UNIDAD 1 INTRODUCCION AL CONTROL NUMERICO1.1 CONCEPTOS BASICOSEl Control Numrico (CN): Puede definirse como un mtodo para controlar con precisin la operacin de una mquina mediante una serie de instrucciones codificadas, formadas por nmeros, letras del alfabeto.Segn la Norma ISO 2382/1 1974: Se define el Control Numrico (CN) (NC, Numerical Control) como el control automtico de un proceso, ejecutado por un dispositivo que utiliza datos numricos introducidos usualmente mientras la operacin se est realizando. En Mquinas - Herramientas la denominacin de CN: significa control de mecanizado o del proceso con la ayuda de nmerosLos nmeros, letras y smbolos son instrucciones codificadas que se refieren a los parmetros: distancias, posiciones, funciones o movimientos especficos y velocidades a las que la mquina herramienta debe trabajar y puede comprender para elaborar la pieza.Se considera control numrico a todo dispositivo capaz de dirigir posicionamientos de un rgano mecnico mvil, en el que las rdenes relativas a los desplazamientos del mvil son elaboradas en forma totalmente automtica a partir de informaciones numricas definidas, bien manualmente o por medio de un programa.En el ao de 1947 se concibe y se aplica el principio del Control Numrico moderno, el Sr. Jhon C. Parsons, de Parsons Corporation de Traverse City, Michigan, fabricante de paletas de rotor para helicpteroEn 1949 La U.S. Air Material Command le otorg un contrato a la Parsons Corporation que invit como subcontratista al laboratorio de servomecanismos del Instituto Tecnolgico de MassachussetsEn 1952 se muestra con xito el prototipo de la actual mquina de CN, una fresadora Cincinnati Hidrotel modificada y se crea el trmino de control numrico en dicho instituto. En 1957 la compaa japonesa Fujitsu (FANUC) desarroll una perforadora revlver que utilizaba el control con cintas magnticas.1.2 FUNDAMENTOS DE CONTROL NUMERICOMedios Utilizados en CN: Las tarjetas de papel perforadas, las cintas de papel tipo continuo o las cintas magnticas.Control Numrico: Es un mtodo de control de movimientos de los componentes de una mquina que se realiza insertando instrucciones alfanumricas en el sistema.Hay dos tipos de sistemas computarizados: el Control Numrico Directo (CND) y el Control Numrico Computarizado (CNC). Control Numrico Directo (CND): varias mquinas son directamente controladas por una computadora central. Elimina el manejo de cintas, o la necesidad de tener una computadora para cada mquina y el estado de todas las mquinas puede ser monitoreada desde la computadora central. La desventaja es que si deja de funcionar esa computadora central, todas las mquinas dejan de operar. Control Numrico Computarizado: es un sistema en el cual una microcomputadora es una parte integral del control de una mquina. Es la operacin de controlar una mquina, mediante el uso de un lenguaje codificado, compuesto por letras, nmeros y signos normalizados, empleando computadoras para su interpretacin, supervisin, regulacin y ejecucin. El lenguaje de programacin usado para operar las mquinas CNC, es regido por las Normas alemanas DIN No. 66024 y 66025, que en contenido es similar a la norma internacional ISO 1056 (Internacional Organization for Standardization). Dicho lenguaje se conoce como APT (Automatically Programmed Tools) por sus siglas en Ingles. El sistema se basa en el control de los movimientos de la herramienta de trabajo, con relacin a los ejes de coordenadas de la mquina, usando un programa informtico ejecutado por un ordenador.1.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CN (CONTROL NUMRICO) Y CNC (CONTROL NUMRICO POR COMPUTADORA).VENTAJAS DEL CNC Mayor seguridad del operador Mayor eficiencia del operador Reduccin de desperdicios Tiempos de entrega ms cortos para la produccin Reduccin del error humano Elevado grado de precisin. Operaciones complejas del maquinado. Menores costos de herramental Incremento de productividad Menor inventario de piezas Mayor seguridad de la mquina-herramienta. Necesidad de una menor inspeccin. Mayor uso de la mquina. Menores requerimientos de espacio.

DESVENTAJAS DEL CNC Costos de inversin relativamente ms altos. Se requiere de un mantenimiento ms complicado y especializado. Se requiere un programador altamente especializado y debidamente entrenado. Es necesario importar alta tecnologa de pases con mayor desarrollo.

1.4 MQUINAS PTP Y DE CONTORNEOLos sistemas de Control Numrico se dividen fundamentalmente en:Sistema de control de posicionamiento o punto a punto PTP, por sus siglas en ingls (point to point): Los sistemas punto a punto posicionan la herramienta de un punto a otro mediante movimientos simples de cada eje en el vaco, esto quiere decir que, mientras la herramienta se traslada de un punto a otro no se realiza ningn corte.Sistema de control paraxial: El control paraxial permite, a los desplazamientos rpidos en vaco, el avance de la herramienta en carga, segn trayectorias paralelas a los ejes bsicos de la mquina herramienta de control numrico.Sistema de control de contorneo o trayectorias continas: Los sistemas de contorneo gobiernan no slo la posicin final sino, tambin el movimiento en cada instante de los ejes en los cuales se realiza la interpolacin.Mquinas ptp y de contorneo: El control punto a punto es el posicionamiento de la herramienta desde un punto a otro dentro de un sistema coordenado. Ms frecuentemente usado para el posicionamiento a un punto en donde se realizar una operacin de maquinado, tal como un taladrado o perforado.Torno: Es una mquina-herramienta donde el movimiento de corte, que es circular, corresponde a la pieza.Ejes de Movimiento: Eje Z. Es el que corresponde al desplazamiento longitudinal de la herramienta en las operaciones de cilindrado. Eje X. Es el que realiza el movimiento transversal de la herramienta y corresponde a las operaciones de refrenteado y alimentaciones, siendo perpendicular al eje principal de la mquina.Fresadora: El movimiento de corte es circular y corresponde a la herramienta (fresa). La pieza, que posee el movimiento de avance, se puede desplazar en varios sentidos, siguiendo diversas trayectorias, lo que le permite obtener piezas de las ms variadas formas geomtricas, como: piezas poliprismticas, piezas ranuradas y taladradas, engranajes, levas helicoidales y espiroidales, etc.Ejes de movimiento: Eje Z. Posee la potencia de corte, en el est montada la herramienta cortante y puede adoptar distintas posiciones segn las posibilidades del cabezal. Define la profundidad de los maquinados. Eje X. Es horizontal y paralelo a la superficie de sujecin de la pieza. Permite el movimiento de la pieza a la derecha y a la izquierda. Eje Y. Forma con los ejes Z y X un triedro de sentido directo y permite el movimiento de la pieza hacia atrs o hacia delante.La rectificadora: Es una mquina-herramienta donde el movimiento de corte circular, corresponde a la herramienta (muela abrasiva). La pieza, que tambin est animada de un movimiento de rotacin, posee el movimiento de avance y se desplaza siguiendo una trayectoria que le permite dar acabado a piezas de revolucin.

1.5 SISTEMA DE UNIDADES INCREMENTAL Y ABSOLUTO

Los sistemas de coordenadas se usan en infinidad de actividades, tales como gua de navegacin marina, area, sistemas cartogrficos, etc., su finalidad es la de situar un punto de manera concreta y precisa a lo largo de un escenario concreto y perfectamente definido.

Existen dos sistemas para indicar las coordenadas: El Sistema Absoluto, el cual hace referencia a las coordenadas desde el punto de origen o (0, 0,0) pieza. El Sistema Incremental denominado algunas veces punto a punto, se basa en indicar las coordenadas desde el ltimo punto alcanzado al siguiente, es decir, es como si cada vez trasladramos el origen al ltimo punto alcanzado.Coordenadas polares : Las coordenadas polares definen el punto utilizando la apertura de un ngulo con centro en el origen (llamado origen polar o polo) y la longitud de un radio que parte del mismo punto, es decir el cruce entre la lnea de ngulo (arco) y la lnea del radio, dicho cruce determina el punto.

En la programacin APT los Modos de Entrada se refieren al tipo de informacin en que van a ser dadas las coordenadas de los desplazamientos. Existen dos tipos de entradas que ingresan al programa de la mquina CNC: Entrada Absoluta, diseada para el cdigo G90, especifica la distancia desde el origen al punto deseado. Es el ms comn y utilizado por la mayora de los programadores. El comando G90 indica Modo Absoluto, es decir que todos los valores de las coordenadas (X, Y) sern referidos a ese punto de origen. Entrada Incremental, designada por el cdigo G91, especifica las distancias y direcciones usando el punto previo como un origen. El comando G91 indica Modo Incremental, es decir, que todos los valores e las coordenadas (X, Y) estn referidos al punto previo.1.6 SISTEMAS DE CICLO ABIERTO Y CICLO CERRADOSistemas de control para el mecanizado de una pieza: El sistema de control de un proceso automatizado CNC permite ejecutar el programa y lograr que el proceso realice su funcin definida. A travs de las instrucciones codificadas que paso a paso manufacturan una pieza, un sub-ensamble o un producto. Los sistemas de control pueden ser:

Sistemas de control de ciclo abierto: No hay retroalimentacin y la accin del controlador no tiene informacin acerca de los efectos de las seales que produce. Elementos bsicos: 1. Elemento de control: Este elemento determina qu accin se va a tomar dada una entrada al sistema de control2. Elemento de correccin: Este elemento responde a la entrada que viene del elemento de control e indica la accin para producir el cambio en la variable controlada al valor requerido.3. Proceso: El proceso o planta en el sistema en el que se va a controlar la variable. Sistemas de control de ciclo cerrado: Miden la posicin actual en que se encuentra la herramienta, la velocidad de los ejes y el movimiento programado de la misma, para que se realice una operacin de corte o contorneado de la pieza a travs de un ciclo de maquinado y las comparan con los puntos de referencia dados.Los robots industriales y los sistemas de contorno como tornos y mquinas fresadoras muy exactos tienen sistemas de control de ciclo cerrado. Elementos bsicos 1. Elemento de comparacin: Este elemento compara el valor requerido o de referencia de la variable por controlar con el valor medido de lo que se obtiene a la salida, y produce una seal de error la cual indica la diferencia del valor obtenido a la salida y el valor requerido en caso de que estos no coincidan. 2. Elemento de control: Este elemento decide que accin tomar cuando se recibe una seal de error. 3. Elemento de correccin: Este elemento se utiliza para producir un cambio en el proceso al eliminar el error. 4. Elemento de proceso: El proceso o planta, es el sistema dnde se va a controlar la variable. 5. Elemento de medicin: Este elemento produce una seal relacionada con la condicin de la variable controlada, y proporciona la seal de realimentacin al elemento de comparacin para determinar si hay o no error. Sistemas de lazo abierto/cerrado.Las ventajas de tener una trayectoria de realimentacin y, por lo tanto, un sistema en lazo cerrado en lugar de un sistema en lazo abierto son: 1. Ms exacto al igualar los valores requeridos o de especificacin al valor real de la variable. 2. Menos sensible a las perturbaciones externas o del medio ambiente, es decir no es posible que se afecte el sistema por la accin de un agente externo. 3. Menos sensible a cambios en las caractersticas de los componentes. Es decir, el sistema conservar su estructura original con el que fue diseado. 4. La velocidad de respuesta se incrementa, por ejemplo el ancho de banda es mayor, es decir, se ampla el intervalo de frecuencias en las que un sistema responder. Hay una desventaja: 1. El sistema es ms complejo y por lo tanto, no slo es ms caro, si no ms propenso a descomposturas al estar constituido por mas componentes1.7 SIMULACIN DE PROGRAMAS CNC CON SOFTWARE CAD/CAMEn el sistema CAD (diseo asistido por computadora) la pieza que se desea maquinar se disea en la computadora con herramientas de dibujo y modelado slido. Los sistemas CAD/CAM que generan el programa de maquinado de forma automtica y nos permiten simularlo para comprobar si lo que programamos corresponde exactamente a las especificaciones y formas de diseo del producto. La simulacin pues, da oportunidad de corregir los errores de programacin antes de maquinar la pieza. Posteriormente el sistema CAM (manufactura asistida por computadora) toma la informacin del diseo y genera la ruta de corte que tiene que seguir la herramienta para fabricar la pieza deseada; a partir de esta ruta de corte se crea automticamente el programa de maquinado, el cual puede ser introducido a la mquina mediante un disco o enviado electrnicamente a travs de un cable axial.La Manufactura Asistida por Computadora (CAM) es bsicamente el conjunto de tcnicas asistidas por computadora que se utilizan en la produccin de piezas. El principal objetivo del CAM es proporcionar una serie de herramientas para completar la geometra CAD con el contenido tecnolgico preciso para que la pieza se pueda fabricar.1.7.1 DEFINICIN DE LOS PARMETROS DE OPERACIN DE LOS MAQUINADOS EN EL SIMULADORExisten diferencias entre los controladores de CNC que se encuentran en el mercado, inclusive de un mismo fabricante, debido a la variedad de modelos existentes. Para entender el CNC, es necesario conocer los estndares que utilizan para su programacin, operacin, automantenimiento, disponibilidad de distintos ciclos enlatados, flexibilidad y programas de autocorreccin. Normalmente se siguen dos estndares mundiales: ISO 6983 (International Standarization Organization) EIA RS274 (Electronic Industries Association)Ambos establecen que los controladores CNC por norma utilicen el lenguaje de programacin APT (Automatically Programmed Tools), que estructura el programa en base a estndares de instrucciones de programacin (cdigos) que permiten a la mquina herramienta llevar a cabo ciertas operaciones en particular.Algunos de los ms comunes son similares a los lenguajes utilizados en la programacin de robots industriales, que fueron creados para ser compatibles con el lenguaje APT de un controlador CNC, con los que frecuentemente deben trabajar en forma sincronizada, entre ellos se pueden mencionar: COMPACT II ADAPT EXAPT AUTOSPOT AUTOPROMT SPLITPROGRAMACION APT: El primer prototipo con este lenguaje fue desarrollado en 1956, por el Laboratorio de Sistema Elctrico del Instituto Tecnolgico de MassachusettsEl programa APT es una serie de instrucciones para la computadora de la mquina CNC, donde se especifican los parmetros que la herramienta debe seguir en orden para producir una pieza.Expresiones Geomtricas: Una expresin geomtrica define la geometra de una figura o forma. Para cada una de las formas geomtricas hay disponibles de 1 a 14 diferentes mtodos de definicin.APT contiene definiciones para 16 formas geomtricas diferentes, donde las ms usadas son: el punto, la lnea, el plano, el crculo, el cilindro, la elipse, la hiprbola, el cono y la esfera.COMPACT II (Programa de Computadora para el Control Automtico de Herramientas) Es un procesador de uso general desarrollado por Manufacturng Data Systems, Inc. Es usado para escribir parte de programas para torneado, torno, taladrado, perforado, aplicaciones de centro de maquinado, oxicorte y maquinados de descarga elctrica.ADAPT es til para programas con posicionamiento y para realizar simples contorneos en piezas en 2D o 3D, pero no tiene capacidad para mquinas de contorneo con programacin mlti-ejes.ADAPT (Adaptacin de APT) La mayor desventaja del sistema de programacin APT es que requieres una gran computadora. El sistema de programacin ADAPT fue desarrollado por IBM, bajo contrato por la Fuerza Area de los Estados Unidos, con el fin de superar esta dificultad. La mayor ventaja del sistema ADAPT es que simplifica la versin del lenguaje de programacin usado con el sistema APT. Por lo general el programa ADAPT puede ser corrido en un sistema APT. EXAPT (Subconjunto Extendido de APT) Es un sistema de programacin desarrollado en Europa y es el ms extendido. Originado en Alemania en los Institutos Tecnolgicos de Aachen y Berln. Este lenguaje tambin es compatible con APT. EXAPT tiene la capacidad de seleccionar automticamente la velocidad de corte y alimentacin. EXAPT tiene tres variaciones: EXAPT I, para mquinas PTP; EXAPT II, para operaciones en torno; EXAPT III, para programas de contorneo en 3D.AUTOSPOT (Sistema Automtico para el Posicionamiento de Herramientas) Fue desarrollado por IBM e introducido por primera vez en 1962. Es uno de los programas ms populares disponible para tareas de posicionamiento, tales como la perforacin. AUTOSPOT permite la programacin en tres dimensiones con el ingls como lenguaje de entrada y es usado por muchos fabricantes de control numrico