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CONTROL NUMERICO POR COMPUTADORA
(CNC)
Las mquinas de control numrico incorporadas en una lnea de manufactura, tienen como funcin
llevar a cabo un proceso de transformacin fsica de las piezas o las partes que se requerirn para
formar el producto terminado. Estas mquinas cuentan con computadoras internas que permiten
controlar el maquinado, movimiento de herramientas y la ejecucin de programas.
El Control Numrico se puede definir de una forma genrica como un dispositivo de
automatizacin de una mquina que, mediante una serie de instrucciones codificadas, controla su
funcionamiento. Cada programa establece un determinado proceso a realizar por la mquina. Una
misma mquina puede efectuar automticamente procesos distintos sustituyendo solamente su
programa de trabajo.
Los elementos bsicos del Control Numrico son:
El programa, que contiene toda la informacin de las acciones a ejecutar.
El Control Numrico, que interpreta estas instrucciones, las cuales convierte en las seales correspondientes para los rganos de accionamiento de la mquina y comprueba los
resultados.
La mquina, que ejecuta operaciones previstas.
ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA CNC
Todos los programas deben tener un nombre o un nmero identificatorio. Algunos controles
numricos solo aceptan nmeros. Los programas CNC estn compuestos por bloques sucesivos.
Cada uno de stos es una instruccin para el control. Los bloques pueden estar numerados o no.
De no estarlos el control los ejecutar en el orden en que los vaya encontrando. La numeracin de
los bloques puede no ser de uno en uno. Puede ser de cinco en cinco, de diez en diez, etc. Esto es
conveniente para introducir luego bloques intermedios sin alterar toda la numeracin. La
numeracin debe ser siempre creciente. Si existiera un bloque cuyo nmero sea menor al anterior,
el control detiene la ejecucin del programa.
INSTITUTO TECNOLGICO DE QUERTARO
Ciencia Tcnica
INGENIERA MECATRNICA
MANUFACTURA AVANZADA
Febrero de 2014
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ESTRUCTURA DE UN BLOQUE DE PROGRAMACION CNC
Bloque de programacin
Dentro de cada bloque debe mantenerse este orden. Sin embargo, no es necesario que estn
presentes todos los items. Se puede programar en sistema mtrico (mm) o en pulgadas.
N4 G71 G2 X,Y, Z +/-4.3 F5.5 S4 T2.2 M2 (mtrica)
N4 G70 G2 X,Y, Z +/-3.4 F5.5 S4 T2.2 M2(en pulgadas)
El nmero que acompaa cada tem significa el nmero de dgitos admisible. As por ejemplo:
N4 significa que el nmero de bloques no deber ser mayor que 9999. Esto vara segn la marca
de control numrico.
Z +/- 4.3 significa que las cotas pueden tener valores positivos o negativos de no ms de 4 dgitos
enteros y 3 decimales. Normalmente el signo (+) no se programa.
BLOQUES CONDICIONALES
Los bloques condicionales son ejecutados o no en funcin de la presencia de una seal externa al
programa. Sirven por ejemplo para programar paradas para inspecciones del trabajo, cambios de
herramienta, etc. Se determina la condicionalidad de un bloque agregando un punto luego del
nmero del bloque. La seal externa normalmente es un switch en el control. Si este switch est
activado, la ejecucin del programa se detendr al encontrar un bloque condicional. Si no lo est,
el programa seguir ejecutndose normalmente.
CDIGOS
Cdigo O Nmero de programa
000O1
Cdigo N Nmero de secuencia
Cdigo M Miscelneos
M01 Paro opcional de programa
M02 Fin de programa sin regreso al principio
M03 S1200 Giro sentido de las manecillas a 1200 r.p.m
M04 S1200 Giro contra sentido de las manecillas 1200 r.p.m
M Funciones Auxiliares
T No. de Herramienta (Tool)
S Velocidad del husillo (Speed)
F Velocidad de avance (Feed)
Z Cota segn eje Z
Y Cota segn eje Y
X Cota segn eje X
G Instruccin de movimiento (Go)
N Nmero del bloque
N G X Y Z F S T M
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M05 Paro de husillo
M06 T0101 Cambio de herramienta a la uno
M08 Activacin de bomba de soluble
M09 Desactivacin de bomba soluble
M10 Abrir mordaza
M11 cerrar mordaza
M30 Finaliza y mando cursor al inicio de programa
M38 Abrir puerta
M39 Cerrar puerta
M98 Llamado de subprograma Cdigos G ms usados
G00 X_Z_Movimiento Rpido sin corte
G01 X_Z_F_ Corte lineal X y Z coordenadas finales
G02 X_Z_R_F Corte circular en sentido horario X y Z coordenadas finales de radio R
G03 X_Z_R_F Corte circular en sentido antihorario X y Z coordenadas finales de radio R
G04 X_Temporizador de X segundos
G20 Medidas en sistema Ingls
G21 Medidas en unidades mtricas
G28 UO WO ir a Home
G50 Velocidad mxima del husillo
G54 Seleccin de coordenadas de trabajo 1 Cero pieza
G59 Seleccin de coordenadas de trabajo 6 Cero pieza
G90 Programa de coordenadas en absoluto
G91 Programa de coordenadas incremental
G96 Control de velocidad superficial constante
G97 Cancelacin del Control de velocidad superficial constante
G98 Avance por minuto
G99 Avance por revolucin
LAS MQUINAS
El control numrico se monta sobre todo tipo de mquina herramienta convencional, tanto de
arranque de viruta como de trazado y deformacin. As, lo encontramos en tornos, fresadoras,
rectificadoras, taladradoras, mandrinadoras, dobladoras, plegadoras, punzadoras, mquinas de
trazar, punteadoras, mquinas de soldar, de oxicorte, de medir, etc. Sin embargo, el control
numrico ha promocionado el desarrollado de dos tipos de mquinas mltiples: el centro de
mecanizado y torneado.
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El centro de mecanizado, para piezas prismticas, en el que sobre pieza fija una o ms torretas con
herramientas giratorias permiten efectuar operaciones de fresado, taladrado, mandrinado,
escariado, etc. Si lleva incorporada mesa giratoria pueden efectuarse operaciones de torno vertical.
El centro de torneado, dotado de una o ms torretas, con herramientas motorizadas que, adems
de las clsicas operaciones de torneado permiten efectuar fresados, taladrados, escariados, etc.,
tanto axiales como radiales.
TORNO DE CONTROL NUMRICO
El torno CNC es un tipo de torno operado mediante control numrico por computadora. Se
caracteriza por ser una mquina herramienta muy eficaz para mecanizar piezas de revolucin.
Ofrece una gran capacidad de produccin y precisin en el mecanizado por su estructura funcional
y porque la trayectoria de la herramienta de torneado es controlada a travs del ordenador que lleva
incorporado, el cual procesa las rdenes de ejecucin contenidas en un software que previamente
ha confeccionado un programador conocedor de la tecnologa de mecanizado en torno. Es una
mquina ideal para el trabajo en serie y mecanizado de piezas complejas.
Un torno CNC puede hacer todos los trabajos que normalmente se realizan mediante diferentes
tipos de torno como paralelos, copiadores, revlver, automticos e incluso los verticales. Su
rentabilidad depende del tipo de pieza que se mecanice y de la cantidad de piezas que se tengan
que mecanizar en una serie.
Punzonadora de
torreta CNC
Mandrinadora
horizontal
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Este tipo de mquinas comnmente se encuentran en las grandes empresas, ya que son muy caras
y delicadas, normalmente se encuentran en las industrias de automviles ya que las piezas que se
necesitan para los carros son muy difciles y deben ser exactas, pues de no ser as el carro no
funcionara de forma adecuada.
FUNCIONAMIENTO
Los ejes X y Z pueden desplazarse simultneamente en forma intercalada, dando como resultado
mecanizados cnicos o esfricos segn la geometra de las piezas. Las herramientas se colocan en
portaherramientas que se sujetan a un cabezal que puede alojar hasta 20 portaherramientas
diferentes, dependiendo de la marca y especificaciones de la mquina, que rotan segn el programa
elegido, facilitando la realizacin de piezas complejas.
En el programa de mecanizado se pueden introducir como parmetros: la velocidad de giro de
cabezal porta piezas, el avance de los carros longitudinal y transversal y las cotas de ejecucin de
la pieza. La mquina opera a velocidades de corte y avance muy superiores a los tornos
convencionales por lo que se utilizan herramientas de metal duro o de cermica para disminuir la
fatiga de materiales.
Los tornos CNC, debido a sus mecanismos de funcionamiento permiten ajustar al mximo las
condiciones de mecanizado y por lo tanto conseguir el mejor tiempo de torneado posible
1. Velocidad de corte (Speed) (Vc). Se define como la velocidad lineal en la periferia de la zona que se est mecanizando. Su eleccin viene determinada por el material de la
herramienta, el tipo de material de la pieza y las caractersticas de la mquina. Una
velocidad de corte alta permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el
desgaste de la herramienta. La velocidad de corte se expresa en metros/minuto.
2. Velocidad de rotacin de la pieza (N). Normalmente expresada en revoluciones por minuto. Se calcula a partir de la velocidad de corte y del dimetro mayor de la pasada que se est
mecanizando.
3. Avance (F). Definido como la velocidad de penetracin de la herramienta en el material. En el torneado suele expresarse en mm/rev. No obstante para poder calcular el tiempo de
torneado es necesario calcular el avance en mm/min de cada pasada.
4. Profundidad de pasada. Es la distancia radial que abarca una herramienta en su fase de trabajo. Depende de las caractersticas de la pieza y de la potencia del torno.
5. Potencia de la mquina. Est expresada en kW, y es la que limita las condiciones generales del mecanizado, cuando no est limitado por otros factores.
6. Tiempo de torneado (T). Es el tiempo que tardan todas las herramientas en realizar el mecanizado sin tener en cuenta otras cuestiones como posibles paradas de control o el
tiempo poner y quitar la pieza del cabezal que puede variar dependiendo de cada pieza y
mquina. Se calcula a base de ir sumando los tiempos parciales de cada herramienta
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FRESADORA CNC
Bsicamente, las fresadoras CNC son muy similares a las convencionales y poseen las mismas
partes mviles, es decir, la mesa, el cabezal de corte, el husillo y los carros de desplazamiento
lateral y transversal. Sin embargo, no presentan palancas ni manivelas para accionar estas partes
mviles, sino una pantalla inserta en un panel repleto de controles y una caja metlica donde se
alojan los componentes elctricos y electrnicos que regulan el funcionamiento de motores
destinados a efectuar el mismo trabajo que hacan las palancas y manivelas de las viejas mquinas.
Entre estos componentes se encuentra el CNC, que es una computadora principalmente
responsable de los movimientos de la fresadora a travs del correspondiente software. La
combinacin de electrnica y motores o servomotores de accionamiento es capaz de lograr todas
las operaciones de fresado posibles.
La funcin primordial del CNC es la de controlar los desplazamientos de la mesa, los carros
transversales y longitudinales y/o el husillo a lo largo de sus respectivos ejes mediante datos
numricos. Sin embargo, esto no es todo, porque el control de estos desplazamientos para lograr
el resultado final deseado requiere el perfecto ajuste y la correcta sincronizacin entre distintos
dispositivos y sistemas que forman parte de todo proceso CNC. Estos incluyen los ejes principales
y complementarios, el sistema de transmisin, los sistemas de sujecin de la pieza y los
cambiadores de herramientas, cada uno de los cuales presenta sus modalidades y variables que
tambin deben estipularse adecuadamente.
Este riguroso control lo efecta un software que se suministra con la fresadora y que est basado
en alguno de los lenguajes de programacin numrica CNC, como ISO, HEIDENHAIN, Fagor,
Fanuc, SINUMERIK y Siemens. Este software contiene nmeros, letras y otros smbolos -por
ejemplo, los cdigos G y M- que se codifican en un formato apropiado para definir un programa
de instrucciones capaz de desarrollar una tarea concreta. Los cdigos G son funciones de
movimiento de la mquina (movimientos rpidos, avances, avances radiales, pausas, ciclos),
mientras que los cdigos M son las funciones miscelneas que se requieren para el maquinado de
piezas, pero no son de movimiento de la mquina (arranque y paro del husillo, cambio de
herramienta, refrigerante, paro de programa, etc.). De esto se desprende que para operar y
programar este tipo de mquinas se requieren conocimientos bsicos en operaciones de
mecanizado en equipo convencional, conocimientos elementales de matemtica, dibujo tcnico y
manejo de instrumentos de medicin.
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En la actualidad el uso de programas CAD (diseo asistido por computadora) y CAM (fabricacin
asistida por computadora) es un complemento casi obligado de toda mquina CNC, por lo que,
generalmente, la manufactura de una pieza implica la combinacin de tres tipos de software:
CAD: realiza el diseo de la pieza.
CAM: calcula los desplazamientos de los ejes para el maquinado de la pieza y agrega las
velocidades de avance, velocidades de giros y diferentes herramientas de corte.
Software de control (incluido con la mquina): recibe las instrucciones del CAM y ejecuta las
rdenes de desplazamiento de las partes mviles de la fresadora de acuerdo con dichas
instrucciones.
Las fresadoras CNC estn adaptadas especialmente para el fresado de perfiles, cavidades,
contornos de superficies y operaciones de tallado de dados, en las que se deben controlar
simultneamente dos o tres ejes de la mesa de fresado. Aunque, dependiendo de la complejidad de
la mquina y de la programacin efectuada, las fresadoras CNC pueden funcionar de manera
automtica, normalmente se necesita un operador para cambiar las fresas, as como para montar y
desmontar las piezas de trabajo.
Entre las industrias que emplean habitualmente fresadoras CNC se encuentran la automovilstica
(diseo de bloques de motor, moldes y componentes diversos), la aeroespacial (turbinas de
aviones) y la electrnica (elaboracin de moldes y prototipos), adems de las dedicadas a la
fabricacin de maquinaria, instrumental y componentes elctricos.
PLEGADORA CNC
La plegadora o dobladora de cortina es la mquina herramienta ms comn en la deformacin de
chapa. La tecnologa ofrece dobladoras que son prensas hidrulicas con control numrico, capaces
de doblar diferentes materiales y diferentes espesores.
El concepto de trabajo de la dobladora es bastante simple. Se trata de doblar la chapa aplicando
una fuerza central superior en una chapa que apoya sobre dos extremos. Como consecuencia la
chapa que est en medio a estos 3 puntos de fuerza se doblar.
El proceso de doblado es similar al de las mquinas dobladoras comunes para hojas o placas de
acuerdo a diferentes ngulos y moldes. El sistema CNC controla el radio de direccin de la vlvula
electro-hidrulica. Realiza doblado profundo o semi-cerrado con control digital a travs de un
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codificador ptico. La prensa plegadora CNC controla el sistema de posicionamiento trasero y
tiene compensacin automtica para la deformacin de la mesa de trabajo.
El CNC o control numrico: es el cerebro de las dobladoras modernas. El CNC controla todos
los movimientos de la mquina herramienta moderna. En el caso de la dobladora de cortina, el
CNC regula todos los movimientos de los topes posteriores as como la fuerza y recorrido de la
cortina.
El CNC recibe informacin sobre la posicin de los componentes mediante encoders o reglas de
posicin, luego calcula el movimiento que cada eje (cortina, topo posterior, etc.) debe hacer para
realizar un trabajo requerido.
Por ltimo el CNC logra recalcular las variables del trabajo de acuerdo a la desviacin en el
resultado obtenido en la prctica (ejemplo cuando colocamos que la pieza sali con 92 y el CNC
recalcula la operacin para obtener 90).
Prensa Plegadora
CNC
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BIBLIOGRAFA
Libros:
Cruz J, Rico JA, Scharer U. Ingeniera de Manufactura 2008. Mxico: Compaa Editorial Continental.
Fuentes electrnicas:
Jimnez Ricardo. Ingeniera de Manufactura, Control Numrico por Computadora (CNC).
Obtenido de http://materias.fi.uba.ar/7565/U4-control-numerico-por-computadora.pdf.
http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/32787/1/andradefuentesoscar.pdf
http://www.electroensaimada.com/uploads/9/0/8/9/9089783/codigo_iso.pdf
http://dim.tol.itesm.mx/labs/lim/cnc.pdf
http://www.disma.mx/pdf/capitulo1.pdf