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SISTEMAS DE CONTROL NUMÉRICO
COMPUTARIZADO (SCNC)
Apunte de la Cátedra “E-284 Electrónica Industrial”
Departamento de Electrotecnia
Facultad de Ingeniería
Universidad Nacional de La Plata
SISTEMAS DE CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO
(SCNC)
1. Definición
Es una forma de automatización programable en la que el equipamiento de
procesado es controlado por medio de números, letras o símbolos. Estos números, letras o
símbolos son codificados en un formato apropiado para conformar un programa de
instrucciones para desarrollar una tarea en particular.
La capacidad que tienen los sistemas de control numérico (SCN) de cambiar
programas los hace apropiados para volúmenes de producción bajos o medios. Estos
aceptan muy bien cambios en la configuración del producto final haciéndolos ideales para la
producción en lotes (batch).
Entre las aplicaciones encontramos 2 grandes divisiones:
Máquinas herramienta clásicas, tales como tornos, fresadoras, taladros, etc.
Máquinas para el montaje de piezas (o ensambladoras), y de inspección.
Ambas categorías tienen en común la tarea de posicionar una herramienta o
elemento procesador con respecto al objeto para luego efectuar una tarea en particular.
2. Componentes básicos de un SCNC
Conceptualmente está constituido por tres partes:
PROGRAMA
UNIDAD DE CONTROL UC
EQUIPAMIENTO DE PROCESADO
1. Programa de instrucciones
2. Unidad de control (UC)
3. Equipamiento de procesado
1. El programa es un conjunto detallado de instrucciones o comandos que alimentan a la UC
para dirigir paso a paso el equipamiento de procesado. Básicamente posiciona y dirige el
tipo de tareas que debe realizar la herramienta o efector final. Antiguamente el medio físico
utilizado para almacenar los programas era una cinta perforada porque la unidad de control
no era electrónica. En la actualidad se utilizan los medios clásicos para el almacenamiento
de software (diskettes, CD’s, etc.).
2. La UC es una unidad electrónica que posee la unidad de procesamiento y el hardware de
interfase para dirigir las órdenes del equipo de procesamiento.
3. El equipo de procesado es un sistema electromecánico, hidráulico, neumático, etc. que en
definitiva es el que realizará la tarea útil.
3. Historia de los SCNC
En 1940 a una empresa dedicada a la industria aeroespacial John Parsons & Frank
Stulen, proveedores de la fuerza aérea estadounidense, se le encarga hacer en serie las
palas de las hélices de los helicópteros. A partir de esto deciden hacer una máquina que
opere automáticamente. Otros fabricantes empiezan a desarrollar proyectos para introducir
SCN comerciales. La diversidad de lenguajes de programación y la falta de compatibilidad
hace imposible la tarea de migrar programas entre distintas maquinas. En 1960 el gobierno
de EEUU le encarga al MIT (Instituto de Tecnología de Massachussets) el proceso de
estandarización mediante el desarrollo de un lenguaje de control numérico. Tal lenguaje fue
denominado APT (Automatically Programmed Tooling); la complejidad del mismo era tan
elevada que los fabricantes de equipos no implementaron el nuevo lenguaje en sus
desarrollos.
Actualmente existe un lenguaje casi universal (standard) para la programación de
SCNC denominado RS-274, impulsado por la EIA (Electronic Industries Association).
4. Sistemas de coordenadas y movimiento de las máquinas.
4.1. Sistemas de coordenadas
Es necesario establecer ejes de coordenadas para referir la posición de la
herramienta (también denominado efector final) respecto de la pieza u objeto a trabajar. A
los efectos de definir las coordenadas normalmente la pieza se considera estacionaria y la
herramienta o efector final móvil con respecto a una mesa de trabajo, aunque en la práctica
puede ocurrir lo contrario. Para el usuario es problema del fabricante. Normalmente la
posición se determina en un sistema de coordenadas cartesianas (x,y,z) y además,
dependiendo del tipo de tarea que tengan que realizar, se usan ejes rotatorios (a,b,c). Los
ejes rotatorios se usan para que la pieza presente diferentes superficies de trabajo durante
el maquinado al orientar, ya sea la pieza o la herramienta, en diferentes ángulos. También
es necesario establecer los sentidos positivos de giro y de movimiento en los seis ejes
anteriores, como también el origen de medición sobre dichos ejes.
4.2. Cero fijo y cero flotante
El propósito del sistema de coordenadas es proveer el medio para localizar la
herramienta en relación a la pieza de trabajo. Dependiendo del tipo de máquina de CN, el
programador tendrá dos opciones para especificar la localización
Cero fijo: la determinación del origen está fijada por el fabricante (no se puede modificar).
Cero flotante: la determinación del origen puede asignarse mediante el programa, o
mediante algún interruptor (switch) ubicado en la consola de operación de la máquina.
4.3. Coordenadas absolutas y relativas
La localización de la herramienta se puede obtener utilizando coordenadas absolutas
o coordenadas incrementales. Mediante la utilización de coordenadas absolutas la
localización de la herramienta se mide en relación al origen de coordenadas. En cambio, la
utilización de coordenadas incrementales implica que la próxima localización de la
herramienta debe ser definida en referencia a la posición anterior.
Por ejemplo, si necesito posicionar a la herramienta en las coordenadas (x,y)=(6,8), y
la misma se encuentra en (x,y)=(4,5), utilizando coordenadas absolutas tendremos que
indicar las coordenadas (x,y)=(6,8), mientras que si utilizamos las coordenadas
incrementales tendremos que indicar (∆x, ∆y)=(2,3).
Un programa de un sistema de CNC contiene básicamente dos tipos de instrucciones:
las de posicionamiento y las relativas al tipo de trabajo que tiene que realizar el efector final.
Además, en el encabezado del programa suelen incluirse indicaciones de velocidad de
operación, límites y alarmas, unidades de medición (pulgadas, mm), etc.
5. Clasificación de los sistemas de CNC
Si se clasifican los SCNC desde el punto de vista de la capacidad de movimiento o
desplazamiento, los mismos se pueden dividir en tres grandes grupos:
5.1. Sistemas punto a punto (PTP).
En este tipo de sistema solo se tiene control sobre la posición del efector final
(también se lo conoce como sistema de posicionamiento). El objetivo es situar la
herramienta en un punto determinado con la mayor exactitud posible. El camino y la
velocidad para ir de una posición a otra son irrelevantes. Casos típicos de estos sistemas
son las máquinas de montaje automático y perforadoras. Este tipo de maquinas son las más
sencillas.
5.2. Sistemas de corte directo o lineal (Straight-cut)
Son SCN que tienen la capacidad de controlar movimientos paralelos a los ejes de
coordenadas, pero no en forma simultánea y por lo tanto no son posibles movimientos
angulares. En estos sistemas se controla la trayectoria y la velocidad del movimiento en
cada eje, además de la posición. Ejemplo de estos sistemas son las sierras circulares y los
sistemas de corte con discos en general.
5.3. Sistemas de contorneo (Contouring)
En estos sistemas es posible controlar la posición y la velocidad en los tres ejes de
forma simultánea. Como la herramienta funciona al mismo tiempo que se desplaza a lo
largo de una trayectoria predefinida, son importantes el control y la sincronización de las
velocidades y movimientos en los diferentes ejes. Este es el grado más complejo de control
de movimiento. Ejemplos de los mismos son maquinas de soldadura automática, de corte de
plasma, fresadoras, etc.
6. Sistemas de control de movimiento en CNC
El sistema de control de movimiento puede consistir en el posicionamiento de la
herramienta, o en el posicionamiento de la pieza a trabajar mediante movimientos de la
mesa de sujeción. En las siguientes secciones se supone que se posiciona la pieza. Existen
dos tipos de sistemas de control: a lazo abierto y a lazo cerrado. El sistema a lazo cerrado
emplea Motor de Corriente Contínua (MCC) ya conocido y estudiado en el curso, pero el a
lazo abierto emplea el Motor Paso a Paso (MPAP), por lo que explicaremos su funcionamiento previamente al estudio de los sistemas de control de movimiento.
Principio de funcionamiento del MPAP.
El MPAP es utilizado generalmente para posicionar los cabezales de impresión
de impresoras, plotters, etc. Existen tres tipos de MPAP: de reluctancia variable (SRM),
de imán permanente y el híbrido, en este apunte sólo trataremos el de imán
permanente. En este tipo de MPAP el rotor es un imán permanente y el estator
contiene un conjunto de bobinas dispuestas en fases, como se muestra en la figura.
Al “energizar” ó alimentar una sola de las fases el rotor trata de alinearse con el campo
magnético producido por ella. Como el sentido del campo depende del sentido de
circulación de la corriente en la bobina, tendremos dos posiciones posibles del rotor
para cada fase:
- Fase A alimentada (IB=0): vertical SN (IA>0) y vertical NS (IA<0).
- Fase B alimentada (IA=0): horizontal NS (IB>0) y horizontal SN (IB<0).
Si se energizan dos fases simultáneamente, el campo estatórico resultante se
encuentra en la dirección de la bisectriz del ángulo formado por las fases, y su sentido
dependerá de los sentidos de las corrientes en las bobinas. En la figura siguiente se
muestran la posición del rotor para las dos fases alimentadas con diferentes sentidos
de corriente:
A cada posición estable del rotor se la denomina “paso”. La cantidad de pasos en una
vuelta completa del rotor queda determinada por:
np = P F
Siendo:
np: número de pasos por revolución.
NP: número de polos magnéticos de cada fase
NF: número de fases
Para el MPAP de la figura tenemos 8 pasos (NP=2 y NF=2). El ángulo α formado entre la
dirección de un paso y la del siguiente, se determina con la siguiente ecuación:
α=
360º
np
La bobina de cada fase se alimenta con un chopper de cuatro cuadrantes, como se muestra
en la figura. Estos choppers son gobernados por un circuito de disparo y éste por una lógica
de control; todos juntos forman el “driver” o controlador del MPAP. El driver recibe dos
señales lógicas de entrada: los pulsos (P) y la señal de sentido de rotación (SR). Pos cada
pulso recibido el MPAP avanza un paso, es decir rota un ángulo α, en el sentido indicado por
SR (por ejemplo en el sentido de las agujas del reloj para SR=1 y el contrario para SR=0).
Es decir que si el driver recibe una cantidad de P pulsos el motor girará un ángulo:
θ = P ⋅α
El modo de operación visto, en donde las fases se alimentan con iguales intensidades
de corriente, se llama funcionamiento en “full - stepping”. Si se desea aumentar el número
de pasos sin modificar la construcción del motor se puede utilizar el modo de operación
“micro - stepping”. El mismo consiste en alimentar las fases con diferentes intensidades de
corriente usando PWM en los choppers. Con esta técnica se puede ubicar el rotor en
cualquier posición, pero como el controlador del driver es digital, ésta quedara discretizada y
la cantidad de pasos dependerá del número de bits empleados.
6.1. Sistemas de control de movimiento a lazo abierto
Estos sistemas se basan en la utilización de motores paso a paso. La posición final
se infiere de acuerdo a la cantidad de pulsos enviados al controlador del motor, bajo la
suposición de que, por cada pulso, el motor rota un ángulo de paso.
La siguiente figura muestra un sistema de control de la posición de una mesa, sobre
un eje. En la figura se observa un motor paso a paso (MPAP) alimentado por un “driver”. El
“driver” (o controlador del dispositivo) está constituido por un convertidor, los circuitos de
disparo y la lógica de control. A partir de una secuencia de pulsos y una señal de dirección,
que indica el sentido de giro, el eje del MPAP hace girar un tornillo sin fin adosado al mismo,
ya sea en forma directa o acoplado a través de un tren de engranajes como el de la figura.
El movimiento rotatorio del tornillo hace que un cubo roscado se desplace linealmente, es
decir que el tornillo transforma un movimiento rotativo en un movimiento lineal. Como
la mesa de trabajo está adosada al cubo roscado la mesa se mueve también en forma lineal
(eje x).
-Z
HERRAMIENTA
+Z
PIEZA
+X
-X
θ, ω
FIJACION
TREN DE
ENGRANAJES
TORNILLO
CUBO ROSCADO
SEÑAL DE DIRECCION (1,0)
DRIVER
1
PULSOS
0
MOTOR PASO A PASO
6.1.1. Desplazamiento neto de la mesa (tornillo acoplado directamente al motor)
El desplazamiento lineal de la mesa queda determinado por el paso del tornillo (PT),
el ángulo total de giro del eje del motor (θ).
PASO (mm)
La posición final de la mesa es:
xf =
PT ⋅ θ
+ xi
360
El desplazamiento de la misma es la diferencia entre la posición final y la inicial, es
decir que se puede calcular el desplazamiento de la mesa como:
∆x =
PT ⋅ ( P ⋅ α )
360
=
PT ⋅ P
np
En dónde α y np tienen valores fijos (característicos del motor), mientras que la
cantidad de pulsos (P) es variable. El desplazamiento mínimo de la mesa (P=1) queda
determinado por las características del motor y el paso del tornillo, para este caso es:
∆xmin =
PT ⋅ α PT
=
360º n p
6.1.2. Desplazamiento neto de la mesa (tornillo acoplado al motor a través de un tren
de engranajes)
Para disminuir el desplazamiento mínimo de la mesa se puede utilizar una caja de
engranajes o poleas dentadas, donde normalmente el motor mueve el engranaje más chico.
De las relaciones entre velocidades tangenciales y angulares:
v1 = ω1 ⋅ d1
v2 = ω2 ⋅ d 2
Dónde:
v1 y v2 : velocidad tangencial de los engranajes del eje del motor y del tornillo
respectivamente,
ω1 y ω2: velocidad angular del eje del motor y del tornillo respectivamente,
d1 y d2: diámetro del disco de engranajes del motor y del tornillo respectivamente,
Teniendo en cuenta además, que las velocidades tangenciales v1 y v2 son iguales, y
que
ω = dθ dt , se puede obtener el desplazamiento de la mesa para este caso:
∆x =
PT ⋅ θ 2 PT ⋅ θ1 d1
=
⋅
360º
360º d 2
O bien:
∆x =
PT ⋅ ( P ⋅ α ) d1 PT ⋅ P d1
⋅ =
⋅
360º
d2
np d2
El desplazamiento mínimo en este caso es:
∆xmin =
PT ⋅ α d1 PT d1
⋅ = ⋅
360º d 2 n p d 2
En la ecuación anterior se observa que el desplazamiento mínimo disminuye al
acoplar el tornillo sin fin al motor a través de un tren de engranajes, y el factor de
disminución es la relación entre los diámetros de los discos de engranajes.
6.2. Sistemas de control de movimiento de lazo cerrado
En un sistema de lazo cerrado la salida (posición) se realimenta y se utiliza como
corrección de posibles desplazamientos del valor deseado. La siguiente figura ilustra esta
situación:
6.2.1. Medición de la posición
Para medir posición se utiliza un contador electrónico que determina la cantidad de
pulsos de luz provocados por el movimiento de un disco ranurado (ver figura). Tales pulsos
se generan al incidir la luz de una fuente (generalmente diodos LED) sobre un fototransistor.
El cambio de posición angular θ se determina multiplicando la cantidad de pulsos por el
ángulo entre ranuras δ. Este dispositivo recibe el nombre de “codificador óptico incremental”
o “encoder óptico”. La posición no se obtiene de forma directa. La resolución (ángulo mínimo
detectable) está determinada por la cantidad de ranuras por vuelta (100 - 1200). Usualmente
se utilizan de 600 ranuras por vuelta (resolución: 0.6º).
Existen otros tipos de “encoders ópticos” denominados absolutos mediante los
cuales podemos determinar la posición directamente. Supongamos un “encoder” absoluto de
4 bits (de muy baja resolución).
En este caso, tendremos un arreglo de pares LED-fototransistor (4 bits 4pares) que
generan un patrón único para cada posición del disco. En general es mucho más costoso
este tipo de codificadores. En la práctica suele utilizarse con mayor frecuencia los
“encoders” incrementales.
6.2.2. Medición de la velocidad angular
Para medir la velocidad angular ω de un eje mediante un encoder óptico incremental
se utilizan dos métodos utilizando la aproximación:
ω=
∆θ
∆t
Se fija uno de los valores, y se mide el restante, determinando la velocidad angular
mediante la expresión anterior.
Caso 1: Velocidad angular baja
Si la velocidad de giro es baja se utiliza el método de la medición del período, en el
mismo se mide el tiempo T que transcurre entre pulsos del encoder. Con tal objetivo se
cuentan los pulsos provenientes del reloj (clock)1 durante el período de tiempo transcurrido
entre dos pulsos del encoder. Entre pulso y pulso el “encoder” se mueve un ángulo δ
conocido, es decir:
ω=
∆θ
δ
δ
=
=
∆t M ⋅ Tck T
Siendo M el número de pulsos provenientes del clock y Tck es el período de la señal de
clock.
Caso 2: Velocidad angular alta
Si la velocidad angular es alta, se utiliza el método de medición de la frecuencia. En
este caso se cuenta el número de veces que aparece un pulso en el encoder durante un
período de la señal de clock.
Si N es el número de pulsos del encoder, y Tck el período de la señal de clock,
entonces la velocidad angular es:
ω=
1
∆θ ⋅ δ
=
Tck
∆t
En general estos pulsos duran entre micro y nanosegundos.
7. Exactitud en SCNC
Los factores que limitan la exactitud en el posicionamiento de la herramienta (o la
pieza) son:
1. Limitaciones de resolución en la unidad de control electrónica (resolución de control
CR)
2. Limitaciones en el sistema electromecánico de posicionamiento (resolución
mecánica MR)
7.1. Resolución del control (CR)
Dada una unidad de control (UC) que trabaja con n bits, se pueden determinar 2n
puntos direccionables o reconocidos por la UC (si n=16bits habrá 65536 puntos
direccionables). Si Lx es el desplazamiento máximo de la mesa (o de la herramienta) sobre
un eje, la resolución del sistema de control electrónico (CR) es:
CR =
Lx
2n
La CR disminuye con el avance de la tecnología (aumento de la cantidad de bits). Es
preciso aclarar que L no es la longitud de la mesa sino que es el máximo desplazamiento
posible de la misma.
7.2. Resolución mecánica (MR)
La MR es el desplazamiento mínimo debido a restricciones electromecánicas (∆xmín).
Para el caso de un motor un MPAP conectado directamente al tornillo guía, la resolución
mecánica es:
MR =
PT
nS
donde PT es el paso del tornillo, y nS es la cantidad de pasos por revolución del MPAP, es
decir:
ns = 360º α .
La MR se puede disminuir, por ejemplo conectando el MPAP al tornillo mediante un
tren de engranajes, como ya se estudió en la sección 6.1.
7.3. Determinación de la cota de error
Si se desea hacer un agujero en un punto intermedio, entre puntos reconocibles por
la unidad de control, la posición es redondeada al punto más cercano. Esta situación se
ilustra en la figura siguiente.
Si el factor limitante es la computadora el mayor error se produce cuando se necesita
realizar una operación en el punto medio de dos puntos reconocibles por la computadora. Es
decir, el error es
CR 2 .
A este tipo de errores se los llaman determinísticos, porque se
conoce su valor con exactitud. De igual manera, si el factor limitante es el sistema mecánico,
el máximo error queda determinado por el desplazamiento mínimo debido a limitaciones
electromecánicas; es decir que el error es
CM 2 .
Además de los errores determinísticos, existe otro tipo de errores que deben tenerse
en cuenta, estos son los errores aleatorios o fortuitos. Los errores fortuitos se deben al
sistema electromecánico, principalmente por causa de juego en los engranajes, desgaste,
dilatación térmica, deformación de las piezas debido al esfuerzo. Es común asignar una
distribución normal (gaussiana) para la probabilidad de ocurrencia de dichos errores, por lo
tanto se puede aproximar el error aleatorio mediante:
EF = 3σ
Finalmente el máximo error del SCNC se calcula teniendo en cuenta los efectos de
los errores determinísticos y los aleatorios:
E=
máx (CR , MR )
+ 3σ
2
8. Aplicaciones por excelencia de los SCNC
La aplicación más difundida es el proceso de maquinado, el cual es un proceso de
manufactura en el que la geometría de una pieza es modificada mediante la remoción de
material en exceso. Esta remoción de material en exceso es obtenida por medio del
movimiento relativo entre una herramienta de corte y la pieza. Controlando este movimiento
se obtiene la geometría deseada. Los tipos más comunes son: torneado, taladrado, fresado,
y cepillado o devastado.
Para obtener buenos resultados en cuanto al proceso en sí y la vida útil de la
herramienta es necesario hacer las especificaciones correspondientes para cada tarea. Es
decir, si por ejemplo se desea realizar un orificio con un taladro, se deberá especificar las
condiciones de corte recomendables para el óptimo mecanizado. Dichas condiciones de
corte son:
Velocidad de corte (Vc): es la distancia en pies que la superficie de la pieza de trabajo o filo
de corte recorren en un minuto. Se mide en pies superficiales por minuto (sfpm).
Avance por revolución (F): es la distancia lineal que la herramienta avanza durante una
rotación de la pieza de trabajo o herramienta de corte. En la fresadora, el avance por
revolución (feed per revolution) puede utilizarse para convertir de avance por diente
ya sea a pulgadas por minuto o a milímetros por minuto.
Profundidad de corte (d): es el espesor de material removido en una pasada de la
herramienta de corte.
En los procesos de maquinado que se estudian en el presente apunte, uno de los
elementos sigue un movimiento giratorio. Este elemento se llama huso, por ejemplo en el
proceso de agujereado es la broca.
8.1. Torneado
El torneado es un proceso de maquinado en el cual una herramienta de punta sencilla
remueve material de la superficie de una pieza de trabajo cilíndrica en rotación. La
herramienta avanza linealmente en una dirección paralela al eje de rotación. El torneado se
lleva a cabo en una máquina herramienta denominada torno, la cual suministra la potencia
para tornear la parte a una velocidad de rotación determinada con avance de la herramienta
y profundidad de corte especificados.
La velocidad de corte queda expresada como:
Vc =
π ⋅ Do ⋅ S
12
[ sfpm]
Siendo:
S: velocidad de rotación del huso [RPM]
Do: diámetro del huso en pulgadas.
La operación de torneado reduce el diámetro del trabajo Do al diámetro final Df. Es
decir que la profundidad de corte (d), se puede calcular como:
d=
Do − D f
2
Finalmente la velocidad lineal de avance (Fr) de la pieza se relaciona con el avance
por revolución mediante:
Fr = S ⋅ F
F: alimentación o avance por revolución (feed per revolution), en pulg/rev o mm/rev.
Fr: velocidad de avance lineal del huso, en pulg/min o mm/ min.
8.2. Agujereado
El agujereado es una operación de maquinado que se utiliza para hacer agujeros
redondos en una parte de trabajo. El agujereado se realiza por lo general con una
herramienta cilíndrica rotatoria, llamada broca, que tiene dos bordes cortantes en su
extremo. La broca avanza dentro de la parte de trabajo para formar un agujero cuyo
diámetro está definido por el diámetro de la broca.
Al igual que en el caso anterior la velocidad de corte es:
Vc =
π ⋅D⋅S
12
S: velocidad de rotación del huso [RPM]
[ sfpm ]
D: diámetro de la broca en pulgadas.
La velocidad lineal de avance (Fr) es:
Fr = S ⋅ F
F: alimentación o avance por revolución (feed per revolution), en pulg/rev o mm/rev.
Fr: velocidad de avance lineal del huso, en pulg/min o mm/ min.
8.3. Fresado
El fresado es una operación de maquinado en la cual se hace pasar una parte de
trabajo enfrente de una herramienta cilíndrica rotatoria con múltiples bordes o filos cortantes.
El eje de rotación de la herramienta de corte es perpendicular a la dirección de avance. La
herramienta de corte en el fresado se llama fresa o cortador para fresadora y los bordes
cortantes se llaman dientes. La máquina herramienta que ejecuta esta operación es una
fresadora.
Como en las máquinas anteriores la velocidad de rotación y la velocidad de corte se
relacionan mediante:
Vc =
π ⋅D⋅S
12
[ sfpm ]
S: velocidad de rotación del huso, [RPM].
Vc: velocidad de corte, [sfpm]
D: diámetro exterior de la fresa en pulgadas.
El avance por revolución (F) en fresado se determina a partir del avance por diente
cortante, llamado chip load, y el número de dientes por revolución:
F = chip load ⋅ ndientes
En
dónde
ndientes
es
número
de
dientes
por
revolución
(en
unidades
[dientes/revolución]), y el chip load es el grosor del material de viruta que cada filo de corte
de la herramienta remueve con una pasada, también llamado avance por diente cortante
(feef per tooth), y tiene unidades de [pulg/diente]
Finalmente la velocidad de avance en se determina, nuevamente, a partir de:
Fr = S ⋅ F
9. Parámetros que se utilizan para calcular costos y tiempos
Algunos de estos parámetros son:
MRR: Volumen de material removido por unidad de tiempo, sus unidades son
3
pulg /min o mm3/min. En todos los casos el MRR se calcula como el producto entre el área
de corte por la velocidad de avance de la herramienta:
MRR = área del corte ⋅ Fr
En particular para el caso de torneado y agujereado, calculando las correspondientes
áreas de corte, se obtiene:
Para torneado:
MRR = π ⋅ d ⋅ Do ⋅ Fr = 12 ⋅ Vc ⋅ d ⋅ F
Para agujereado:
MRR = π ⋅ D 2 4 ⋅ Fr = 3 ⋅ Vc ⋅ D ⋅ F
Finalmente, el tiempo promedio utilizado para realizar una tarea en un eje se calcula
mediante la expresión:
Tmedio =
L
Fr
10. Programación de los SCNC
Se pueden distinguir cuatro tipos de programación:
1. Programación manual: consiste en la traducción al lenguaje de programación
(confección del programa), de los pasos del proceso de fabricación. La ejecución y
depuración del programa se realiza sobre el sistema real.
2. Asistidos por computadora: Una vez obtenido el programa, la depuración del mismo se
realiza sobre un modelo virtual (simulación en PC).
3. Sistemas CAD/CAM (diseño asistido por computadora): Se trata de un entorno
integrado de manufactura. En este caso, los programas de diseño se encargan de
generar programa para operar las maquinas CNC.
4. Programación automatizada por computadora: estos sistemas no requieren de la
intervención de programadores, optimizando los recursos disponibles mediante
técnicas de inteligencia artificial, redes neuronales, etc.
11. Principales ventajas de la aplicación de SCNC
Reducen los tiempos muertos
Los procesos de alimentación se efectúan más rápido
Se acortan los tiempos de puesta en marcha
Presentan buena flexibilidad ante futuros cambios
Se mejora la exactitud
12. Bibliografía
“Automation, Production Systems, and Computer Integrated Manufacturing”, Mikell P.
Groover, Prentice-Hall International Editions, 1987.
“Fundamentos de Manufactura Moderna: Materiales, Procesos y Sistemas”, Mikell P.
Groover, Prentice Hall, México 1997.
“Electrónica Industrial E-284”, Notas del Curso. Departamento de Electrotecnia, Facultad de
Ingeniería, UNLP, 2004.