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INTEGRACIÓN CAD-CAM
ALVARO AGUINAGA BARRAGÁN Ph.D. Msc. Ingeniero Mecánico
DIRECTOR
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1
RED DE INVESTIGACIÓN

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2
INTRODUCCIÓN
• La máquina herramienta ha jugado un papel
fundamental en el desarrollo tecnológico del
mundo.
TASA DEL DESARROLLO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS

DIRECTAMENTE PROPORCIONAL

LA TASA DEL DESARROLLO INDUSTRIAL.
07/03/14

Dr. Álvaro Aguinaga B.

3
INTRODUCCIÓN
• El control numérico se introdujo en los
procesos de fabricación por la necesidad de
fabricar productos que no se podían
conseguir en cantidad y calidad suficientes
sin recurrir a la automatización del proceso
de fabricación, por la necesidad de obtener
productos hasta entonces imposibles o muy
difíciles de fabricar, por ser excesivamente
complejos para ser controlados por un
operador humano y por la necesidad de
fabricar productos a precios suficientemente
bajos.
07/03/14

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4
INTRODUCCIÓN
• FACTORES
PREDOMINANTES
AUTOMATIZACIÓN:

DE

LA

• + PRESICIÓN Y CALIDAD.
• + RAPIDEZ, MAYOR PRODUCCIÓN
• + MENOR COSTO.
• + FLEXIBILIDAD
• =
07/03/14

AUMENTO DE LA PRODUCTIVIDAD
COMPETITIVIDAD
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5
DESARROLLO HISTÓRICO
•

Años 50 y 60:
–
–
–
–
–
–
–

•

Un ordenador ocupa una habitación y cuesta cientos de millones
Primera pantalla gráfica en el MIT
Concepto de programación de control numérico
Primeras máquinas herramienta
Cada compañía desarrolla su propio y peculiar sistema de CAD (GM)
Lápiz óptico: inicio de los gráficos interactivos
Aparición comercial pantallas de ordenador, utilizado por la industria
del automóvil, aeronáutica y compañías muy grandes

Años 70:
–
–
–
–
–

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Los minicomputadores son cabinas y cuestan millones de dólares.
CAD significa Computer Aided Drafting
Aparecen los primeros sistemas 3D (prototipos)
Potencia de los sistemas limitada
Modelado de elementos finitos, control numérico
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6
DESARROLLO HISTÓRICO
• Años 80:
– Incremento de potencia
– Se extiende la funcionalidad de las aplicaciones
CAD
– Superficies complejas y modelado sólido
– Los sistemas de CAD son caros todavía
– Se incrementa el interés en el modelado 3D
frente al dibujo 2D.
– Nace Autocad y los PC´s
– Menor precio y mayor funcionalidad de los
sistemas
– El mercado del CAD se generaliza en empresas
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7
DESARROLLO HISTÓRICO
• Años 90:
– Automatización completa procesos industriales
– Integración técnicas diseño, análisis, simulación
y fabricación
– Integración CAD-CAM
– Nuevas tecnologías como el CIM

• Actualmente:
–
–
–
–
–
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Internet e Intranets lo conectan todo
Uso de sistemas inteligentes y robotizados
El precio del software y hardware cae
La potencia aumenta
Gran cantidad de aplicaciones
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8
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA

• Producir
es
un
proceso
de
transformación por el que los
materiales brutos se convierten en
productos acabados, que tienen un
valor en el mercado, con una
combinación de mano de obra,
maquinarias,
herramientas
especiales y energía.
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9
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA

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10
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA

• Las Tecnologías de Fabricación
estudian
los
procesos
de
conformado que sufre un material
desde que ha sido elaborado en
bruto
hasta
que
sale
transformado en un producto
acabado.
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11
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA

07/03/14

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12
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA

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13
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA

• Computer Integrated Manufacturing (CIM)
o manufactura integrada por computador
es el lado de ésta que reconoce que los
diferentes pasos en el desarrollo de
productos
manufacturados
están
interrelacionados y pueden ser ajustados
de manera más eficiente y efectiva con el
uso de computadores.
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14
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA

•
•
•
•
•

En el sistema CIM existen cinco
dimensiones fundamentales:
Administración general del negocio
Definición del producto y del proceso
Planificación y control del proceso
Automatización de la fábrica
Administración de las fuentes de
información

07/03/14

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15
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA
• Beneficios de la implementación de un
sistema CIM:

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16
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA
• Beneficios de la implementación de un
sistema CIM:

07/03/14

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17
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA
• El CAD (Computer Aided Design), o diseño
asistido por computador, permite al diseñador
crear imágenes de partes, circuitos integrados,
ensamblajes y modelos. A éstos se le asignan
propiedades
geométricas,
cinéticas,
del
material entre otras, mejorando así el diseño
sobre papel. Se logra así una mayor velocidad
en el diseño, al existir la posibilidad de corregir,
encargándose el computador de recalcular el
dibujo.
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18
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA
• El CAE (Computer Aided Engineering), o
ingeniería asistida por computador, es la
tecnología que analiza un diseño y simula su
operación para determinar su apego a las
condiciones de diseño y sus capacidades. El
CAE mecánico, en particular, incluye un análisis
por elementos finitos (FEA, Finite Element
Analysis) para evaluar las características
estructurales de una parte y programas
avanzados de cinemática para estudiar los
complejos movimientos de algunos mecanismos.
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19
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA
• El CAPP (Computer Aided Process Planning), o
planificación de procesos asistida por
computador, es un sistema experto que captura
las capacidades de un ambiente manufacturero
específico
y
principios
manufactureros
ingenieriles, con el fin de crear un plan para la
manufactura física de un pieza previamente
diseñada. Este plan especifica la maquinaria
que se ocupará en la producción de la pieza, la
secuencia de operaciones a realizar, las
herramientas, velocidades de corte y avances,
y cualquier otro dato necesario para llevar la
pieza del diseño al producto terminado.
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20
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA
• CAM es el acrónimo de ‘Computer Aided Manufacturing’
o producción asistida por computadora. Se trata de la
tecnología implicada en el uso de computadores para
realizar tareas de: modelación geométrica, planificación,
programación, inspección, ensamblado y embalaje de la
producción.
• El término CAM se puede definir como el uso de
sistemas informáticos para la planificación, gestión y
control de las operaciones de una planta de fabricación
mediante una interfaz directa o indirecta entre el
sistema informático y los recursos de producción.
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21
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA
• CNC (Computer Numerical Control), o control
numérico por computador, cuya función básica es
controlar la operación de una máquina herramienta a
través de una serie de instrucciones codificadas que
representan el camino que llevará la herramienta, la
profundidad de corte, cambio de herramientas, etc.
asociados con la operación. El control computacional
ha cambiado la tecnología de la manufactura más
que ningún otro adelanto por sí solo, pues introdujo
el concepto de automatización que hoy manda en la
industria.
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22
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA
• DNC (Distributed Numerical Control), o control
numérico directo, que es un concepto que
abarca unir un computador a varias máquinas
CNC para controlarlas y también recibir
información de ellas, para así poder manejar de
mejor manera la administración de la
manufactura. Esta información puede ser
conteo de piezas, tiempo de desuso de la
máquina o información sobre el control de
calidad.
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23
NUEVOS PROCESOS DE
MANUFACTURA
• PLC (Programmable Logic Controllers), o
controlador lógico programable, que son
elementos de control bastante importantes en
un ambiente de automatización. Los PLC son
computadores específicamente diseñados para
aguantar condiciones adversas de temperatura,
suciedad y ruido eléctrico. Están preparados
para ser programados como relés de escala
lógica, de tal manera que hasta un electricista
los pueda programar y mantener.
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24
CONTROL NUMÉRICO
• El Control Numérico (CN) es una forma de
automatización programable en la cual, en base
a un programa, se gobiernan todas las acciones
de una máquina o mecanismo haciendo que
este desarrolle una secuencia de operaciones y
movimientos previamente establecidos por el
programador.
• También es apropiado para volúmenes de
producción bajos o medios, dado que es más
fácil escribir nuevos programas que realizar
cambios en los equipos de procesado.
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25
MÁQUINA HERRAMIENTA
CONVENCIONAL

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26
CONTROL NUMÉRICO

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27
MÁQUINA CNC

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28
CONTROL NUMÉRICO
Los elementos de un sistema de CN son:
• El programa de instrucciones, que consta de una serie
de sentencias ejecutadas paso a paso que
directamente dirigen el equipo de procesado. El
programa se escribe en un lenguaje especial (código).
• El Control Numérico (CN), es la unidad que debe
interpretar las instrucciones contenidas el programa,
convertirlas en señales que accionen los dispositivos de
las máquinas y comprobar su resultado.
• El equipo de procesado, es el componente que realiza
el trabajo útil, y lo forman la mesa de trabajo, las
máquinas herramienta, los motores y controles.
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29
CONTROL NUMÉRICO
• A medida que el desarrollo de la
microelectrónica y la informática se aplica a los
controladores
numéricos,
se
potencian
extraordinariamente las funciones que permiten
desarrollar, simplificándolos a la vez, los
procedimientos de programación y operación
de las máquinas, de tal manera que los CNC –
control numérico computarizado - que se
construyen hoy día sólo conservan de los
primitivos CN los principios básicos de
funcionamiento.
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30
CONTROL NUMÉRICO
• Paralelamente, las máquinas herramienta han
ido evolucionando hacia la incorporación en
una sola máquina de varias operaciones
elementales
de
mecanizado
que
tradicionalmente se efectuaban en máquinas
diferentes, y hacia la incorporación de
cambiadores automáticos de piezas y
herramientas, apareciendo los centros de
mecanizado que permiten obtener una pieza
acabada, o casi acabada, en una sola estación
de trabajo.

07/03/14

Dr. Álvaro Aguinaga B.

31
CONTROL NUMÉRICO

• El control numérico se monta sobre
todo tipo de máquina herramienta
convencional, tanto de arranque de
viruta
como
de
trazado
y
deformación. Así, lo encontramos en
tornos, fresadoras, rectificadoras,
taladradoras,
mandrinadoras,
dobladoras, plegadoras, punzadoras,
máquinas de trazar, punteadoras,
máquinas de soldar, de oxicorte, de
medir, etc.

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32
CONTROL NUMÉRICO
Sobre las funciones desarrolladas por las
máquinas convencionales las máquinas a
control numérico incorporan básicamente:
• Sistemas de posicionado de la herramienta.
• Sistemas de medición del desplazamiento.
• Sistemas
de
medición
de
piezas
y
herramientas.
• Sistemas de control de condiciones de
mecanizado.
• Sistemas de cambio de herramientas.
07/03/14
33
Dr. Álvaro Aguinaga B.
• Sistemas de cambio de pieza.
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

• Control Numérico (CN) es el término
original
de
esta
tecnología.
Actualmente es intercambiable con el
término
Control
Numérico
por
Computadora (CNC). El CN ha sido
uno
de
los
más
importantes
desarrollos en manufactura en los
últimos 50 años, al desarrollar nuevas
técnicas de producción, incrementar la
calidad de los productos y reducir los
costos.
07/03/14

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34
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

• El CNC tuvo su origen a principios de
los años cincuenta en el Instituto de
Tecnología de Massachusetts (MIT), en
donde se automatizó por primera vez
una gran fresadora. En esta época las
computadoras estaban en sus inicios y
eran tan grandes que el espacio
ocupado por la computadora era
mayor que el de la máquina.
07/03/14

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35
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

• Hoy día las computadoras son cada
vez más pequeñas y económicas, con
lo que el uso del CNC se ha extendido
a todo tipo de maquinaria, se aplica en
procesos
de
fabricación
como:
fresado,
torneado,
taladrado,
esmerilado,
doblado,
punzonado,
maquinado por descarga eléctrica,
inspección (máquina de coordenadas).
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36
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

• CNC significa “Control Numérico
Computarizado". En una máquina
CNC, a diferencia de una máquina
convencional
o
manual,
una
computadora controla la posición y
velocidad de los motores que accionan
los ejes de la máquina. Gracias a esto,
puede hacer movimientos que no se
pueden lograr manualmente como
círculos, líneas diagonales y figuras
complejas tridimensionales.
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MÁQUINA CNC

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MÁQUINA CNC

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39
CONTROL NUMÉRICO

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40
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

VENTAJAS DEL USO DE MÁQUINAS CNC:
• Posibilidad de fabricación de piezas
imposibles o muy difíciles. Gracias al
control numérico se han podido obtener
piezas
muy
complicadas
como
las
superficies tridimensionales necesarias en
la fabricación de aviones.
• Seguridad.
El
control
numérico
es
especialmente recomendable para el trabajo
con productos peligrosos.
• Precisión. Esto se debe a la mayor precisión
de la máquina herramienta de control
numérico respecto de las clásicas.
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41
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

VENTAJAS DEL USO DE MÁQUINAS CNC:
• Aumento de productividad de las máquinas. Esto se
debe a la disminución del tiempo total de
mecanización, en virtud de la disminución de los
tiempos de desplazamiento en vacío y de la rapidez
de los pocisionamientos que suministran los
sistemas electrónicos de control.
• Reducción de controles y desechos. Esta reducción
es debida fundamentalmente a la gran fiabilidad y
repetitividad de una máquina herramienta con
control numérico. Esta reducción de controles
permite prácticamente eliminar toda operación
humana posterior, con la subsiguiente reducción de
costos y tiempos de fabricación.
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42
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

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43
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

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44
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

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45
MÁQUINA CNC

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46
MÁQUINA CNC

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47
MÁQUINA CNC

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48
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

ACTUADORES DE MÁQUINAS CNC:
Motores DC
• Los más empleados históricamente en operaciones de
control de movimientos. Flexibilidad control velocidad y
par. Se controlan independientemente variando el
voltaje e intensidad.
• Tienen una amplia gama variación velocidad, rotación
uniforme, buena calidad mecanizado, baja inercia
motor, arranque/paradas rápidos, posibilidad de
mecanizado a altas velocidades.

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49
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

ACTUADORES DE MÁQUINAS CNC:

Motores AC
• Mayoría de los motores industriales utilizados
actualmente. Se caracterizan por su simplicidad, bajo
coste, robustez y no necesitan mantenimiento.
• Antes tenían dificultad regulación velocidad. En este
tipo de motores, tensión, intensidad, velocidad de giro y
par están relacionados todos entre ellos y era muy difícil
controlarlos independientemente.
• El desarrollo de variadores de frecuencia, en la
actualidad ha permitido un control preciso en posición
como en velocidad, y una respuesta muy rápida.
07/03/14

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50
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

ACTUADORES DE MÁQUINAS CNC:
Motores paso a paso
• Son los más utilizados en la actualidad en automatización. Es un
dispositivo electromecánico capaz de transformar una serie de
impulsos eléctricos en desplazamientos angulares fijos (pasos).
Los impulsos provocan desplazamientos angulares. La secuencia
de impulsos enviados finaliza cuando se alcanza la posición
deseada.
• Se caracterizan por su alta precisión en el posicionamiento,
sencillez de control. (Se varía la velocidad variando la frecuencia
de los impulsos de mando), amplio rango de variación de velocidad
y sencillez de fabricación y bajo coste.
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CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

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52
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

SENSORES DE MÁQUINAS CNC:
Los sensores más utilizados en las máquinas
CNC son:
• Sensores analógicos: La salida varía de forma
continua y proporcional a la posición o
velocidad del elemento a controlar.
• Sensores digitales. Se obtienen señales
discretas en forma de impulsos de tensión o
corriente.
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53
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

SENSORES DE MÁQUINAS CNC:

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54
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

SENSORES DE MÁQUINAS CNC:

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CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

SENSORES DE MÁQUINAS CNC:

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56
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

SENSORES DE MÁQUINAS CNC:

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CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

SENSORES DE MÁQUINAS CNC:

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58
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

SENSORES DE MÁQUINAS CNC:

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CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

SENSORES DE MÁQUINAS CNC:

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60
CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC

OTROS COMPONENTES:

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OTROS COMPONENTES:

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OTROS COMPONENTES:

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OTROS COMPONENTES:

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GRACIAS
POR SU ATENCIÓN
ING. ALVARO AGUINAGA B., Ph.D. Msc.
Email: alvaro.aguinaga@epn.edu.ec

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  • 1. INTEGRACIÓN CAD-CAM ALVARO AGUINAGA BARRAGÁN Ph.D. Msc. Ingeniero Mecánico DIRECTOR 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 1
  • 2. RED DE INVESTIGACIÓN 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 2
  • 3. INTRODUCCIÓN • La máquina herramienta ha jugado un papel fundamental en el desarrollo tecnológico del mundo. TASA DEL DESARROLLO DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS DIRECTAMENTE PROPORCIONAL LA TASA DEL DESARROLLO INDUSTRIAL. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 3
  • 4. INTRODUCCIÓN • El control numérico se introdujo en los procesos de fabricación por la necesidad de fabricar productos que no se podían conseguir en cantidad y calidad suficientes sin recurrir a la automatización del proceso de fabricación, por la necesidad de obtener productos hasta entonces imposibles o muy difíciles de fabricar, por ser excesivamente complejos para ser controlados por un operador humano y por la necesidad de fabricar productos a precios suficientemente bajos. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 4
  • 5. INTRODUCCIÓN • FACTORES PREDOMINANTES AUTOMATIZACIÓN: DE LA • + PRESICIÓN Y CALIDAD. • + RAPIDEZ, MAYOR PRODUCCIÓN • + MENOR COSTO. • + FLEXIBILIDAD • = 07/03/14 AUMENTO DE LA PRODUCTIVIDAD COMPETITIVIDAD Dr. Álvaro Aguinaga B. 5
  • 6. DESARROLLO HISTÓRICO • Años 50 y 60: – – – – – – – • Un ordenador ocupa una habitación y cuesta cientos de millones Primera pantalla gráfica en el MIT Concepto de programación de control numérico Primeras máquinas herramienta Cada compañía desarrolla su propio y peculiar sistema de CAD (GM) Lápiz óptico: inicio de los gráficos interactivos Aparición comercial pantallas de ordenador, utilizado por la industria del automóvil, aeronáutica y compañías muy grandes Años 70: – – – – – 07/03/14 Los minicomputadores son cabinas y cuestan millones de dólares. CAD significa Computer Aided Drafting Aparecen los primeros sistemas 3D (prototipos) Potencia de los sistemas limitada Modelado de elementos finitos, control numérico Dr. Álvaro Aguinaga B. 6
  • 7. DESARROLLO HISTÓRICO • Años 80: – Incremento de potencia – Se extiende la funcionalidad de las aplicaciones CAD – Superficies complejas y modelado sólido – Los sistemas de CAD son caros todavía – Se incrementa el interés en el modelado 3D frente al dibujo 2D. – Nace Autocad y los PC´s – Menor precio y mayor funcionalidad de los sistemas – El mercado del CAD se generaliza en empresas 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 7
  • 8. DESARROLLO HISTÓRICO • Años 90: – Automatización completa procesos industriales – Integración técnicas diseño, análisis, simulación y fabricación – Integración CAD-CAM – Nuevas tecnologías como el CIM • Actualmente: – – – – – 07/03/14 Internet e Intranets lo conectan todo Uso de sistemas inteligentes y robotizados El precio del software y hardware cae La potencia aumenta Gran cantidad de aplicaciones Dr. Álvaro Aguinaga B. 8
  • 9. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • Producir es un proceso de transformación por el que los materiales brutos se convierten en productos acabados, que tienen un valor en el mercado, con una combinación de mano de obra, maquinarias, herramientas especiales y energía. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 9
  • 11. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • Las Tecnologías de Fabricación estudian los procesos de conformado que sufre un material desde que ha sido elaborado en bruto hasta que sale transformado en un producto acabado. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 11
  • 14. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • Computer Integrated Manufacturing (CIM) o manufactura integrada por computador es el lado de ésta que reconoce que los diferentes pasos en el desarrollo de productos manufacturados están interrelacionados y pueden ser ajustados de manera más eficiente y efectiva con el uso de computadores. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 14
  • 15. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • • • • • En el sistema CIM existen cinco dimensiones fundamentales: Administración general del negocio Definición del producto y del proceso Planificación y control del proceso Automatización de la fábrica Administración de las fuentes de información 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 15
  • 16. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • Beneficios de la implementación de un sistema CIM: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 16
  • 17. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • Beneficios de la implementación de un sistema CIM: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 17
  • 18. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • El CAD (Computer Aided Design), o diseño asistido por computador, permite al diseñador crear imágenes de partes, circuitos integrados, ensamblajes y modelos. A éstos se le asignan propiedades geométricas, cinéticas, del material entre otras, mejorando así el diseño sobre papel. Se logra así una mayor velocidad en el diseño, al existir la posibilidad de corregir, encargándose el computador de recalcular el dibujo. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 18
  • 19. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • El CAE (Computer Aided Engineering), o ingeniería asistida por computador, es la tecnología que analiza un diseño y simula su operación para determinar su apego a las condiciones de diseño y sus capacidades. El CAE mecánico, en particular, incluye un análisis por elementos finitos (FEA, Finite Element Analysis) para evaluar las características estructurales de una parte y programas avanzados de cinemática para estudiar los complejos movimientos de algunos mecanismos. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 19
  • 20. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • El CAPP (Computer Aided Process Planning), o planificación de procesos asistida por computador, es un sistema experto que captura las capacidades de un ambiente manufacturero específico y principios manufactureros ingenieriles, con el fin de crear un plan para la manufactura física de un pieza previamente diseñada. Este plan especifica la maquinaria que se ocupará en la producción de la pieza, la secuencia de operaciones a realizar, las herramientas, velocidades de corte y avances, y cualquier otro dato necesario para llevar la pieza del diseño al producto terminado. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 20
  • 21. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • CAM es el acrónimo de ‘Computer Aided Manufacturing’ o producción asistida por computadora. Se trata de la tecnología implicada en el uso de computadores para realizar tareas de: modelación geométrica, planificación, programación, inspección, ensamblado y embalaje de la producción. • El término CAM se puede definir como el uso de sistemas informáticos para la planificación, gestión y control de las operaciones de una planta de fabricación mediante una interfaz directa o indirecta entre el sistema informático y los recursos de producción. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 21
  • 22. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • CNC (Computer Numerical Control), o control numérico por computador, cuya función básica es controlar la operación de una máquina herramienta a través de una serie de instrucciones codificadas que representan el camino que llevará la herramienta, la profundidad de corte, cambio de herramientas, etc. asociados con la operación. El control computacional ha cambiado la tecnología de la manufactura más que ningún otro adelanto por sí solo, pues introdujo el concepto de automatización que hoy manda en la industria. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 22
  • 23. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • DNC (Distributed Numerical Control), o control numérico directo, que es un concepto que abarca unir un computador a varias máquinas CNC para controlarlas y también recibir información de ellas, para así poder manejar de mejor manera la administración de la manufactura. Esta información puede ser conteo de piezas, tiempo de desuso de la máquina o información sobre el control de calidad. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 23
  • 24. NUEVOS PROCESOS DE MANUFACTURA • PLC (Programmable Logic Controllers), o controlador lógico programable, que son elementos de control bastante importantes en un ambiente de automatización. Los PLC son computadores específicamente diseñados para aguantar condiciones adversas de temperatura, suciedad y ruido eléctrico. Están preparados para ser programados como relés de escala lógica, de tal manera que hasta un electricista los pueda programar y mantener. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 24
  • 25. CONTROL NUMÉRICO • El Control Numérico (CN) es una forma de automatización programable en la cual, en base a un programa, se gobiernan todas las acciones de una máquina o mecanismo haciendo que este desarrolle una secuencia de operaciones y movimientos previamente establecidos por el programador. • También es apropiado para volúmenes de producción bajos o medios, dado que es más fácil escribir nuevos programas que realizar cambios en los equipos de procesado. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 25
  • 29. CONTROL NUMÉRICO Los elementos de un sistema de CN son: • El programa de instrucciones, que consta de una serie de sentencias ejecutadas paso a paso que directamente dirigen el equipo de procesado. El programa se escribe en un lenguaje especial (código). • El Control Numérico (CN), es la unidad que debe interpretar las instrucciones contenidas el programa, convertirlas en señales que accionen los dispositivos de las máquinas y comprobar su resultado. • El equipo de procesado, es el componente que realiza el trabajo útil, y lo forman la mesa de trabajo, las máquinas herramienta, los motores y controles. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 29
  • 30. CONTROL NUMÉRICO • A medida que el desarrollo de la microelectrónica y la informática se aplica a los controladores numéricos, se potencian extraordinariamente las funciones que permiten desarrollar, simplificándolos a la vez, los procedimientos de programación y operación de las máquinas, de tal manera que los CNC – control numérico computarizado - que se construyen hoy día sólo conservan de los primitivos CN los principios básicos de funcionamiento. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 30
  • 31. CONTROL NUMÉRICO • Paralelamente, las máquinas herramienta han ido evolucionando hacia la incorporación en una sola máquina de varias operaciones elementales de mecanizado que tradicionalmente se efectuaban en máquinas diferentes, y hacia la incorporación de cambiadores automáticos de piezas y herramientas, apareciendo los centros de mecanizado que permiten obtener una pieza acabada, o casi acabada, en una sola estación de trabajo. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 31
  • 32. CONTROL NUMÉRICO • El control numérico se monta sobre todo tipo de máquina herramienta convencional, tanto de arranque de viruta como de trazado y deformación. Así, lo encontramos en tornos, fresadoras, rectificadoras, taladradoras, mandrinadoras, dobladoras, plegadoras, punzadoras, máquinas de trazar, punteadoras, máquinas de soldar, de oxicorte, de medir, etc. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 32
  • 33. CONTROL NUMÉRICO Sobre las funciones desarrolladas por las máquinas convencionales las máquinas a control numérico incorporan básicamente: • Sistemas de posicionado de la herramienta. • Sistemas de medición del desplazamiento. • Sistemas de medición de piezas y herramientas. • Sistemas de control de condiciones de mecanizado. • Sistemas de cambio de herramientas. 07/03/14 33 Dr. Álvaro Aguinaga B. • Sistemas de cambio de pieza.
  • 34. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC • Control Numérico (CN) es el término original de esta tecnología. Actualmente es intercambiable con el término Control Numérico por Computadora (CNC). El CN ha sido uno de los más importantes desarrollos en manufactura en los últimos 50 años, al desarrollar nuevas técnicas de producción, incrementar la calidad de los productos y reducir los costos. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 34
  • 35. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC • El CNC tuvo su origen a principios de los años cincuenta en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en donde se automatizó por primera vez una gran fresadora. En esta época las computadoras estaban en sus inicios y eran tan grandes que el espacio ocupado por la computadora era mayor que el de la máquina. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 35
  • 36. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC • Hoy día las computadoras son cada vez más pequeñas y económicas, con lo que el uso del CNC se ha extendido a todo tipo de maquinaria, se aplica en procesos de fabricación como: fresado, torneado, taladrado, esmerilado, doblado, punzonado, maquinado por descarga eléctrica, inspección (máquina de coordenadas). 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 36
  • 37. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC • CNC significa “Control Numérico Computarizado". En una máquina CNC, a diferencia de una máquina convencional o manual, una computadora controla la posición y velocidad de los motores que accionan los ejes de la máquina. Gracias a esto, puede hacer movimientos que no se pueden lograr manualmente como círculos, líneas diagonales y figuras complejas tridimensionales. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 37
  • 41. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC VENTAJAS DEL USO DE MÁQUINAS CNC: • Posibilidad de fabricación de piezas imposibles o muy difíciles. Gracias al control numérico se han podido obtener piezas muy complicadas como las superficies tridimensionales necesarias en la fabricación de aviones. • Seguridad. El control numérico es especialmente recomendable para el trabajo con productos peligrosos. • Precisión. Esto se debe a la mayor precisión de la máquina herramienta de control numérico respecto de las clásicas. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 41
  • 42. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC VENTAJAS DEL USO DE MÁQUINAS CNC: • Aumento de productividad de las máquinas. Esto se debe a la disminución del tiempo total de mecanización, en virtud de la disminución de los tiempos de desplazamiento en vacío y de la rapidez de los pocisionamientos que suministran los sistemas electrónicos de control. • Reducción de controles y desechos. Esta reducción es debida fundamentalmente a la gran fiabilidad y repetitividad de una máquina herramienta con control numérico. Esta reducción de controles permite prácticamente eliminar toda operación humana posterior, con la subsiguiente reducción de costos y tiempos de fabricación. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 42
  • 43. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 43
  • 44. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 44
  • 45. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 45
  • 49. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC ACTUADORES DE MÁQUINAS CNC: Motores DC • Los más empleados históricamente en operaciones de control de movimientos. Flexibilidad control velocidad y par. Se controlan independientemente variando el voltaje e intensidad. • Tienen una amplia gama variación velocidad, rotación uniforme, buena calidad mecanizado, baja inercia motor, arranque/paradas rápidos, posibilidad de mecanizado a altas velocidades. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 49
  • 50. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC ACTUADORES DE MÁQUINAS CNC: Motores AC • Mayoría de los motores industriales utilizados actualmente. Se caracterizan por su simplicidad, bajo coste, robustez y no necesitan mantenimiento. • Antes tenían dificultad regulación velocidad. En este tipo de motores, tensión, intensidad, velocidad de giro y par están relacionados todos entre ellos y era muy difícil controlarlos independientemente. • El desarrollo de variadores de frecuencia, en la actualidad ha permitido un control preciso en posición como en velocidad, y una respuesta muy rápida. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 50
  • 51. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC ACTUADORES DE MÁQUINAS CNC: Motores paso a paso • Son los más utilizados en la actualidad en automatización. Es un dispositivo electromecánico capaz de transformar una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares fijos (pasos). Los impulsos provocan desplazamientos angulares. La secuencia de impulsos enviados finaliza cuando se alcanza la posición deseada. • Se caracterizan por su alta precisión en el posicionamiento, sencillez de control. (Se varía la velocidad variando la frecuencia de los impulsos de mando), amplio rango de variación de velocidad y sencillez de fabricación y bajo coste. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 51
  • 52. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 52
  • 53. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC SENSORES DE MÁQUINAS CNC: Los sensores más utilizados en las máquinas CNC son: • Sensores analógicos: La salida varía de forma continua y proporcional a la posición o velocidad del elemento a controlar. • Sensores digitales. Se obtienen señales discretas en forma de impulsos de tensión o corriente. 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 53
  • 54. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC SENSORES DE MÁQUINAS CNC: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 54
  • 55. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC SENSORES DE MÁQUINAS CNC: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 55
  • 56. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC SENSORES DE MÁQUINAS CNC: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 56
  • 57. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC SENSORES DE MÁQUINAS CNC: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 57
  • 58. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC SENSORES DE MÁQUINAS CNC: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 58
  • 59. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC SENSORES DE MÁQUINAS CNC: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 59
  • 60. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC SENSORES DE MÁQUINAS CNC: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 60
  • 61. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC OTROS COMPONENTES: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 61
  • 62. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC OTROS COMPONENTES: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 62
  • 63. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC OTROS COMPONENTES: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 63
  • 64. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC OTROS COMPONENTES: 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 64
  • 65. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 65
  • 66. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 66
  • 67. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 67
  • 68. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 68
  • 69. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 69
  • 70. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 70
  • 71. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 71
  • 72. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 72
  • 73. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 73
  • 74. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 74
  • 75. CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO CNC 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 75
  • 76. GRACIAS POR SU ATENCIÓN ING. ALVARO AGUINAGA B., Ph.D. Msc. Email: alvaro.aguinaga@epn.edu.ec 07/03/14 Dr. Álvaro Aguinaga B. 76