Explicación de la programación CNC:cómo las máquinas logran precisión en piezas complejas

No hay discusión:las máquinas CNC son increíblemente precisas. Su capacidad para cortar con precisión ¼ del ancho de un cabello humano (0,001”) los hace esenciales en cualquier taller mecánico moderno.

Sin embargo, el simple hecho de tener la capacidad de realizar tales hazañas es sólo la mitad de la historia. Las máquinas por sí solas son inútiles sin el "control numérico por computadora" (o CNC) automatizado adecuado:la instrucción programada codificada que realmente hace que estas máquinas sean tan impresionantes.

Si bien las máquinas CNC pueden utilizar uno de los tres tipos de métodos de programación de máquinas CNC (manual, conversacional y sistema CAM), hoy nos centramos en el más versátil y preciso:la programación del sistema CAM. ¿Por qué? Porque ese tipo de programación se utiliza cuando la precisión de una pieza mecanizada por CNC es muy importante.

G-Code y M-Code:Haciendo realidad la magia

Un programa es una secuencia de código que le dice a la máquina CNC qué hacer. El lenguaje de programación, que consta de código G y código M, controla la maquinaria CNC, lo que permite una fabricación de piezas precisa y repetible. Cubrimos los detalles del código G y el código M en un artículo anterior, pero es útil repasar los conceptos básicos aquí.

Piense en el código G como el maestro de la acción, que le dice a la máquina herramienta adónde ir (una ubicación geométrica específica) y cuál es el comando (como "movimiento rápido"). El código M es el organizador de funciones y le asigna a la máquina una tarea (“iniciar la rotación del husillo” o “apagar el refrigerante”).

Entonces, si bien los códigos de programación “G00G58X-120.Y-5” y “M82” pueden parecer una tontería para el ojo inexperto, brindan una dirección específica que es vital para la calidad final de la pieza de la máquina.

Un recordatorio importante:la programación por sí sola no puede garantizar la calidad; se requieren las herramientas adecuadas y maquinistas capacitados para ejecutar un centro de mecanizado CNC al máximo.

¿Cómo funciona el software?

Para crear un código de máquina CNC confiable, un ingeniero utiliza una herramienta de programación de fabricación asistida por computadora (CAM). Un ejemplo común y estándar de la industria, Mastercam®, es un software que recibe información de un ingeniero y genera el código G y el código M correctos para el proyecto en un posprocesador (que tiene un software separado, vinculado a Mastercam).

Existen diferentes posprocesadores, según la máquina, porque algunos códigos M son específicos de la máquina. Sin embargo, para facilitar la vida a los ingenieros, una vez que el programa Mastercam se publica en todas las máquinas, los códigos se actualizan automáticamente para cada máquina CNC.

¿Recuerda cuando dijimos que la “programación manual” no es tan moderna como la programación del sistema CAM? En ocasiones, un maquinista necesitará editar manualmente un programa en su centro de mecanizado CNC, escribiendo físicamente el código G o el código M cuando sea necesario realizar ajustes. Por supuesto, eso requiere un conocimiento general de programación, las impresiones de las piezas, cada máquina específica y codificación específica. El punto es:la programación CNC no es simplemente una cuestión de presionar el botón de "inicio" de la máquina sin guía ni un ojo experto.

Accesorios seguros =tiempo de ciclo más rápido

La sujeción de piezas tiene más impacto en el mecanizado de un proyecto de lo que mucha gente piensa. Los ingenieros deben evaluar un dispositivo (que podría ser manual o totalmente hidráulico), así como el volumen de producción, antes de decidir qué tan agresivo será el programa (qué tan rápido funcionarán las herramientas). Cuanto más seguro y rígido sea el soporte de pieza, más agresivas podrán ser las herramientas de corte. Debido a que los accesorios de alta gama son resistentes, las herramientas de corte se pueden llevar a los límites superiores de sus pies de superficie por minuto (SFM) y carga de viruta desde el primer momento.

Programación:La parte final del proceso

Aunque muchas personas pueden ver la programación como un paso inicial en el proceso de mecanizado CNC, en realidad es el paso final.

La gran mayoría del tiempo de un ingeniero se dedica antes de que el software Mastercam produzca cualquier código. Esto es lo que un ingeniero ingresa en el software para obtener el código correcto:

• Material en proceso de mecanizado
• Tipo de máquina
• Tolerancia parcial
• Herramientas necesarias para alcanzar la tolerancia
• Tiempo de ciclo
• Acabado superficial
• Diseño de accesorios

Todo eso debe determinarse primero, lo que hace que la programación sea el paso final del proceso antes de que la programación de cualquier máquina CNC llegue al taller.

Cómo comprobar la calidad de la programación

Al comienzo de un proyecto, un cliente envía al taller de mecanizado CNC modelos CAD (diseño asistido por computadora) tanto de la pieza fundida como de la pieza mecanizada terminada. Para probar la programación, el software Mastercam verifica que cada herramienta irá a donde debe ir y hará lo que se supone que debe hacer. Mecaniza virtualmente el modelo fundido en bruto hasta convertirlo en un modelo de pieza terminada CAM y luego lo compara con el modelo de pieza real del cliente. Cualquier diferencia se resalta y se compara para ayudar al programador a verificar su trabajo.

Como otra verificación, un maquinista experimentado en el taller ejecuta un "ensayo de herramientas" en la primera pieza para garantizar que el diseño se ajuste a la práctica. El maquinista ejecuta el programa, pero con la herramienta “cortando” aire frente a la pieza mientras los operadores la ven. Lo hacen añadiendo suficiente desgaste negativo a cada herramienta para evitar que se acoplen a la pieza. De esta manera la herramienta se acerca a la pieza para ver el movimiento sin engancharse.

Esto permite al maquinista detectar cualquier problema, incluidos los aumentos de tolerancia imprevistos. Por ejemplo, el acceso al mecanizado alrededor de las abrazaderas puede ser estrecho, por lo que esta es un área de atención. Si hay preguntas, el operador se reúne con el programador para revisar el programa y se pueden realizar cambios en la trayectoria de la herramienta al instante. Con herramientas CAM avanzadas para programadores experimentados, el 99% de los programas no necesitan ningún cambio desde el principio.

Esta captura de pantalla del software de programación Mastercam muestra el portaherramientas circular gris y la herramienta mecanizando la pieza azul, dejando un rastro amarillo de su corte más reciente.

Esa primera pieza también se somete a un control de calidad de “inspección del primer artículo” por parte del operador en el banco del centro de mecanizado donde se calibra la pieza. Luego va al laboratorio de calidad del taller, donde los ingenieros de calidad procesan la pieza en una CMM (máquina de medición de coordenadas) para verificar y medir las características físicas y geométricas de la pieza.

Formación para ser programador:aprender el proceso

En muchas escuelas técnicas se enseña cómo programar máquinas CNC, pero nada supera la capacitación en el trabajo. Muchos talleres ofrecen programas de aprendizaje durante los cuales se hace hincapié en la formación práctica. Además, Mastercam también ofrece programas de capacitación y seminarios web en línea.

"El código no se escribe solo". Bueno, ¡en cierto modo lo hace! Si el ingeniero proporciona a Mastercam la información correcta, el software escribe el código. Lo más importante es aplicar el proceso y saber fabricar las piezas. Revisar la impresión de una pieza y determinar rápidamente las herramientas de corte, el tipo de máquina, el tiempo de ciclo, los accesorios, etc., llega con el tiempo. Ningún libro de texto proporciona ese conocimiento diario; hay que aprenderlo a través de la experiencia.

Los operadores también reciben capacitación sobre procesos por parte del ingeniero que muestra los detalles de Mastercam y comparte exactamente lo que se supone que debe hacer la herramienta, lo que hace que el tiempo que pasan frente al husillo sea mucho más productivo.

Dice algo sobre los estándares de calidad de un taller de mecanizado CNC cuando su especialidad es asumir proyectos complejos con tolerancias estrictas y exigentes. Stecker Machine se apoya en la programación de su máquina CNC para ayudar a que los operadores estén en la mejor posición para tener éxito y entregar piezas de alta calidad y precisión a nuestros clientes.

Acerca del autor

Dan se asegura de que las máquinas de Stecker Machine funcionen rápido. Optimiza herramientas y programas de corte para lograr la máxima eficiencia, corrige cualquier problema de fabricación y diseña y selecciona herramientas avanzadas para nuevos trabajos y mejoras de productos. Tom es el experto en Mastercam de Stecker Machine. Él maneja toda la programación de fresadoras CNC. También diseña accesorios y apoya la producción.