7/24/2019 Expocision Procesos

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16-7-4 Control numrico y automatizacin

Hemos visto que la operacin y el control de las mquinas herramientas precisan unahabilidad considerable. Esto es particularmente evidente en el fresado de superficiescontorneadas tridimensionales; no es sorprendente que el NC primero se haya

desarrollado para maquinar componentes contorneados de aeronaves. En paralelo con elavance del software, el equipo de computadora y de control prores rpidamente. !asherramientas me"oradas permitieron la remocin de material con mayor rapide#; con laayuda de CNC, el tiempo del corte se podr$a incrementar y se podr$an fi"ar nuevas metasrespecto a las tolerancias.

1. Rigidez.%oda la maquinaria sufre defle&iones plsticas cuando act'an fuer#as enella. %ambi(n en el maquinado, la mquina herramienta, la pie#a de traba"o, laherramienta, la porta herramienta y los aditamentos forman un sistema dinmicointeractivo que se somete a caras dinmicas y, en respuesta a esto, se puedendesarrollar vibraciones. !a vibracin provoca variaciones en la formacin de la viruta,deficiente acabado superficial, elevado desaste de la herramienta y con el tiempo

provoca la fractura de la herramienta. Con velocidades mayores y una creciente rapide#de produccin loradas mediante CNC, la estabilidad de la operacin se vuelve cr$tica.

2. Control de vibraciones.!a riide# aumenta mediante un dise)o apropiado y por eluso de materiales con mayor capacidad de amortiuamiento *como pol$mero+concreto,ranito. !as cavidades se rellenan con un material amortiuador de vibraciones, yentonces se colocan aislantes de vibracin como almohadillas de caucho, resortes ymasas randes *bloques de inercia en locali#aciones estrat(icas. !os absorbentesdinmicos controlados activamente usan sensores y actuadores de fuer#a en un sistema

de la#o cerrado. !as velocidades del husillo se seleccionan para que est(n fuera delrano de vibracin mientras se mantiene una salida alta considerando una profundidadm&ima de corte.

3. usillo im!ulsor.El impulso es por medio de una ca"a de velocidades o con bandaspero, para velocidades mayores, se usan mecanismos interales en que los husillos sone&tensiones del rotor. !as fuer#as centr$fuas son muy randes a velocidades altas, y seemplean rodamientos hechos con bolas de cermica.

4. "stabilidad trmica. -e utili#an diversas soluciones para minimi#ar la dilatacin o,si esto no es posible, para compensarla.

#. $ovimiento de alimentacin.ara emplear CNC, se debe prescindir del volante delas mquinas operadas manualmente y de las levas, de las plantillas de seuimiento y delos embraues de las mquinas automticas. !a mesa de la mquina herramienta cuenta,

por e"emplo, con tomillos u$a sin "ueo, accionados con motores de pasos que muevenla mesa en incrementos peque)os de, diamos, /.0 1lm; el n'mero de ellos depende de lacantidad de pulsos recibidos de la unidad de control CNC. ara un mayor par de torsin,se emplean motores dc o ac, o la mesa se mueve a trav(s de actuadores hidrulicos o,ms recientemente, para la m&ima velocidad transversal, por motores lineales.

6. $ane%o de la viruta.arcialmente por esta ra#n, los centros de maquinado con

husillos hori#ontales, aunque emplean herramientas en cantil(ver, han encontradoaceptacin.

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7. $ane%o del &erramental.!os cambiadores automticos de herramientas y losanaqueles con capacidad de /2 a 32 herramientas tuvieron que instalarse *para 45-, senecesitan anaqueles con capacidad hasta para de /22 herramientas. !as herramientas secaran en la secuencia requerida en la operacin, a menos que la mquina est( equipadacon un sistema de iro de doble bra#o6 esto permite la cara de una herramienta de un

anaquel en un bra#o mientras que la herramienta activa est cortando en otro bra#o. araeliminar el tiempo de puesta a punto, las herramientas se califican; es decir, sudimensin se mide previamente y se introduce en el prorama CNC.

'. (rogramacin.Esta tarea se ha simplificado en ran medida. Han surido dostendencias enerales6

rimero, los lenua"es de proramacin, a menudo basados en 7%, se han simplificadopara tareas espec$ficas como el contorneo de dos e"es *787%, y se han areadopostprocesadores para propsitos espec$ficos como taladrado, fresado y traba"o de torno*E97%.

-eundo, se ha desarrollado software poderoso que reali#a la tarea de proramacin.Como la descripcin de la pie#a ya est disponible en C78, los proramas permiten laeneracin directa de la trayectoria de la herramienta. !os sistemas avan#adoscombinan el control de la mquina herramienta con optimi#acin para m&ima

productividad.

). $a*uinado sin atencin. !as operaciones sin atencin y con :luces apaadas:*supervisadas slo por computadoras son posibles con la int32duccin del monitoreoautomtico y del control adaptivo. -e incorporan sondas que verifican la presencia deherramientas, o a una cmara se le :ense)a: a reconocer la disposicin de la herramientay a reportar herramientas faltantes o rotas, o a iniciar el cambio de la herramienta. -eutili#an las t(cnicas para la deteccin en el proceso del desaste de la herramienta, de lavibracin y de la emisin ac'stica, y se mide la ruosidad superficial.

1+. $edicin autom,tica.sta es un elemento vital de la automati#acin. En otrasocasiones, una estacin de medicin se prepara dentro de la mquina herramienta o enuna estacin adyacente, y la informacin adquirida se retroalimenta a la computadora decontrol para hacer los a"ustes apropiados en el corte de la siuiente pie#a.

11. (rogramacin din,mica. Con velocidades y tasas de avance en aumento, los

proramas que controlan los movimientos de la mquina herramienta tambi(n se debencambiar para acoplarse con el proceso f$sico del maquinado. or e"emplo, en el fresadode moldes y matrices, el prorama tiene que pronosticar para decelerar el avance alapro&imarse a una esquina y acelerar de nuevo cuando la herramienta emere de ella.

!os avances en la interacin de las mquinas herramientas CNC con dispositivos demovimiento del material, como robots de propsito especial y cambiadores de

plataformas, incrementaron la utili#aci3n de las mquinas herramienta al 2= del tiempo, elevando en ran medida la productividady reduciendo el n'mero de mquinas requeridas para una cantidad dada de produccin.

16-7-# !timizacin del !roceso de corte

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En un entorno competitivo, la optimi#acin del proceso se hace necesaria. rimero, unadecisin erencial se debe tomar respecto al criterio me"or aplicable a la situacin. -i elre#ao de rdenes es amplia y las obliaciones contractuales requieren entrea rpida, elcriterio ser rapide# de produccin m&ima. 5s com'nmente, el criterio es lama&imi#acin de la anancia; esto precisa un modelo muy comple"o de todo el sistema

de produccin. ?n anlisis menos detallado es suficiente para definir las condiciones deproduccin para costo m$nimo por pie#a, y aqu$ solamente se anali#ar la optimi#acinde acuerdo con el criterio de costo m$nimo.

El tiempo de corte por pie#a es te *min y se cobra a una tasa total @, *A1min, la queincluye la paa del operador, los astos indirectos, y el caro por la mquinaherramienta. El precio debe incluir una holura por los costos de la herramienta. -i una

herramienta cuesta Cp toma un tiempo tch cambiarla, y corta Nt pie#as antes

de que se deba cambiar, el costo total por pie#a Ctp es una fraccin1

Ntdel costo

total.

Ctp=1

Nt(tchR t+Ct)

El costo total de la produccin dependiente de la velocidad es

El tiempo de corte tc simplemente es la lonitud de corte l dividida entre la

velocidad de corte v

!a vida de la herramienta es

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t=tref(Cv)1 /v

-ustituyendo en la ecuacin del costo total

Cpr=1

vRt+

l

trefC

1/n(tchRt+Ct)v(12n )/n

El costo de produccin Cpr es m$nimo donde la primera derivada con respecto a

v es cero

dCpr

dv =0=

R tl

v2 +

1n

n

l

trefC1/n(tchR t+Ct)v

( 12n )/n

@eacomodando se obtiene la velocidad de corte para costo m$nimo

vcmn=C[ n1n( tref RttchRt+Ct)]n

Bncluso este sencillo modelo demuestra que la velocidad ms econmica aumenta con el

incremento de C y n *como se podr$a esperar y tambi(n con Rt , es decir, con

incrementos en el costo de la mano de obra y del equipo.

-istemas computari#ado0 para optimi#acin El sistema de maquinado tiene un nivel de

comple"idad inusualmente alto y los problemas se pueden resolver ms efectivamentecon el poder de la computadora. -on posibles varios niveles de optimi#acin6

. !as condiciones de maquinado se seleccionan de bases de datos almacenadas deacuerdo con la estrateia de optimi#acin eleida, y se determina la secuencia de carade la herramienta.

/. Con base en este primer nivel, la secuencia del proceso se optimi#a para la forma, eltama)o, las tolerancias y el acabado superficial de la pie#a de traba"o espec$fica. -i seinvolucran varias mquinas, el anlisis tiene como ob"etivo equilibrar las caras detraba"o y minimi#ar la inversin.

D. !os sistemas e&pertos y el modelado del proceso se utili#an para optimi#ar todo elsistema.