Supongamos una pieza colocada sobre la mesa (ver figura), y que en el punto A se quiere realizar
una perforación. Sea el eje X el eje longitudinal de la mesa y el eje Y el eje transversal. B
representa la proyección del eje del útil sobre la mesa. El problema de llevar el punto A al punto
B se puede resolver de las siguientes formas:
Accionar el motor del eje Y hasta alcanzar el punto A; y a continuación el motor del eje X hasta
alcanzar al punto B.
Análogo al anterior, pero accionando primero el motor del eje longitudinal y después el del
transversal. Estos dos modos de posicionamiento reciben el nombre de posicionamiento
secuencial y se realiza normalmente a la máxima velocidad que soporta la máquina.
Accionar ambos motores a la vez y a la misma velocidad. En este caso la trayectoria seguida será
una recta de 45;. Una vez llegado la altura del punto B, el motor del eje Y será parado para
continuar exclusivamente el motor del eje X hasta llegar al punto B. Este tipo de posicionamiento
recibe el nombre de posicionamiento simultáneo (punto a punto).
Accionamiento secuencial de los motores pero realizando la aproximación a un punto siempre en
el mismo sentido. Este tipo de aproximación recibe el nombre de aproximación unidireccional y
es utilizado exclusivamente en los posicionamientos punto a punto.
En un sistema punto a punto, el control determina, a partir de la información suministrada por el
programa y antes de iniciarse el movimiento, el camino total a recorrer. Posteriormente se
realiza dicho posicionamiento, sin importar en absoluto la trayectoria recorrida, puesto que lo
único que importa es alcanzar con precisión y rapidez el punto en cuestión.
Siempre que se quiera realizar trayectorias que no sean paraxiales (rectas según los ejes) es
necesario que el sistema de control posea características especiales.
Los equipos que permiten generar curvas reciben el nombre de equipos de contorneo.
Los sistemas de contorneo gobiernan no sólo la posición final sino también el movimiento en cada
instante de los ejes en los cuales se realiza la interpolación. En estos equipos deberá existir una
sincronización perfecta entre los distintos ejes, controlándose, por tanto, la trayectoria real que
debe seguir la herramienta. Con estos sistemas se pueden generar recorridos tales como rectas
con cualquier pendiente, arcos de circunferencia, cónicas o cualquier otra curva definible
matemáticamente. Estos sistemas se utilizan, sobre todo, en fresados complejos, torneados, etc.
Por último, se puede decir que un equipo de control numérico paraxial puede efectuar los
trabajos que realiza un equipo punto a punto y un equipo de contorneo podrá realizar los trabajos
propios de los equipos punto a punto y paraxial.
ARQUITECTURA GENERAL DE UN CONTROL NUMÉRICO.
Podemos distinguir cuatro subconjuntos funcionales:
Unidad de entrada – salida de datos.
Unidad de memoria interna e interpretación de órdenes.
Unidad de cálculo.
Unidad de enlace con la máquina herramienta y servomecanismos.
En la figura de la pagina siguiente se muestra un diagrama funcional simplificado de un control
numérico de contorneo de tres ejes.
UNIDAD DE ENTRADA – SALIDA DE DATOS
La unidad entrada de datos sirve para introducir los programas de mecanizado en el equipo de
control numérico, utilizando un lenguaje inteligible para éste.
En los sistemas antiguos se utilizaron para la introducción de datos sistemas tipo ficha (Data
Modul) o preselectores (conmutadores rotativos codificados); los grandes inconvenientes que
presentaron estos métodos, sobre todo en programas extensos, provocó su total eliminación.
Posteriormente se utilizaba para dicho propósito la cinta perforada (de papel, milar o aluminio),
por lo que el lector de cinta se constituía en el órgano principal de entrada de datos.
Esta cinta era previamente perforada utilizando un perforador de cinta o un teletipo. El número
de agujeros máximo por cada carácter era de ocho (cinta de ocho canales). Además de estos
agujeros, existía otro de menor tamaño, ubicado entre los canales 3 y 4 que permitía el arrastre
de la cinta.
Los primeros lectores de cinta fueron electromecánicos; los cuales utilizaban un sistema de
agujas palpadoras que determinaban la existencia de agujeros o no en cada canal de la cinta,
luego esto actuaba sobre un conmutador cuyos contactos se abren o cierran dependiendo de la
existencia o no de dichos agujeros.
Luego se utilizaron lectores de cinta fotoeléctricos, los cuales permitían una velocidad de lectura
de cinta muy superior. Los mismos constaban de células fotoeléctricas, fotodiodos o
fototransistores como elementos sensores. Estos elementos sensibles a la luz, ubicados bajo cada
canal de la cinta (incluso bajo el canal de arrastre). Una fuente luminosa se colocaba sobre la
cinta, de tal forma que cada sensor producía una señal indicando la presencia de un agujero que
sería amplificada y suministrada al equipo de control como datos de entrada.
Otro medio que se utilizaba para la entrada de datos era el cassette, robusto y pequeño, era más
fácil de utilizar, guardar y transportar que la cinta, siendo óptima su utilización en medios
hostiles. Su capacidad variaba entra 1 y 5 Mb.
Luego comenzó a utilizarse el diskette. Su característica más importante era la de tener acceso
aleatorio, lo cual permitía acceder a cualquier parte del disco en menos de medio segundo. La
velocidad de transferencia de datos variaba entre 250 y 500 Kb / s.
Con la aparición del teclado como órgano de entrada de datos, se solucionó el problema de la
modificación del programa, que no podía realizarse con la cinta perforada, además de una rápida
edición de programas y una cómoda inserción y borrado de bloques, búsqueda de una dirección
en memoria, etc.
UNIDAD DE MEMORIA INTERNA E INTERPRETACIÓN DE ÓRDENES.
Tanto en los equipos de programación manual como en los de programación mixta (cinta
perforada o cassette y teclado), la unidad de memoria interna almacenaba no sólo el programa
sino también los datos máquina y las compensaciones (aceleración y desaceleración,
compensaciones y correcciones de la herramienta, etc.). Son los llamdos datos de puesta en
operación.
En las máquinas que poseían sólo cinta perforada como entrada de datos, se utilizaba memorias
buffer.
Luego, con el surgimiento del teclado y la necesidad de ampliar significativamente la memoria
(debido a que se debía almacenar en la misma un programa completo de mecanizado) se
comenzaron a utilizar memorias no volátiles (su información permanece almacenada aunque
desaparezca la fuente de potencia del circuito, por ejemplo en el caso de un fallo en la red) de
acceso aleatorio (denominadas RAM) del tipo CMOS.
Además poseían una batería denominada tampón, generalmente de níquel – cadmio, que
cumplían la función de guardar durante algunos días (al menos tres) todos los datos máquina en
caso de fallo en la red.
Una vez almacenado el programa en memoria, inicia su lectura para su posterior ejecución.
Los bloques se van leyendo secuencialmente. En ellos se encuentra toda la información necesaria
para la ejecución de una operación de mecanizado.
UNIDAD DE CÁLCULO: Una vez interpretado un bloque de información, esta unidad se encarga de
crear el conjunto de órdenes que serán utilizadas para gobernar la máquina herramienta.
Como ya se dijo, este bloque de información suministra la información necesaria para la
ejecución de una operación de mecanizado. Por lo tanto, una vez el programa en memoria, se
inicia su ejecución. El control lee un número de bloques necesario para la realización de un ciclo
de trabajo. Estos bloques del programa son interpretados por el control, que identifica:
la nueva cota a alcanzar (x, y, z del nuevo punto en el caso de un equipo de tres ejes), velocidad
de avance con la que se realizará el trayecto, forma a realizar el trayecto, otras informaciones
como compensación de herramientas, cambio de útil, rotación o no del mismo, sentido,
refrigeración, etc.). La unidad de cálculo, de acuerdo con la nueva cota a alcanzar, calcula el
camino a recorrer según los diversos ejes.
SERVOMECANISMOS: La función principal de un control numérico es gobernar los motores
(servomotores) de una máquina herramienta, los cuales provocan un desplazamiento relativo
entre el útil y la pieza situada sobre la mesa. Si consideramos un desplazamiento en el plano,
será necesario accionar dos motores, en el espacio, tres motores, y así sucesivamente.
En el caso de un control numérico punto a punto y paraxial, las órdenes suministradas a cada uno
de los motores no tienen ninguna relación entre sí; en cambio en un control numérico de
contorneo, las órdenes deberán estar relacionadas según una ley bien definida.
Para el control de los motores de la máquina herramienta se pueden utilizar dos tipos de
servomecanismos, a lazo abierto y a lazo cerrado.
En los de lazo abierto, las órdenes a los motores se envían a partir de la información suministrada
por la unidad de cálculo, y el servomecanismo no recibe ninguna información ni de la posición
real de la herramienta ni de su velocidad.
No así en un sistema de lazo cerrado, donde las órdenes suministradas a los motores dependen a
la vez de las informaciones enviadas por la unidad de cálculo y de las informaciones suministradas
por un sistema de medidas de la posición real por medio de un captador de posición
(generalmente un encoder), y uno de medida de la velocidad real (tacómetro), montados ambos
sobre la máquina.
PROGRAMACIÓN EN EL CONTROL NUMÉRICO:
Se pueden utilizar dos métodos: Programación Manual:
En este caso, el programa pieza se escribe únicamente por medio de razonamientos y cálculos
que realiza un operario.
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