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Control Numérico Computarizado en Mecanizado



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particular, la pieza no tiene que ser removida y llevada a otra máquina para una transformación
posterior. Los almacenadores de los intercambiadores de herramientas ocultan las herramientas y los
intercambia con esos en los husillos según los comandos del programa que asegura velocidades
óptimas y almacenamiento tan bien como las coordenadas de los espacios necesarios para maquinar
la pieza.
Figura 3.1. Centro de mecanizado moderno
Un centro de mecanizado puede estar equipado con más de 200 herramientas. Es capaz de
manufacturar grandes y complejas partes eficientemente y con gran exactitud.
El alto nivel de flexibilidad de los centros de mecanizado se encuentra íntimamente
relacionado con el alto nivel de automatización que poseen. Los últimos desarrollos en los centros de
mecanizado incluyen dispositivos de cambio de plataformas, cambiadores principales que perforan y
cambiadores del compartimiento de la herramienta.
3.2.1. Tipos de centros de mecanizado y centros de torneado
Existen varias designaciones para los centros de mecanizado, los dos tipos básicos de
centros de mecanizado son de husillo horizontal y de husillo vertical; algunos de los centros de
mecanizado pueden usar ambos tipos de husillos.
Los centros de mecanizado con husillo vertical son recomendados para realizar operaciones
de mecanizado sobre superficies lisas con cavidades profundas. Producen partes con una muy buena
tolerancia dimensional. Son generalmente menos costosos que los de husillo horizontal.
Los centros de mecanizado con husillo horizontal son recomendados para grandes piezas
que requieren que varias de sus superficies sean mecanizadas. La mesa de trabajo puede rotar sobre
varios ejes. Otra categoría de las maquinas con husillo horizontal son los centros de torneado, los
cuales son tornos controlados por computadora con varias características.
Los centros de mecanizado universales son desarrollos mas recientes y están equipados con
ambos tipos de husillos: horizontal y vertical. Poseen una gran variedad de características y son
capaces de mecanizar todas las superficies de una pieza, de allí el término universal.
Figura 3.2. Centro de mecanizado con husillo vertical y mesa desplazable
Los centros de mecanizado pueden ser categorizados más a fondo según se desplace la
mesa o la columna. Los del tipo de mesa desplazable son usados para maquinar partes pequeñas,
incorporando un sistema de plataforma para transportar la pieza a trabajar. Los diseños de columna
desplazable son muy usados para mecanizar partes grandes. Estos centros de mecanizado
usualmente tienen un módulo de trabajo que contiene 60, 360 ó 720 posiciones programables de
rotación indexados en una tabla o 360.000 posiciones programables totalmente controlables por
tablero.
Figura 3.3. Centro de mecanizado con husillo horizontal y columna desplazable.
Los movimientos de las máquinas son gobernados por control numérico en sus tres ejes
principales y a menudo en sus ejes secundarios. Los programas de los centros de mecanizados
pueden ser almacenados y también proporcionar la entrada a los centros de mecanizados con CNC
por medio de ocho canales Mylar tape, diskettes (3 ½) o directamente desde una computadora
externa. Muchos de los centros de mecanizado tienen una minicomputadora interna que les permite
almacenar varios programas y eliminar los datos de entrada necesarios cada vez que se realiza una
pieza.
3.2.2. Secuencia típica de operación de los centros de mecanizado
Como los centros de mecanizado llevan consigo una gran inversión de dinero, estos deben
ser operados continuamente y eficientemente para que sean provechosos. Cada herramienta de corte
se preestablece para el diámetro y profundidad en un sostenedor de cambio rápido; por lo tanto,
cuando la herramienta es ubicada en el husillo, esta corta según las dimensiones programadas sin
ningún ajuste en la máquina.
Las herramientas se ubican en agujeros de un tambor rotatorio sobre la parte superior de la
columna de la máquina. Cuando el programa necesita una herramienta, ésta es identificada por un
sensor desde los anillos cifrados alrededor de la caña de la herramienta y luego es transferido por un
cambiador de herramientas mecánico en unos segundos hacia el husillo. El husillo, que es accionado
por un motor de 1.5 a 56 kW (2 a 75 HP), posee típicamente una velocidad entre 50 a 4000 rpm para
acomodar muchos tamaños de herramientas.
Figura 3.4. Centro de mecanizado con intercambiadores de plataformas.
Una clase de máquinas más avanzadas son los centros de mecanizados sin tripulación. En
estas unidades, de 15 a 20 ó más partes son cargadas en las plataformas en un repositorio cerca de
la máquina. Las partes son transferidas dentro y desde las estaciones de trabajo automáticamente
alternadamente. El control CNC tiene una memoria que es lo suficientemente grande para almacenar
programas para realizar todo el trabajo, y cada programa es llamado para realizar su parte en la
estación de trabajo. Los centros de mecanizados pueden ser usados convencionalmente, las
plataformas y los programas pueden ser cargados durante el día, así la máquina puede operar
durante toda la noche o todo el fin de semana con una pequeña o ninguna supervisión.
Durante el segundo y tercer cambio, cuando el costo del trabajo es más alto y el costo de la
electricidad es más bajo, las plataformas automáticamente se mueven hacia los centros de
mecanizados, los cuales seleccionan el programa apropiado para la pieza específica a ser
maquinada. Operaciones similares deben ser realizadas sobre varias piezas para mantener los
requerimientos del herramental dentro de la capacidad de la máquina.
Las unidades de control monitorean las velocidades del husillo y el momento torsor,
realizando cambios automáticamente para mantener los niveles de entrada de los valores
programados. Los centros de mecanizados también se equipan con dispositivos automáticos que
sensan el desgaste de las herramientas. Las herramientas son compradas en contacto con un calibre
en la máquina que detecta el desgaste en tierras o dientes. Si el desgaste excede los límites del
programa, la herramienta es rechazada y se elige otra, o comienza a parpadear una luz de
emergencia. Un calibre puesto en la máquina detecta herramientas rotas.
3.2.3. Intercambiadores de herramientas y ejes complementarios
Las diferentes operaciones sucesivas que se necesitan realizar sin soltar la pieza de su
sistema de amarre, lo que supones incorporar un dispositivo que permita cambiar de forma
automática las herramientas durante el proceso. Es poco habitual llevar a cabo un trabajo de
mecanizado sin cambiar de herramienta.
Figura 3.5.  Torreta de herramientas y carrusel de herramientas
Los tornos y centros de mecanizado de gran producción utilizan cambiadores automáticos de
herramientas que pueden albergar un número variable de útiles dependiendo de su diseño. Los
cambiadores de herramientas reciben los nombres de torreta de herramientas (tornos) y carrusel de
herramientas (fresadoras y centros de mecanizado).
Figura 3.6. Esquema de un brazo intercambiador de herramientas.
El cambio de herramienta está controlado por programación CN caracterizándose por un giro
de la torreta hasta que coloca en la posición de trabajo aquella herramienta que es solicitada.
Figura 3.7. Torreta de sentido de giro fijo
En el caso de los carruseles (almacenes) de herramientas, para cambiar la herramienta se
emplea un manipulador o garra adicional. La UC de la máquina interrumpe el mecanizado para que el
manipulador extraiga del carrusel, que ha girado hasta colocar al útil deseado en la posición de
cambio, la nueva herramienta. Simultáneamente la garra opuesta del manipulador extrae la
herramienta en uso del cabezal. Un volteo del manipulador coloca la nueva herramienta en el cabezal
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