Muy extendidas ahora en el procesamiento industrial, para la realización de objetos con extrema precisión a partir de materiales muy diferentes, gracias a las instrucciones proporcionadas por una computadora, las máquinas CNC se han convertido en Máquinas Herramienta Ciber-Físicas.Las máquinas CNC (Computerized Numerical Control), o máquinas de control numérico computarizado, son herramientas cuyos movimientos son controlados por un dispositivo digital integrado en la máquina.La gran ventaja radica en que los movimientos y funciones están predeterminados, es decir, están preestablecidos a través de un software específico.Esta característica hace que las máquinas CNC sean ideales para el mecanizado de alta precisión que requiere largos tiempos.La evolución de las máquinas CNC ha dado lugar a nuevos sistemas fabricados según los dictados de la Industria 4.0.Estos sistemas se caracterizan por ser inteligentes, conectados, ampliamente accesibles, con mayor adaptabilidad y autonomía.Sin embargo, las máquinas CNC no deben confundirse con los robots, fabricados con tecnologías más avanzadas y capaces de adaptarse y reaccionar ante cambios en el entorno y obstáculos repentinos.Además, estas máquinas deben estar siempre controladas por un operario, que tiene la tarea de configurar el programa, preparar los formatos a procesar e intervenir en caso de problemas o correcciones en el procesamiento.Las primeras máquinas de control numérico se desarrollaron en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en la segunda mitad de la década de 1940, a raíz de unas actividades de investigación relacionadas con la construcción de los componentes de un nuevo avión diseñado por Lockheed.El primer paso fue la adaptación de las máquinas convencionales de la época al control numérico.Las primeras máquinas NC fueron concebidas para ciclos de procesamiento fijos o manuales;los sistemas de control agregados se usaron solo para el posicionamiento relativo entre la herramienta y el componente que se estaba mecanizando.A pesar de que los tiempos de maquinado se mantuvieron consistentemente contenidos, el operador aún tenía la opción de elegir la herramienta, las velocidades y las trayectorias de maquinado.La siguiente solución consistió en el control continuo de las herramientas según movimientos coordinados y simultáneos en los tres ejes cartesianos (ejes controlados).Un paso más en su avance fue el de obtener la sustracción del material al mismo tiempo que se controlaban los movimientos relativos herramienta-componente que se mecanizaba.Estas máquinas también presentaban soluciones para almacenar configuraciones en cintas magnéticas o sistemas de tarjetas perforadas, que eran difíciles de editar y tenían una capacidad de almacenamiento limitada.En las décadas posteriores al desarrollo de las primeras máquinas NC en el MIT, comenzaron a desarrollarse los primeros lenguajes de programación de control numérico.Entre estos, el que se convirtió en el más utilizado y aprobado como estándar fue el Código G. En 1980, el lenguaje del Código G se convirtió en el estándar EIA RS-274-D;esta norma fue transcrita casi en su totalidad en la norma ISO 6983. Este lenguaje se utiliza actualmente incluso en las máquinas CNC más avanzadas, con pocas diferencias y actualizaciones por parte de los fabricantes de los sistemas de control.El advenimiento de un lenguaje condujo a la introducción de máquinas herramienta CNC, también gracias a los avances en las computadoras en la década de 1970.Los procesos donde estas máquinas ofrecen ventajas particulares son: la creación de piezas de forma compleja, la ejecución de piezas con tolerancias estrechas;mecanizado de aleaciones ligeras con altas velocidades de corte;operaciones repetitivas y de corta duración;la creación de piezas similares pero no exactamente iguales;la creación de piezas en lotes periódicos (creación de un archivo);la realización de procesos difíciles incluso con operadores no calificados.Las máquinas de control numérico se utilizan principalmente para eliminar piezas de materia prima para crear objetos de cualquier tipo, incluso componentes mecánicos de alta precisión.Partiendo de un bloque de materia prima, por lo tanto, la máquina CNC (por ejemplo, una fresa) va eliminando material hasta obtener el objeto terminado.Estas máquinas son muy populares en el procesamiento industrial debido a su capacidad para trabajar una amplia variedad de materiales: madera, hierro, plástico, poliuretano, poliestireno Eps y Xps, metales ligeros y más.- un motor para cada eje controlado- partes móviles equipadas con transductores para identificar continuamente su posición- movimientos rectilíneos guiados por husillos de bolas- potencias instaladas en promedio superiores a las máquinas tradicionales- velocidad de movimientos superior a las máquinas tradicionales- mecanismos de portaherramientas para una configuración y un cambio de herramienta rápidos- Dispositivos de soporte de paletas para el reemplazo rápido de las piezas de trabajo.- transportadores como para facilitar la recogida y evacuación de virutas- barreras deslizantes para delimitar el área de trabajo para la seguridad de los operadoresExisten elementos de referencia comunes a todas las máquinas CNC: la pieza siempre se considera estacionaria, las herramientas están dotadas de movimiento.El movimiento se identifica mediante un sistema de tres ejes cartesianos X, Y, Z según la llamada regla de la “mano derecha”.Las rotaciones alrededor de dichos ejes se indican convencionalmente con A, B, C. Otros ejes de referencia paralelos a los ejes principales se denominan U, V, W y, por lo tanto, P, Q, R.Dadas las velocidades y potencias involucradas, que son superiores a las máquinas tradicionales, las máquinas CNC deben tener estructuras (paletas, cabezales, montantes, guías) y mecanismos (husillos, cambios de velocidad y avance) mucho más robustos.Los materiales utilizados son: acero (resistente) y hierro fundido (amortiguador), pero también detalles en compuestos poliméricos (o incluso en hormigón) donde hay problemas de amortiguamiento o fricción.Para superar el problema de las guías de acero endurecido sujetas a elevados fenómenos de desgaste por rozamiento, especialmente a bajas velocidades (stick-slip), se utilizan guías lineales recubiertas de materiales poliméricos.La necesidad de un cambio de herramienta automático implica el uso de portaherramientas, es decir, interfaces estandarizadas de husillo-herramienta.Las altas velocidades (hasta 20.000-40.000 rpm) dan como resultado sistemas de fijación absolutamente precisos.Todas las herramientas que se vayan a utilizar para mecanizar una pieza y un conjunto de piezas se deben colocar en el almacén de herramientas de la máquina herramienta.Antes de ser posicionados, fuera de línea, son verificados y preestablecidos (determinación de sus dimensiones con respecto a un punto de referencia fijo).De esta forma se definen los correctores de las dimensiones de cada herramienta con respecto a las coordenadas programadas.Los correctores deben almacenarse en la unidad de control para poder realizar el mecanizado correctamente.La capacidad de los almacenes de herramientas puede llegar a unos cientos de herramientas presentes al mismo tiempo.El cambiador de herramientas (ATC - Automatic Tool Changer) debe evitar pérdidas de tiempo durante los cambios, por lo que es importante que pueda posicionarse cerca del husillo cuando sea necesario.Los cambios de herramienta tardan unos segundos (tiempo de viruta a viruta).El sistema de selección de herramientas puede utilizar diferentes sistemas de gestión:Los centros de mecanizado son máquinas polivalentes de gran flexibilidad en las que es posible realizar un gran número de operaciones (mandrinado, taladrado, fresado, roscado).La unidad de control es el hardware que controla completamente el funcionamiento de la máquina y en la versión CNC es muy similar a una computadora común.Los elementos de la unidad de control son: placa de microprocesador, que gestiona las interfaces con todos los periféricos admisibles;tarjeta maestra que ordena los comandos a los distintos órganos, motores, servomotores;gestiona los interpoladores que controlan las trayectorias (velocidad y aceleraciones) de las partes móviles, controla los comparadores que señalan la diferencia entre lo alcanzado y por alcanzar, realiza los controles de las funciones auxiliares (líquido de corte, cambio de herramienta).Además, tarjetas de entrada-salida como servosistemas, transductores, microinterruptores.Antes de iniciar cualquier proceso es fundamental identificar el "cero" que será el origen de partida de todas las instrucciones de movimientoRendimiento de un sistema CNCAdemás de la principal aplicación del control numérico en el campo de la arranque de viruta, existen otras áreas de aplicación, como son: robots, máquinas de medición, centros de mecanizado de chapa, sistemas de corte, incluidos los no convencionales (láser, chorro de agua).El conjunto de varias máquinas de control numérico conforman los denominados FMS - Sistemas de Fabricación Flexible, basados ​​en la conexión informática de las unidades individuales con un PC central que gestiona la clasificación del trabajo a realizar entre las diferentes máquinas.Gracias a su programabilidad, estas máquinas pueden adaptarse a producciones muy variables.Las unidades de control le permiten ejecutar los programas para la mayoría de los procesos con gran sencillez.Los lenguajes de programación siguen bastante de cerca las recomendaciones ISO.Por lo tanto, los idiomas están prácticamente estandarizados.- manual, cuando el operador, utilizando el lenguaje máquina, escribe la secuencia de operaciones después de haber analizado el dibujo directamente en la interfaz conversacional de la propia máquina;esta programación también se denomina conversacional o interactiva ya que es el propio software el que consulta al operario sobre sus necesidades y posteriormente crea el programa pieza.Además, se puede realizar fuera de línea con la ayuda de simuladores.- automático, cuando el operador, escribiendo un programa en un lenguaje específico (por ejemplo, APT - Herramientas Programadas Automáticamente), describe la secuencia de operaciones.La computadora genera el archivo CL- (ubicación del cortador) que contiene las trayectorias de las herramientas.Un posprocesador traduce los datos generados al programa de control numérico específico de la máquina herramientaLos sistemas CAD se pueden integrar con el relativo paquete CAM que permite crear, a partir del dibujo, el programa de pieza con las trayectorias de herramientas para pasar directamente a la máquina CNC para realizar las operaciones de mecanizado.Las fases de la sesión de trabajo son: recuperación de un modelo de mecanizado que contiene las informaciones geométricas de la pieza acabada y del bruto con las relativas tolerancias;uso de una base de datos tecnológica con las máquinas a utilizar y los equipos necesarios;definir las máquinas a utilizar, la secuencia de mecanizado, la elección de las herramientas;simulación de video del procesamiento y, por lo tanto, de las elecciones realizadas;almacenamiento del archivo así creado y traducción a lenguaje máquina.Sin embargo, estos sistemas no tienen esas características de inteligencia tecnológica que les permitan prescindir de la experiencia de un operador experto: sólo los sistemas CAPP permiten superar esta fase.Generan automáticamente los ciclos de mecanizado a partir de la información obtenida del plano, las indicaciones sobre los métodos de mecanizado elegidos y las máquinas herramienta disponibles.Los sistemas CAPP tradicionalmente operan de acuerdo con dos enfoques:Generado un ciclo básico de mecanizado que contiene todos los mecanizados posibles para una familia de piezas.Procedemos siempre manteniéndolo como referencia y adaptándolo cada cierto tiempo con variaciones a la pieza a elaborar.Se basa en el concepto de que piezas tecnológicamente similares involucran también máquinas, ciclos, herramientas similares.En consecuencia, los aspectos fundamentales de este enfoque son: la generación de una base de datos de variantes;la identificación de piezas “similares”.En este sentido, cobra fundamental la Group Technology, es decir, los métodos utilizados para agrupar las piezas en familias según sus similitudes geométricas y tecnológicas.La implementación se basa en dos fases:- preparatoria: es la más cara en la que las piezas se clasifican y agrupan en familias.Para cada familia, que puede ser representada por la “pieza compleja”, se elabora el ciclo estándar.Las dimensiones geométricas se dejan en forma paramétrica.- operativa: para cada pieza a procesar, se extrae la información almacenada para su procesamiento.A continuación, se realizan manualmente algunos ajustes específicos.Este sistema es adecuado cuando se trata de pocas familias compuestas por muchas piezas similaresLa información se toma del dibujo de la pieza de trabajo.El ciclo de mecanizado se genera en función de algoritmos de decisión que tienen en cuenta todas las características geométricas de la pieza y los procesos de mecanizado disponibles.El ciclo de elaboración se genera automáticamente para cada nueva pieza en base al conocimiento tecnológico propio de la empresa, informatizado y gestionado por medio de un software especial.Hay dos sistemas lógicos de decisión para tomar decisiones: la "técnica del árbol de decisión" y el "sistema basado en el conocimiento".La técnica proporciona como referencia una estructura de árbol fija organizada de tal forma que las distintas alternativas se eligen en función de los criterios realmente adoptados en el entorno empresarial.Le permite proceder de forma rápida y segura para casos sencillos.En casos complejos, el software para la implementación es muy complejo y costoso.El sistema realiza elecciones en base a reglas SI-ENTONCES (“si…, entonces…”) siempre de acuerdo al conocimiento y experiencia de los técnicos.El software para la implementación debe ser tal que pueda integrar fácilmente sobre una base el conocimiento que se le va agregando gradualmente.Por lo tanto, es mucho más flexible que la técnica del árbol de decisión.En general, un sistema generativo es conveniente cuando se trata de un gran número de familias formadas por muchas piezas.Nacieron de la experiencia adquirida con los otros dos sistemas.Prevén técnicas generativas pero aplicadas a familias de productos con amplia posibilidad de introducir modificaciones.Son menos flexibles y más rápidos, pero ciertamente más capaces de adaptarse a realidades específicas.Las máquinas herramientas ciberfísicas (CPMT) son un elemento esencial de los CPPS (sistemas de producción cibernéticos) e incluyen maquinaria inteligente, sistemas de almacenamiento y plantas de fabricación que tienen integraciones de extremo a extremo basadas en tecnologías TIC.Los CPMT consisten en la integración de una máquina herramienta, procesos de mecanizado, sistemas de cálculo y networking;Las computadoras integradas y las conexiones de red le permiten monitorear y controlar los procesos de mecanizado, con bucles de retroalimentación mediante los cuales los procesos de mecanizado pueden influir en los cálculos y viceversa.Los CPMT también tienen sus propios modelos cibernéticos, lo que significa que las máquinas herramienta físicas están equipadas con abstracciones e interfaces cibernéticas.A nivel de las actividades de diseño de las cadenas cinemáticas relacionadas, la realización de componentes críticos como, por ejemplo, husillos y guías de deslizamiento, debe ser tal que, una vez obtenidos los datos de los sensores conectados a ellos, el modelo cibernético de cada componente analiza los datos para proporcionar funciones avanzadas como el autodiagnóstico y la autopredicción.Los datos de control de la máquina (como, por ejemplo, la trayectoria de la herramienta obtenida del sistema de actuación) se pueden agregar a la información de los componentes para monitorear el estado operativo a través del modelo cibernético de la propia máquina.Es evidente que la criticidad fundamental está dada por los requerimientos de conectividad entre la máquina herramienta y su modelo cibernético.Las máquinas CNC ofrecen un buen compromiso entre productividad y flexibilidad, los dos parámetros fundamentales y cualificantes de cualquier sistema de producción, ya que garantizan tiempos de ejecución reducidos (productividad) y tiempos muertos mínimos (flexibilidad).La productividad se expresa en la capacidad de procesar una gran cantidad de piezas en un tiempo asignado respetando los niveles de calidad y costo preestablecidos;la flexibilidad en la capacidad de adaptarse rápidamente al mecanizado de un gran número de piezas con diferentes características.¡Tu contenido, tu privacidad!En este sitio utilizamos cookies técnicas necesarias para la navegación y funcionales para la prestación del servicio.También utilizamos cookies para brindarle una experiencia de navegación cada vez mejor, para facilitar las interacciones con nuestras funciones sociales y para permitirle recibir comunicaciones de marketing que coincidan con sus hábitos e intereses de navegación.Puede expresar su consentimiento haciendo clic en ACEPTAR TODAS LAS COOKIES.Al cerrar esta información, continúas sin aceptar.Siempre podrá gestionar sus preferencias accediendo a nuestro CENTRO DE COOKIES y obtener más información sobre las cookies utilizadas visitando 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