brinell de 200 con una fresa HSS de 1/2”. • De la tabla se obtiene, V = 75 fpm, así:

Carmelo Hernández

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Avances para Fresado • El avance para las herramientas de fresado es normalmente tabulado en pulgadas por diente (ipt), pero es programado en pulgadas por minuto (ipm). La ecuación suministrada en el Handbook es: • Donde: es el avance en ipm a encontrar. es el avance en pulgadas por diente, ipt. es el número de dientes de la herramienta a usar. es la RPM que ya se calculó. • En las tablas se obtiene los valores de ft para herramientas de HSS Carmelo Hernández 28

Ejemplo de Cálculo de Avance en Fresado Se debe fresar un acero 4140 con una dureza Brinell de 200 con una fresa HSS de 1/2” de 4 labios y una profundidad de corte de 1/4”. Las RPM calculadas son 573, De la Tabla,

Carmelo Hernández

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Relacionado con el Avance • El avance para las herramientas de planeado y ranuras varía ampliamente. • Bajos avances producen mejores acabados, pero a veces produce un desgaste del filo mas rápido que avances mas grandes. • Los datos para insertos de carburos deben ser obtenidos del fabricante. A diferencia de las herramientas de torno que son aproximadamente normalizadas, las herramientas de fresado varían ampliamente entre fabricantes, use los datos suministrados por el productor. Carmelo Hernández

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Cálculo de RPM para Operaciones de Taladrado con Herramientas HSS • La fórmula de RPM para taladrado es la misma que para torneado y fresado, excepto que D es ahora el diámetro de la broca. • En las tablas se listan los datos para taladrado, escariado y roscado. • Nota: agujeros mas profundos requieren disminuir la velocidad, puesto que el refrigerante no alcanza el filo de corte efectivamente. • Los avances obtenidos en las tablas están dados en pulgadas por revolución (ipr). Si se necesita ipm, multiplicar ipr por RPM Carmelo Hernández

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Ejemplo de Cálculo de RPM y Avance en el Taladrado • Perforar un latón libre de corte, C36000, con una broca de 1”. De las tablas, V= 175 fpm, así:

• De las tablas, el avance está comprendido entre 0,007 u 0,015 ipr. • Para encontrar las ipm = Avance x RPM Carmelo Hernández

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PROGRAMACION DE CENTROS DE FRESADO

Carmelo Hernández

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Planeación y Programación Como en los centros de torneado, se deben seguir una serie de pasos para crear un programa exitosamente: 2. Examine el dibujo profundamente hasta tener una idea general de cómo procesarla. 3. Piense como sujetar la materia prima de tal forma de realizar el mecanizado en un solo montaje. 4. Seleccione las herramientas adecuadas para las diferentes operaciones. Esto es mas crítico en los centros de mecanizado debido a que el portaherramientas y el sistema de sujeción puede interferir. 5. Escriba la secuencia exacta de operaciones para mecanizar la pieza, una a la vez. 6. Convierte la secuencia de operaciones en un programa y realiza la simulación si es posible. Carmelo Hernández

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Códigos G y M. Como en los centros de torneado, los centros de mecanizado tienen dos tipos básicos de códigos:  Códigos G también llamados códigos preparatorios.  Nos indicas que tipo de movimiento o función se debe realizar. Por ejemplo, movimientos rápidos, movimientos con avance controlados, movimientos circulares con avance controlado, corte de roscas, etc.

 Códigos M también llamados funciones misceláneas  Girar y detener el husillo, encender y apagar el refrigerante, etc. Para la programación absoluta e incremental se usan G90/G91. Otro código único en los centros de mecanizados es el M6 - cambio de herramientas. Carmelo Hernández 35

Códigos comunes Códigos G preparatorios

Acción

Funciones Misceláneas M

Movimientos rápidos de posicionamiento Movimiento lineal avance

Acción

Husillo derechas/izqui. Detener husillo

Arco CW

Parada Programa

Arco CCW

On/Off refrigerante

Ir Casa

Fin Programa

Programación Abs/Incr.

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Cambio hta. 36

Otros Códigos Códigos G preparatorios

Acción

Otras Funciones

Pulgadas

Cancelar compensación radio hta. Avance IPR

Primer Offset sujeción Cancelar ciclo taladrado Carmelo Hernández

Acción

Número Programa Posición absoluta

Vectores Arco Número Hta, Offset Longitud Velocidad Husillo

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Modal • La mayoría de los códigos son modales permanecen con efecto hasta que algo lo cambie. • Solo se programa lo que cambia, nada extra. Por ejemplo:

Preferido

Fácil de leer y cambiar.

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Funciona, pero un estilo pobre

Difícil de seguir y requiere esfuerzo para cambiar.

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Notas de los Códigos G&M en La mayoría de las máquinas solamente permiten un código M Centros de Mecanizado. •los por bloque.

•La letra mayúscula “O” se utiliza para el número del programa y una por programa. El resto son ceros (0). No equivocarse.

•Como

en el torno, el código de herramienta (T) es de dos dígitos, el offset de la longitud se explicará luego.

•Los caracteres alfabéticos son en mayúsculas. •No olvidarse de los puntos decimales en todos los números excepto la letra O. Recuerde que la máquina interpreta X3 como X0.0003. Carmelo Hernández

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Notas Especiales para enviar a Casa el Centros de Mecanizado. • Como en el torno, el código G28 se utiliza para enviar la máquina a casa.

• G28 requiere de un movimiento a través de un punto intermedio. • Por lo general se posiciona la herramienta fuera de la pieza antes de enviarla a casa, por lo que el punto intermedio no se usa.

• Para dar un punto, incrementamos el programa a un movimiento en O como este:

—G91 G28 Z0 el cual significa ir a casa incrementando en Z a través de un punto que incrementa una distancia 0. —G91 G28 X0 significa igual que el anterior pero en la dirección X —G91 G28 Y0 significa igual que el anterior pero en la dirección Y • A menudo, en un centro de mecanizado, se envía a casa en Z o en Z y Y. Carmelo Hernández

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Manejo de Herramientas en un Centros de Mecanizado. Código

El cambio de herramientas depende de la máquina específica. Lea los manuales.

Función Llamar Hta número tt Cambio Hta Cargar offset longitud

Por lo general, los cinco códigos mostrados en la tabla cargan la herramienta y el offset de longitud, como se verá en las siguientes láminas.

Offset número tt Cancelar offset longitud

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Offset de longitud de Hta. en un Centro de Mecanizado (1) Recuerde que en la dirección Z, el MCS está en el extremo del husillo y el offset fijo mide la distancia desde el MCS a el WCS, para que la máquina pueda compensar la localización de la pieza.

Fin del Husillo con Chaveta Conductora

Sin la compensación de la herramienta, un movimiento a Z0 provocaría un choque de la chaveta conductora con la pieza.

Pieza

Carmelo Hernández

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Offset de longitud de Hta. en un Centro de Mecanizado (2)

La compensación de la herramienta resta la longitud de la herramienta de la distancia entre MCS y WCS en la dirección Z, por lo que el programador está programando a partir de la parte inferior central de la herramienta.

Longitud Herramienta

Con la compensación de la herramienta se está programando este Punto. Ahora, un movimiento a Z0 lleva el final de la herramienta a la pieza.

Carmelo Hernández

Pieza

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Offset de longitud de Hta. en un Centro de Mecanizado (3)

Con la compensación adecuada de la herramienta, el programador puede programar de forma segura con poca atención a la herramienta excepto asegurarse que los filos sean lo suficientemente largos y el portaherramientas no interfiere con la pieza o el sistema de sujeción. Carmelo Hernández

Herramienta 3 en el husillo

G0 G90 G43 H3 Z0 Lleva a la herramienta a la parte superior de la pieza.

Pieza

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Las Funciones del Programa se dividen en (4) Categorías. 1. Inicio Programa 2. Cambio Herramienta 3. Fin Programa 4. Funciones de Mecanizado Las 3 primeras son iguales para todos los programas de una misma máquina.

Pueden ser diferentes de una máquina a otra. Se deben de leer los Manuales de la Máquina. Carmelo Hernández

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Las Funciones del Programa para un Centro de Mecanizado Haas VF-1 • Recuerde, el lenguaje CNC no es 100% igual para todas las máquinas y fabricantes de controles.

•

Las máquinas Haas utilizan un programación genérica que es similar a la mayoría de las máquina compatibles con los controles Fanuc. Hay que tener cuidado con los cambios de herramientas y el envío de la máquina a casa.

•

De nuevo, se deben leer los manuales de la máquina para tener un Carmelo buen Hernández conocimiento de ella. 46

Inicio Programa Haas VF-1 Programa

Explicación Carácter de inicio para transferir el programa Número del Programa 999, observe la letra “O” Condiciones iniciales Ir a casa incrementalmente en la dirección Z Posicionamiento Absoluto Llamado a la hta 1 y ejecución del cambio Giro del husillo a 3000 RPM, a derechas Ir a la primera X, Y en la WCS Carga del offset longitud, ir a Z0.1, refrigerante on.

La máquina ejecuta los movimientos mecanizado Carmelo Hernández

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Programa Cambio de Hta. Haas VF-1 Programa

Explicación Refrigerante off Husillo off Cancelación compensación longitud hta. Ir a casa incrementalmente en la dirección Z Posicionamiento Absoluto Llamado a la hta 2 y ejecución del cambio Giro del husillo a 4500 RPM, a derechas Ir a la primera X, Y en la WCS Carga del offset longitud, ir a Z0.1, refrigerante on.

La máquina ejecuta los movimientos mecanizado Carmelo Hernández

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Fin Programa Haas VF-1 Programa

Explicación Refrigerante off Husillo off Cancelación compensación longitud hta. Ir a casa incrementalmente en la dirección Z Ir a casa en la dirección Y para desmontar la pieza mas fácil. Posicionamiento Absoluto Código M de fin de programa Carácter final para transferir el programa

Carmelo Hernández

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EJEMPLO DE CENTRO DE MECANIZADO

Carmelo Hernández

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Enunciado del problema. Mecanizado de una pieza en longitud y espesor como se muestra en el dibujo. La pieza está fabricada de aluminio 6061 de una barra de 3/4 ” x 2” y costada aproximadamente a 3 1/8 de longitud. Se utilizará una fresa de 2 labios, ¾ diámetro de HSS que será la N°1 en la máquina.

Carmelo Hernández

51

Planeación y programación 1. Examine el dibujo y obtenga (1). una idea general de la forma de mecanizado. •Colocar el origen de coordenadas que se ubicará en la esquina izquierda de la superficie superior terminada. •Mecanizar un extremo contra un tope. •Ejecutar una parada de programa, voltear la pieza y dar 3” de longitud. •Mecanizar la parte superior Carmelo Hernández 0,050” para obtener el espesor

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neación y programación (2-3 2-¿Cómo sujetar la pieza? En una prensa de 6” con unas paralelas de 1/8 de ancho que sostengan la pieza y la levanten 3/8” por encima de las mordazas de la prensa. Un tope posiciona la pieza en forma correcta. 3- Herramienta a utilizar. Fresa de ¾” diámetro de 2 labios de HSS dada por el problema. En los manuales de taller se consigue que la longitud útil de los labios Carmelo Hernández 53 es de 1 5/10”.

Planeación y programación ( 3). 3- De las tablas del manual del taller se ubica para una fresa frontal una

Carmelo Hernández

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Planeación y programación 4Escribir la secuencia exacta en (4).

operaciones. •Posicionarse rápido a 1/16” de la esquina izquierda y separado en Y. •Avance hasta la profundidad, referente cara izquierda y suba. •Mover a casa en Z y Y y voltee la pieza. •Repetir A y B excepto por la posición final de X. •Planear la cara superior y eliminar 0,050” de sobrematerial Carmelo Hernández 55 •Fin del programa.

Planificación y programación (5). 5- Convertir la secuencia en operaciones en un programa. Inicio programa. Mecanizado del extremo izquierdo. Voltear la parte. Mecanizar a la longitud. Mecanizar el espesor. Fin del programa .

Carmelo Hernández

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Un bosquejo del proceso

Observaciones: •Ambos extremos son cortadas con hoja de sierra. Realizaremos un corte dejando un 1/10” de sobrematerial y luego Exceso material del corte de sierra eliminaremos el exceso de longitud. •Inicialmente nos posicionaremos en Z=0,1, pero mecanizaremos en Z=0, plano superior de la pieza terminada, por lo que tendremos una holgura de 0,050”. ( Ver Detalle A dibujo). •Recordemos, que se programa el centro de la herramienta como si el contador se moviera en las 3 direcciones, aunque se sepa que la pieza se mueve en las direcciones X y Y. •Recordemos, que se programe el centro de la herramienta. Carmelo TodosHernández los cortes deben ser desplazados

.

Holgura inicia de 0.050” Material a eliminar 0.050”

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La primera parte del programa. Códigos Programa

Acción Inicio Programa

Carga hta 1 fresa de 3/4” Inicio rotación RPM y dirección Posición inicial usando G54 rápido con compensación long y refrigerante Inicio Mecanizado Avance profundidad. Mecanizado extremo hasta limpiar en Y Rápido al plano de holgura Apagado refrigerante Parada del husillo Ir a casa, primero en Z para evitar colisiones. Luego ir a casa en Y Carmelo Hernández 58 Modo absoluto para cancelar el G90

Qué hace la máquina.

Simulación

Carmelo Hernández

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Continúe con la segunda cara. Códigos Programa

Acción Giro del husillo a 3056 RPM Posicionamiento para el segundo corte Bajar al plano de holgura Avance a la profundidad. Mecanizado de la cara avance a 241 IPM Avance a la altura final

Simulación Carmelo Hernández

60

Planear la cara superior. Códigos Programa

Acción

Posicionamiento primer pase Repetir pases

Apagar refrigerante Apagar husillo Cancelar compensación long. Ir casa primero Z Ir casa en Y Modo Absoluto Fin Programa Fin del archivo Carmelo Hernández

Simulación 61

EJEMPLO 2 CENTROS DE FRESADO

Carmelo Hernández

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Enunciado del problema.

Mecanizar una pieza a partir de una barra rectangular de aluminio de ¾ x 2” cortada en la sierra a una longitud de 3 1/8” usando una fresa de 2 labios de ¾” de diámetro (hta 1). Los requerimientos de acabado de perfil son altas, por lo que se requieren un pase de desbaste, dejando 0,010” para el pase final de acabado. Carmelo Hernández 63

Planificación y programación (1). 1. Estudie la pieza profundamente para tener una idea de la forma de mecanizarla. A- Seleccionar el cero de la pieza en la superficie acabada superior de la pieza y la esquina inferior izquierda. B- Mecanizar un extremo con la pieza contra un tope. C- Programar una parada, voltear la pieza y dar la longitud de 3”. D- Mecanizar 0,050” de la parte superior de la pieza para obtener el espesor final de 0’700”. E- Desbaste y acabado del perfil. F- Remover las rebabas dejadas en la esquina. . Carmelo Hernández

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Planificación y programación (2-3). 2- Sujeción de la pieza. En una prensa de mordazas de 6” sobre paralelas de 1/8 de espesor que sostienen a la pieza en un espesor de 3/8”. Un tope en la parte derecha de la pieza. 3- Decidir las herramientas a usar. Dado en un problema una fresa de 2 labios de ¾ de diámetro de HSS. Del manual del taller se obtiene que la longitud útil de la fresa es de 15/16”. Carmelo Hernández

65

Planificación y programación ( continuación 3). 3. Del manual del taller. V=600 fpm y f=0,004 ipt y luego

Carmelo Hernández

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anificación y programación (4) 4. Escribir la secuencia exacta de operaciones. •Posición rápida de la herramienta 1/16” a la izquierda. •Avance a la profundidad, mecanizado extremo izquierdo, subir rápido. •Mover “casa” Y, Z, y voltear la pieza. •Repetir A y B, excepto en la posición final X. •Planear 0,050” de exceso de material de la cara posterior de la cara superior. •Desbaste del contorno dejando 0,010”. •Acabado contorno. •Mecanizar el exceso de material de la esquina izquierdo próxima al radio. Carmelo Hernández 67 •Fin del programa.

anificación y programación (5) 5. Convertir la secuencia de operaciones en un programa. Inicio de programa. Mecanizado extremo izquierdo. Voltear la pieza. Mecanizar a la longitud. Mecanizar espesor. Desbaste contorno. Acabado contorno. Mecanizar esquinas. Fin programa. Carmelo Hernández

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No retrabajar.

- Observe que el mecanizado para la longitud y el espesor es igual que para el ejemplo #1. - Copiaremos el primer programa y agregaremos los bloques restantes para crear este programa. - Es fácilmente realizable utilizando “guardar como” en notepad o cualquier otro editor y luego agregar el nuevo archivo. Carmelo Hernández

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Programa para la longitud y el espesor. Código Programa (1)

Código Programa (2)

Agregar el perfil y el mecanizado de la esquina

Carmelo Hernández

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Análisis del primer paso del contorno. B. Segunto Punto

C. Punto Centro Arco

Esquinas no limpias por el movimiento circular

A. Punto Inicio del primer pase del perfil.

Punto Centro Arco

D. Punto Fin Arco E. Punto Final del primer pase del perfil e inicio del pase final

Nos posicionaremos rápido al punto A y luego seguiremos los puntos B-E para ejecutar el primer pase de desbaste. Observemos los cálculos para I y J y que el material dejado en las dos esquinas de la derecha será removido más tarde. Carmelo Hernández

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Los bloques para el primer pase del contorno. Códigos Programa

Acción

Posición en el punto A Avance al punto B Avance al punto C Mec. Arco pto D. Avance al punto E.

Simulación Carmelo Hernández

72

Análisis del pase de acabado contorno. E. Segundo punto.

G. Punto Inicio Arco.

E. Punto final del primer pase del perfil y Punto Inicio del pase final. Y permanece en 0.110

G. Punto Centro Arco.

H. Punto Fin Arco.

Dibujo con los puntos. Continuaremos avanzando sin pausar luego al pase de desbaste a los puntos F-H. Luego, avanzaremos completamente a la izquierda para prepararnos a mecanizar el exceso de material en las esquinas. 73 Carmelo Hernández Observe que J cambió en el pase de acabado.

Bloques para el pase de acabado contorno. Códigos Programa

Acción Avance al punto F Avance al punto G Arco pto H. Avance fuera pza.

Simulación

Carmelo Hernández

74

Análisis del mecanizado de las esquinas. Subir a Z0.25 antes de realizar este movimiento J. Punto inicio para mecanizar las esquinas. I. Punto final del pase final.

K. Punto final para mecanizar las esquinas.

Luego del pase de acabado del contorno, subiremos en rápido a Z=0,25 Y avanzaremos a través de las esquinas. El programa termina levantando y desplazándose a Carmelo Hernández 75 casa en Z y Y.

Mecanizado de las esquinas. Códigos y explicación.

Códigos Programa

Acción

Levanta encima pza. Rápido pto. I Baja a la profundidad. Avance al punto J Levanta encima pza. Fin programa

Carmelo Hernández

Simulación

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Programa final. Códigos Programa

Carmelo Hernández

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CICLOS DE PERFORADO

Carmelo Hernández

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¿Por qué varios Ciclos de Perforado? •Es muy común en las piezas mecanizadas •Los centros de mecanizado cuentan con ciclos de perforado como taladrado, roscado, mandrinado, etc. •Los centros de torneados tienen menos ciclos de perforado que los centros de mecanizado pero aún así cuentan con taladrado y roscado. •Los ciclos de perforado son muy similares en los centros de torneado y mecanizado.

Carmelo Hernández

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Códigos para Ciclos de Perforado Códigos G

Uso Perforado-avanza a la profundidad y retrocede rápido fuera del agujero Perforado picoteo-avanza a la profundidad específica, retrocede rápido para desahogar las virutas, rápido entra y repite. Roscado a derechas-avanza a la profundidad con el paso correcto, automáticamente retrocede, y avanza para salir. Cancela cualquier ciclo de perforado Carmelo Hernández

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Ejemplo Sencillo Se realizarán los ciclos básicos de perforado, inicialmente avellanado, perforado con picoteo y finalmente el roscado. Carmelo Hernández

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Planificación y Programación (1) 1. Estudio del dibujo Para tener una idea general de los procesos a ejecutar. •Seleccionar el sistema de referencia en la esquina inferior izquierda en la cara de la superficie. •Asumir que la longitud y el espesor son medidas finales. •Avellanar a la profundidad. •Perforar con broca ¼”. •Roscar con macho de filos en espiral por ser agujeros ciegos.

Carmelo Hernández

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Planificación y Programación (2-3) 2. Sujeción de la pieza: en una prensa de 6” sobre paralelas de 1/8”, estas no interfieren con los agujeros aún si fueran los agujeros pasantes, posicionándolas en la forma correcta. 3. Herramientas a utilizar: avellanado de 5/8” (T12), broca ¼” (T19) y macho de 5/16-18 (T20). Calculando las RPM y adecuándola a las disponibles en la máquina obtenemos: avellanado 3667, broca 7000 y macho 1500. Carmelo Hernández

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Planificación y Programación (4-5) 4. Escribir la secuencia exacta de operaciones: A. B. C. D. E.

Rápido a 0.1” por encima del agujero inferior izquierdo Realizar avellanado. Cambio hta. y repetir A-B para el taladrado Cambio hta. y repetir A-B para el taladrado Fin Programa

5. Convertir la secuencia de operaciones en un programa: Inicio Programa Avellanado Taladrado con picoteo Roscado Fin Programa Carmelo Hernández

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Avellanado Cuando se perforan agujeros en un centro de mecanizado, el avellanado localiza el agujero para taladrarlo. En máquinas convencionales, las brocas de centro se usan para esta función, pero el avellanado tiene mayores ventajas: 2.No tiene una punta de diámetro pequeño que se pueda romper con facilidad. 3.Programándola a la profundidad adecuada no se necesita la operación final de avellanado. 4.Generan un chaflán de 45° y otros ángulos deseados. La aplicación principal de las brocas de centros son en las operaciones de torneado para proveer el punto de localización del centro punto, su utilización para el avellanado no es tan buena como el avellanador.

Carmelo Hernández

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Avellanado •Para programar el avellanador, se debe conocer el diámetro y el ángulo de punto, y así conocer la profundidad a programar.

Angulo

ø

Sección Transversal de la pieza

Profundidad Carmelo Hernández

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Cálculo de la profundidad del Avellanado uando el ángulo es de 90° la profundidad es igual a la ½ del diámetro. ebido a que su punta no es completamente aguda, el diámetro será ligeramente mayor, si las tolerancias son muy rofundidad cerradas ajustar el programa.

. Avellanado . Dividir en dos triángulos iguales. . Analizar triángulo.

un

del Diámetro

Hernández ecuerda, Carmelo Profundidad = ½ del Diámetro

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Ciclo de Perforado G81 Seguir los siguientes pasos: 1. Cargar la hta. 2. Posicionarla sobre el agujero. 3. Mover a una distancia Z por encima de la pieza mientras se activa el offset de la longitud. 4. Llamar al ciclo con : nueva x

nueva y

profundida

avance

onde nueva x y nueva y son la posición del agujero profundida es la profundidad del agujero y avance es la alimentación de la broca. Carmelo Hernández

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Ciclo de Perforado G81 ( cont.) 5. Mover a cada agujero a perforar. Nota: Todos los ciclos son modales, así que solamente se necesita la localización en X y Y y la máquina repetirá el ciclo. G80 o G0 pueden usarse para cancelar el ciclo

Carmelo Hernández

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Parte del Programa de Avellanado Código

Acción Inicio

Carga T12, broca HSS 5/8” avellanado Ajustar RPM y rotación Ubicarse en el primer agujero, ajustar offset sujeción Rápido a la holgura con compensación L y refrigerante Perforado. El ciclo sube a Z0.1 Mover al siguiente agujero, G81 es modal. Mover al siguiente agujero. Mover al siguiente agujero. Cancelar el ciclo de perforado El Programa continua Carmelo Hernández

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Simulación de Avellanado

a simulación muestra el avellanado desde su posición inicial en el primer agujero y Z0.1 y termina con el G80

Carmelo Hernández

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Perforado •El plano generalmente especifica la profundidad total del diámetro y no de la punta. •Se programa desde la punta, por lo que debemos calcular esa distancia adicional, como se especifica:

Profundidad programada

Profundidad plano

(180-Angulo punta)/2 Profundidad adicional Radio broca

Profundidad adicional

180-Angulo punta

Radio broca

Para nuestro ejemplo con una broca de 0.25” y ángulo de punta de 118°, 92 la distancia adicional es deCarmelo 0.075”.Hernández

Ciclo de Perforado con Picoteo G83 Este ciclo es igual al G81 excepto por Q, la profundidad de picoteo: nuevo X

nuevo Y

profundida

profundidad picoteo

avance

Donde nuevoX y nuevoY son la posición del agujero, profundida es la ubicación del fondo del agujero, profundidadpicoteo es la distancia que avanza la broca antes de regresar para limpiar las virutas, y avance es la razón de avance seleccionada.

Para nuestro ejemplo usaremos Q0.25, por lo que realizará 4 picoteos. Carmelo Hernández

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G83 Picoteo 1 El primer pase de 0.25 de profundidad desde Z0.1 para en Z-0.15, y regresa a Z0.1.

Carmelo Hernández

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G83 Picoteo 2 Segundo pase. Rápido a una distancia cercana a la profundidad previa, avanza 0.25 de profundidad hasta Z-0.4, y regresa a Z0.1.

Carmelo Hernández

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G83 Picoteo 3 Tercer pase. Rápido a una distancia cercana a la profundidad previa, avanza 0.25 de profundidad hasta Z-0.65, y regresa a Z0.1. Carmelo Hernández

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G83 Picoteo 4 Pase final. Rápido a una distancia cercana a la profundidad previa, avanza profundidad final de Z-0.825, y regresa a Z0.1. Carmelo Hernández

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Parte del Programa de Perforado con Picoteo Código

Acción Cambio hta.

Carga T19, broca HSS ¼” Ajustar RPM y rotación Ubicarse en el primer agujero, ajustar offset sujeción Rápido a la holgura con compensación L y refrigerante Perforado. El ciclo sube a Z0.1 Mover al siguiente agujero, G83 es modal. Mover al siguiente agujero. Mover al siguiente agujero. Cancelar el ciclo de perforado El Programa continua Carmelo Hernández

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Simulación de Perforado con Picoteo

a simulación muestra el perforado con picoteo desde su posición inicial en el primer agujero y se mueve a los siguientes agujeros. El ciclo parará en el último agujero a una altura de Z0.1 .

Carmelo Hernández

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Ciclo G84 de Roscado a derechas Este ciclo es igual al G81 excepto que el avance debe ser calculado apropiadamente para que las roscas no se monten: nuevo X

nuevo Y

profundida

avance

El avance en roscado se calcula: Avanc e

Roscas por pulgada

En nuestro ejemplo, Avance = 1500/18 = 83.333 Nota: asegurarse que el avance tenga tres decimales en el roscado. Carmelo Hernández

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Roscado os machos usados en los equipos CNC siempre tienen 3-4 roscas con chaflán. Si la longitud es ajustada en el extremo, se debe programar la distancia adicional. Se calcula así: istancia adicional: 3/tpi. ara nuestro ejemplo, esto da 0.167, se redondea a 0.17”.

Machos con 3-4 Roscas con chaflán Machos con punta

recaución con los machos de punta. Si se ajustan en la punta , tambien se debe programar la distancia adicional. iempre asegurarse que la puntaCarmelo no Hernández choque con el fondo del agujero.

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Parte del Programa de Roscado Código

Acción Cambio hta.

Carga T20, macho 5/16-18 Ajustar RPM y rotación Ubicarse en el primer agujero, ajustar offset sujeción Rápido a la holgura con compensación L y refrigerante Roscado. El ciclo sube a Z0.1 Mover al siguiente agujero, G84 es modal. Mover al siguiente agujero. Mover al siguiente agujero. Cancelar el ciclo de roscado Fin Programa

Carmelo Hernández

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Simulación de Roscado

a simulación inicia aquí a simulación muestra el roscado desde su posición inicial en el primer agujero y a una altura de Z0.1 . l ciclo parará en el último agujero.

Carmelo Hernández

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PERFORADO CON PLANO DE RETROCESO

Carmelo Hernández

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Problema Común Cuando perforamos estos agujeros , tenemos que mantener la holgura de la vena, pero no queremos perforar con avance desde la parte superior de la pieza. Existe una solución- usar el Plano R

Carmelo Hernández

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El Plano I

El Plano I está localizado en Z donde se posiciona la herramienta antes de iniciar el ciclo de perforado. Se usa 0,1” por encima de la pieza. Se usa G0 para posicionarse. En los ejemplos , se utilizan los siguientes bloques:

Carmelo Hernández

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El Plano R Holgura

El Plano R está localizado en Z donde se posiciona la herramienta para entrar ciclo de perforado antes de comenzar en avance.. Se usa 0,1” por encima de la pieza donde se encuentra el agujero, Z-0,9 en el ejemplo. Carmelo Hernández

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Programando el Plano R Para agregar el plano R a cualquier agujero, se escribe R con el valor de Z al ciclo, para este ejemplo: De igual forma para todos los ciclos:

El problema que se presenta es en los agujeros del mismo lado de la obstrucción, pues existen pérdidas de tiempo de la hta. Al subir y bajar desde el plano R. Para esto se utiliza G98 y G99.

Uso

Código G

Luego de perforar, retorna al plano I. Se usa por defecto Luego de perforar, retorna al plano R. Carmelo Hernández

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Programando el avellanado con el Plano R Código Programa

Acción Inicio Programa

Carga T12, broca HSS 5/8” avellanado Ajustar RPM y rotación Ubicarse en el primer agujero, ajustar offset sujeción Rapido al plano I con compensación L y refrigerante Perforado. Subir en Z= - 0,9 al plano R Perforar proximo agujero, subir al plano I Z=0,1. Subir al plano R Z = - 0,9 Subir al plano I Z=0,1 Cancelar el ciclo de perforado El Programa continua Carmelo Hernández

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Simulación Avellanado con el Plano R

La simulación se inicia con la hta en Z 0.1 y finaliza G80. Solo sube a Z-0.9 en los agujeros del mismo lado de la obstrucción

Carmelo Hernández

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Programando el Perforado Picoteo con el Plano R Código Programa

Acción Cambio hta.

Carga T19, broca HSS ¼” Ajustar RPM y rotación Ubicarse en el primer agujero, ajustar offset sujeción Rápido al plano I con compensación L y refrigerante Perforado. Subir en Z= - 0,9 al plano R Perforar próximo agujero, subir al plano I Z=0,1. Subir al plano R Subir al plano I Cancelar el ciclo de perforado El Programa continua Carmelo Hernández

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Programando el Roscado Código Programa

Acción

Carga T20, macho 5/16” Ajustar RPM y rotación Ubicarse en el primer agujero, ajustar offset sujeción Rápido al plano I con compensación L Roscado. Subir en Z= - 0,9 al plano R Roscar próximo agujero, subir al plano I Z=0,1. Subir al plano R Z= - 0,9 Subir al plano I Z=0,1 Cancelar el ciclo Fin Programa

Carmelo Hernández

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COMPENSACIÓN DE LOS RADIOS EN LOS CENTROS DE FRESADO

Carmelo Hernández

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¿Por qué compensar el diámetro de la herramienta? •Al mecanizar superficies con la parte lateral de la herramienta en operaciones de acabado (contorneado), la precisión de las superficies terminadas depende de la exactitud y la correspondencia con el diámetro programado.

•Desgaste

en las herramientas ocasionan variaciones en las superficies terminadas.

•El reafilado de las herramientas disminuyen su diámetro. Nota: Esta características es también denominada compensación del radio de la herramienta. Se usa compensación del diámetro de la herramienta para evitar confusiones con las operaciones de torneado. Carmelo Hernández 114

¿Cómo funciona la compensación del diámetro de la herramienta? •El programador define el diámetro nominal de la herramienta (por ejemplo 0.750” para T1) en el desbaste.

•Invoca

la compensación del diámetro de la herramienta para los PASES DE ACABADO SOLAMENTE, y programa como si el diámetro fuera cero.

•La

persona encargada de la puesta a punto se encarga de introducir el diámetro nominal.

•La

piezas se miden luego de mecanizadas, y el operador introduce las pequeñas desviaciones para mantener la pieza en las dimensiones (denominada compensación de desgaste). La máquina automáticamente se ajusta para la compensación por Carmelo Hernández 115 desgaste.

Códigos para la compensación del diámetro de la herramienta Código

Aplicación Cancela lalacompensación compensacióndel del diámetro de delalaherramienta herramienta Compensa a la herramienta a la izquierda de la trayectoria programal Compensa a la herramienta a la derecha de la trayectoria programal Es el número de la herramienta. D le dice al controlador donde encontrar el diámetro de la herramienta Carmelo Hernández

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Determinando G41 o G42 G41: La herramienta se encuentra a la izquierda de la pieza cuando se mira en la dirección del corte. G42: La herramienta se encuentra a la derecha de la pieza cuando se mira en la dirección del corte. G41: Se usa en fresado en contradirección. G42: Se usa en fresado en concordancia o normal. Como generalmente usamos fresado en contradirección, se programa G41 en los centros de mecanizado. Carmelo Hernández

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Encendido de la compensación del diámetro de la herramienta •Antes de comenzar, 1ero se debe introducir el radio de la herramienta y localizar la compensación de la herramienta por su radio. •En el movimiento del encendido de la compensación, tratar de realizarlo tan perpendicular como sea posible al siguiente movimiento y fuera de la pieza. Nota: El código D debe estar en el mismo bloque del G41 o G42. •El movimiento de encendido de la compensación debe ser igual o mayor al radio de la herramienta. •Una vez encendida la compensación ignora el tamaño de la herramienta y programar como si el cortador tuviese un diámetro igual a cero. Esto simplifica la programación del diámetro de la herramienta.Carmelo Hernández 118

Apagado de la compensación del diámetro de la herramienta • Cuando se utiliza la compensación de la herramienta, la máquina busca hacia adelante varios bloques para calcular los puntos de tangencia. • En el movimiento interior a la cancelación, la máquina mueve la herramienta al punto central de este movimiento, y luego al punto central en la dirección del movimiento G40 • Es posible apagar la compensación de la herramienta cuando esta esta fuera de la pieza. Es imposible, tratar de seleccionar el punto final en un área de desalojo como el centro de un sacado. Carmelo Hernández

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Una mirada gráfica a la compensación del diámetro de compensación Posición final de la herramienta . La compensación se apaga

Movimientos compensados. Se programan las dimensiones de las piezas sin importar el radio cortado.

Movimiento a la cancelación radio hta. Programar el punto final considerando que se está programando el centro de la herramienta

Posición inicial previa al G41. Se debe programar el centro de la letra de este punto.

Movimiento previo al G40, la máquina avanza y ve que el próximo bloque es G40. Así que se para en el centro del hta en la coordenada dada para este movimiento

Al finalizar el movimiento G4O, la hta tiene diámetro cero. Así se programan las dimensiones directas de la pieza. La máquina desplaza la herramienta la cantidad correcta Movimiento de encendido de compensación. Debe ser tan perpendicular como sea posible al Carmelo Hernández siguiente movimiento .

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Ejemplo Ejemplo de de compensación. compensación. Programaremos esta pieza con una fresa de ¾ T1.Asumiremos que la longitud y el espesor ya están listos. Realizaremos un pase de desbaste dejando 0.010” del contorno para el pase de acabado con compensación del diámetro de la herramienta.

Carmelo Hernández

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Pasos de planificación y programación (1-5) 1. Examinar el dibujo. 2. Sujeción materia prima- prensa de mordazas sobre paralelas. 3. Herramientas a usar – fresa ¾ HSS. Previamente se ha calculado 3056 rpm y 241 rpm. 4. Escribir la secuencia exacta de operaciones. A. Movimiento en rápido a la posición de desalojo en Y. B. Desbaste del contorno dejando 0.010” de sobrematerial. C. Posicionar la herramienta fuera de la pieza. D. Encender la compensación, mecanizado de acabado del contorno . E. Apagado de la compensación F: Fin de programa. 5. Convertir la secuencia de operaciones en programa: Inicio del programa. Mecanizado en desbaste Mecanizado en acabado con compensación. Fin programa. Carmelo Hernández

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EL PROGRAMA Códigos

Acción Inicio Programa

Carga hta 1 fresa de 3/4” Inicio rotación RPM y dirección Posición inicial usando G54 Posicionamiento rápido con compensación long y refrigerante Avance mecanizado a la esquina izquierda Mecanizado esquina superior Mecanizado esquina inferior y apagado avance Posición movimiento Activar compensación radio hta. Note código D Esquina izquierda Esquina superior Esquina derecha Esquina inferior. G40 en el próximo bloque , centro hta en X-0,4 Apagado compensación. Centro hta en X-0,4 Y-0,4 Levantarse de la pieza Fin Programa

Carmelo Hernández

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Animación del Programa

La simulación se inicia con la posición inicial de la herramienta en X Y y la profundidad en Z luego de la línea del G43. Termina con G0 Z0.1

Carmelo Hernández

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