anexo 2. mecanizado de las piezas del...

E. T. S. de Ingenieros de Sevilla Diseño de dispositivo autónomo de I.A.E.I. detección de la orientación solar.

Miguel Ángel Zamudio Florido Página 132

ANEXO 2. MECANIZADO DE LAS PIEZAS DEL DISPOSITIVO.

La fabricación de las piezas de aluminio y plástico necesarias para el montaje

del dispositivo se realizará utilizando placas de 3 y 4 mm de espesor, en caso del

aluminio, y de 5 mm para el caso de las placas de separación de los sensores. Las

formas complejas de las piezas que componen la cabeza y la necesidad de una alta

precisión en sus medidas para obtener orificios iguales para cada sensor y evitar que la

luz se filtre entre las uniones de las piezas, hace necesaria la utilización de

herramientas de gran precisión para su fabricación. En este caso se utilizará una

máquina de control numérico que, mediante la programación adecuada, cortará,

partiendo de placas del material y espesor deseados, las piezas requeridas.

La máquina de control numérico utilizada es una EMCO PC MILL 125, disponible

en el laboratorio. Mediante la programación adecuada y utilizando las herramientas

necesarias se pueden conseguir las piezas requeridas para el montaje del dispositivo.

La máquina de control numérico tiene un portaherramientas tipo revólver, que

permite la utilización de varias herramientas en un mismo proceso de mecanizado sin

necesidad de parar para cambiarla. Cada una de las herramientas se coloca en uno de

los alojamientos. Se pueden configurar distintos parámetros para cada herramienta,

que permiten conocer durante el proceso de mecanizado el tipo de herramienta y sus

dimensiones. Estos datos son necesarios para compensar el diámetro de éstas en caso

de fresar un contorno o, incluso, la longitud de la herramienta en caso de taladrado.

Antes de comenzar con cualquier mecanizado, es necesario preparar la

máquina. Habrá que colocar y configurar las herramientas e inicializar la posición de

cada eje para que la máquina “conozca” su posición y evitar posibles colisiones

durante el mecanizado. En caso necesario, también habría que preparar la lubricación

y el soplado para retirar la viruta. Es importante recordar que si la máquina no se

inicializa correctamente, la herramienta no funcionará.

Cuando la máquina está lista, hay que preparar el material necesario para la

fabricación de las distintas piezas. Para ello, hay que tener en cuenta las dimensiones

del área de trabajo de la máquina, así como del tornillo utilizado para fijar las piezas. El



área de trabajo está limitada por el máximo recorrido de la herramienta en los

distintos ejes. Los recorridos máximos se pueden ver en la siguiente figura:

Figura 67. Área de trabajo.

Este área de trabajo limita el tamaño máximo de las piezas a fabricar. Por

suerte, la mayoría de las piezas necesarias en el proyecto no superan el tamaño

máximo. Todas las piezas de la cabeza y las piezas de los soportes, así como las placas

de aislamiento, se pueden construir usando esta máquina.

Otra de las limitaciones está en el corto recorrido de su pinza de fijación. La

distancia máxima entre las mordazas es de 70 mm, por lo que si la pieza origen es

mayor, la pinza no podrá sujetarla.

Figura 68. Tornillo hidráulico.



La figura muestra los componentes fundamentales de la pinza neumática de

fijación. Los componentes 1 y 2 son el tornillo y contratuerca del tope; 3 y 4 son las

mordazas de fijación y 5 representa al tornillo de ajuste de la pinza neumática.

Finalmente 6 es la corredera de la válvula del sistema hidráulico.

La limitación del tornillo neumático exige buscar una solución que permita

sujetar con garantías el material y evitar que éste se mueva durante todo el proceso de

mecanizado.

La solución utilizada consiste en usar un bloque de material mecanizable de un

tamaño adecuado para que la pinza pueda sujetarlo, el cual se usará como mártir. A

esta pieza se atornillarán las placas de material, utilizando tornillos de métrica 3 con

cabeza cónica, que permiten la correcta sujeción de la placa. Los tornillos serán

pasantes y se reforzarán con el uso de tuercas dobles (figura 69). Éstas últimas evitarán

que los tornillos se aflojen, debido a las vibraciones propias del proceso de

mecanizado.

Figura 69. Mártir de mecanizado.

Las herramientas necesarias (fresas y brocas) se montan en el

portaherramientas que aparece en la figura 70. Éste permite utilizar hasta diez



herramientas diferentes, las cuales se irán intercambiando durante el proceso de

mecanizado mediante el giro del tambor.

Figura 70. Tambor de herramientas.

Cada herramienta se fijará con una mordaza sujeta por un portapinza, como la

que aparece en la figura 71.

Figura 71. Portapinza.

La programación necesaria para la fabricación de las piezas está basada en

instrucciones simples que permiten seleccionar distintos parámetros de



funcionamiento, así como las herramientas y las coordenadas de movimiento. Las

instrucciones básicas utilizadas para la programación se pueden ver en la siguiente

tabla:

INSTRUCCIÓN DESCRIPCIÓN

L96 Cambio de herramienta.

LXX Secuencia de procesado XX.

S2000 Velocidad de giro de la herramienta en RPM. En este caso 2000.

F300 Velocidad de avance. La unidad depende de G94.

G94 Avance por minuto.

G00 Avance rápido.

G01 Avance lento.

M03 Husillo principal conectado. Giro a la derecha.

M04 Husillo principal conectado. Giro a la izquierda.

M71 Soplado conectado.

M72 Soplado desconectado.

M30 Fin del programa principal.

Tabla 12. Instrucciones de programación.

A parte de las instrucciones anteriores, existen algunas más que se pueden

encontrar en el manual de usuario. La estructura que sigue un programa estándar es la

que se puede ver a continuación:

N10 G54 N20 T1 D11 L96 N30 S2000 G94 F300 N40 M03 M71 .....movimiento rápido (G00)... N100 Z55 M03 M71 .....movimiento lento (G01)... N140 M05 M72 N150 M30



Alguno de los ejemplos de programación de las piezas son los siguientes:

Programa 1 (soporte eje horizontal)

N10 G54

N20 T4 D4 L96

N30 S5000 G94 F500 M3

N40 G00 X155 Y85 Z30

N45 G01 Z11.5

N50 G42 G01 X150 Y80

N60 X110 Y80

N70 X46.35 Y61.94

N80 G03 X46.35 Y8.06 U28 F300

N90 G01 X110 Y-10

N100 X150 Y-10

N110 X150 Y80

N120 G40 X155 Y85

N130 G01 Z11

N140 G42 G01 X150 Y80

N150 X110 Y80

N160 X46.35 Y61.94

N170 G03 X46.35 Y8.06 U28 F300

N180 G01 X110 Y-10

N190 X150 Y-10

N200 X150 Y80

N210 G40 X155 Y85

N220 G01 Z10.5

N230 G42 G01 X150 Y80

N240 X110 Y80

N250 X46.35 Y61.94

N260 G03 X46.35 Y8.06 U28 F300

N270 G01 X110 Y-10

N280 X150 Y-10

N300 X150 Y80

N310 G40 X155 Y85

N320 G01 Z10

N330 G42 G01 X150 Y80

N340 X110 Y80

N350 X46.35 Y61.94

N360 G03 X46.35 Y8.06 U28 F300

N370 G01 X110 Y-10



N380 X150 Y-10

N390 X150 Y80

N400 G40 X155 Y85

N410 G01 Z9.5

N420 G42 G01 X150 Y80

N430 X110 Y80

N440 X46.35 Y61.94

N450 G03 X46.35 Y8.06 U28 F300

N460 G01 X110 Y-10

N470 X150 Y-10

N480 X150 Y80

N490 G40 X155 Y85

N500 G01 Z9

N510 G42 G01 X150 Y80

N520 X110 Y80

N530 X46.35 Y61.94

N540 G03 X46.35 Y8.06 U28 F300

N550 G01 X110 Y-10

N560 X150 Y-10

N570 X150 Y80

N580 G40 X155 Y85

N590 G01 Z8.5

N600 G42 G01 X150 Y80

N610 X110 Y80

N620 X46.35 Y61.94

N630 G03 X46.35 Y8.06 U28 F300

N640 G01 X110 Y-10

N650 X150 Y-10

N660 X150 Y80

N670 G40 X155 Y85

N680 G01 Z8

N690 G42 G01 X150 Y80

N700 X110 Y80

N710 X46.35 Y61.94

N720 G03 X46.35 Y8.06 U28 F300

N730 G01 X110 Y-10

N740 X150 Y-10

N750 X150 Y80

N760 G40 X155 Y85

N770 G01 Z7.6



N780 G42 G01 X150 Y80

N790 X110 Y80

N800 X46.35 Y61.94

N810 G03 X46.35 Y8.06 U28 F300

N820 G01 X110 Y-10

N830 X150 Y-10

N840 X150 Y80

N850 G40 X155 Y85 Z40

N860 X94.43 Y58.63

N870 G01 Z11.5

N880 G41 G01 X91.46

N890 G03 X97.4 Y58.63 U2.97 F300

N900 G03 X91.46 Y58.63 U2.97 F300

N910 G40 G00 X94.43 Y58.63

N920 G01 Z10.5

N930 G41 G01 X91.46

N940 G03 X97.4 Y58.63 U2.97 F300

N950 G03 X91.46 Y58.63 U2.97 F300

N960 G40 G00 X94.43 Y58.63

N970 G01 Z9.5

N980 G41 G01 X91.46

N990 G03 X97.4 Y58.63 U2.97 F300

N1000 G03 X91.46 Y58.63 U2.97 F300

N1010 G40 G00 X94.43 Y58.63

N1020 G01 Z8.5

N1030 G41 G01 X91.46

N1040 G03 X97.4 Y58.63 U2.97 F300

N1050 G03 X91.46 Y58.63 U2.97 F300

N1060 G40 G00 X94.43 Y58.63

N1070 G01 Z7.6

N1080 G41 G01 X91.46

N1090 G03 X97.4 Y58.63 U2.97 F300

N1100 G03 X91.46 Y58.63 U2.97 F300

N1110 G40 G00 X94.43 Y58.63

N1120 Z50

N1130 X94.43 Y11.8

N1140 G01 Z11.5

N1150 G41 G01 X91.46

N1160 G03 X97.4 Y11.8 U2.97 F300

N1170 G03 X91.46 Y11.8 U2.97 F300



N1180 G40 G00 X94.43 Y11.8

N1190 G01 Z10.5

N1200 G41 G01 X91.46

N1210 G03 X97.4 Y11.8 U2.97 F300

N1220 G03 X91.46 Y11.8 U2.97 F300

N1230 G40 G00 X94.43 Y11.8

N1240 G01 Z9.5

N1250 G41 G01 X91.46

N1260 G03 X97.4 Y11.8 U2.97 F300

N1270 G03 X91.46 Y11.8 U2.97 F300

N1280 G40 G00 X94.43 Y11.8

N1290 G01 Z8.5

N1300 G41 G01 X91.46

N1310 G03 X97.4 Y11.8 U2.97 F300

N1320 G03 X91.46 Y11.8 U2.97 F300

N1330 G40 G00 X94.43 Y11.8

N1340 G01 Z7.6

N1350 G41 G01 X91.46

N1360 G03 X97.4 Y11.8 U2.97 F300

N1370 G03 X91.46 Y11.8 U2.97 F300

N1380 G40 G00 X94.43 Y11.8

N1390 Z50

N1400 X128 Y35

N1410 G01 Z11.5

N1420 G41 G01 X117

N1430 G03 X139 Y35 U11 F300

N1440 G03 X117 Y35 U11 F300

N1450 G40 G00 X128 Y35

N1460 G01 Z11

N1470 G41 G01 X117

N1480 G03 X139 Y35 U11 F300

N1490 G03 X117 Y35 U11 F300

N1500 G40 G00 X128 Y35

N1510 G01 Z10.5

N1520 G41 G01 X117

N1530 G03 X139 Y35 U11 F300

N1540 G03 X117 Y35 U11 F300

N1550 G40 G00 X128 Y35

N1560 G01 Z10

N1570 G41 G01 X117



N1580 G03 X139 Y35 U11 F300

N1590 G03 X117 Y35 U11 F300

N1600 G40 G00 X128 Y35

N1610 G01 Z9.5

N1620 G41 G01 X117

N1630 G03 X139 Y35 U11 F300

N1640 G03 X117 Y35 U11 F300

N1650 G40 G00 X128 Y35

N1660 G01 Z9

N1670 G41 G01 X117

N1680 G03 X139 Y35 U11 F300

N1690 G03 X117 Y35 U11 F300

N1700 G40 G00 X128 Y35

N1710 G01 Z8.5

N1720 G41 G01 X117

N1730 G03 X139 Y35 U11 F300

N1740 G03 X117 Y35 U11 F300

N1750 G40 G00 X128 Y35

N1760 G01 Z8

N1770 G41 G01 X117

N1780 G03 X139 Y35 U11 F300

N1790 G03 X117 Y35 U11 F300

N1800 G40 G00 X128 Y35

N1810 G01 Z7.6

N1820 G41 G01 X117

N1830 G03 X139 Y35 U11 F300

N1840 G03 X117 Y35 U11 F300

N1850 G40 G00 X128 Y35

N1860 Z50

N1870 T3 D3 L96

N1880 S3000 G94 F200 M3

N1890 G00 X140 Y78 Z40

N1900 G01 Z5.3

N1910 G01 Z40

N1920 G00 X120 Y78

N1930 G01 Z5.3

N1940 G01 Z40

N1950 G00 X120 Y-8

N1960 G01 Z5.3

N1970 G01 Z40



N1980 G00 X140 Y-8

N1990 G01 Z5.3

N2000 G01 Z40

N2010 G00 X143.5 Y50.5

N2020 G01 Z5.3

N2030 G01 Z40

N2040 G00 X143.5 Y19.5

N2050 G01 Z5.3

N2060 G01 Z40

N2070 G00 X112.5 Y19.5

N2080 G01 Z5.3

N2090 G01 Z40

N2100 G00 X112.5 Y50.5

N2110 G01 Z5.3

N2120 G01 Z40

M30

El resultado es:

Figura 72. Resultado del programa 1.

Programa 2 (Pieza de fijación del eje horizontal)

N10 G54

N20 T3 D3 L96

N30 S3500 G94 F200 M3

N40 G00 X0 Y-5 Z30

N50 X26 Y17

N60 G01 Z12

N70 Z30

N80 T4 D4 L96

N90 S2500 G94 F200 M3

N100 G00 X0 Y-5 Z30



N110 G01 Z8.5

N120 G42 G01 X16 Y1

N130 X36

N140 Y33

N150 X16

N160 Y-5

N180 G40 G00 X0 Y-5 Z30

N190 X26 Y17

G01 Z8.5

N200 G41 G01 X22.03

N210 G03 X29.97 Y17 U3.97 F100

N220 G03 X22.03 Y17 U3.97 F100

N240 G40 G00 X26 Y17 Z30

M30

El resultado el siguiente:

Figura 73. Resultado del programa 2.

Programa 3 (taladros de las anillas de rodamientos)

N10 T3 D3 L96

N15 F200 Z40

N20 S3500 G94 F200 M3

N30 G00 X125 Y60

N40 G01 Z13

N50 G01 Z40

N60 G00 X125 Y10

N70 G01 Z13

N80 G01 Z40

N90 G00 X80 Y35

N100 G01 Z13

N110 G01 Z40

M30

Es conveniente, para proteger la herramienta y obtener mejores resultados en

las superficies mecanizadas, realizar el corte en varias pasadas, incrementando en cada



una de ellas la profundidad de corte (como se puede ver en el código del programa 1).

Si se realiza el corte en una única pasada, la herramienta y la pieza se calientan en

exceso, provocando deterioros en la herramienta y una superficie irregular en la pieza

mecanizada. La superficie irregular puede provocar desajustes entre las distintas

piezas, pudiéndose filtrar la luz entre ellas.

anexo 2. mecanizado de las piezas del...

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