texto manufactura asistida por computadora 2013[2]

ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA

EDICION 2013

MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADORA CAD/CAM

ING. DANIEL RODRIGUEZ SALVATIERRA 2

CONTENIDO

Prefacio Agradecimiento Dedicatoria Acerca del Autor

Parte I: Procesos de Manufactura Convencional y CNC

1. LA MANUFACTURA CONVENCIONAL 1.1 La Ingeniería de Manufactura………………………………… 9 1.2 La Manufactura Convencional. ………………………………10

2. CLASIFICACION GENERAL DE LOS PROCESOS DE

MANUFACTURA. 2.1 operaciones de proceso

2.1.1 Procesos que cambian la forma del material…………………….11 2.1.2 Procesos que mejoran las propiedades………………………….15 2.1.3 Procesos que mejoran las superficies……………………………16

2.2 Operaciones de ensamble 2.2.1 Procesos de unión permanente……………………………………17 2.2.2 Procesos de ensamble mecánico………………………………….18

3. OPERACIÓN Y PROGRAMACION DE MAQUINAS CNC

3.1 Las Maquina CNC …………………………………………….19 3.2 Operación de las Maquinas CNC…………………………… 32 3.3 Fundamentos de Programación Manual CNC

3.3.1 Fundamentos de Programación CNC y simulación: Keller…… 38 3.3.2 Programación Manual CNC y simulación………………………. 47 3.3.3 Practica de programación manual con Keller………………….. 48

Parte II: La Manufactura Asistida por Computadora CAD/CAM

4. PROGRAMACION Y SIMULACION DE TORNO CNC CON CAD/CAM 4.1 Diseño o importación………………………………………… 51 4.2 Edición de Operaciones de mecanizado…………………... 51 4.3 Simulación Virtual en 2D y 3D………………………………. 52 4.4 Post y Transmisión de programas PC a CNC…………….. 53

5. PROGRAMACION Y SIMULACION DE FRESADORA CNC CON

CAD/CAM 5.1 Diseño o importación…………………………………………. 55



5.2 Edición de Operaciones de mecanizado…………………..56 5.3 Simulación Virtual en 2D y 3D………………………………56 5.4 Post y Transmisión de programas PC a CNC……………. 57

Parte III: Sistemas de Producción Avanzados

6. LINEAS DE PRODUCCION 6.1 Líneas de Producción Convencional…………………………………..58 6.2 Líneas de Producción Automatizadas…………………………………59 6.3 Líneas de Ensamble …………………………………………………….61

7. SISTEMAS DE MANUFACTURA AVANZADAS 7.1 Líneas TRANSFER ……………………………………………………...63 7.2 Líneas TRANSFER FLEXIBLES……………………………………….64 7.3 Sistemas de Manufactura Flexible FMS……………………………...65 7.4 Celdas de Manufactura Flexible FMC………………………………...66 7.5 Las Maquinas CNC Unitarias…………………………………………..67 7.6 Las Maquinas Convencionales………………………………………...67

8. SISTEMAS DE MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CIM

8.1 Introducción a los sistemas de manufactura avanzada…………….68 8.2 Tecnologías CAD-CAE-CAPP-CAM-FMS- CAQ- ERP-MRP- PPS-

CIM. ………………………………………………………………………69 Bibliografía……………………………………………………………………81



Prefacio

La permanente necesidad de actualizar las tecnologías de producción en la industria, requiere de decisiones acertadas y rápidas de manera que se deben de adoptar las técnicas adecuadas para el logro de los objetivos que persigue la industria nacional.

Desde siempre en la mente de todo emprendedor esta crear un bien o servicio que brinde una utilidad o bienestar para la sociedad y rentabilidad para su empresa. Cualquier diseño u objeto creado como: Maquina, herramienta, equipo, electrodoméstico, accesorio, vehículo, repuesto o elementos en general, que es desarrollado, debe ser fabricado para darle una utilidad real como pieza individual o parte de un mecanismo como: Bombas, ventiladores, bicicletas, chancadoras, molinos, fajas transportadoras, etc.

Estas maquinas pueden formar parte de una Línea de Producción continuo como del azúcar, del esparrago, bebidas, harinas o de Producción intermitente como carrocerías, estructuras, vehículos.

La Manufactura o Procesos de Manufactura es una de las fuentes propulsores del desarrollo industrial de un país, pero si esta se apoya en tecnología de punta, con la ayuda de la computadora y de la Ingeniería de Software, entonces estaríamos hablando de la Manufactura Asistida por Computadora CAD/CAM, es decir, el desarrollo de procesos de manufactura complejos. Los SISTEMAS DE MANUFACTURA AVANZADOS desarrolla procesos no posibles en la forma convencional, logrando optimizarlos utilizando mecanismos de alta precisión, flexibilidad, productividad y económicos, lo que permite desarrollar desde pequeños lotes hasta alta producción, muchos productos con aplicaciones automatizadas en el campo industrial.

La automatización de los procesos industriales en estos últimos años ha dado lugar a un avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible gracias a una serie de factores entre los que se encuentran las nuevas tecnologías en el campo mecánico, la introducción de los computadores, y sobre todo el control y la automatización de sistemas y procesos.

La incorporación de los computadores en la producción es, sin lugar a dudas, el elemento importante que está permitiendo lograr la automatización integral de los procesos industriales. La aparición de la nano electrónica y de los microprocesadores ha facilitado el desarrollo de técnicas de control complejas, la robotización, la implementación de sistemas integrados de control y de producción. Todos estos elementos llevan consigo la reducción de costos, el aumento de la productividad y la mejora de calidad del producto.

En la primera época de la automatización estuvo marcada por la aplicación de dispositivos mecánicos capaces de controlar una secuencia de operaciones y el comienzo del estudio sobre la regulación automática. Además, a nivel de empresa, se desarrolló el concepto de producción continua tanto para la fabricación de productos típicamente continuos, como para los de tipo discreto.



En la segunda época, desde la Segunda Guerra Mundial hasta nuestros días, se ha caracterizado por la aparición de la microelectrónica y con ello la de los computadores, y a su vez por el gran avance de la Teoría del Control y redes de comunicación ópticas. También en esta época, la introducción de los robots industriales en la fabricación de series pequeñas y medianas ha incrementado sustancialmente la flexibilidad y autonomía de la producción.

El objetivo de este presente texto y en base a mi experiencia transcurridas en el área de la manufactura por las empresas muy tecnificadas que labore pretendo enseñar estas tecnologías muy pocos enseñadas en este país pos instituciones educativas a nivel de especialización. Espero que el estudiante estará en condiciones de:

Comprender y aplicar los conceptos y técnicas relacionados con la Manufactura Asistida por Computadora CAM, CNC, CAQ, FMS, CIM.

Utilizar correctamente y aplicar el software especializado de fabricación CAD/CAM.

Conocer Sistemas de Manufactura Flexible FMS, Celdas de Fabricación FMC.

Desarrollar métodos y los requerimientos de recursos técnicos y humanos para operar Sistemas de Manufactura Avanzados, que pueden ser utilizados para crear sistemas manufactureros competitivos aplicando parámetros de Productividad, Calidad, Flexibilidad y Costos mínimos.

AGRADECIMIENTO Agradezco eternamente a todos mis profesores de la universidad, así como a mis Jefes directos y Gerentes que me apoyaron y confiaron en mí para el buen desempeño de mis labores. Los viajes al exterior me valieron para hacer un análisis más amplio de esta tecnología de Manufactura. Agradeceré el apoyo de todos los estudiantes o usuarios y por si exista algún error de escritura o información, con mucho gusto hare las correcciones respectivas para mejorar la calidad de este texto. DEDICATORIA Dedico este pequeño texto a mis padres Mauricio Rodríguez Bernabé y mi madre Dolores Salvatierra Cruz, que siempre me inculcaron que la única herramienta que me hará progresar es el estudio. También dedico a mi esposa Flor Zavala y a mis hijos Diana y Fred que me escucharon y también concluyeron sus estudios universitarios, son mis colegas. Quiero hacer una mención honrosa a mi compañero de trabajo Ing. Hermes Sifuentes Hinostroza que siempre me animo a desarrollar este texto.



Acerca del Autor

El Ingeniero Daniel Rodríguez Salvatierra, nace el 02 de Julio de 1956 en la ciudad de Trujillo, La Libertad – Perú, realizo estudios de Ingeniería Industrial, estudios que lo realizo en la Universidad Nacional de Trujillo y con Maestría en Docencia Universitaria.

Su trayectoria profesional es: EXPERIENCIA PROFESIONAL

Diciembre 2000 a la fecha: Asesoría de empresas en Tecnología CAD CAM: NOVA, QPLAS, PIERIPLAST, MELAFORM, SEGURINDUSTRY, FISAC, FAMECA, LA CASA DEL TORNILLO, STEEL INDUSTRY, FUNDICION CALLAO, SENATI, etc.

Marzo1996 - Septiembre 1999: Fabricación Industrial de Maquinarias, FIMA S.A.

- Empresa Metal-mecánica, fabricante de Equipos de Minería, Plantas completas de harina de pescado, Equipos para plantas de azúcar y diversos equipos industriales. Cargo : Jefe de Producción, Área Mecánica –CNC (4 años)

Enero 1982 - Marzo 1996: Motores Diesel Andinos S.A., MODASA

- Empresa Automotriz, fabricante de Motores Diesel VOLVO, PERKINS, Grupos Generadores, Carrocerías, repuestos y aplicaciones automotrices diversas. Cargo: Jefe de Ingeniería de Métodos (3 años) Cargo: Jefe de Departamento Fabricación Componentes-CNC (7años)

Agosto 1980 - Junio 1981: Industrias Harman S.A. - Empresa Metal-mecánica, fabricante de Hornos industriales, Cajas de Seguridad y Equipos Industriales diversos.

Cargo: Supervisor en Planta Departamento de Producción

EXPERIENCIA DOCENTE UNIVERSITARIA

Abril 2002 al 2009 : UNIVERSIDAD PARTICULAR CESAR VALLEJO Profesor Auxiliar de la Escuela de Ingeniería Mecánica “Manufactura Moderna “ “Ingeniería de Producción “



Abril 2000 a la fecha: UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Profesor Auxiliar de Escuela de MECATRONICA Curso “Sistemas de Manufactura Reconfigurable”

Abril 2000 a la fecha: UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO Profesor Auxiliar de la Escuela de Ingeniería Industrial Cursos " Manufactura Asistida por Computadora CAM" “Ingeniería de Métodos" “Automatización Industrial" “Sistemas de Calidad" “Sistemas de Producción Avanzados”

Febrero a Dic del 2000: SENATI ZONAL LA LIBERTAD Instructor de Técnicos Industriales - Mecánica de

Producción

Espero compartir mis experiencias adquiridas en cursos de capacitación en el extranjero, referente a esta especialidad, como en Promecor, Córdoba - Argentina; Iscar, Tefen - Israel; Meriland EE.UU. y visitas a Ferias Internacionales como International Manufacturing Tools Sistem (IMTS), en Chicago, Illinois – EE.UU. Desarrollo el siguiente texto con mucho cariño para los estudiantes y usuarios, como material de consulta, dado que la Tecnología de Manufactura Avanzados es muy amplia y que progresivamente se irá incrementando temas afines.



Parte I: Procesos de Manufactura Convencional y CNC SISTEMAS DE PRODUCCION AVANZADOS



1. LA MANUFACTURA CONVENCIONAL 1.1 Ingeniería de Manufactura. Es la ciencia que estudia los procesos y fabricación de componentes mecánicos con la adecuada precisión dimensional, así como de la maquinas herramientas y demás equipos necesarios para llevar a cabo la realización física de tales procesos, su automatización, planificación y verificación. La Ingeniería de Manufactura es una función que lleva acabo el personal técnico de Ingeniería, y está relacionado con la planeación de los procesos de manufactura para la producción económica de productos de alta calidad. Su función principal es preparar la transición del producto desde las especificaciones de diseño hasta la manufactura de un producto físico. Su propósito general es optimizar la manufactura dentro de la empresa determinada. el ámbito de la ingeniería de manufactura incluye muchas actividades y responsabilidades que dependen del tipo de operaciones de producción que realiza la organización particular. Entre las actividades usuales están las siguientes: 1) Diseño del producto y análisis de esfuerzos 2) Planeación de los procesos 3) Métodos y mejoramiento continuo. 4) Diseño de planta para capacidad de manufactura 5) Gestión y control de recursos 6) Costos y presupuestos La Manufactura es la transformación de la materia prima a través de los procesos de transformación o manufactura en un producto útil dandole mayor valor agregado considerándose como uno de los rubros que genera más empleo en un país. En Estados unido esto representa aproximadamente el 25 % de su PBI.

Materiales Maquinas herramientas CNC Partes o piezas Acero Prensa Polea Bronce Taladro Pistón Aluminio Torno Eje Plástico Fresadora Manija Madera Rectificadora Engranaje Fundición gris Cizalla Monoblock Cobre Roladora Carcasa …etc …etc …etc

MP PROCESOS DE MANUFACTURA PT

ENSAMBLE

MAQUINARIA

O EQUIPO



1.2 La Manufactura Convencional El origen de la experimentación y análisis en los procesos de manufactura se acreditaron en gran medida a FRED W. TAYLOR quien un siglo después de Whitney publico los resultados de sus trabajos sobre el labrado de los metales aportando una base científica para hacerlo. Miron L. Begeman y otros investigadores lograron nuevos avances en las técnicas de fabricación, estudios que han llegado a logrado aprovecharse en la industria de manufactura. La manufactura convencional hace uso de maquinas herramientas de manejo manual a través de palanca, volantes, levas u otro mecanismo mecánico, y depende de la capacitación y habilidad del operador para obtener productos de calidad.

RECTIFICADORA TALADRO TORNO HORIZONTAL FRESADORA

Maquinas Herramientas Convencionales ESMERIL

MANUFACTURA CONVENCIONAL VS MANUFACTURA MODERNA

1. Variedad limitada productos 2. Diseños simples y antiguos 3. Costos variables 4. Tiempos largos de entrega 5. Stock de inventarios 6. Mayor numero de maquinas. 7. Tamaño grande de plantas. 8. Productos rechazados 20 –

30%.

1. Gran variedad de productos 2. Diseños modernos y actualizados 3. Costos fijos y competitivos 4. Tiempos cortos de entrega 5. Stock cero 6. Menor número de maquinas. 7. Tamaño mínimo de plantas. 8. Productos rechazos 2%.



2. CLASIFICACION GENERAL DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA 2.1 Operaciones de proceso

2.1.1 Procesos que cambian la forma del material.

LA FUNDICION, MOLDEADO: Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. El principio de fundición es simple: se funde el metal, se vacía en un molde y se deja enfriar, existen todavía muchos factores y variables que se deben considerar para lograr una operación exitosa de fundición. La fundición es un antiguo arte que todavía se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido a presión (método para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se inyecta a presión en un molde o troquel de acero).

Proceso de fundición en arena



METALURGIA DE POLVOS: La pulvimetalúrgia abarca las etapas comprendidas desde la obtención de polvos metálicos duros hasta las piezas acabadas, es decir, producción de polvos, mezcla, aglomeración, sinterización y acabado. Su competidor más directo es el moldeo de precisión o moldeo a la cera perdida. La industria pulvimetalúrgica se basa en la producción de grandes series en las cuales el costo del mecanizado influye decisivamente en el costo del producto sinterizado.

(1)Mescla de polvos duros-(2)moldeado-(3)sinterizado Cuchilla de torno

Productos obtenidos por la metalurgia de polvos



FORMADO DE METALES EN FRIO O EN CALIENTE: El forjado, fue el primero de los procesos del tipo de compresión indirecta y es probablemente el método más antiguo de formado de metales. Involucra la aplicación de esfuerzos de compresión que exceden el esfuerzo de fluencia del metal. El esfuerzo puede ser aplicado rápida o lentamente. El proceso puede realizarse en frío o en caliente, la selección de temperatura es decidida por factores como la facilidad y costo que involucre la deformación, la producción de piezas con ciertas características mecánicas o de acabado superficial es un factor de menor importancia. El forjado por impacto a su vez puede ser dividido en tres tipos: a) Forjado de herrero. b) Forjado con martinete. c) Forjado por recalcado.

El laminado, consiste en la reducción a chapas del metal mediante el paso único o repetido de los lingotes por un laminador. Este consta de una serie de cilindros separados unos de otros por un espacio que puede reducirse o aumentar según el espesor que se quiera obtener. La operación se efectúa a temperaturas elevadas, que alcanzan unos mil grados para el acero, pero se realiza en frió si se desea conseguir chapas muy finas. La extrusión, es el proceso por el cual se obliga a un material dúctil, por acción de alta presión de un pistón, pasar a través de una boquilla o dado con el perfil deseado, con forma circular, hexagonal, cuadrada u cualquier perfil deseado. El Corte, es un proceso de separación o división de materiales haciendo uso de guillotina, oxicorte, plasma, corte por laser, corte por chorro de agua. Plegado y Embutido, es un proceso de deformación plástica de planchas con el objeto de darle forma geométricas planas diversas. Se usan troqueles desde simples a operaciones combinadas de corte-plegado-embutido, se le llama troqueles múltiples.

EXTRUSION

LAMINADO

FORJADO

PLEGADO



Productos desarrollados por troqueles de corte, dobles y embutidos. REMOSION DE MATERIAL CON DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA

Maquinado Convencional, es el proceso mediante el cual se remueve material de una pieza, a través de cuchillas de corte, para darle forma y hacerla útil. Entre las máquinas herramientas básicas se encuentran el torno, las perfiladoras, las cepilladoras y las fresadoras. Hay además máquinas taladradoras y diferentes tipos de máquinas- herramientas.

Herramientas de corte de metales. Torno convencional.

Maquinado especial CNC, comprende el mismo proceso anterior, con la diferencia que hace uso de maquinas herramientas a control numérico CNC.

Torno CNC



2.1.2 Procesos que mejoran las propiedades. Los tratamientos Térmicos, son procesos cuyo objetivo es dar mayor dureza al material, a través de propiedades de la estructura del metal, que ocurre por la variación de la temperatura, cuando se calienta y se enfría bruscamente adquiriendo la configuración de otra estructura más compacta. El producto adquiere mayor vida útil por el desgaste y mayores esfuerzos de trabajo.

Templado y Revenido



2.1.3 Procesos que mejoran las superficies.

Se consigue bajo tres formas: 1. Adhesión electroquímica. Se aplica por el siguiente motivo: La corrosión, se define como el deterioro de una superficie,

evitarlo es imposible, pero llevándolo a aun proceso de recubrimiento electrolítico, al menos se puede lograr con toda seguridad la inhibición del efecto corrosivo, alargando su vida útil.

El cromado, es fina capa de cromo metálico sobre la superficie (0.1 mm), basado en la electrólisis, y se realiza con el fin de otorgarles una buena presentación o de acabados decorativos al material (o piezas) previamente tratado; otras veces para otorgarles mayor dureza y exigente acabado liso con brillo al espejo y con alta precisión.

2. Galvanizado. Son procesos como el cincado, niquelado.

La galvanización en caliente es un proceso mediante el que se obtiene un recubrimiento de zinc sobre hierro o acero, por inmersión en un baño de zinc fundido, a una temperatura aproximada de 450º C. A esta operación se la conoce también como galvanización por inmersión o galvanización al fuego. El proceso de galvanizado tiene como principal objetivo evitar la oxidación y corrosión que la humedad y la contaminación ambiental pueden ocasionar sobre el hierro.

3. También comprende la limpieza y tratamiento de la superficie, el rebarbado o eliminado de filos cortantes, el arenado, granallado, lijado, lapeado o pulido brillante, el pintado.



2.2 Operaciones de ensamble 2.2.1 Procesos de unión permanente.

Soldadura, en ingeniería, procedimiento por el cual dos o más piezas de metal se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin al aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas que se han de soldar.

SOLDADURA POR PRESION

SOLDADURA TERMICA



2.2.2 Procesos de ensamble mecánico. Es el proceso a través del cual se unen las partes o piezas fabricadas individualmente, por ser elementos intercambiables, cuando sufren desgaste. Estos elemento se unen utilizando partes estandarizadas como pernos, tornillos, pines, chavetas, fajas, etc.

Diseños avanzados de ensamble con Solidworks.

SOLDADURA POR CAPILARIDAD



3. OPERACIÓN Y PROGRAMACION DE MAQUINAS CNC: Antes de programar un maquina primero tenemos conocerla y luego aprender a operarlas.

3.1 LAS MAQUINAS CNC 3.1.1 Componentes de las Máquinas CNC

3.1.2 Control Numérico (NC) o Panel de Mando Lo conforman el Monitor, el Teclado de programación y el Panel del Operador.



3.1.3 EJES DE DESPLAZAMIENTO DE LA MAQUINA CNC En el caso de los Tornos CNC tiene dos ejes principales que son X que equivale al diámetro y Z que corresponde a la longitud de la pieza.

Ejes de un Torno CNC básico.

El Centro de Mecanizado CNC tiene tres ejes principales X,Y,Z y en algunas máquinas tres ejes secundarios A, B, C.

X

B

A

Z Y

C

W



CENTRO DE TORNEADO ( MILLTURN ) DE 5 EJES



CENTRO DE MECANIZADO HORIZONTAL CNC

3.1.4 Husillo principal.

Para el caso de los Centros de Mecanizado, el Cambiador de herramientas automático alimenta al husillo las herramientas necesarias para la ejecución de las operaciones programadas.

En los Tornos CNC, en el husillo se instala el Mandril o Chuck, elemento de sujeción de las piezas. Normalmente el Mandril tiene un sistema autocentrante y de accionamiento hidráulico.

Husillo de un Torno CNC

X

Z

Y



Husillo de accionamiento indirecto a través de fajas. Cada motor tiene un encoder para el control de giro en RPM.

Fig.: Husillo de Centro de Mecanizado CNC. La nueva tecnología de motores de husillo en de accionamiento directo, es decir la carcasa del husillo es el estator y el eje es el rotor.

3.1.5 Mesa de trabajo La mesa de trabajo es movida por un tornillo eje de esferas recirculantes accionada a un Motor directa o indirectamente. Las esferas recirculantes son lubricadas automáticamente por un chorro a presión de aire con aceite lubricante.



– Reduce fricción – Elimina holgura

Tornillo de esferas recirculantes autolubricadas.

Tornillo de desplazamiento de una maquina convencional.



Bancadas de un torno CNC

Mesa o pallet intercambiable de un Centro de mecanizado CNC.



3.1.6 Sistema de Medición Óptico Las Máquinas Herramientas CNC tiene como elemento de precisión a un sistema óptico bajo dos modelos:

Regla Óptica. Este modelo es un sistema de medición directa y como su nombre lo indica es de forma lineal. Su escala está diseñada con miles de microventanas que permiten el paso de la luz transformándose en una señal o impulso eléctrico que es procesada en la computadora CNC determinando con precisión el posicionamiento de la mesa de trabajo.

Regla óptica, tiene grabaciones muy finas por un proceso óptico.

Disco Óptico o Encoder. Es un sistema de medición indirecta formado por un disco rotativo que indirectamente traduce el movimiento angular en un desplazamiento lineal. Este sistema generalmente esta unido al eje de esferas recirculantes.



Disco óptico o encoder, mide el posicionamiento angular. 3.1.7 SISTEMA DE POSICIONAMIENTO DE LA MESA DE TRABAJO

– Mayor precisión – Sensores para medir posición real – Señal de retroalimentación



Sistema de control de posición.

3.1.8 Torreta portaherramientas Es el elemento donde se sujetan las herramientas de corte.

En esta figura se muestra una Torreta estándar de un Torno CNC



Maquinas mas especiales poseen un magazín de herramientas tipo faja según se observa en la figura.

En la figura se muestran un Torno con dos husillos y dos torretas para una alta producción.



3.1.2 UNIDADES AUXILIARES A. SISTEMA DE LUBRICACION AUTOMATICA CENTRALIZADA

Es la unidad que lubrica a todo el sistema. Tiene puntos de lubricación que son liberados cada cierto periodo expulsando de una a varias gotas de lubricante sobre las partes importantes del mecanismo.

Unidad central de lubricación de las maquinas CNC B. SISTEMA DE REFRIGERACION DE ACEITE PARA HUSILLO

Mantiene el control de la temperatura del husillo para un largo tiempo y alta velocidad de trabajo.



C. EXTRACTOR DE VIRUTAS.

Permite la extracción constante de las virutas y para una fácil limpieza de la maquina.



3.2 OPERACIÓN DE MAQUINA CNC 3.2.1 PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

Todas las maquinas CNC están provistas de múltiples dispositivos de seguridad tanto por software como por hardware para proteger al operador y la maquina; pero existen normas básicas de seguridad muy comunes para uso o manejo de maquinas herramientas que se deben tener siempre en cuenta . El operador debe leer cuidadosamente el catalogo de seguridad y respetar todos los avisos de peligro que se encuentran colocadas alrededor de la maquina. Se deberá hacer un repaso a todos los participantes sobre las Instrucciones de Seguridad antes de iniciar la operación de la maquina CNC.

TORNO CNC BANCADA PLANA

BANCADA

MONITOR

TORRETA: Para

sujetar las herramienta

CONTRAPUNTA:

Soporte de ejes largos

HUSILLO:

Para sujetar

la pieza o eje.

EJE Z

EJE X



TORNO CNC BANCADA INCLINADA



3.2.2 PROCEDIMIENTOS DE OPERACION: 1º) Encendido y puesta en referencia de la maquina.

2º) Movimiento manual de ejes en JOG.

3º) Movimiento con volante electrónica



4º) Preparación del Programa



DEFINICION DEL PROCESO DE TRABAJO

5º) Medición de herramientas

Código de posición

6º) Medición de cero Pieza (G54, G55, G56 … G59)



Para Tornos CNC

Para fresadoras CNC

Aprendiendo el manejo de una máquina CNC y la programación, estará apto para poder operar cualquier máquina en el mundo, porque todos usan el lenguaje universal de programación EIA/ISO DIN 66025. Existen máquinas más sofisticadas que usan, además, un lenguaje conversacional con el operador, pero estas son especiales para cada marca de máquina como el lenguaje Mazatrol de MAZAK y el Sinumerik de SIEMENS. Cuando las piezas son simples se puede programar manualmente, pero cuando son complejas se hace uso de software de programación CAD-CAM.

G54

G54



3.3 Fundamentos de Programación Manual CNC

3.3.1 Fundamentos de programación CNC

1) ESTRUCTURA DEL PROGRAMA CNC.

La estructura del programa CNC se basa en la norma DIN 66025. Un programa de pieza consta de una sucesión completa de secuencias, que describen la ejecución de un proceso de mecanizado en una máquina-herramienta con control numérico.

Un programa CNC de pieza se compone de: - el carácter para el inicio del programa: % - un cierto número de secuencias: N - el carácter para la finalización del programa: M30 El carácter para el inicio del programa precede a la primera secuencia del programa de pieza. El carácter para la finalización del programa, se encuentra en la última secuencia del programa de pieza. Esquema del programa CNC: Programa de pieza en formato de entrada /salida.

Los subprogramas y los ciclos pueden ser parte integrantes del programa. Los ciclos son subprogramas creados por el fabricante de la máquina o por nosotros, y pueden ser protegidos especialmente frente a utilización indebida.

2) ESTRUCTURA DE UNA SECUENCIA.

Una secuencia contiene todos los datos para la ejecución de una etapa de trabajo. La secuencia consta de varias palabras o mandatos y del carácter "fin de secuencia" (LF o ; ). La longitud de la secuencia puede ser de 120 caracteres como máx. La secuencia es visualizada por completo, distribuida en varias líneas.



El número de secuencia se introduce como N... , que pueden ser libremente elegidos. Sirve para obtener una búsqueda de secuencia y funciones de salto definidas; un mismo número de secuencia solo puede ser utilizado una sola vez en el programa.

N32 G01 X50. Z5.

No. Bloque Función Destino

Se admite una programación sin número de secuencia. Sin embargo, en este caso no es posible la búsqueda de secuencia ni ninguna función de salto. Para configurar la estructura de una secuencia de una forma clara las palabras de la misma han de ser ordenadas en la sucesión que indica la clave del programa CNC. Ejemplo de secuencia: N41 G... X... Y... Z... F... S... T... D... M... LF N Dirección del número de bloque o secuencia. 41 Número de secuencia G... Función de desplazamiento X... Y... Z... Punto de desplazamiento o destino F... Avance (mm/rev o mm/min)



S... Velocidad de corte (Vc cte. m/min) o RPM T... Número de herramienta D... Archivo de las dimensiones de la hta. M... Función auxiliar de la maquina LF, ; Fin de secuencia. Cada secuencia ha de ser cerrada al final con el carácter de fin de secuencia "LF, EOB, ;" . En la pantalla aparece este carácter como carácter especial. Al imprimir el programa este carácter no aparece.

3) FUNCIONES DE PROGRAMACION CNC Existen múltiples funciones de programación, que en su mayor parte son códigos estándares según Norma DIN 66025, pero que muchos casos estas funciones cambian según el fabricante. Para esto es necesario revisar siempre el Manual de Funciones de cada máquina antes de programarla. En todo software de CAD-CAM el Procesador edita el programa en base a los códigos estándar y luego el Post-procesador lo individualiza según la maquina. 1. FUNCIONES PRINCIPALES G Existen funciones principales de G00 hasta G99, cada una cumple una determinada acción de desplazamiento de la herramienta. Estas funciones de programación permiten desplazar la herramienta sobre el perfil deseado de la pieza en movimiento rápido o de corte. Esta función da una determinada orden de desplazamiento de la herramienta asignada. Así tenemos las siguientes funciones:

G00 - DESPLAZAMIENTO RAPIDO, parada precisa 2.



G01 - INTERPOLACION LINEAL Es una función de mecanizado con corte de material, bajo una orden de avance F en mm/rev. o mm/min..

G02/G03 - INTERPOLACION CIRCULAR HORARIO/ANTIHORARIO

Es también una función de mecanizado con corte de material para hacer radios, bajo una orden de avance F en mm/rev. o mm/min..



4) CICLOS DE MECANIZADO Existen también ciclos de mecanizado desde el simple que es solo un bucle de mecanizado hasta otro que abarca varios movimientos similares simplificando la programación manual, ya que esta es un poco complicada.

A continuación se muestran ciclos de desbaste utilizado con la programación en Keller. D R

G81 X… Z… D…. H… R… H

X, Z

L D R

G82 X… Z… D…. H… R…L.. X, Z H



Según norma DIN 66025. Estas funciones auxiliares de maquina abarcan de M00 hasta M99

Las funciones auxiliares participan solo en el funcionamiento de la maquina como giro de husillo, activar refrigerante, giro de torreta, etc.

2. FUNCIONES AUXILIARES DE MAQUINA M : TORNOS CNC

FUNCION ROMI GALAXY 15S SIEMENS 810T FAGOR 8025/30

M00 Parada programada Idem Idem

M01 Parada opcional Idem Idem

M02 Fin de programa Idem Idem

M03 Rotacion del husillo en sentido horario Idem Idem

M04 Rotacion del husillo en sentido antihorario Idem Idem

M05 Parada del husillo Idem Idem

M06 Libera giro de torreta Idem

M07 Activa refrigerante de corte de alta presion Enclavamiento

M08 Activa refrigerante de corte Idem

M09 Desactiva refrigerante de corte Idem

M10

M11 Funcionamiento del extractor de virutas Idem

M12 Cambia de rotacion del extractor Detencion del extractor de virutas

M13 Encrochar el sist.de Hta. CW y act. Refrig.

M14 Encrochar el sist.de Hta. CCW y act. Refrig.

M15 Activa hta. rotativa en sentido horario

M16 Activa hta. rotativa en sentido antihorario

M17 Desactiva herramienta rotativa Fin de subprograma

M18 Activa manipulador de piezas

M19 Parada orientada del husillo Idem Idem

M20 Activa aparato alimentador de barras Presion platos portapiezas. Nivel 1 : 28 bars

M21 Desactiva aparato alimentador de barras Presion platos portapiezas. Nivel 2 : 24 bars

M22 Activa disposit. de enclavamiento de husillo Presion platos portapiezas. Nivel 3 : 18 bars

M23 Desactiva el enclavamiento de husillo Presion platos portapiezas. Nivel 4 : 8 bars

M24 Abre chuck

M25 Cierra chuck Fijar contrapunta

M26 Retrocede el mango de la contrapunta Cerrar mordazas plato portapiezas

M27 Avanza el mango de la contrapunta Abrir mordazas plato portapiezas

M28 Abre luneta

M29 Cierra luneta

M30 Fin de programa Idem Idem



5) ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE FABRICACION CNC

MAQ. CNC 1

COMPUTADORA

IMPRESORA

MAQ. CNC 2

LECTORA DE

CINTAS

PERFORADORA DE CINTAS

MAQ. CNC 3

CD CD

HASTA UN MAXIMO

CINTA MAGNETICA DE 48 MAQUINAS

6) FORMAS DE PROGRAMACION

Programación en la Oficina, se da cuando: - Los comandos disponibles no ofrecen la comodidad necesaria de

operación. - Las piezas a ser mecanizadas son de geometría extremadamente

compleja. - En la fábrica existen muchas máquinas CNC similares. - No hay personal suficiente calificado en el taller.

INTERFASE

DNC



Programación en Oficina cuando se requiere mayor información

Programación en el Taller, se da cuando:

- Las máquinas CNC ofrecen la necesaria comodidad de operación.

- Las piezas a ser mecanizadas son de geometría simple. - Sólo existen pocas máquinas en la fábrica.

7) TIPOS DE PROGRAMACION CNC 1. Programación Manual:

Puede hacerse en la Oficina o en el Taller.

- Los datos necesarios para el programa son introducidos directamente del dibujo de la pieza al Panel de Mando NC, escritos en forma de instrucciones o sentencias de programación.



2. Programación Automática : CAD-CAM - Cuando hay que maquinar una pieza de una geometría muy

compleja, el número de sentencias puede ser muy elevado y pueden ser necesarios cálculos muy complicados para obtener la trayectoria, aumentando la probabilidad de errores. Por esta razón existen los lenguajes avanzados de programación, como el CAD-CAM que apenas exige la introducción de los datos del dibujo de la pieza y algunos datos técnicos adicionales, luego éste software elabora el programa pieza requerido.



3.3.2 PROGRAMACION MANUAL CNC Y SIMULACION: KELLER SOFTWARE DE ENSEÑANZA DE TORNO CNC Es un software exclusivo para la enseñanza de programación manual tanto para Torno CNC como para Fresadora CNC. PROCEDIMIENTO:

1. INSTALACION Instalador Keller Torno Descomprimir KGRDEB.zip a una carpeta creada. C:|KELLER Start: Para inicio del programa

2. APLICACIÓN F10 inicia la pantalla Modos : F1 Demostración ; aquí se tiene 3 demos. F2 Informaciones de CNC ; contiene material didáctico básico. F3 Geometría y definición de ejes. F4 Programación con simulación F9 Ajustes generales: Para cambiar el tipo de máquina de bancada plana (Keller) o bancada inclinada (PAL). F4 PROGRAMACION CON SIMULACION F1 Elaborar programa principal: Para hacer nuevos programas. F2 Elaborar subprograma: Para hacer nuevos subprogramas. F3 Cargar programa principal: Para cargar un programa del archivo. F4 Cargar subprograma: Para cargar un subprograma del archivo. F8 Revolver: Para definir y seleccionar las herramientas de corte.



F9 Ajustes : Para definir el material en bruto

Para elaborar un programa principal: F1 y luego F4 Para editar los bloques solo se llenan la parte numérica solamente en los casilleros necesarios y F10 para cargar el bloque o secuencia.

3.3.3 Practica de Programación Manual con Keller. Desarrollaremos un programa de la siguiente pieza para un torno CNC.

Plano de pieza tipo



Programa ejemplo N1 G90 DATOS DE INICIO Acotado en absoluto N2 G0 X150 Z150 Alejamiento de torreta al pto. de cambio hta. N3 G54 Cero pieza N4 T0101 M6 DATOS DE CORTE Herramienta de desbaste N5 G96 S120 M4 G96: Vc cte.=120 m/min N6 G92 S1500 Giro máximo 1500 RPM N7 G0 X42 Z2 F0.3 ACERCAMIENTO Acercamiento de herramienta N8 G82 X28 Z-69 D1.5 H0.5 R38 L-73 OPERACIÓN: Ciclo de desbaste N9 G81 X24 Z-62 D1.5 H0.5 R29 Ciclo de desbaste N10 G82 X20 Z-52 D1.5 H0.5 R25 L-62 Ciclo de desbaste N11 G82 X16 Z-19 D1.5 H0.5 R20 L-22 Ciclo de desbaste N12 G0 X150 Z150 ALEJAMIENTO N13 T0202 M6 Herramienta de acabado N14 G96 S220 M4 G96: Vc cte.=220 m/min N15 G92 S2000 Giro máximo 2000 RPM N16 G0 X0 Z2 Acercamiento de herramienta N17 G1 X0 Z0 F0.15 Avance de corte lineal N18 G3 X11.313 Z-13.657 I0 K-8 Avance de corte circular anti horario N19 G1 X11.313 Z-17 Avance de corte lineal N20 X20 Z-22 N21 Z-52 N22 X24 Z-62 N23 G3 X28 Z-64 I0 K-2 N24 G1 X28 Z-69 N25 G2 X34 Z-72 I3 K0 N26 G1 X36 Z-73 N27 Z-87 N28 G0 X150 Z150 N29 T0404 M6 Herramienta de ranurado N30 G97 S800 M4 N31 G0 X24 Z-46 N32 G1 X16 F0.08 N33 X24 N34 G0 X150 Z150 N35 T0505 M6 Herramienta de roscado N36 G97 S900 M3 N37 G0 X21 Z-19 N38 G83 X20 Z-44 D0.2 H0.92 R1.5 N39 G0 X150 Z150 N40 T0404 M6 Herramienta de ranurado / tronzado N41 G97 S800 M4 M3 N42 G0 X42 Z-86 N43 G1 X12 F0.08 N44 X42 N45 G0 X150 Z150 N46 M30 Fin de programa Después de tipiar el programa, presionar un escape y luego simular con F6 y después F2 para hacerlo más lento la simulación.



Parte II: La Manufactura Asistida por Computadora CAD/CAM

4. PROGRAMACION Y SIMULACION DE TORNO CNC CON CAD/CAM

OBJETIVOS GENERALES DEL CAD CAM. Los objetivos internos esperados son:

1. Conocer Sistemas Modernos de Fabricación CAD-CAM. 2. Flexibilidad de fabricación. 3. Aumento de la Productividad. 4. Ciclos más breves de programación y fabricación. 5. Mayor calidad. 6. Mínima tasa de rechazo. 7. Menos retrabajos. 8. Mejora de imagen. 9. Mejora de la calificación del personal. 10. Aumento de motivación de operadores e instructores.

Objetivos externos:

1. Transferencia de tecnología actualizada. 2. Mayor posibilidad de servicio en trabajos especializados. 3. Mayor capacidad de carga de máquinas. 4. Reacción más rápida a las variaciones del mercado. 5. Mayores posibilidades de coordinación de los proveedores. 6. Mayor flexibilidad ante la modificación de pedidos. 7. Mayores posibilidades de suministro y cumplimiento de los plazos.



PASOS PARA LA PROGRAMACION CAD/CAM PARA TORNO CNC

4.1) DISEÑO O IMPORTACION DE LA PIEZA DE TRABAJO

Para el caso del torno CNC se requiere solo un dibujo en 2D Autocad V2000

El dibujo debe estar en escala natural. Usar colores básicos, menos blanco.

La calidad del trabajo final se inicia desde la calidad del diseño inicial.

Los software de CAM están preparados para aceptar cualquier editor de diseño CAD.

4.2) EDICION DE OPERACIONES DE MECANIZADO

Se crean las operaciones de mecanizado, se seleccionan las entidades, herramientas y datos de corte. (Ver video Programación Torno CNC)



4.3) SIMULACION VIRTUAL

Aquí se ejecuta la simulación virtual tanto en 2D( simulación) o en 3D(verificar).

Simulación en 2D

Simulación en 3D (Verificar)



4.4) POST Y TRANSMISION DE PROGRAMAS

En este paso se ejecuta un programa Post-procesador que contiene toda la información de la maquina CNC y por tanto es particular para cada modelo de máquina. El Post es un programa compilador y traductor que baja las operaciones creadas, las herramientas, los datos de corte, y los movimientos de la herramienta vistas durante la simulación y genera el programa CNC requerido. Luego se transmite el programa CNC desde la PC a la maquina CNC.

Programa CNC



Un Torno CNC de 5 ejes puede realizar muchas operaciones.

Imagen de un Torno de 5 ejes.



5. PROGRAMACION Y SIMULACION DE FRESADORA CNC CON CAD/CAM

PASOS PARA LA PROGRAMACION CAD/CAM PARA FRESADORA CNC

5.1) DISEÑO O IMPORTACION DE LA PIEZA DE TRABAJO

Para el caso de la Fresadora CNC se requiere un dibujo en 2D o en 3D, depende de lo que se quiera fabricar y de la geometría de sus superficies.

El dibujo debe estar en escala natural. Usar colores básicos, menos blanco.

La calidad del trabajo final se inicia desde la calidad del diseño inicial.

Los software de CAD/CAM están preparados para aceptar cualquier editor de diseño CAD.



5.2) EDICION DE OPERACIONES DE MECANIZADO

Se crean las operaciones de mecanizado, se seleccionan las entidades, herramientas y datos de corte. (Ver video Programación Fresa CNC)

5.3) SIMULACION VIRTUAL

Aquí se ejecuta la simulación virtual tanto en 2D( simulación) o en 3D(verificar).



4º) POST Y TRANSMISION DE PROGRAMAS

En este paso corre un programa Post-procesador que contiene toda la información de la maquina CNC y por tanto es particular para cada modelo de máquina. El Post es un programa compilador y traductor que baja desde el software de CAD/CAM las operaciones creadas, las herramientas, los datos de corte, y los movimientos de la herramienta vistas durante la simulación y genera el programa CNC requerido. Luego se transmite el programa CNC desde la PC a la maquina CNC.

Desde una PC podemos tener comunicados varias maquina CNC.



Parte III: Sistemas de Producción Avanzados

6. LINEAS DE PRODUCCION 6.1 Líneas de Producción Convencional

De estación fija, es decir todos trabajan alrededor de un solo producto.

Por proceso, donde los productos o piezas se separan por el tipo de operación a ejecutar, como torneado, fresado, rectificado, tratamiento térmico, galvanizado, ensamble.

Por celda, aquí se crea una línea con operaciones comunes a cierta familia de productos



Por producto, creándose una sola línea donde se elabora un solo producto. 6.2 Líneas de Producción Automatizadas

Son líneas similares a las anteriores, solo que son completamente automatizadas.

Línea Transfer Circular, empleada la alta producción de piezas.

Sistema Flexible Manufactura



Celda Flexible de Manufactura

Celda unitaria de fabricación, una sola maquina CNC fabrica diversas piezas.



6.3 Líneas de Ensamble

Sistema lineal, donde se sub- ensamblan en forma vertical y ensamblan en forma horizontal en la línea principal, en estaciones especificas de ensamble.

Sistema circular, aunque similar al anterior pero tiene cerca la entrada de las partes y salida del producto ensamblado.



Sistema carrusel, aunque similar también a los anteriores porque tiene cerca la entrada de la partes y salida del producto ensamblado, pero brinda más espacio y comodidad a las estaciones de trabajo.

Sistema centralizado, donde se sub-ensamblan en una estación de trabajo automatizada o robotizada un gran porcentaje y luego ingresa a la línea principal.



7. SISTEMAS DE PRODUCCION AVANZADOS Son sistemas basados en el Volumen de Producción versus la Variedad de tipos de piezas a fabricar. Según esto se define el sistema de producción a emplear. Muchos de ellos son sistemas automatizados, para llegar a tiempos de fabricación de 3 horas a 1 minuto.

7.1 Líneas TRANSFER Las Líneas Transfer o de transferencia son sistemas rígidos de fabricación que está formado por un conjunto de máquinas especiales, formando una línea de fabricación con varias estaciones de trabajo. Cada estación de trabajo realiza una determinada operación específica dentro del proceso de fabricación. El tiempo de ciclo es 1 minuto para obtener una producción mensual de más de 30,000 piezas.

Para esto se requiere un gran número de herramientas, de dispositivos de sujeción y de transferencia de la pieza de producción.



Se justifica cuando es un proyecto de gran envergadura duradero por más de 10 años

Línea Transfer o de transferencia.

7.2 Líneas TRANSFER FLEXIBLES

Las Líneas de Transferencia Flexibles son sistemas que incluyen algunas estaciones flexibles además de máquinas especiales, formando una línea de fabricación de menor rigidez que la Transfer. Cada estación de trabajo realiza una determinada operación específica, pero en la estación Flexible es posible de cambiar el proceso de fabricación rápidamente sin que le afecte mucho a la línea. Los tiempos de ciclo son de 1 a 3 minutos.

Para esto también se requiere un gran número de herramientas, de dispositivos de sujeción y de transferencia de la pieza de producción, así como la selección de sistemas flexibles rápidos que no afecten a la línea principal. Se justifica también cuando es un proyecto de gran envergadura, duradero por más de 10 años.



7.3 Sistemas de Manufactura Flexible FMS Son sistemas de múltiples máquinas CNC iguales(1 a 8) equipadas con sistema robótico de transporte propio que alimenta cualquier pieza a cualquier máquina. La alimentación de piezas lo hace de acuerdo a una prioridad programado por la computadora central. También tiene un almacén central de herramientas y un robot que alimenta desde el almacén central a los magazines de cada máquina y reemplazando a las herramientas desgastadas. Los ciclos son entre 5 a 20 minutos.

Sistema Manufactura Flexible básico.



7.4 Celdas de Manufactura Flexible FMC Este sistema de fabricación combina el uso de máquinas herramientas CNC y máquinas convencionales modernas de tipo universal. Se crean pequeñas celdas o mini-fábricas flexibles con capacidad para producir variedad de piezas en pequeños lotes de producción. Es un sistema que esta de acorde con nuestra realidad, para bajas producciones, flexibilidad y con un mercado competitivo. Ciclos de 20-30’



7.5 Las Maquinas CNC Unitarias Las Maquinas CNC pueden trabajar en forma unitaria para fabricar variedad de piezas pero en lotes pequeños de producción. Ciclos de 30’ a 1 hora.

Maquina CNC preparada para fabricar variedad de piezas en forma continua.

7.6 Las Maquinas Convencionales Las maquinas convencionales solo pueden hacer una variedad limitada de piezas el lotes muy pequeños o unitarios. Sus ciclos son de 1 a 8 horas.



8. SISTEMAS DE MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CIM

8.1 INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE MANUFACTURA AVANZADA

En la actualidad las tecnologías CAD/CAM/CAE están muy integradas, esto se observa en muchos software que nacieron como diseñadores CAD y que posteriormente incorporaron paquetes Análisis de esfuerzos CAE y de manufactura CAM. Estas se encuentran ya en una fase de madurez. Su utilidad es indiscutible y han abierto mejores herramientas para el diseño, análisis de esfuerzos y facilidad para fabricaciones complejas CAM.

Cuando hace falta un sistema de diseño, va asociada a rediseños que se realizan sobre la marcha, con la consiguiente pérdida de tiempo y dinero. Estas Tecnologías nos permiten el desarrollo de prototipos rápidos y económicos, muchas veces solo basta verlos en forma virtual y aplicándoles el análisis de elementos finitos CAE para cálculos de esfuerzos no es necesario fabricar un prototipo real.

Los equipos de informática que soportar programas de CAD, requieren de ordenadores más veloces, con más memoria y mayor potencia gráfica. Como tendencia de futuro, se confirmará la desaparición de prototipos reales, pues las imágenes virtuales en 3D reemplazaran a los cuerpos reales y bastara un Ok para iniciar la producción CAM.

Otra tendencia de futuro en el campo de los periféricos es la popularización de los dispositivos de escaneado en 3D. Hasta el presente, las tecnologías de Rapid Prototyping, aunque consolidadas, no se han utilizado intensivamente dado su elevado coste. Los aparatos de medición por Laser Scan o de reproducción tridimensionales de objetos compartirán un lugar en la oficina técnica del mañana.

Mayor integración con las tecnologías CAD y CAM, con una especial potenciación del CAE: actualmente la mayoría de los desarrolladores de CAD cubren con su producto las necesidades de diseño, ingeniería CAE y fabricación CAM de la empresa, ofreciendo soluciones compactas en los más diversos campos de las tecnologías asistidas por computador. Pero lo que actualmente es casi una yuxtaposición de módulos CAD, CAE y CAM, en el presente es una unidad total: en etapas tempranas del diseño se podrá verificar su funcionalidad y flexibilidad, contando además con tecnologías de Rapid Protyping de los utillajes de fabricación (Rapid Tooling).

La competencia es cada día mayor y el tiempo de lanzamiento del producto es primordial a la hora de conseguir mayores beneficios. Por último, podemos citar la ausencia, prácticamente total, de formación con herramientas CAE de los estudiantes de ingeniería. Uno de los éxitos educacionales consistirá en preparar a los estudiantes en el entorno industrial que le espera donde los sistemas integrados CAD/CAM/CAE están convirtiéndose en estándares.



El futuro se muestra ambicioso tecnológicamente hablando, por la introducción de las Células de fabricación flexible y el gran avance de los Computadores y de los Robots. Todo ello lleva a pensar que la "Fábrica Automática" ya está presente.

8.2 Tecnologías CAD-CAE-CAPP-CAM-FMS- CAQ- ERP-MRP- PPS-CIM

Para iniciar y comprender estas tecnologías definiremos las siglas como sigue: 1. CAD (Computer Aided Design): Diseño asistido por computadora. 2. CAE (Computer Aided Engineer): Ingeniería asistido por computadora. 3. CAPP (Computer Aided Process Planning): Planificación de procesos asistida

por computador. 4. CAM (Computer Aided Manufacturing): Manufactura asistida por Computadora. 5. FMS (Flexible Manufacturing System): Sistema Flexible de Manufactura. 6. CAQ (Computer Aided Quality): Control de Calidad asistido por computadora. 7. ERP (Enterprise Resource Planning): Es un software conjunto integrado de

finanzas, distribución y manufactura con interfases con algunas otras aplicaciones.

8. MRP (Material Requirement Planning): Es el método usado para derivar el calendario maestro de la producción (MPS) a partir de pronósticos y/o órdenes de venta.

9. PPC (Production Planning and Control): Programa de Planificación de Proyectos.

10. CIM (Computer Integrated Manufacturing): Manufactura integrado por computadora, capaz de gobernar una o varias plantas.



DEFINICION DE LAS TECNOLOGIAS:

1. CAD: DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA

El diseño asistido por computadora, es el desarrollo grafico de los objetos en forma plana 2D o en tres dimensiones 3D en forma de superficies o sólidos virtuales. Después todas las partes son ensambladas haciendo uso de librerías de elementos estándar y después es posible de simular su funcionamiento.

Ensamble de mecanismo de transmisión hecho en Inventor 2010.

Despiece y simulación de mecanismo de transmisión hecho en Inventor 2010.



SOLID CONCEPT RHINO 4.0

Rhino 4.0, el programa de modelado de formas libres, es la herramienta de diseño de productos utilizada por gran parte de los ingenieros industriales en el proceso de investigación y diseño de un nuevo producto. Rhino 4.0 permite editar los modelos 3D obtenidos de otros programas CAD/CAM, presentarlos en diferentes formatos como IGES, DWG, DXF, OBJ, etc. y unirlos para el posterior análisis y verificación.

Se citan a continuación las principales empresas desarrolladoras de software CAD, junto con el producto CAD que crean:

Autodesk • AUTOCAD V14/ Inventor 10 Geometric Software Solutions Co. Limited. . Solidworks Premium 2010

Sing Maker . Rhinosceros 4.0 Silicon Graphics • ALIAS WAVEFRONT ComputerVision • CADD 5 Dassault Systèmes • CATIA Mc Donell Douglas • Unigraphics Hewlett Packard • PE-ME10, PE-SolidModeler Intergraph • EMS Matra Datadivision • Euclid Parametrics Technology C. • Pro/Engineer SDRC • IDEAS Master Series



2. CAE: LA INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADORA

Comprende, el análisis virtual de los materiales utilizados en el diseño.

Estos programas permiten calcular cómo va a comportarse la pieza en la realidad, en aspectos tan diversos como deformaciones, resistencias, características térmicas, vibraciones, etc.

Usualmente se trabaja con el método de los elementos finitos, siendo necesario mallar la pieza en pequeños elementos y el cálculo que se lleva a término sirve para determinar las interacciones entre estos elementos.

El CAE mecánico, en particular, incluye un análisis por elementos finitos (FEA, finite element analysis) para evaluar las características estructurales de una parte y programas avanzados de cinemática para estudiar los complejos movimientos de algunos mecanismos. Los sistemas CAE nos proporcionan numerosas ventajas:

Facilidad, comodidad y mayor sencillez en la etapa de diseño.

Rapidez, exactitud y uniformidad en la fabricación.

Alto porcentaje de éxito.

Eliminación de la necesidad de prototipos.

Aumento de la productividad.

Productos más competitivos.

Fácil integración, sin problemas adicionales, en una cadena de fabricación.

Se obtiene un producto económico, de óptima calidad y en el menor tiempo posible.

Cálculo de propiedades físicas: volumen, masa, centro de gravedad, momentos de inercia, etc.

Análisis tensional y cálculo mecánico y estructural: lineal y no lineal.

Análisis de vibraciones.

Simulación del proceso de inyección de un molde: análisis dinámico y térmico del fluido inyectado (inyección virtual)



Simulación de procesos de fabricación: mecanizado, conformado de chapas metálicas, soldaduras, análisis de fijaciones (fabricación virtual)

Simulación gráfica del funcionamiento del sistema: Cálculo de interferencias, estudios aerodinámicos, acústicos, ergonómicos, etc. (prototipo virtual)

3. CAPP (Computer Aided Process Planning):

PLANIFICACIÓN DE PROCESOS ASISTIDA POR COMPUTADOR. Es un sistema experto que captura las capacidades de un ambiente manufacturero específico y principios manufactureros ingenieriles, con el fin de crear un plan para la manufactura física de una pieza previamente diseñada. Este plan especifica la maquinaria que se ocupará en la producción de la pieza, la secuencia de operaciones a realizar, las herramientas, velocidades de corte y avances, y cualquier otro dato necesario para llevar la pieza del diseño al producto terminado.

4. CAM: MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADORA

Es la fabricación haciendo uso de maquinas herramientas a control numérico computarizado CNC. También hace uso de programas en lenguaje “G” o lenguajes conversacionales propios de algunas maquinas CNC.

En sus inicios de las maquinas CNC se hacia la programación manual, la cual era tediosa y con muchas probabilidades de error. Fueron los mismos usuarios que cansados de programar manualmente se dedicaron a desarrollar SOFTWARE que le facilite programar con mayor rapidez. Así se inicio la Tecnología de CAD-CAM.

La tecnología de CAD-CAM se aplica mucho en las empresas industriales modernas de los países desarrollados, como la Toyota, General Motors, Caterpilar, Nasa, Bosch, Mitsubishi, etc; por no mencionar muchas. Esta tecnología de CAD- CAM, de programación, simulación y generación de programas NC que se usa con las maquinas CNC, han desplazado a las maquinas convencionales por tres simples razones: Flexibilidad, es decir, se pueden hacer múltiples fabricaciones con un corto tiempo de cambio, solo para buscar el programa en la memoria. Productividad, porque la velocidad de fabricación son de 5 a 10 veces más rápidos que las convencionales. Repetitividad, es decir que las piezas fabricadas son constantes en la dimensión y con una precisión hasta de 0.005 mm a una temperatura 20°C. Costos, porque compiten en costos con las maquinas convencionales. Principales aplicaciones del CAD/CAM

Generación de programas de Control Numérico.

Simulación de estrategias y trayectorias de herramientas para mecanizado del producto diseñado (partiendo de un modelo CAD).

Programación de soldaduras y ensamblajes robotizados.

Inspección asistida por computadora. (CAI – Computer Aided Inspection)

Ensayo asistido por computadora. (CAT – Computer Aided Testing)



5. FMS: SISTEMA FLEXIBLE DE MANUFACTURA

(Ver tema 7.3 Sistemas de Manufactura Flexible FMS)

6. CAQ: CONTROL DE CALIDAD ASISTIDA POR COMPUTADORA Es una tecnología no solo de mediciones automatizad, sino también de la gestión de los estándares y normas de calidad de los productos.

Pocket ML, es una aplicación para el manejo de datos de manera móvil. Puede interactuar con diversos tipos de instrumentos de medida, como vernier, micrómetros, palpadores. Elementos para la medición por coordenadas La medición de la geometría de piezas se hace mediante: punto, línea, plano, círculo, cilindro, cono, esfera y toroide; y con estos elementos puede hacerse la medición completa de una pieza.

Las MMC (Maquinas de Medición por Coordenadas) cuentan con un sistema mediante el cual hacen contacto sobre las piezas a medir que es llamado sistema de palpación, cada vez que el sistema de palpación hace contacto sobre la pieza a medir, se adquiere un dato de medición (X,Y,Z), que puede ser procesado en un software que está almacenado en un ordenador.



Se utiliza software para programar la medición de una o varias piezas iguales para el Control de Calidad al 100%.

Software de inspección y medición Brown & Sharpe PC-DMIS 3.5 Mediante DCI, pueden simular programas de medición de piezas usando un modelo de la pieza preciso descargado del sistema CAD. Las ventajas de transferir los datos CAD a la MMC para la medición están mejorando la eficiencia de la programación y el rendimiento del sistema de medición. La utilización de datos provenientes del CAD también elimina algunos errores del operario asociados a la programación de MMC sin CAD además de permitir programar la MMC de un modo off-line, sin necesidad de tener la pieza ni estar conectada a la máquina de medir.

Sensor por cortina láser Brown & Sharpe HyScan, captura 10,000 puntos/seg. También existen unos brazos tipo pantógrafo de la compañía FARO, Laser Scan Arm que captura 19,000 puntos por segundo.



GESTION DE LA CALIDAD Business CAQ (control de la calidad asistido por ordenador) es un programa modular que conecta en red todas nuestras plantas. Este sistema nos permite comprimir información en una base de datos global y analizarla al momento. De este modo, podemos elaborar los estándares de calidad eficazmente y coordinar la planificación de la calidad y el análisis de procesos de todas nuestras fábricas.

A continuación analizamos la información generada por medio de Business CAQ, considerando los resultados para el desarrollo de soluciones en nuestros procesos, que están disponibles para todas las plantas en la base de datos común. De esta manera todos nuestros empleados disponen de la información actualizada.

Este sistema nos permite acumular la información y soluciones de mejoras en los procesos, que nos facilita la aplicación de nuestra estrategia de "error cero" y la reducción de costes.



7. ERP (Enterprise Resource Planning):

Es un software conjunto integrado de finanzas, distribución y manufactura con interfaces con algunas otras aplicaciones.

Los ERP son software que ayudan a las compañías a planear sus recursos, no solo los materiales o de equipos, sino también los recursos humanos y los financieros.

La propia definición de ERP indica la necesidad de "Disponibilidad de toda la información para todo el mundo todo el tiempo".

Los objetivos principales de los sistemas ERP son:

Optimización de los procesos empresariales. Acceso a toda la información de forma confiable, precisa y oportuna

(integridad de datos). La posibilidad de compartir información entre todos los componentes de

la organización. Eliminación de datos y operaciones innecesarias de reingeniería.

El propósito fundamental de un ERP es otorgar apoyo a los clientes del negocio, tiempos rápidos de respuesta a sus problemas, así como un eficiente manejo de información que permita la toma oportuna de decisiones y disminución de los costos totales de operación.

Los más conocidos son el SAP, Baan, QAD, SSA, Oracle, PeopleSoft, JD Edwards, Epicor Software y Visual Manufacturing



8. MRP (Material Requirements Planning)

Es el método usado para derivar el calendario maestro de la producción (MPS) a partir de pronósticos y/o órdenes de venta

Un MRP genera simplemente planeaciones y requerimientos que bien no podrían ser alcanzados por la empresa. Es por eso que surge el MRPII, el cual maneja información de retroalimentación que le permite tener funciones como la planeación de capacidades, control de piso. También se tiene enlace con los sistemas financieros de la compañía. Generalmente los MRPII tienen 2 características básicas adicionales con respecto a los MRP:

• Un sistema financiero y operacional. Cubre los aspectos de negocios de la compañía como ventas, producción, ingeniería inventarios y contabilidad. • Un simulador. Pueden simular planes de producción y la toma de decisiones administrativas.



9. PPC (Production Planning and Control):

Planificación y Control de la Producción: Designa la utilización de sistemas informáticos para organizar la producción, realizar el control y el seguimiento de las distintas fases de producción. Las funciones principales la planificación de la producción, de las cantidades, la programación de materiales, de los plazos y la capacidad necesaria para cumplir los pedidos. También abarca el "scheduling", compras y administración de inventarios, así como el seguimiento de las órdenes.

10. CIM (Computer Integrated Manufacturing):

MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA

Es un sistema integrado total que enlaza varias tecnologías como CAD-CAE-CAPP-CAM-FMS-CAQ-ERP-MRP-PPS, capaz de gobernar desde una computadora a una o varias plantas.



Niveles jerárquicos de un CIM



BIBLIOGRAFIA 1. Mikell P. Groover “FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA” .

Materiales, Procesos y Sistemas. Prentice Hall Hispanoamericana, S.A. México 1997

2. Ferre Masip, Rafael “FABRICACION ASISTIDA POR COMPUTADOR-CAM” Alfaomega

3. Krar/Check “Tecnología de las Maquinas Herramienta” Alfaomega 5ª. Edición 4. D. Rodríguez “MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADORA” Texto del

Profesor del Curso 5. Schey, John A. “PROCESOS DE MANUFACTURA” Mc Graw Hill,

Interamericana Editores S.A. de C.V. 6. Sule, D.R. “INSTALACIONES DE MANUFACTURA, UBICACIÓN, PLANEACION

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SITIOS WEB DIRECCIONES DE INTERNET:

www.conozcasuhardware.com/diccio/

www.portal-uralde.com/dicc.htm

Diccionarios de cómputo

http://www.elprisma.com/ Directorio temático universitario

http://www.lafacu.com/apuntes/ingenieria/ Sitio de estudiantes y docentes universitarios para la búsqueda y publicación de apuntes relacionados con ingeniería

http://www.asme.org/ Organización Americana de Ingenieros Mecánicos. Enlaces. Revistas. Novedades. http://www.coromant.sandvik.com/

Programa para consulta técnica sobre herramientas de corte

http://www.interempresas.net Pagina sobre múltiples fabricantes de tecnología CAD/CAM Direct Industry - The Virtual Industrial Exhibition – Catalogues http://www.directindustry.com/

Pagina para consulta sobre Tecnología CAD CAM

http://www.mastercam.com/ Programa para consulta técnica sobre software CAD-CAM

http://www.bvindecopi.gob.pe Búsqueda de Normas Técnicas Internacionales. http://www.indecopi.gob.pe

Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual - INDECOPI

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