SISTEMAS CAD/CAE CNC

1. PROCESOS INDUSTRIALES AREA MANUFACTURA
Procesos de Manufactura
Ing. Varela
Sistemas CAD/CAE
CNC/Control Numérico por Computadora
Salma Guadalupe Valdés García

2. SISTEMA CAE
Ingeniería asistida por computadora (CAE) es el uso de software
computacional para simular desempeño y así poder hacer mejoras a
los diseños de productos o bien apoyar a la resolución de problemas
de ingeniería para una amplia gama de industrias. Esto incluye la
simulación, validación y optimización de productos, procesos y
herramientas de manufactura.
Un proceso típico de CAE incluyen pasos de pre-procesado, solución y
post-procesado. En la fase de pre-procesado, los ingenieros modelan
la geometría y las propiedades físicas del diseño, así como el
ambiente en forma de cargas y restricciones aplicadas. En la fase de
post-procesado, los resultados se presentan al ingeniero para su
revisión.

3. Beneficios de CAE.
 Las decisiones sobre el diseño se toman con base en el
impacto del desempeño del producto.
 Los diseños pueden evaluarse y refinarse utilizando
simulaciones computarizadas en lugar de hacer pruebas
a prototipos físicos, ahorrando tiempo y dinero.
 Aplicaciones CAE brindan conocimientos sobre el
desempeño más temprano en el proceso de desarrollo,
cuando los cambios al diseño son menos costosos de
hacer.

4. Software CAE
 NX es una gama integrada de aplicaciones completamente
asociativas de tipo CAD/CAM/CAE. Las aplicaciones de
simulación en NX incluyen la simulación de movimiento
dinámico, análisis de estrés lineal y no lineal, simulación del
desempeño a nivel sistema.
 NX Nastran es un solucionador de elementos finitos que
analiza estrés, vibración, falla estructural/durabilidad,
transferencia de calor, ruido/acústica, y aeroelasticidad.
 Femap es un pre y post procesador independiente a CAD y
native de Windows para la ingeniería FEA avanzada. Provee a
los ingenieros y analistas un modelado de soluciones FEA para
manejar hasta las tareas más complicadas de forma sencilla,
exacta y costeable.

5. CNC
 El control numérico o control decimal numérico (CN)
es un sistema de automatización de máquinas
herramienta que son operadas mediante
comandos programados en un medio de
almacenamiento, en comparación con el mando manual
mediante volantes o palancas.

6. Historia
Las primeras máquinas de control remoto numéricos se construyeron
en los años 1896 y 1950, basadas en las máquinas inexistentes con
motores desmodificados cuyos números se relacionan manualmente
siguiendo las instrucciones dadas en un microscopio de tarjeta
perforada. Estos servomecanismos iniciales no se desarrollaron
lentamente con equipos analógicos y digitales.
El abaratamiento y miniaturización de los procesadores ha
generalizado la electrónica digital en los toros herramienta, lo que dio
lugar a la denominación control decimal numérico, control numérico
por computadora ,control numérico por computador o control numérico
computarizado (CNC), para diferenciarlas de las máquinas que no
tenían computadora. En la actualidad se usa el término control
numérico para referirse a este tipo de sistemas, con o sin
computadora.
Este sistema ha revolucionado la industria debido al abaratamiento de
microprocesadores y a la simplificación de la programación de las
máquinas de CNC.

7. Funcionamiento
 Para mecanizar una pieza se usa un sistema
de coordenadas que especificarán el movimiento de la
herramienta de corte.
 El sistema se basa en el control de los movimientos de la
herramienta de trabajo con relación a los ejes de
coordenadas de la máquina, usando un programa
informático ejecutado por un ordenador.

8. FUNCIONAMIENTO
 En el caso de un torno, hace falta controlar los
movimientos de la herramienta en dos ejes de
coordenadas: el eje de las X para los desplazamientos
longitudinales del carro y el eje de las Z para los
desplazamientos transversales de la torre.
 En el caso de las fresadoras se controlan también los
desplazamientos verticales, que corresponden al eje Y.
Para ello se incorporan servomotores en los
mecanismos de desplazamiento del carro y la torreta,
en el caso de los tornos, y en la mesa en el caso de la
fresadora; dependiendo de la capacidad de la máquina,
esto puede no ser limitado únicamente a tres ejes.

9.  Aplicaciones
Aparte de aplicarse en las máquinas-herramienta para modelar
metales, el CNC se usa en la fabricación de muchos otros
productos de ebanistería, carpintería, etc.
 Programación de control numérico
Se pueden utilizar dos métodos, la programación manual y la
programación automática.
 Programación manual
En este caso, el programa pieza se escribe únicamente por
medio de razonamientos y cálculos que realiza un operario. El
programa de mecanizado comprende todo el conjunto de datos
que el control necesita para la mecanización de la pieza.

10. Torno CNC
Torno de control numérico o torno CNC se refiere a una máquina
herramienta del tipo torno que se utiliza para mecanizar piezas de
revolución mediante un software de computadora que utiliza datos
alfa-numéricos, siguiendo los ejes cartesianos X,Y,Z Se utiliza para
producir en cantidades y con precisión porque la computadora que
lleva incorporado controla la ejecución de la pieza.
Un torno CNC puede hacer todos los trabajos que normalmente se
realizan mediante diferentes tipos de torno como
paralelos, copiadores, revólver, automáticos e incluso los verticales.
Su rentabilidad depende del tipo de pieza que se mecanice y de la
cantidad de piezas que se tengan que mecanizar en una serie.

11. CENTROS DE MAQUINADO CNC
Un centro de mecanizado es una máquina altamente automatizada
capaz de realizar múltiples operaciones de maquinado en una
instalación bajo CNC (control numérico computarizado) con la mínima
intervención humana. Las operaciones típicas son aquellas que
usan herramientas de corte rotatorio como cortadores y brocas. Este
sistema de mecanizado destaca por su velocidad de producción como
ventaja y los altos costos como desventaja.
Existen centros de mecanizado de una gran variedad de tamaños,
tipos, funciones y grados de automatización. Sus costos están
comprendidos en el rango de 50.000 hasta 1.000.000 de euros o más.
En la actualidad se construyen muchas máquinas en forma modular, de
tal modo que se pueden instalar y modificar diversos equipos y
accesorios periféricos, según se necesite en los cambios de productos a
manufacturar.

12. Aspectos Generales
Los centros de mecanizado poseen las siguientes características:
Son reconfigurables, por lo que pueden cambiar rápidamente de
configuración para realizar diferentes tareas de mecanizado sobre una
pieza.
La flexibilidad y versatilidad debida al alto grado de automatización las
hace capaces de realizar diversas operaciones de mecanizado de una
pieza.
La uniformidad en la producción, que es importante en las
producciones en serie.
Alta velocidad de producción, ya que realizan gran cantidad de
operaciones de forma automática sobre la pieza.
Buen acabado superficial, lo que las hace aptas para dar forma final
a las piezas fabricadas.

13. Una máquina de herramienta CNC se difiere de una máquina de herramienta
convencional en los siguientes aspectos:
 El operario puede manejar varias máquinas CNC a la vez.
 No se necesita consultar apenas el plano.
 El programa tiene todo el control de los parámetros de corte.
 Existe la posibilidad de realizar prácticamente cualquier tipo de mecanizado.
 Tiene un elevado costo de máquinas, accesorios y mantenimiento.
 Se necesita mantener grandes volúmenes de producción para amortizar
costes.