INGENIERÍA EN MATERIALES
PROCESOS I
MONOGRAFÍA TECNOLÓGICA
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO EN MECANIZADO
Abril de 2005
Investigación desarrollada por:
Sebastián Tarantino
Matías Vigliano
vigliano@cnea.gov.ar
Instituto Sabato
Universidad Nacional de General San Martín
Comisión Nacional de Energía Atómica
ÍNDICE
1. Introducción
(1)
3
1.1. Conformado de piezas metálicas
3
1.1.1. Tornos
1.1.2. Maquinas taladradoras
1.1.3. Cepilladuras y limadoras
1.1.4. Fresadoras
1.1.5. Maquinas rectificadoras
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1.2. Materiales para herramientas de corte
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1.3. Lubricantes
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1.3.1. Tipos de lubricantes
1.3.2. Selección de lubricantes
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1.4. Origen del control numérico
13
1.4.1. Motivos para el reemplazo del hombre
1.4.2. Nace el control numérico
1.4.3. Evolución del control numérico
1.4.4. Del control numérico al control numérico computarizado
1.4.5. Movimientos posibles gracias al CNC
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1.5. Automatización
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1.5.1. Metas y usos de la automatización
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2. Principios Básicos
(2)
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2.1. Control numérico
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2.2. Control numérico computarizado
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2.2.1. Tipos de circuitos de control
2.2.2. Tipos de sistemas de control
2.2.3. Precisión
2.2.4. Ventajas y limitaciones
2.2.5. Programación
2.2.6. Control adaptativo
2.2.6.1. Control adaptativo con optimización
2.2.6.2. Control adaptativo con restricción
2.2.6.2.1. Fundamentos de los sistemas con CAR
2.2.6.3. Control adaptativo geométrico
2.2.6.3.1. Fundamentos de los sistemas CAG
2.2.6.3.2. Sistema de CAG para torno
2.2.6.4. Tendencia de los CA
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3. Máquinas y herramientas multioperaciones
(1)
41
3.1. Sistemas multifunciónales
41
3.2. Centros de mecanizado
41
3.2.1. Tipos de centros de mecanizado y centros de torneado
3.2.2. Secuencia típica de operaciones de los centros de mecanizado
3.2.3. Intercambiadores de herramientas y ejes complementarios
3.2.4. Selección y aplicaciones
3.2.5. Ventajas de los centros de mecanizado
3.2.6. Desventajas de los centros de mecanizado
3.2.7. Secuencia de un proceso de mecanizado
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50
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52
4. Aplicaciones CAD/CAM
(2)
55
4.1. Introducción
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4.2. CAD/CAM en el proceso de fabricación
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4.3. Beneficios de usar CAD/CAM para mecanizados
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4.4. Componentes del CAD/CAM
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5. Aspectos económicos
(1)
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Glosario
69
Agradecimientos
70
Bibliografía
71
(1)
Desarrollado por Sebastián Tarantino
(2)
Desarrollado por Matías Vigliano
1. Introducción
1.1. Conformado de piezas metálicas
En toda pieza componente o estructura es fundamental la obtención de propiedades acordes
a las funciones que deberá cumplir en servicio dicha pieza, las mismas serán fundamentales para
resistir todas las solicitaciones a que será sometida en servicio, sean mecánicas, físicas, químicas,
etc. Sin embargo, no es menos importante la obtención de una forma
adecuada en la pieza que le
permita cumplir su funcionalidad.
La obtención de la forma en la pieza requiere por un lado de procesos adecuados que logren
la geometría en forma eficiente, dichos procesos se denominan genéricamente procesos de
conformado o procesos de manufactura; y por otro lado se requiere que el material sea apto para
someterse a esos procesos, esto da lugar a las denominadas propiedades tecnológicas de los
materiales.
Los procesos de conformado pueden clasificarse en primarios, secundarios, procesos de
unión y procesos de terminación.
Los procesos primarios son aquellos que obtienen la forma directamente a partir del metal
líquido, gaseoso, o a partir de partículas sólidas sin forma preestablecida, son los procesos donde se
logra la cohesión original del material.
Los procesos secundarios dan forma a piezas previamente obtenidas mediante algún proceso
primario y pueden ser con o sin arranque de viruta. Los procesos de conformado plástico se basan
sobre la aplicación de deformaciones plásticas para lograr la forma sin necesidad de arranque de
viruta. En cambio, los procesos de mecanizado dan forma al material mediante arranque de viruta.
Los procesos de mecanizado permiten aumentar la complejidad geométrica de una pieza
previamente obtenida por algún proceso primario o bien por algún proceso de conformado plástico,
lograr mejores terminaciones superficiales, y obtener tolerancias dimensionales y de forma más
estrictas que en los otros procesos. Esta particularidad los hace imprescindibles en muchas
aplicaciones.
Los procesos de mecanizado son generalmente costosos y se tienden a disminuir lo máximo
posible, ya que estos son parte fundamental del costo de las piezas.
Existen numerosos procesos de mecanizado, cada uno apto o conveniente para obtener
determinadas geometrías, rugosidades, tolerancias dimensionales, etc. Los procesos más usados
son:
Torneado (turning)
Taladrado (drilling)
Cepillado (planing)
Fresado (milling)
Rectificado (grinding)
1.1.1 Tornos
En su forma más sencilla y elemental es una máquina
para sujetar y hacer girar una pieza contra una herramienta de
corte de un solo extremo. Haciendo avanzar la herramienta de
corte dentro de la pieza y a lo largo de su eje de rotación, se
puede producir cualquier contorno cilíndrico deseado. El
contorno cilíndrico puede generarse en el exterior de la pieza o
en el interior. El roscado, taladrado, frenteado, escariado, pulido
y el moleteado, son otras de las funciones primarias de los
tornos.
Figura 1.1. Torno paralelo monopolea. Componentes básicos.
El torno es una máquina extremadamente versátil y de uso muy amplio. Existen pocos
productos que no requieran de un torno para su fabricación. Existe una familia completa de máquinas
estándar empleando todas ellas el principio del torno: tornos mecánicos, tornos rápidos de mano,
tornos revólver, tornos verticales, tornos automáticos.
Figura 1.2. Torno universal moderno.
1.1.2. Máquinas taladradoras (agujereadoras)
Todas estas máquinas se caracterizan por algún medio
de rotación de la herramienta de corte y el avance de la misma a
lo largo de su propio eje, dentro de una pieza estacionaria. De
las dos funciones, el avance de la herramienta de corte a lo
largo de su eje es el más crítico y el de mayor consideración en
el diseño. Las grandes fuerzas necesarias para el avance
durante el taladrado se aplican en forma tal que tienen tendencia
a separar las partes de la máquina taladradora.
Existen distintos tipos de máquinas: la pieza se puede montar sobre el piso o sobre la mesa;
el eje de rotación de la herramienta de corte puede ser horizontal, vertical o ajustable; se pueden
accionar una o muchas brocas simultáneamente o en forma separada, etc. Además con estas
máquinas se pueden ejecutar otras operaciones como alesado, escariado, roscado y frenteado de
agujeros. Dichas máquinas pueden dividirse en cinco grandes grupos: de columna, radiales,
horizontales, de torreta y de husillos múltiples.
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