SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA REGIONAL NORTE DE SANTANDER C.I.E.S.
INFORME TORNO CNC
PRESENTADO POR: DIEGO ARMANDO PINZON JOSE ALEXIS BLANCO
SENA REGIONAL NORTE DE SANTANDER SAN JOSE DE CUCUTA, FEBRERO 2011
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INTRODUCCION El torno de control numérico, también conocidos como torno CNC es un tipo de máquina herramienta de la familia de los tornos que actúa guiado por una computadora que ejecuta programas controlados por medio de datos alfa-numéricos teniendo en cuenta los ejes cartesianos X,Y,Z. Se caracteriza por ser una máquina herramienta muy eficaz para mecanizar piezas de revolución. Ofrece una gran capacidad de producción y precisión en el mecanizado por su estructura funcional y porque los valores tecnológicos del mecanizado están guiados por el ordenador que lleva incorporado, el cual procesa las órdenes de ejecución contenidas en un software que previamente ha confeccionado un programador conocedor de la tecnología de mecanizado en torno. El control numérico (CN) es una forma de automatización programable en la cual el equipo de procesado se controla a través de números, letras y otros símbolos.
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OBJETIVOS • •
Conocer la historia de los tornos cnc. Conocer sus aplicaciones.
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reconocer sus diversas herramientas.
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HISTORIA El control numérico se inventó para adaptar las variaciones en la configuración de los productos. El torno es uno de los ejemplos más importantes de automatización en la fabricación de componentes metálicos El primer desarrollo en el área del control numérico lo realizó el inventor norteamericano John T. Parsons, junto con su empleado Frank L. Stulen, en la década de 1940. La aplicación del control numérico abarca gran variedad de procesos. Se dividen las aplicaciones en dos categorías: • •
Aplicaciones con máquina herramienta, tales como el taladrado, laminado, torneado, etc. Aplicaciones sin máquina herramienta, tales como el ensamblaje, trazado e inspección.
X, Y, Z son las que se utilizan para señalar las cotas correspondientes a los ejes de coordenadas X, Y, Z de la máquina herramienta. En los tornos solo se utilizan las coordenadas X y Z. Dichas cotas se pueden programar en forma absoluta o relativa, es decir, con respecto al cero pieza o con respecto a la última cota respectivamente. Desde los orígenes del control numérico todos los esfuerzos se han encaminado a incrementar la productividad, precisión, rapidez y flexibilidad de las máquinasherramienta. Su uso ha permitido la mecanización de piezas muy complejas, especialmente en la industria aeronáutica, que difícilmente se hubieran podido fabricar de forma manual
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FUNCIONAMIENTO En su funcionamiento los tornos CNC tienen tres ejes de referencia, llamados X, Z, Y: • •
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El eje Z es el que corresponde al desplazamiento longitudinal de la herramienta en las operaciones de cilindrado. El eje X es el que realiza el movimiento transversal de la herramienta y corresponde a las operaciones de refrenado, siendo perpendicular al eje principal de la máquina. Estos son los dos ejes principales, pero con los CNC de última tecnología comienza a tener mucha más importancia el EJE Y: eje que comanda la altura de las herramientas del CNC.
Estos ejes tienen incorporada la función de interpolación, es decir que puedan desplazarse de forma simultánea, pudiendo conseguir mecanizados cónicos y esféricos de acuerdo a la geometría que tengan las piezas. Las herramientas van sujetas en un cabezal en forma de tambor donde pueden ir alojadas de seis a veinte portaherramientas diferentes las cuales van rotando de acuerdo con el programa de mecanizado. Este sistema hace fácil el mecanizado integral de piezas complejas. La velocidad de giro de cabezal porta piezas, el avance de los carros longitudinal y transversal y las cotas de ejecución de la pieza están programadas, y, por tanto, exentas de fallos humanos imputables al operario de la máquina. Dada la robustez de las máquinas, permiten trabajar a velocidades de corte y avance muy superiores a los tornos convencionales y, por tanto, requiere una gran calidad de las herramientas que utiliza suelen ser de metal duro o de cerámica.
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CARACTERISTICAS DEL TORNO CNC
HUSILLOS Los husillos de los carros son de bolas templadas y rectificadas asegurando una gran precisión en los desplazamientos, estos husillos funcionan por el principio de recirculación de bolas, mediante el cual un tornillo sin fin tiene un acoplamiento a los respectivos carros. Cuando el tornillo sin fin gira el carro se desplaza longitudinalmente a través de las guías de la bancada. Estos tornillos carecen de juego cuando cambian de sentido de giro y apenas ofrecen resistencia. Para evitar los daños de una colisión del carro con algún obstáculo incorporan un embrague que desacopla el conjunto y detiene la fuerza de avance.
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PORTAHERRAMIENTAS El torno CNC utiliza un tambor como portaherramientas donde pueden ir ubicados de seis a veinte herramientas diferentes, según sea el tamaño del torno, o de su complejidad. El cambio de herramienta se controla mediante el programa de mecanizado, y en cada cambio, los carros retroceden a una posición donde se produce el giro y la selección de la herramienta adecuada para proseguir el ciclo de mecanizado. Cuando acaba el mecanizado de la pieza los carros retroceden a la posición inicial de retirada de la zona de trabajo para que sea posible realizar el cambio de piezas sin problemas. El tambor portaherramientas, conocido como revólver, lleva incorporado un servomotor que lo hace girar, y un sistema hidráulico o neumático que hace el enclavamiento del revólver, dando así una precisión que normalmente está entre 0.5 y 1 micra de milímetro. Las herramientas tienen que ser ajustadas a unas coordenadas adecuadas en un accesorio externo a los tornos de acuerdo con las cotas que indique el programa. En la mayoría de los casos se trabaja con plaquitas intercambiables de metal duro, con lo cual, cuando se necesita reponer la plaquita, no hace falta desmontar el portaherramientas de su alojamiento.[
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TORNOS CNC
Ventajas: Permiten obtener mayor precisión en el mecanizado Permiten mecanizar piezas más complejas Se puede cambiar fácilmente de mecanizar una pieza a otra Se reducen los errores de los operarios Cada vez son más baratos los tornos CNC
Desventajas Necesidad de realizar un programa previo al mecanizado de la primera pieza. Coste elevado de herramientas y accesorios Conveniencia de tener una gran ocupación para la máquina debido a su alto
costo
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ELECCIÓN DE LAS HERRAMIENTAS En los tornos CNC, debido al alto coste que tiene el tiempo de mecanizado, es de vital importancia hacer una selección adecuada de las herramientas que permita realizar los mecanizados en el menor tiempo posible y en condiciones de precisión y calidad requeridas.
Factores de selección para operaciones de torneado Diseño y características de la pieza. Tamaño, tolerancias del torneado,
tendencia a vibraciones, sistemas de sujeción, acabado superficial, etc. Operaciones de torneado a realizar: Cilindrados exteriores o interiores,
refrentados, ranurados, desbaste, acabados, optimización par realizar varias operaciones de forma simultánea, etc. Condiciones de mecanizado: Cortes intermitente, voladizo de la pieza, forma
y estado de la pieza, estado, potencia y accionamiento de la máquina, etc. Tipo de torno: Posibilidad de automatizar el mecanizado, poder realizar varias
operaciones de forma simultánea, serie de piezas a mecanizar, calidad y cantidad del refrigerante, etc. Material de la pieza: Dureza, estado, resistencia, maquinabilidad, barra,
fundición, forja, mecanizado en seco o con refrigerante, etc. Herramientas disponibles: Calidad de las herramientas, sistema de sujeción
de la herramienta, acceso al distribuidor de herramientas, servicio técnico de herramientas, asesoramiento técnico. Aspectos económicos del mecanizado: Optimización del mecanizado,
duración de la herramienta, precio de la herramienta, precio del tiempo de mecanizado
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Herramienta de torneado exterior.
Herramientas de torneado interior.
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FORMACIÓN DE VIRUTA El torneado ha evolucionado tanto que ya no se trata tan solo de arrancar material a gran velocidad, sino que los parámetros que componen el proceso tienen que estar estrechamente controlados para asegurar los resultados finales de economía calidad y precisión. La forma de tratar la viruta se convierte en un proceso complejo, donde intervienen todos los componentes tecnológicos del mecanizado, para que pueda tener el tamaño y la forma que no perturbe el proceso de trabajo. Si no fuera así se acumularían rápidamente masas de virutas largas y fibrosas en el área de mecanizado que formarían madejas enmarañadas e incontrolables. La forma que toma la viruta se debe principalmente al material que se está cortando y puede ser de material dúctil y también quebradizo y frágil. El avance con el que se trabaje y la profundidad de pasada, son bastante responsables de la forma de viruta, y cuando no se puede controlar con estas variables hay que recurrir a elegir la herramienta que lleve incorporado un rompe virutas eficaz
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MECANIZADO EN SECO Y CON REFRIGERANTE Hoy en día el torneado en seco es completamente viable y se emplea en numerosas aplicaciones. Hay una tendencia reciente a efectuar los mecanizados en seco siempre que la calidad de la herramienta lo permita. Una zona de temperatura de corte más elevada puede ser en muchos casos, un factor positivo. Sin embargo el mecanizado en seco no es adecuado para todas las aplicaciones, especialmente para taladrados, roscados y mandrinados para garantizar la evacuación de las virutas. Es necesario evaluar con cuidado operaciones, materiales, piezas, exigencias de calidad y maquinaria para identificar los beneficios de eliminar el aporte de refrigerante.
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CONCLUSIÓN En un sentido amplio se puede decir que un torno CNC, puede hacer todos los trabajos que normalmente se realizan mediante diferentes tipos de torno. Su rentabilidad depende del tipo de pieza que se mecanice y de la cantidad de piezas que se tengan que mecanizar en una serie. Por lo que es aconsejable realizar un estudio económico previo antes de decidir el tipo de torno donde se debe mecanizar una pieza.