Una breve guía sobre los conceptos básicos de las máquinas CNC

¿Qué es una máquina CNC?

Una máquina CNC es una máquina herramienta de control numérico con la característica adicional de una computadora a bordo. La computadora se conoce como la unidad de control de la máquina (MCU). Los datos numéricos necesarios para producir una pieza se proporcionan a la máquina en forma de programa. El programa se traduce en las señales eléctricas apropiadas para la entrada a los motores que hacen funcionar la máquina.

La plataforma del bastidor de la máquina es la estructura mecánica de la máquina CNC, y también está compuesta por el sistema de transmisión principal, el sistema de transmisión de alimentación, la plataforma, el banco de trabajo y los dispositivos de movimiento auxiliares, los sistemas hidráulicos y neumáticos, los sistemas de lubricación, los dispositivos de enfriamiento, la eliminación de virutas, sistemas de protección y otras partes. Pero para cumplir con los requisitos de control numérico y aprovechar al máximo el rendimiento de la máquina herramienta, ha experimentado grandes cambios en el diseño general, la apariencia, la estructura del sistema de transmisión, el sistema de herramientas y el rendimiento operativo. Las partes mecánicas de las máquinas CNC incluyen bancada, caja, columna, riel guía, mesa de trabajo, husillo, mecanismo de alimentación, mecanismo de intercambio de herramientas.

¿Cómo funciona una máquina CNC?

Las máquinas CNC utilizan computadoras para realizar la tecnología de control de programas digitales. Esta tecnología utiliza una computadora para ejecutar la función de control lógico secuencial de la pista de movimiento del dispositivo y el funcionamiento de los periféricos de acuerdo con el programa de control almacenado de antemano. Como se usa una computadora para reemplazar el dispositivo de control numérico original compuesto por circuitos lógicos de hardware, el almacenamiento, procesamiento, cálculo, juicio lógico y otras funciones de control de las instrucciones de operación de entrada se pueden realizar mediante software de computadora, y las microinstrucciones generadas por el procesamiento se puede transmitir. Conduzca el motor o los actuadores hidráulicos al dispositivo de servoaccionamiento para que la máquina CNC funcione.

Para ejecutar una máquina CNC, puede seguir los siguientes pasos:

Paso 1. De acuerdo con el dibujo y el plan de proceso de la pieza mecanizada, utilice el código y el formato de programa especificados para programar la ruta de movimiento de la herramienta, el proceso de procesamiento, los parámetros del proceso y la cantidad de corte en el formulario de instrucciones que se puede reconocido por el sistema CNC, es decir, para escribir el programa de procesamiento.

Paso 2. Ingrese el programa de procesamiento programado en el dispositivo CNC.

Paso 3. El dispositivo CNC decodifica y procesa el programa de entrada (código) y envía las señales de control correspondientes al dispositivo de servodrive y al dispositivo de control de función auxiliar de cada eje de coordenadas para controlar el movimiento de cada parte de la máquina herramienta.

Paso 4. En el proceso de movimiento, el sistema CNC necesita detectar la posición del eje de coordenadas de la máquina CNC, el estado del interruptor de desplazamiento, etc. en cualquier momento, y compararlo con los requisitos del programa para determinar la siguiente acción. hasta que se procese una pieza calificada.

Paso 5. El operador puede observar y verificar las condiciones de procesamiento y el estado de funcionamiento de la máquina CNC en cualquier momento. Si es necesario, es necesario ajustar la acción de la máquina CNC y el programa de procesamiento para garantizar el funcionamiento seguro y confiable de la máquina herramienta.

Sistema de coordenadas cartesianas

Casi todo lo que se puede producir en una máquina herramienta convencional se puede producir en una máquina herramienta de control numérico por computadora, con sus múltiples ventajas. Los movimientos de la máquina herramienta utilizados en la producción de un producto son de dos tipos básicos:punto a punto (movimientos en línea recta) y trayectoria continua (movimientos de contorno).

El sistema de coordenadas cartesiano o rectangular fue ideado por el matemático y filósofo francés René Descartes. Con este sistema, cualquier punto específico se puede describir en términos matemáticos desde cualquier otro punto a lo largo de tres ejes perpendiculares. Este concepto se adapta perfectamente a las máquinas herramienta ya que su construcción generalmente se basa en tres ejes de movimiento (X, Y, Z) más un eje de rotación. En una fresadora vertical simple, el eje X es el movimiento horizontal (derecha o izquierda) de la mesa, el eje Y es el movimiento transversal de la mesa (hacia o lejos de la columna) y el eje Z es el movimiento vertical de la rodilla o el huso. Los sistemas CNC dependen en gran medida del uso de coordenadas rectangulares porque el programador puede ubicar cada punto en un trabajo con precisión. Cuando los puntos están ubicados en una pieza de trabajo, se utilizan dos líneas rectas que se cruzan, una vertical y otra horizontal. Estas líneas deben estar en ángulo recto entre sí, y el punto donde se cruzan se llama origen o punto cero (Fig. 1)

Fig. 1 Las líneas que se cruzan forman ángulos rectos y establecen el punto cero.

Fig. 2 Los planos de coordenadas tridimensionales (ejes) utilizados en CNC.

Los planos de coordenadas tridimensionales se muestran en la Fig. 2. Los planos X e Y (eje) son horizontales y representan los movimientos horizontales de la mesa de la máquina. El plano o eje Z representa el movimiento vertical de la herramienta. Los signos más (+) y menos (-) indican la dirección desde el punto cero (origen) a lo largo del eje de movimiento. Los cuatro cuadrantes formados cuando el eje XY se cruza están numerados en sentido antihorario (Fig. 3). Todas las posiciones ubicadas en el cuadrante 1 serían positivas (X +) y positivas (Y +). En el segundo cuadrante, todas las posiciones serían negativas X (X-) y positivas (Y +). En el tercer cuadrante, todas las ubicaciones serían negativas X (X-) y negativas (Y-). En el cuarto cuadrante, todas las ubicaciones serían X (X +) positivas y Y (Y-) negativas.

Fig. 3 Los cuadrantes formados cuando los ejes X e Y se cruzan se utilizan para ubicar puntos con precisión desde el cero X / Y, o el punto de origen.

En la Fig. 3, el punto A estaría 2 unidades a la derecha del eje Y y 2 unidades por encima del eje X. Suponga que cada unidad es igual a 1.000. La ubicación del punto A sería X + 2.000 e Y + 2.000. Para el punto B, la ubicación sería X + 1.000 e Y - 2.000. En la programación del CNC no es necesario indicar valores más (+) ya que se asumen. Sin embargo, se deben indicar los valores menos (-). Por ejemplo, las ubicaciones de A y B se indicarían de la siguiente manera:

A X2.000 Y2.000

B X1.000 Y-2.000

Un sistema informático está conectado a la máquina que consta de sensores y accionamientos eléctricos. El programa controla los movimientos del eje de la máquina.

¿Cuáles son los tipos más comunes de máquinas CNC?

Las primeras máquinas herramienta se diseñaron para que el operador estuviera parado frente a la máquina mientras operaba los controles. Este diseño ya no es necesario, ya que en CNC el operador ya no controla los movimientos de la máquina herramienta. En las máquinas herramienta convencionales, solo aproximadamente el 20 por ciento del tiempo se dedicaba a retirar material. Con la incorporación de controles electrónicos, el tiempo real dedicado a la eliminación de metal ha aumentado al 80 por ciento e incluso más. También ha reducido la cantidad de tiempo necesario para llevar la herramienta de corte a cada posición de mecanizado.

Hay 10 tipos más comunes de máquinas CNC que están presentes en una variedad de industrias.

1. Fresadoras CNC (fresas CNC)

2. Máquinas enrutadoras CNC (enrutadores CNC)

3. Máquinas láser CNC (cortadoras láser, grabadores láser, soldadores láser)

4. Máquinas de torno CNC (Tornos CNC)

5. Máquinas de perforación CNC (taladros CNC)

6. Mandrinadoras CNC

7. Rectificadoras CNC (Rectificadoras CNC)

8. Máquinas de descarga eléctrica (EDM)

9. Máquinas de corte por plasma CNC (cortadoras de plasma CNC)

10. Impresoras 3D