Como funciona unha máquina CNC e aplicacións

Máquina multi-ferramenta CNC

As omnipresentes máquinas CNC están en multitude de fábricas e talleres de todo tipo. As súas marabillosas vantaxes convertéronos en máquinas case esenciais para mecanizar pezas. Agora que sabes cales son estes tipos de máquinas, o seguinte é saber como funciona unha máquina CNC, como se mecanizan as pezas, a linguaxe de programación que empregan, así como as aplicacións máis habituais destas máquinas.

Como funciona unha máquina CNC: mecanizado CNC ou control numérico

Desde deseños CAD (Computer-Aided Design ou Computer Aided Design) ou CAM (Computer-Aided Manufacturing ou Computer Aided Manufacturing), algúns códigos de lectura ou lingua co que a máquina CNC poderá seguir os percorridos ou movementos marcados para o mecanizado da peza nunha orde adecuada para que se obteña o resultado desexado. É dicir, para que ao final do proceso a peza sexa idéntica á do deseño informático.

Noutras palabras, grazas a estes códigos será posible mover a cabeza coa ferramenta de traballo a través dos eixes da máquina. Por suposto, a ferramenta pode ser diferente dunha máquina a outra, algunhas incluso teñen un cabezal multiferramenta para cambiar entre varias e ofrecer unha maior flexibilidade de traballo. Por exemplo, pode haber ferramentas de corte, ferramentas de perforación, ferramentas de fresado ou torneado, ferramentas de soldadura, ferramentas de localización, etc.

Control do movemento

As máquinas CNC teñen dous ou máis enderezos programables (eixes). Xeralmente son 3 (X, Y, Z), aínda que en ocasións poden ter máis como vimos no artigo anterior, ademais de permitir rotacións (os eixos xiratorios chámanse A, B, C). Segundo o número de eixes, pódese realizar un mecanizado máis ou menos complexo. Cantos máis eixes, maior grao de liberdade de movementos, polo que se poderían facer tallas moito máis complexas.

para controlar o movemento Destes eixes pódense utilizar dous tipos de sistemas que poden funcionar individualmente ou xuntos:

  • Valores absolutos (código G90): neste caso as coordenadas do punto de destino refírense ao punto de orixe das coordenadas. Empréganse as variables X (medida do diámetro final) e Z (medición en dirección paralela ao eixe de rotación do fuso).
  • Valores incrementais (código G91): neste outro caso as coordenadas do punto de destino están referidas ao punto actual. Empréganse as variables U (distancia radial) e W (medida nunha dirección paralela ao eixe de rotación do fuso).

accesorios programables

Só cun control de movemento non se puido utilizar a máquina CNC. Polo tanto, as máquinas debe ser programado doutro xeito. O tipo de máquina CNC está, de feito, moi relacionado co tipo de accesorios programables que ten. Por exemplo, dentro do mecanizado pode ter funcións programables específicas como:

  • cambio automático de ferramentas: nalgúns centros de mecanizado multiferramenta. O cabezal da ferramenta pódese programar para que utilice a ferramenta necesaria en cada caso sen necesidade de introducilo manualmente no fuso.
  • Velocidade e activación do fuso: Tamén se pode programar a velocidade do eixo en revolucións por minuto (RPM), incluíndo o sentido de xiro (sentido horario ou antihorario), así como parar ou activar.
  • Refrixerante: Moitas máquinas de mecanizado que traballan con materiais duros, como pedra ou metal, precisan dun refrixerante para que non se quenten en exceso. O refrixerante tamén se pode programar para que se acenda ou se apague durante o ciclo de traballo.

Programa CNC

As máquinas CNC pódense programar, como se viu, pero fano por diferentes métodos que debes saber cando operas cun deles:

  • manual: introducindo a información que desexa nun símbolo do sistema. Para iso, debes coñecer un código alfanumérico normalizado, como o de DIN 66024 e DIN 66025.
  • Automático: é o caso máis habitual na actualidade, e realízase mediante un ordenador conectado á máquina CNC. Unha persoa poderá modificar os datos mediante software, sen necesidade de coñecer os códigos, xa que o propio programa será o encargado de traducilos en instrucións comprensibles para a máquina CNC. Isto faise a través dunha linguaxe chamada APT, que á súa vez se traducirá en binario (ceros e uns) para que o microcontrolador da máquina CNC poida entendelo e traducilo en movementos.

Actualmente, tamén hai outras máquinas CNC máis avanzado e máis fácil de usar, como as automáticas que poden necesitar aínda menos intervención humana.

Programa CNC

Exemplo de programa CNC. Fonte: Researchgate

O chamado programa CNC, que está escrito en a linguaxe de baixo nivel chamado G e M (estandarizado polo ISO 6983 alí EIA RS274) e composto por:

  • códigos G: instrucións xenéricas de movemento. Por exemplo, G pode avanzar, moverse radialmente, facer unha pausa, facer un ciclo, etc.
  • Códigos M: que non se corresponden con movementos ou misceláneas. Exemplos de M poderían ser o arranque ou a parada do fuso, o cambio de ferramenta, a aplicación de refrixerante, etc.
  • N: o programa divídese en fases ou bloques de instrucións que irán encabezados pola letra N. Cada bloque está numerado, xa que as accións de mecanizado execútanse secuencialmente. A máquina respectará a numeración.
  • Variables ou enderezos: O código tamén contén estes tipos de valores, como F para a velocidade de avance, S para a velocidade do cabezal, T para a selección da ferramenta, I, J e K para localizar o centro dun arco, X, Y e Z para o movemento de machados, etc.

Todos dependerá do tipo de máquina. Por exemplo, unha máquina CNC para dobrar chapa non é o mesmo que unha para cortar. O primeiro non ten fuso e non precisa de refrixerante.

táboa de códigos cnc

Táboa de exemplo de códigos G e M

Se miras a táboa anterior, poderiamos use un exemplo bloque para explicar o que sucede. Por exemplo, imaxina que tes o seguinte código ou programa CNC:

N3 G01 X12.500 Z32.000 F800

Este pequeno fragmento de código CNC estaría dicindo á máquina CNC, unha vez que se traduza ao binario, que faga as seguintes accións:

  • N3 indica que é o terceiro bloque que se executa. Polo tanto, habería dous bloques anteriores.
  • G01: realizar un movemento lineal.
  • X12.500: moveríase 12.5 mm ao longo do eixe X.
  • Z32.000: moveríase 32 mm ao longo do eixe Z. Neste caso non habería movemento en Y.
  • F800: Realízase unha alimentación a unha velocidade de 800 mm/min.

Linguaxe APT

Ademais, a linguaxe axeitada é unha linguaxe de programación que se utilizará como código intermedio entre o anterior e o código máquina (código binario) comprensible polo MCU. Foi desenvolvido no laboratorio do MIT, por Douglas T. Ross. Daquela, en 1956, utilizábase para controlar servomecanismos, pero agora estendeuse o seu uso e converteuse nun estándar internacional para o control numérico.

Considerouse un predecesor de CAM, e é semellante a outros idiomas como FORTRAN. Este código será transformado por software informático nunha serie de instrucións binarias que se cargarán na memoria do microcontrolador da máquina CNC para que poida executalas, xerando sinais de control eléctricos para mover os motores e ferramentas.

Esta linguaxe APT pode controlar moitos parámetros da máquina CNC:

  • Velocidade do eixo (RPM)
  • Eixo activado ou desactivado
  • Rotación
  • parada programada
  • Refrixerante
  • Movementos en todas as direccións posibles (XYZ e ABC)
  • Temporalización
  • ciclos de repetición
  • traxectorias
  • Etc

Por suposto, quen manexa máquinas CNC non precisa coñecer esta linguaxe APT, xa que o software actual é bastante intuitivo e permite un control sinxelo, traducindo de forma transparente o APT ao usuario para crear a peza que foi deseñada en o ficheiro CAD/CAM. Porén, nunca está de máis saber que existe e que é.

Hoxe en día, as modernas máquinas CNC xa teñen interfaces gráficas con pantallas táctiles e ordenador integrado que facilita moito o seu uso. Son moi intuitivos e non precisan de moito aprendizaxe. A través dun pen drive ou memoria USB, permitirán cargar o deseño da peza, para poder deseñarla noutro ordenador independente.

controlador cnc

El controlador cnc Será o encargado de interpretar o programa CNC, os seus comandos en orde secuencial, e realizará os movementos e funcións necesarios, entre outras cousas.

Programa CAM/CAD

Un Software CAD ou CAM Usarase para crear o deseño ou modelo do que se pretende fabricar. O software actual xa permite pasar deste tipo de formatos a un programa CNC de forma automática.

Sistema DNC

En canto a DNC (control numérico directo), é un termo que fai referencia a un ordenador conectado por unha rede a unha ou máis máquinas CNC. Deste xeito, o programa CNC pódese transferir ás máquinas, ben por Ehternet, ben por portos máis clásicos e rudimentarios como os portos serie RS-232C, que aínda se utilizan en moitas máquinas industriais.

Aplicacións de máquinas CNC

máquinas cnc teñen máis aplicacións das que imaxinas. Gran parte da industria e dos talleres, dende os máis pequenos ata os máis grandes, dependen dun ou varios destes equipos. Incluso poden usarse na casa para certos traballos de bricolaxe para fabricantes.

Ocio (DIY e makers)

Moitos fabricantes teñen pequenas máquinas CNC de varios tipos na casa para facer algúns proxectos de bricolaxe. Tamén pode ser usado por persoas para realizar certas tarefas dende a casa:

  • Facer pezas de xoia.
  • Mecanizado de materiais para crear pezas ou compoñentes.
  • Crea pezas para reparar vehículos ou outro tipo de equipos cando xa non se venden.
  • Realiza obras artísticas ou gravados.

Obradoiros e industria manufacturera

Por suposto, no sector profesional, tanto en talleres como en fábricas, tamén é moi habitual ver máquinas CNC, tanto para carpinteiros, talleres de reparación, fabricación de pezas, industria téxtil, sector aeronáutico, decoración, ebanistería, etc. Por exemplo:

  • Corte láser de chapa.
  • Soldadura por plasma.
  • Pick & Place ou para colocar pezas ou compoñentes xusto no seu lugar de montaxe.
  • Dobrado de barras, tubos, placas...
  • Perforación.
  • Torneado ou fresado de madeira.
  • Fabricación de pezas a medida.
  • Modelado ou fabricación aditiva.
  • Creación de implantes ou próteses para uso médico.
  • Gravados.
  • Etc

industria electrónica

Mención especial merecen as máquinas CNC que tamén se utilizaron nun sector tan competitivo e avanzado como o de industria electrónica e de semicondutores. Estas máquinas poden realizar un gran número de tarefas, como:

  • Corte de obleas de semicondutores.
  • Fabricación de disipadores de calor a partir de bloques de cobre ou aluminio.
  • Creación de carcasas/estruturas para ordenadores, televisores, móbiles, etc.
  • Pick & Place para colocar compoñentes de montaxe en superficie nunha placa PCB no seu lugar para a posterior soldadura.
  • Soldadura.
  • Gravado con láser de marcas e logotipos.
  • Para dar forma ás lentes.
  • Etc

Máis información


Sexa o primeiro en opinar sobre

Deixa o teu comentario

Enderezo de correo electrónico non será publicado. Os campos obrigatorios están marcados con *

*

*

  1. Responsable dos datos: Miguel Ángel Gatón
  2. Finalidade dos datos: controlar SPAM, xestión de comentarios.
  3. Lexitimación: o seu consentimento
  4. Comunicación dos datos: os datos non serán comunicados a terceiros salvo obrigación legal.
  5. Almacenamento de datos: base de datos aloxada por Occentus Networks (UE)
  6. Dereitos: en calquera momento pode limitar, recuperar e eliminar a súa información.