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PROGRAMACIÓN Y CONTROL NUMÉRICO:

PRODUCCIÓN, FABRICACIÓN Y AUTOMATIZACIÓN:
Desde el punto de vista técnico, se emplean a menudo e indistintamente, los términos de fabricación y producción para expresar el objeto producido o la cantidad producida del mismo. Sin embargo, el término fabricación incluye siempre las actividades que se desarrollan en el taller para la obtención del producto.

En el origen, todos los esfuerzos encaminados a aumentar el rendimiento de una fabricación se han dirigido hacia la Máquina Herramienta(MH) mediante la búsqueda de materiales que permitían disminuir los tiempos de corte y automatizado la MH con el fin de disminuir los tiempos no productivos.
De todo el tiempo que la pieza se encuentra en proceso de fabricación solamente el 5% se encuentra en la MH y el resto del tiempo se emplea en movimientos de la pieza por el taller, además, de éste 5% de tiempo que la pieza se encuentra sobre la MH, sólo el 30% se emplea para mecanizado y el resto para el posicionado de la herramienta.
De aquí se deduce la importancia que tienen los automatismos, por la que hoy en día se están haciendo verdaderos esfuerzos para automatizar todo el proceso de fabricación, hasta tal punto que ya no se habla de la automatización de una MH sino de la automatización de un sistema de fabricación, entendiéndose como tal al sistema formado por las operaciones que intervienen en el proceso.
Se entiende por automatización, aquella técnica que aplicada a los sistemas industriales, hace posible que la máquina sea capaz de regularse así misma, prescindiendo del hombre tanto en los trabajos físicos como en las funciones de sistematización y ordenación. En el rendimiento de una fabricación al igual que una MH se puede medir por los costes de fabricación, por la
productividad y por los beneficios.
CONCEPTO DE FLEXIBILIDAD EN LA MH:
Se entiende por flexibilidad de una MH a la capacidad de la misma para producir piezas diferentes tanto en su forma geométrica como en el número y tipo de operaciones de mecanizado, de forma que los tiempos de preparación de la máquina sean mínimos.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Según la norma ISO 2382/1 de 1974 se define el control numérico(CN) como el control automático de un proceso, ejecutado por un dispositivo que utiliza datos numéricos introducidos usualmente mientras la operación se está realizando.
En MH, la denominación de CN significa control de mecanizado o del proceso con la ayuda de números que puestos en forma cualificada define el ciclo de operaciones a efectuar en la pieza, o sea, el programa. Las informaciones alfanuméricas compuestas de letras, signos y números a introducir en el equipo de control pueden clasificarse en dos grandes grupos,informaciones geométricas y tecnológicas. Las informaciones alfanuméricas son leídas e interpretadas por el equipo de CN el cual da las órdenes oportunas para que la MH las ejecute.
Puede pensarse que el CN es la panacea de las MH, sin embargo no es así, y si dividiésemos la producción por el tamaño de la misma en grandes, medias y pequeñas series e hiciésemos un estudio de la productividad de diferentes máquinas, observaríamos que las grandes series están reservadas para máquinas poco flexibles, las medias para máquinas de flexibilidad media y las series pequeñas en las que la complejidad de la pieza es grande para las máquinas de CN.
CLASIFICACIÓN DE LAS MH CON CN:
A raíz de las diferencias existentes entre las distintas MH a automatizar, de las dificultades en el diseño en los equipos de control y de la economía de los mismos se han creado diversos tipos de control numérico que pueden clasificarse en los siguientes grupos:
1. Según el tipo de posicionado del órgano móvil (herramienta o pieza).
2. Según la tecnología del sistema de medida de los desplazamientos.
3. Según la capacidad de resolución del propio CN.
1. Clasificación del CN según el tipo de posicionado del órgano móvil: Se puede clasificar en los siguientes grupos:
1.1. CN punto a punto: son aquellos que procuran solamente el posicionamiento final de la herramienta con una precisión determinada en el lugar donde se va a realizar la operación diseñada. La trayectoria seguida por la herramienta para alcanzar el punto deseado no tiene importancia y mientras ésta se efectúa, la herramienta no funciona. Tienen su aplicación principal en taladradoras, punzonadoras, mandrinadoras y máquinas de soldar por puntos.
1.2. CN paraxial: Las máquinas que disponen de este CN pueden efectuar movimientos de posicionamiento rápido de un punto a otro igual que las anteriores, pero además pueden efectuar operaciones de mecanizado en direcciones paralelas a los ejes. Tiene su aplicación principal en mandrinadoras, taladradoras-fresadoras y tornos.
1.3. CN continuo o de contorneado: En éstas los desplazamientos del órgano móvil son controlados continuamente para que las sucesivas sucesiones den lugar a la trayectoria diseñada, dicha trayectoria se consigue debido a que los distintos ejes controlados están relacionados entre si, bien mediante una relación lineal, circular o parabólica Cuando se encuentran relacionados dos ejes la MH de CN se denomina de dos ejes. Si se encuentran relacionados tres ejes se denomina MH de CN de tres ejes, etc. Si se encuentran relacionados dos ejes pero a la vez puede ser mandado un tercero aunque sin sincronización alguna con los anteriores se denomina MH de CN de dos ejes y medio. Cuando son tres ejes los que se pueden mandar pero no se puede sincronizar a la vez más que dos de ellos indistintamente se denominan MH de CN de dos ejes conmutables. El CN continuo se aplica normalmente a tornos, fresadoras, centro de mecanizado, máquinas de oxicorte y de electroerosión por hilo.
2. Clasificación de CN según el sistema de medida de los desplazamientos:
El CN el un automatismo, una de cuyas funciones es la de conducir según una trayectoria determinada un órgano móvil, herramienta o mesa, hasta una posición programada mediante una señal generada por el control.
Para tener la seguridad de que los desplazamientos se han efectuado correctamente, es necesario disponer de un sistema que indique en cada momento la situación del órgano móvil de la máquina, para ello se utilizan dos sistemas:
2.1. Sistema de bucle cerrado: Las órdenes enviadas a la MH por el control dependen de la información, que procedente de la MH, se reciban en el control, es decir, el principio de este sistema consiste en comparar en todo momento la posición del móvil con la orden dada. Las máquinas que disponen de este sistema normalmente tiene dos bucles de
retorno de información, uno para el control de la posición del móvil y otro para el control de la velocidad.
2.2. Sistema de bucle abierto: Se suprime el retorno de la información por motores paso a paso, en los cuales, cada vez que le llega un impulso eléctrico se origina en desplazamiento pequeño, fijo y determinado, de forma que le desplazamiento total se consigue por integración de todos los impulsos recibidos.
Casi la totalidad de los CN son de bucle cerrado debido a las siguientes ventajas:
* Se consigue mayor precisión y repetibilidad de posicionado.
*Estas características se conservan en el tiempo y por lo tanto a lo largo de la serie.
*No existe límite de potencia de la máquina ya que generalmente los motores paso a paso son de pequeña potencia.
Como desventajas se pueden citar:
* CN es más complicado y por lo tanto más caro.
*Los accionamientos también más caros.
De esto se deduce que los CN en bucle abierto se aplicarán a MH de pequeña potencia orientadas sobre todo a operaciones de acabado, a MH de precisión no elevada y a MH baratas derivadas de máquinas universales retocadas.
3. Clasificación de CN según la capacidad de resolución:
Se entiende por capacidad de resolución de un CN a su capacidad para resolver, calcular o controlar mayor número de operaciones simultáneamente o no y de mayor complejidad, de esta forma se tiene:
* Control numérico CN.
* Control numérico por computador CNC.
* Control numérico directo CND.
* Control numérico adaptado CNA.
3.1. En el CN cada función de control es resuelta por un circuito específico y la interconexión entre estos circuitos se realiza de forma cableada.
3.2. En el CNC se diferencia del anterior en que los elementos que componen el equipo no son específicos para cada función, sino que se agrupan para formar una estructura de microcomputador, y las operaciones de cálculo y control se resuelven por programas en vez de por circuitos específicos.
3.3. El CND es un sistema en el que una o varias MH son gobernadas por un computador que además de controlar a las máquinas realiza otras funciones como pueden ser la elaboración de programas de CN, gestión de la producción, etc.
3.4. El CNA es un sistema de control que ajusta la respuesta de la MH en función de las condiciones detectadas durante el trabajo.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL CN:
Entre las ventajas podemos enumerar las siguientes:
1. Posibilidad de mecanizar de forma automática piezas de forma complicada siempre que sus puntos puedan estar ligados por relaciones matemáticas.
2. Ahorro de herramientas como consecuencia de la utilización de herramientas más universales.
3. Ahorro se utillaje al realizar en la misma máquina mayor número de operaciones.
4. Reglajes más cortos ya que éstos simplemente consisten en la introducción del programa y la colocación de las herramientas prerregladas.
5. Mayor productividad como consecuencia de utilizar trayectorias y velocidades más ajustadas que en las máquinas universales.
6. Menor espacio para el taller tanto para herramientas como para de materiales.
7. Menor número de operadores y de menor cualificación.
8. Mayor calidad y uniformidad en el mecanizado.
9. Reducción del porcentaje de piezas defectuosas.
10. Reducción del tiempo de inspección.
11. Mayor duración de la herramienta debido a su mejor aprovechamiento.
12. Mayor flexibilidad.
Entre los inconvenientes podemos citar:
1. Elevada inversión debida no sólo al precio de la MH y del equipo de control, sino también, al de los elementos auxiliares.
2. Es necesario una fase de programación que en algunos de los casos puede ocupar medios humanos y materiales.
3. No es fácil adaptar a los empleados a las nuevas técnicas exigidas por el CN.
4. Mayor responsabilidad de los operarios, ya que la máquina que se pone en sus manos es de elevado precio.
ELECCIÓN DEL EQUIPO DE CN:
Vistas las ventajas e inconvenientes el CN es adecuado:
1. En piezas de cierta complicación que no se pueden hacer por control manual y que se fabriquen en pequeñas y medianas series, del orden de 5 piezas.
2. Cuando la relación "tiempo de reglaje/tiempo de corte" sea muy elevada.
3. Cuando por precisar varias operaciones se necesiten varias máquinas y por tanto varios reglajes.
4. Cuando precisando una gran superficie para la empresa no se disponga de ella.
5. Cuando el coste de los rechazos sea elevado y grande la fatiga del operario.
6. Cuando el precio de los utillajes sea prohibitivo.
CONCEPTO DE PROGRAMACIÓN:
Para conseguir que una MH de CN ejecute las acciones y movimientos deseados deben ser introducidos en el CN las correspondientes informaciones, éstas pueden ser:
Informaciones geométricas:
Son aquellas que definen datos y condiciones de mecanizado, que tienen que ver directa o indirectamente con la geometría de la pieza y de la herramienta. Por ejemplo, dimensiones de la pieza, acabado superficial, tolerancias, dimensiones de la herramienta longitud de las carreras, etc.
Informaciones tecnológicas:
Son aquellas que describen datos referentes a las condiciones de mecanizado, los materiales, el modo de funcionamiento se la MH, etc. Es decir, todos aquellos datos que no tienen que ver con la geometría de la pieza. Por ejemplo, velocidad de avance, material de la pieza y de la herramienta, tipo de refrigerante, modo de funcionamiento de la MH, etc.
Información para el transcurso del programa:
Son aquellas que se refieren al orden e indicaciones para la realización del mismo, por ejemplo el principio del programa, anotaciones, subprogramas, bucles funciones auxiliares y preparatorias.
Pues bien, a la elaboración de dicha información así como la traducción en un lenguaje que puede ser comprendido por el CN de la MH, se le denomina programación.
En una pieza concreta al conjunto de órdenes sucesivas representadas por códigos cuyo fin es indicar a la MH los movimientos se le denomina "programa pieza" o simplemente "programa".
Este programa debe ser introducido en el control numérico para que este actúe de traductor o interprete de los códigos efectuados y se encargue de la ejecución en el sistema mecánico al que esté asociado. Cuando la calidad, precisión y forma de la pieza son de entera responsabilidad del programador que ha realizado el programa de forma que éste se asimilado directamente por el CN se le llama "programación manual". Cuando no es de entera responsabilidad del programador si no que éste introduce un lenguaje a través del cual el ordenador efectúa los cálculos correspondientes así como el lenguaje del CN se habla de "programación asistida o automática".
FASES DE LA PROGRAMACIÓN:
Para la realización de un programa es necesario conocer o establecer las siguientes fases de programación:
1. Capacidad y características de la MH: o sea potencia, velocidades, esfuerzos admisibles, longitud de la carrera, punto de origen, de referencia, etc. Pues de ellos depende los parámetros de corte elegidos, herramientas, tamaño de las piezas, operaciones a realizar, etc.
2. Las características del equipo de CN: como tipo de control, número de ejes, interpolación, formato de bloques, funciones codificadas, etc. pues de ellas dependerán las operaciones de mecanizado así como el propio programa.
3. El plano de la pieza: pues en él constarán las dimensiones de la misma antes y después del mecanizado, material, acabado superficial y tolerancias, que influyen en la elección de la herramienta así como en los parámetros de corte.
4. La importancia de la serie: así como su repetición eventual y complejidad, ya que de ellos depende el tipo de máquina a utilizar.
5. El utillaje: comprende de los dispositivos de fijación, plantillas y las herramientas con sus condiciones de aplicación y dimensiones.