INTRODUCCIÓ
Un enrutador CNC és un Kit de màquina CNC les trajectòries de les eines de la qual es poden controlar mitjançant control numèric per ordinador. És una màquina controlada per ordinador per tallar diversos materials durs, com ara fusta, materials compostos, alumini, acer, plàstics i escumes. És un dels molts tipus d'eines que tenen variants CNC. Un encaminador CNC és molt similar en concepte a un Fresadora CNC.
Les fresadores CNC vénen en moltes configuracions, des de petites fresadores CNC "d'escriptori" d'estil casolà fins a grans fresadores CNC "de pòrtic" utilitzades en instal·lacions de fabricació de vaixells. Tot i que hi ha moltes configuracions, la majoria de les fresadores CNC tenen algunes parts específiques: un controlador CNC dedicat, un o més motors de cargol, inversors de corrent altern i una taula.
Els routers CNC generalment estan disponibles en formats CNC de 3 eixos i 5 eixos.
El router CNC funciona amb un ordinador. Les coordenades es carreguen al controlador de la màquina des d'un programa separat. Els propietaris de routers CNC sovint tenen 2 aplicacions de programari: un programa per fer dissenys (CAD) i un altre per traduir aquests dissenys en un programa d'instruccions per a la màquina (CAM). Igual que amb les fresadores CNC, els routers CNC es poden controlar directament mitjançant programació manual, però el CAD/CAM obre possibilitats més àmplies per al contornejat, accelerant el procés de programació i, en alguns casos, creant programes la programació manual dels quals seria, si no realment impossible, certament comercialment impracticable.
Encaminadors CNC pot ser molt útil quan es duen a terme treballs idèntics i repetitius. Un enrutador CNC normalment produeix un treball consistent i d'alta qualitat i millora la productivitat de la fàbrica.
Un enrutador CNC pot reduir els residus, la freqüència d'errors i el temps que triga el producte acabat a arribar al mercat.
Una fresadora CNC ofereix més flexibilitat al procés de fabricació. Es pot utilitzar en la producció de molts articles diferents, com ara talles de portes, decoracions interiors i exteriors, panells de fusta, rètols, marcs de fusta, motllures, instruments musicals, mobles, etc. A més, la fresadora CNC facilita el termoconformat de plàstics automatitzant el procés de retall. Les fresadores CNC ajuden a garantir la repetibilitat de les peces i una producció de fàbrica suficient.
CONTROL NUMÈRIC
La tecnologia de control numèric, tal com es coneix avui dia, va sorgir a mitjans del segle XX. Es pot rastrejar l'any 20, la Força Aèria dels Estats Units, i els noms de John Parsons i l'Institut Tecnològic de Massachusetts a Cambridge, MA, EUA. No es va aplicar a la fabricació fins a principis dels anys seixanta. El veritable auge va arribar en forma de CNC, al voltant de l'any 1952, i dècada més tard amb la introducció de microordinadors assequibles. La història i el desenvolupament d'aquesta fascinant tecnologia han estat ben documentats en moltes publicacions.
En el camp de la fabricació, i particularment en l'àrea de la metal·lúrgia, la tecnologia de control numèric ha provocat una mena de revolució. Fins i tot en els dies anteriors a què els ordinadors es convertissin en elements estàndard a totes les empreses i a moltes llars, les màquines-eina equipades amb sistemes de control numèric trobaven el seu lloc especial als tallers mecànics. L'evolució recent de la microelectrònica i el desenvolupament incessant de la informàtica, inclòs el seu impacte en el control numèric, ha portat canvis significatius al sector manufacturer en general i a la indústria metal·lúrgica en particular.
DEFINICIÓ DE CONTROL NUMÈRIC
En diverses publicacions i articles, s'han utilitzat moltes descripcions al llarg dels anys per definir què és el control numèric. Moltes d'aquestes definicions comparteixen la mateixa idea, el mateix concepte bàsic, només que utilitzen una terminologia diferent.
La majoria de les definicions conegudes es poden resumir en una afirmació relativament senzilla:
El control numèric es pot definir com l'operació de màquines-eina mitjançant instruccions codificades específicament al sistema de control de la màquina.
Les instruccions són combinacions de les lletres de l'alfabet, dígits i símbols seleccionats, per exemple, un punt decimal, el signe de percentatge o els símbols de parèntesi. Totes les instruccions s'escriuen en un ordre lògic i en una forma predeterminada. El conjunt de totes les instruccions necessàries per mecanitzar una peça s'anomena programa NC, programa CNC o programa de peça. Aquest programa es pot emmagatzemar per a un ús futur i utilitzar-se repetidament per aconseguir resultats de mecanitzat idèntics en qualsevol moment.
Tecnologia NC i CNC
En estricta adherència a la terminologia, hi ha una diferència en el significat de les abreviatures NC i CNC. NC representa l'ordre i la tecnologia original de Control Numèric, mentre que l'abreviatura CNC representa la tecnologia més nova de Control Numèric Computeritzat, una derivació moderna de la seva parenta més antiga. Tanmateix, a la pràctica, CNC és l'abreviatura preferida. Per aclarir l'ús correcte de cada terme, observeu les principals diferències entre els sistemes NC i CNC.
Ambdós sistemes realitzen les mateixes tasques, és a dir, la manipulació de dades amb la finalitat de mecanitzar una peça. En ambdós casos, el disseny intern del sistema de control conté les instruccions lògiques que processen les dades. En aquest punt s'acaba la similitud.
El sistema NC (a diferència del sistema CNC) utilitza funcions lògiques fixes, aquelles que estan integrades i connectades permanentment dins de la unitat de control. Aquestes funcions no poden ser canviades pel programador ni per l'operador de la màquina. A causa de l'escriptura fixa de la lògica de control, el sistema de control NC pot interpretar un programa de peça, però no permet que s'hagin de fer canvis fora del control, normalment en un entorn d'oficina. A més, el sistema NC requereix l'ús obligatori de cintes perforades per a l'entrada de la informació del programa.
El sistema CNC modern, però no l'antic sistema NC, utilitza un microprocessador intern (és a dir, un ordinador). Aquest ordinador conté registres de memòria que emmagatzemen una varietat de rutines capaces de manipular funcions lògiques. Això significa que el programador de peces o l'operador de la màquina poden canviar el programa del propi control (a la màquina), amb resultats instantanis. Aquesta flexibilitat és el major avantatge dels sistemes CNC i probablement l'element clau que ha contribuït a un ús tan ampli de la tecnologia en la fabricació moderna. Els programes CNC i les funcions lògiques s'emmagatzemen en xips d'ordinador especials, com a instruccions de programari. En lloc d'utilitzar-los les connexions de maquinari, com ara els cables, que controlen les funcions lògiques. A diferència del sistema NC, el sistema CNC és sinònim del terme "softwired".
Quan es descriu un tema concret relacionat amb la tecnologia de control numèric, s'acostuma a utilitzar els termes NC o CNC. Cal tenir en compte que NC també pot significar CNC en la conversa quotidiana, però CNC mai no es pot referir a la tecnologia d'encàrrecs, descrita aquí amb l'abreviatura de NC. La lletra "C" significa computeritzat i no és aplicable al sistema cablejat. Tots els sistemes de control fabricats avui dia són de disseny CNC. Les abreviatures com ara C&C o C'n'C no són correctes i tenen un mal efecte sobre qualsevol persona que les utilitzi.
Terminologia
Zero absolut
Això fa referència a la posició de tots els eixos quan es troben al punt on els sensors els poden detectar físicament. Normalment s'arriba a una posició zero absoluta després d'executar una ordre d'inici.
Axis
Una línia de referència fixa al voltant de la qual un objecte es trasllada o gira.
Cargol de bola
Un cargol de boles és un dispositiu mecànic per traduir el moviment de rotació en moviment lineal. Consisteix en una femella de rodament de boles de recirculació que s'enrosca en un cargol roscat de precisió.
CAD
El disseny assistit per ordinador (CAD) és l'ús d'una àmplia gamma d'eines informàtiques que ajuden els enginyers, arquitectes i altres professionals del disseny en les seves activitats de disseny.
FAO
La fabricació assistida per ordinador (CAM) és l'ús d'una àmplia gamma d'eines de programari basades en ordinador que ajuden els enginyers i els maquinistes de CNC en la fabricació o prototipatge de components de productes.
Cnc
L'abreviatura CNC significa control numèric per ordinador i es refereix específicament a un "controlador" informàtic que llegeix instruccions en codi G i acciona la màquina-eina.
Controller
Un sistema de control és un dispositiu o conjunt de dispositius que gestiona, comanda, dirigeix o regula el comportament d'altres dispositius o sistemes.
Llum del dia
Aquesta és la distància entre la part més baixa de l'eina i la superfície de la taula de la màquina. La llum diürna màxima es refereix a la distància des de la taula fins al punt més alt que pot assolir una eina.
Bancs de perforació
També coneguts com a multi-trepants, es tracta de conjunts de trepants normalment espaiats en increments de 32 mm.
Velocitat d’alimentació
O la velocitat de tall és la diferència de velocitat entre l'eina de tall i la superfície de la peça sobre la qual està operant.
Desplaçament de fixació
Aquest és un valor que representa el zero de referència d'una fixació determinada. Correspon a la distància en tots els eixos entre el zero absolut i el zero de la fixació.
Codi G.
El codi G és un nom comú per al llenguatge de programació que controla les màquines-eina NC i CNC.
Inici
Aquest és el punt de referència programat, també conegut com a 0,0,0, representat ja sigui com el zero absolut de la màquina o com un zero de desplaçament de la fixació.
La interpolació lineal i circular és un mètode per construir nous punts de dades a partir d'un conjunt discret de punts de dades coneguts. En altres paraules, aquesta és la manera com el programa calcularà la trajectòria de tall d'un cercle complet coneixent només el punt central i el radi.
Màquina a casa
Aquesta és la posició per defecte de tots els eixos de la màquina. Quan s'executa una ordre de retorn a la posició inicial, tots els accionaments es mouen cap a les seves posicions per defecte fins que arriben a un interruptor o un sensor que els indica que s'aturin.
nesting
Es refereix al procés de fabricació eficient de peces a partir de xapes. Mitjançant algoritmes complexos, el programari d'imbricació determina com disposar les peces de manera que es maximitzi l'ús de l'estoc disponible.
Offset
Es refereix a la distància des de la mesura de la línia central que prové del programari CAM.
Eines de piggyback
Aquest és el terme que s'utilitza per referir-se a les eines activades per aire que es munten al costat del mandró principal.
Postprocessador
Programari que proporciona algun processament final a les dades, com ara el format per a la visualització, la impressió o el mecanitzat.
Programa zero
Aquest és el punt de referència 0,0 especificat al programa. En la majoria dels casos és diferent del zero de la màquina.
Bastidor i pinyó
Un pinyó i cremallera és un parell d'engranatges que converteixen el moviment de rotació en moviment lineal.
Eix
Un fus és un motor d'alta freqüència equipat amb un aparell de subjecció d'eines.
Spoilboard
També es coneix com a tauler de sacrifici, és el material que s'utilitza com a base per al material que es talla. Pot estar fet de molts materials diferents, dels quals el MDF i el tauler de partícules són els més comuns.
Càrrega d'eines
Això fa referència a la pressió que s'exerceix sobre una eina mentre talla material.
Velocitat de l'eina
També s'anomena velocitat del cargol, és a dir, la freqüència de rotació del cargol de la màquina, mesurada en revolucions per minut (RPM).
Estampació
Sorprenentment, les eines són sovint l'aspecte menys entès dels equips CNC. Atès que és l'element que més afectarà la qualitat del tall i la velocitat de tall, els operadors haurien de dedicar més temps a explorar aquest tema.
Les eines de tall solen venir de 3 materials diferents: acer ràpid, carbur i diamant.
Acer d'alta velocitat (HSS)
L'HSS és el més afilat dels 3 materials i el més econòmic, però és el que es desgasta més ràpidament i només s'ha d'utilitzar en materials no abrasius. Requereix canvis i afilats freqüents i, per aquest motiu, s'utilitza principalment en casos en què l'operador haurà de tallar un perfil personalitzat internament per a una feina especial.
Carbur sòlid
Les eines de carbur es presenten en diferents formes: amb punta de carbur, insercions de carbur i eines de carbur sòlid. Tingueu en compte que no tots els carburs són iguals, ja que l'estructura cristal·lina varia molt entre els fabricants d'aquestes eines. Com a resultat, aquestes eines reaccionen de manera diferent a la calor, la vibració, l'impacte i les càrregues de tall. En general, les eines de carbur genèriques de baix cost es desgasten i s'esquerden més ràpidament que les marques de gamma alta.
Els cristalls de carbur de silici estan incrustats en un aglutinant de cobalt per formar l'eina. Quan l'eina s'escalfa, l'aglutinant de cobalt perd la seva capacitat d'adherir-se als cristalls de carbur i es torna opaca. Al mateix temps, l'espai buit que deixa el carbur que falta s'omple de contaminants del material que s'està tallant, cosa que amplifica el procés d'obscuritat.
eines de diamant
Aquesta categoria d'utillatge ha baixat de preu en els darrers dos anys. La seva notable resistència a l'abrasió la fa ideal per tallar materials com ara laminats d'alta pressió o MDF. Alguns afirmen que durarà fins a 100 vegades més que el carbur. Les eines amb punta de diamant són propenses a estellar-se o esquerdar-se si colpegen un clau incrustat o un nus dur. Alguns fabricants utilitzen eines de diamant per al tall en brut de materials abrasius i després canvien a eines de carbur o inserció per als treballs d'acabat.
Geometria de l'eina
Shank
La mànega és la part de l'eina que subjecta el portaeines. És la part de l'eina que no té evidències de mecanitzat. La mànega s'ha de mantenir lliure de contaminació, oxidació i ratllades.
Diàmetre de tall
Aquest és el diàmetre o l'amplada del tall que produirà l'eina.
Longitud de tall
Aquesta és la profunditat de tall efectiva de l'eina o la profunditat a la qual l'eina pot tallar el material.
Flautes
Aquesta és la part de l'eina que treu el material tallat. El nombre de canals d'una fresa és important per determinar la càrrega de ferritges.
Perfil de l'eina
Hi ha molts perfils d'eines en aquesta categoria. Els principals a tenir en compte són les espirals de tall ascendent i descendent, les espirals de compressió,
Eines de desbast, d'acabat, d'hèlix baixa i de tall recte. Totes aquestes eines vénen en una combinació d'una a quatre flautes.
L'espiral de tall ascendent farà que les estelles surtin disparades cap amunt fora del tall. Això és bo quan es fa un tall cec o quan es perfora directament cap avall. Tanmateix, aquesta geometria de l'eina afavoreix l'aixecament i tendeix a arrencar la vora superior del material que es talla.
Les eines en espiral de tall descendent empenyen les encenalls cap avall dins del tall, cosa que tendeix a millorar la subjecció de la peça, però pot causar obstruccions i sobreescalfament en determinades situacions. Aquesta eina també tendeix a arrencar la vora inferior del material que es talla.
Tant les eines espirals de tall ascendent com de tall descendent inclouen un tall de desbast, un trencaferrilles o un tall d'acabat.
Les espirals de compressió són una combinació de cannelures de tall ascendent i descendent.
Les eines de compressió empenyen les encenalls allunyant-les de les vores cap al centre del material i s'utilitzen quan es tallen laminats de doble cara o quan l'esquinçament de les vores és un problema.
Les broques en espiral de baixa o alta hèlix s'utilitzen quan es tallen materials més tous com el plàstic i l'escuma, quan la soldadura i l'evacuació de les encenalls són crítiques.
Càrrega de xips
El factor més important per augmentar la vida útil de l'eina és dissipar la calor que absorbeix l'eina. La manera més ràpida de fer-ho és tallant més material en lloc d'anar més a poc a poc. Les encenalls extreuen més calor de l'eina que la pols. A més, fregar l'eina contra el material provocarà fricció que es tradueix en calor.
Un altre factor a tenir en compte en la cerca d'augmentar la vida útil de l'eina és mantenir l'eina, la pinça i el portaeines nets, lliures de dipòsits o corrosió, reduint així les vibracions causades per eines desequilibrades.
El gruix del material que elimina cada dent de l'eina s'anomena càrrega de xip.
La fórmula per calcular la càrrega de xips és la següent:
Càrrega de ferritges = Velocitat d'avanç / RPM / # Flautes
Quan augmenta la càrrega de ferritja, augmenta la vida útil de l'eina, alhora que disminueix el temps de cicle. A més, una àmplia gamma de càrregues de ferritja permetrà obtenir un bon acabat de tall. És millor consultar la taula de càrrega de ferritja del fabricant de l'eina per trobar el millor nombre a utilitzar. Les càrregues de ferritja recomanades solen oscil·lar entre 0.003" i 0.03" o 0.07 mm a 0.7 mm.
Accessoris
Impressió d'etiquetes
Aquesta és una opció que s'està tornant cada cop més popular a la indústria, especialment des que les màquines CNC s'estan integrant més en tota la fórmula del negoci. El controlador es pot connectar al programari de vendes o de programació i les etiquetes de les peces s'imprimeixen un cop la peça s'ha mecanitzat. Alguns proveïdors utilitzen etiquetes per identificar el material sobrant per facilitar-ne la recuperació en el futur.
Lectors òptics
També conegudes com a varetes de codi de barres, es poden integrar al controlador de manera que es pugui cridar un programa escanejant un codi de barres a la programació de treball. Aquesta opció estalvia un temps valuós automatitzant el procés de càrrega del programa.
sondes
Aquests dispositius de mesura vénen en una varietat de formes i realitzen moltes funcions diferents. Algunes sondes simplement mesuren la superfície h8 per garantir una alineació correcta en aplicacions sensibles a h8. Altres sondes poden escanejar automàticament la superfície d'un objecte tridimensional per a la seva reproducció posterior.
Sensor de longitud d'eina
Un sensor de longitud d'eina actua com una sonda que mesura la llum del dia o la distància entre l'extrem de la fresa i la superfície de l'espai de treball i introdueix aquest número als paràmetres de l'eina del control. Aquest petit afegit estalviarà a l'operador el llarg procés necessari cada vegada que canvia una eina.
Projectors làser
Aquests dispositius es van veure per primera vegada a la indústria del moble en talladores de cuir CNC. Un projector làser muntat sobre la taula de treball CNC projecta una imatge de la peça que s'ha de tallar. Això simplifica enormement el posicionament de la peça en brut sobre la taula per evitar defectes i altres problemes.
Tallador de vinil
Un accessori de ganivet de vinil es veu sovint a la indústria de la senyalització. Es tracta d'una talladora que es pot fixar al cargol principal o al lateral amb un ganivet de gir lliure, la pressió del qual es pot ajustar mitjançant un botó. Aquest accessori permet a l'usuari convertir el seu router CNC en un plotter per fer màscares de vinil per a sorrejat o lletres i logotips de vinil per a camions i rètols.
Dispensador de refrigerant
Les pistoles d'aire fred o els polvoritzadors de fluid de tall s'utilitzen amb una fresadora de fusta per tallar alumini o altres metalls no ferrosos. Aquests accessoris llencen un raig d'aire fred o una boira de fluid de tall a prop de l'eina de tall per garantir que es mantingui freda mentre es treballa.
Gravador
Els gravadors es munten al fus principal i consten d'un capçal flotant que sosté una fulla de gravat de petit diàmetre que gira entre 20,000 i 40,000 RPM. El capçal flotant garanteix que la profunditat de gravat sigui constant fins i tot si el gruix del material canvia. Aquesta opció es troba més sovint a la indústria de la fabricació de rètols, tot i que els fabricants de trofeus, els lutiers i els tallers de fusteria la fan servir per a la marqueteria.
Eix giratori
Un eix giratori situat al llarg de l'eix x o y pot convertir la fresadora en un torn CNC. Alguns d'aquests eixos giratoris són simplement un eix giratori, mentre que d'altres són indexables, cosa que significa que es poden utilitzar per tallar peces complexes.
Capçal de tall flotant
Els capçals de tall flotants mantindran el tallador a una h8 específica des de la superfície superior del material que es talla. Això és important quan es tallen elements a la superfície superior d'una peça que potser no presenta una superfície uniforme. Un exemple d'això és tallar una ranura en V a la part superior d'una taula de menjador.
Tallador de plasma
Els talladors de plasma són un complement d'algunes màquines i permeten a l'usuari tallar peces de xapa metàl·lica de diferents gruixos.
Eines agregades
Les eines agregades es poden utilitzar per a moltes operacions que una talladora recta no pot realitzar.
MECANITZAT CONVENCIONAL I CNC
Què fa que el mecanitzat CNC sigui superior als mètodes convencionals? És superior en absolut? On són els principals beneficis? Si es comparen els processos de mecanitzat CNC i convencional, sorgirà un enfocament general comú per mecanitzar una peça:
1. Obtenir i estudiar el dibuix
2. Seleccioneu el mètode de mecanitzat més adequat
3. Decidir el mètode de preparació (subjecció de la peça)
4. Seleccioneu les eines de tall
5. Establir velocitats i avanços
6. Mecanitzar la peça
L'enfocament bàsic és el mateix per a tots dos tipus de mecanitzat. La principal diferència rau en la manera com s'introdueixen les diverses dades. Una velocitat d'avanç de 10 polzades per minut (10 polzades/min) és la mateixa en el mecanitzat manual.
O aplicacions CNC, però el mètode d'aplicació no ho és. El mateix es pot dir d'un refrigerant: es pot activar girant un botó, prement un interruptor o programant un codi especial. Totes aquestes accions faran que un refrigerant surti a raig per una broqueta. En ambdós tipus de mecanitzat, es requereix una certa quantitat de coneixements per part de l'usuari. Al cap i a la fi, el treball del metall, en particular el tall de metall, és principalment una habilitat, però també és, en gran mesura, un art i una professió d'un gran nombre de persones. També ho és l'aplicació del Control Numèric Computeritzat. Com qualsevol habilitat, art o professió, dominar-la fins a l'últim detall és necessari per tenir èxit. Es necessita més que coneixements tècnics per ser maquinista CNC o programador CNC. L'experiència laboral, la intuïció i el que de vegades s'anomena "intuïció" són un complement molt necessari per a qualsevol habilitat.
En el mecanitzat convencional, l'operador de la màquina configura la màquina i mou cada eina de tall, utilitzant una o ambdues mans, per produir la peça requerida. El disseny d'una màquina-eina manual ofereix moltes característiques que ajuden al procés de mecanitzat d'una peça: palanques, manetes, engranatges i dials, per anomenar-ne només algunes. L'operador repeteix els mateixos moviments corporals per a cada peça del lot. Tanmateix, la paraula "igual" en aquest context realment significa "similar" en lloc d'"idèntic". Els humans no són capaços de repetir cada procés exactament igual en tot moment; aquesta és la feina de les màquines. La gent no pot treballar al mateix nivell de rendiment tot el temps, sense descansar. Tots tenim moments bons i moments dolents. Els resultats d'aquests moments, quan s'apliquen al mecanitzat d'una peça, són difícils de predir. Hi haurà algunes diferències i inconsistències dins de cada lot de peces. Les peces no sempre seran exactament iguals. Mantenir les toleràncies dimensionals i la qualitat de l'acabat superficial són els problemes més típics en el mecanitzat convencional. Els maquinistes individuals poden tenir els seus companys de feina. La combinació d'aquests i altres factors crea una gran quantitat d'inconsistències.
El mecanitzat sota control numèric elimina la majoria d'inconsistències. No requereix la mateixa implicació física que el mecanitzat. Numèricament
El mecanitzat controlat no necessita palanques, dials o manetes, almenys no en el mateix sentit que el mecanitzat convencional. Un cop provat el programa de la peça, es pot utilitzar tantes vegades com vulgui, sempre retornant resultats consistents. Això no vol dir que no hi hagi factors limitants. Les eines de tall es desgasten, la peça en brut d'un lot no és idèntica a la peça en brut d'un altre lot, els ajustaments poden variar, etc. Aquests factors s'han de tenir en compte i compensar sempre que sigui necessari.
L'aparició de la tecnologia de control numèric no significa una desaparició instantània, ni tan sols a llarg termini, de totes les màquines manuals. Hi ha vegades en què un mètode de mecanitzat tradicional és preferible a un mètode informatitzat. Per exemple, una feina senzilla i puntual es pot fer de manera més eficient en una màquina manual que en una màquina CNC. Certs tipus de treballs de mecanitzat es beneficiaran del mecanitzat manual o semiautomàtic, en lloc del mecanitzat controlat numèricament. Les màquines-eina CNC no estan destinades a substituir totes les màquines manuals, sinó només a complementar-les.
En molts casos, la decisió de si un determinat mecanitzat es farà en una màquina CNC o no es basa en el nombre de peces necessàries i res més. Tot i que el volum de peces mecanitzades per lots sempre és un criteri important, mai no hauria de ser l'únic factor.
També s'ha de tenir en compte la complexitat de la peça, les seves toleràncies, la qualitat requerida de l'acabat superficial, etc. Sovint, una sola peça complexa es beneficiarà del mecanitzat CNC, mentre que cinquanta peces relativament senzilles no.
Cal tenir en compte que el control numèric mai ha mecanitzat una sola peça per si sol. El control numèric és només un procés o un mètode que permet utilitzar una màquina-eina de manera productiva, precisa i consistent.
AVANTATGES DEL CONTROL NUMÈRIC
Quins són els principals avantatges del control numèric?
És important saber quines àrees del mecanitzat se'n beneficiaran i quines es fan millor de la manera convencional. És absurd pensar que una fresadora CNC de 2 cavalls de potència superarà els treballs que actualment es fan en una fresadora manual vint vegades més potent. Igualment irracionals són les expectatives de grans millores en les velocitats de tall i els avanços respecte a una màquina convencional. Si les condicions de mecanitzat i d'utillatge són les mateixes, el temps de tall serà molt proper en ambdós casos.
Algunes de les principals àrees on l'usuari de CNC pot i hauria d'esperar millores:
1. Reducció del temps de configuració
2. Reducció del termini de lliurament
3. Precisió i repetibilitat
4. Contornejat de formes complexes
5. Utillatges i subjecció de peça simplificats
6. Temps de tall consistent
7. Augment general de la productivitat
Cada àrea només ofereix una millora potencial. Els usuaris individuals experimentaran diferents nivells de millora real, depenent del producte fabricat in situ, la màquina CNC utilitzada, els mètodes de configuració, la complexitat de la fixació, la qualitat de les eines de tall, la filosofia de gestió i el disseny d'enginyeria, el nivell d'experiència de la força laboral, les actituds individuals, etc.
Reducció del temps de configuració
En molts casos, el temps de configuració d'una màquina CNC es pot reduir, de vegades de manera dràstica. És important tenir en compte que la configuració és una operació manual, que depèn en gran mesura del rendiment de l'operador de CNC, el tipus de fixació i les pràctiques generals del taller mecànic. El temps de configuració és improductiu, però necessari: forma part dels costos generals de fer negocis. Mantenir el temps de configuració al mínim hauria de ser una de les principals consideracions de qualsevol supervisor, programador i operador de taller mecànic.
A causa del disseny de les màquines CNC, el temps de configuració no hauria de ser un problema important. La fixació modular, les eines estàndard, els localitzadors fixos, el canvi automàtic d'eines, els palets i altres característiques avançades fan que el temps de configuració sigui més eficient que la configuració comparable d'una màquina convencional. Amb un bon coneixement de la fabricació moderna, la productivitat es pot augmentar significativament.
El nombre de peces mecanitzades en una configuració també és important per avaluar el cost del temps de configuració. Si es mecanitzen un gran nombre de peces en una sola configuració, el cost de configuració per peça pot ser molt insignificant. Es pot aconseguir una reducció molt similar agrupant diverses operacions diferents en una sola configuració. Fins i tot si el temps de configuració és més llarg, es pot justificar en comparació amb el temps necessari per configurar diverses màquines convencionals.
Reducció del temps d'execució
Un cop escrit i provat un programa de peça, està llest per ser utilitzat de nou en el futur, fins i tot amb poca antelació. Tot i que el termini de lliurament per a la primera execució sol ser més llarg, és pràcticament nul per a qualsevol execució posterior. Fins i tot si un canvi d'enginyeria del disseny de la peça requereix la modificació del programa, normalment es pot fer ràpidament, reduint el termini de lliurament.
El llarg termini de lliurament, necessari per dissenyar i fabricar diversos accessoris especials per a màquines convencionals, sovint es pot reduir preparant un programa de peces i l'ús d'un accessori simplificat.
Precisió i repetibilitat
L'alt grau de precisió i repetibilitat de les màquines CNC modernes ha estat el principal benefici per a molts usuaris. Tant si el programa de la peça s'emmagatzema en un disc, a la memòria de l'ordinador o fins i tot en una cinta (el mètode original), sempre roman igual. Qualsevol programa es pot canviar a voluntat, però un cop provat, normalment ja no calen canvis. Un programa determinat es pot reutilitzar tantes vegades com calgui, sense perdre ni un sol bit de dades que conté. És cert que el programa ha de seguir factors canviants com el desgast de l'eina i les temperatures de funcionament, s'ha d'emmagatzemar de manera segura, però en general es requerirà molt poca interferència del programador o operador CNC, l'alta precisió de les màquines CNC i la seva repetibilitat permeten produir peces d'alta qualitat de manera consistent una vegada i una altra.
Contornatge de formes complexes
Els torns i centres de mecanitzat CNC són capaços de contornejar una varietat de formes. Molts usuaris de CNC van adquirir les seves màquines només per poder manipular peces complexes. Bons exemples són les aplicacions CNC en les indústries aeronàutica i automobilística. L'ús d'alguna forma de programació informatitzada és pràcticament obligatori per a qualsevol generació de trajectòries d'eina tridimensionals.
Es poden fabricar formes complexes, com ara motlles, sense la despesa addicional de fer un model per traçar. Les peces reflectides es poden aconseguir literalment prement un botó, plantilles, models de fusta i altres eines de creació de patrons.
Utillatges i subjecció de peça simplificats
Cap eina estàndard i casolana que abarrota els bancs i calaixos al voltant d'una màquina convencional es pot eliminar mitjançant l'ús d'eines estàndard, especialment dissenyades per a aplicacions de control numèric. Les eines de diversos passos, com ara broques pilot, broques esglaonades, eines combinades, contra-mandrins i altres, es substitueixen per diverses eines estàndard individuals. Aquestes eines sovint són més barates i fàcils de substituir que les eines especials i no estàndard. Les mesures de reducció de costos han obligat molts proveïdors d'eines a mantenir un preu baix o fins i tot inexistent. Les eines estàndard, disponibles en el mercat, normalment es poden obtenir més ràpidament que les eines no estàndard.
La fixació i la subjecció de la peça per a màquines CNC només tenen un únic propòsit principal: subjectar la peça rígidament i en la mateixa posició per a totes les peces d'un lot. Les fixacions dissenyades per a treballs CNC normalment no requereixen plantilles, forats pilot ni altres ajudes per a la localització de forats.
Reducció de temps i augment de la productivitat
El temps de tall a la màquina CNC es coneix comunament com a temps de cicle i sempre és consistent. A diferència d'un mecanitzat convencional, on l'habilitat, l'experiència i la fatiga personal dels operadors estan subjectes a canvis, el mecanitzat CNC està sota el control d'un ordinador. La petita quantitat de treball manual es limita a la configuració i la càrrega i descàrrega de la peça. Per a grans lots, l'alt cost del temps improductiu es reparteix entre moltes peces, cosa que el fa menys significatiu. El principal benefici d'un temps de tall consistent és per a treballs repetitius, on la programació de la producció i l'assignació de treball a màquines-eina individuals es poden fer amb molta precisió.
La principal raó per la qual les empreses sovint compren màquines CNC és estrictament econòmica: és una inversió seriosa. A més, tenir un avantatge competitiu sempre és una cosa que preocupa a tots els responsables de planta. La tecnologia de control numèric ofereix un mitjà excel·lent per aconseguir una millora significativa en la productivitat de fabricació i augmentar la qualitat general de les peces fabricades. Com qualsevol mitjà, s'ha d'utilitzar amb prudència i coneixement. A mesura que més i més empreses utilitzen la tecnologia CNC, el simple fet de tenir una màquina CNC ja no ofereix l'avantatge addicional. Les empreses que s'avancen són les que saben utilitzar la tecnologia de manera eficient i la practiquen per ser competitives en l'economia global.
Per assolir l'objectiu d'un augment important de la productivitat, és essencial que els usuaris comprenguin els principis fonamentals en què es basa la tecnologia CNC. Aquests principis prenen moltes formes, per exemple, la comprensió dels circuits electrònics, diagrames d'escales complexos, lògica informàtica, metrologia, disseny de màquines, principis i pràctiques de màquines i molts altres. Cadascun ha de ser estudiat i dominat per la persona responsable. En aquest manual, l'èmfasi es posa en els temes que es relacionen directament amb la programació CNC i la comprensió de les màquines-eina CNC més comunes, els centres de mecanitzat i els torns (de vegades també anomenats centres de tornejat). La consideració de la qualitat de la peça hauria de ser molt important per a tots els programadors i operadors de màquines-eina i aquest objectiu també es reflecteix en l'enfocament del manual, així com en nombrosos exemples.
TIPUS DE MÀQUINES-EINES CNC
Els diferents tipus de màquines CNC cobreixen una varietat extremadament gran. El seu nombre augmenta ràpidament a mesura que avança el desenvolupament tecnològic. És impossible identificar totes les aplicacions; donarien lloc a una llarga llista. Aquí teniu una breu llista d'alguns dels grups dels quals poden formar part les màquines CNC:
1. Fresadores i centres de mecanitzat
2. Torns i centres de tornejat
3. Màquines de perforació
4. Mandrinadores i perfiladores
5. Màquines d'electroerosió
6. Punxonadores i tisores
7. Màquines de tall amb flama
8. Encaminadors
9. Perfiladors de raig d'aigua i làser
10. Esmoladores cilíndriques
11. Màquines de soldadura
12. Màquines de doblegar, bobinar i filar, etc.
Els centres de mecanitzat i torns CNC dominen el nombre d'instal·lacions a la indústria. Aquests dos grups es comparteixen el mercat gairebé per igual. Algunes indústries poden tenir una major necessitat d'un grup de màquines, depenent de les seves necessitats. Cal recordar que hi ha molts tipus diferents de torns i igualment molts tipus diferents de centres de mecanitzat. Tanmateix, el procés de programació per a una màquina vertical és similar al d'una màquina horitzontal o una fresadora CNC simple. Fins i tot entre diferents grups de màquines, hi ha una gran quantitat d'aplicacions generals i el procés de programació és generalment el mateix. Per exemple, un fresat de contorn amb una fresa de cantonada té molt en comú amb un tall de contorn amb un filferro.
Fresadores i centres de mecanitzat
El nombre estàndard d'eixos en una fresadora és de 3: els eixos X, Y i Z. La peça fixada en un sistema de fresat és una eina de tall que gira, es pot moure amunt i avall (o cap a dins i cap a fora), però no segueix físicament la trajectòria de l'eina.
Les fresadores CNC, de vegades anomenades fresadores CNC, solen ser màquines petites i senzilles, sense canviador d'eines ni altres funcions automàtiques. La seva potència nominal sovint és força baixa. A la indústria, s'utilitzen en treballs de sala d'eines, manteniment o producció de petites peces. Normalment estan dissenyades per a contornejat, a diferència dels trepants CNC.
Els centres de mecanitzat CNC són més populars i eficients que els trepants i les fresadores, principalment per la seva flexibilitat. El principal benefici que l'usuari obté d'un centre de mecanitzat CNC és la capacitat d'agrupar
diverses operacions en una sola configuració. Per exemple, el trepat, el mandrinat, el contramandrinat, el roscat, el refrentat i el fresat de contorns es poden incorporar en un únic programa CNC. A més, la flexibilitat es millora mitjançant el canvi automàtic d'eines mitjançant palets per minimitzar el temps d'inactivitat, la indexació a un costat diferent de la peça, l'ús d'un moviment rotatiu d'eixos addicionals i diverses altres característiques. Els centres de mecanitzat CNC es poden equipar amb un programari especial que controla les velocitats i els avanços, la vida útil de l'eina de tall, l'ajust automàtic de calibre i desplaçament durant el procés i altres dispositius que milloren la producció i estalvien temps.
Hi ha 2 dissenys bàsics d'un centre de mecanitzat CNC típic. Hi ha els centres de mecanitzat verticals i els horitzontals. La principal diferència entre els 2 tipus és la naturalesa del treball que s'hi pot fer de manera eficient. Per a un centre de mecanitzat CNC vertical, el tipus de treball més adequat són les peces planes, ja sigui muntades a la fixació de la taula o amb l'ajuda d'un cargol o un mandril. El treball que requereix mecanitzat en 2 o més cares en una sola configuració és més desitjable que es faci en un centre de mecanitzat horitzontal CNC. Un bon exemple és la carcassa de la bomba i altres formes semblants a cúbiques. Alguns mecanitzats multicares de peces petites també es poden fer en un centre de mecanitzat vertical CNC equipat amb una taula rotatòria.
El procés de programació és el mateix per a tots dos dissenys, però s'afegeix un eix addicional (normalment un eix B) al disseny horitzontal. Aquest eix és o bé un eix de posicionament simple (eix d'indexació) per a la taula, o bé un eix totalment giratori per al contornejat simultani.
Aquest manual se centra en les aplicacions dels centres de mecanitzat verticals CNC, amb una secció especial que tracta la configuració i el mecanitzat horitzontals. Els mètodes de programació també són aplicables a les fresadores CNC petites o a les màquines de trepar i/o roscar, però el programador ha de reconèixer les seves restriccions.
Torns i centres de tornejat
Un torn CNC sol ser una màquina-eina amb 2 eixos, l'eix X vertical i l'eix Z horitzontal. El principal avantatge del torn que el distingeix d'una fresadora és que la peça gira al voltant de la línia central de la màquina. A més, l'eina de tall normalment és estacionària, muntada en una torreta lliscant. L'eina de tall segueix el contorn de la trajectòria programada de l'eina. En el torn CNC amb un accessori de fresat, anomenat eina motoritzada, l'eina de fresat té el seu propi motor i gira mentre el cargol està estacionari.
El disseny modern del torn pot ser horitzontal o vertical. El tipus horitzontal és molt més comú que el tipus vertical, però existeixen tots dos dissenys per a qualsevol dels dos grups. Per exemple, un torn CNC típic del grup horitzontal es pot dissenyar amb una llitera plana o una llitera inclinada, com a tipus de barra, tipus de mandril o tipus universal. A aquestes combinacions o molts accessoris que fan que un torn CNC s'hi afegeix una màquina-eina extremadament flexible. Normalment, accessoris com ara una contrapunta, llistones o llistones de seguiment, recollidors de peces, dits extraïbles i fins i tot un accessori de fresat de tercer eix són components populars del torn CNC. Un torn CNC pot ser molt versàtil, tan versàtil que sovint s'anomena centre de tornejat CNC. Tots els exemples de text i programes d'aquest manual utilitzen el terme més tradicional torn CNC, però reconeixent totes les seves funcions modernes.
PERSONAL PER A CNC
Els ordinadors i les màquines-eina no tenen intel·ligència. No poden pensar, no poden avaluar una estació de manera racional. Només les persones amb certes habilitats i coneixements poden fer això. En el camp del control numèric, les habilitats solen estar en mans de dues persones clau: una fa la programació i l'altra el mecanitzat. El seu nombre i les seves tasques respectives solen depenen de les preferències de l'empresa, la seva mida, així com del producte que s'hi fabrica. Tanmateix, cada posició és força diferent, tot i que moltes empreses combinen les dues funcions en una de sola, sovint anomenada programador/operador CNC.
Programador CNC
El programador CNC sol ser la persona que té la màxima responsabilitat al taller de mecanització CNC. Sovint és responsable de l'èxit de la tecnologia de control numèric a la planta. Igualment, aquesta persona és responsable dels problemes relacionats amb les operacions CNC.
Tot i que les tasques poden variar, el programador també és responsable d'una varietat de tasques relacionades amb l'ús eficaç de les màquines CNC. De fet, aquesta persona sovint és responsable de la producció i la qualitat de totes les operacions CNC.
Molts programadors CNC són maquinistes experimentats, que han tingut una experiència pràctica i pràctica en operacions de màquina-eina, saben llegir dibuixos tècnics i poden comprendre la intenció d'enginyeria que hi ha darrere del disseny. Aquesta experiència pràctica és la base per a la capacitat de "mecanitzar" una peça en un entorn d'oficina. Un bon programador CNC ha de ser capaç de visualitzar tots els moviments de l'eina i reconèixer totes les fàbriques restrictives que puguin estar implicades. El programador ha de ser capaç de recopilar, analitzar el procés i integrar lògicament totes les dades recopilades en un programa cohesionat i de senyals. En termes senzills, el programador CNC ha de ser capaç de decidir la millor metodologia de fabricació en tots els aspectes.
A més de les habilitats de mecanitzat, el programador CNC ha de tenir coneixements de principis matemàtics, principalment l'aplicació d'equacions, solucions d'arcs i angles. Igualment important és el coneixement de trigonometria. Fins i tot amb la programació informatitzada, el coneixement dels mètodes de programació manual és absolutament essencial per a la comprensió completa de la sortida de l'ordinador i el control d'aquesta sortida.
L'última qualitat important d'un programador CNC veritablement professional és la seva capacitat d'escoltar els altres: els enginyers, els operadors de CNC, els directius. Unes bones habilitats de llistat són els primers requisits previs per ser flexible. Un bon programador CNC ha de ser flexible per oferir una alta qualitat de programació.
Operador de màquina CNC
L'operador de màquina-eina CNC és una posició complementària al programador CNC. El programador i l'operador poden coexistir en una sola persona, com és el cas en molts tallers petits. Tot i que la majoria de les tasques realitzades per l'operador de màquina convencional s'han transferit al programa CNC, l'operador CNC té moltes responsabilitats úniques. En casos típics, l'operador és responsable de la configuració de l'eina i la màquina, del canvi de les peces, sovint fins i tot d'alguna inspecció en procés. Moltes empreses esperen control de qualitat a la màquina, i l'operador de qualsevol màquina-eina, manual o informatitzada, també és responsable de la qualitat del treball realitzat en aquesta màquina. Una de les responsabilitats més importants de l'operador de màquina CNC és informar al programador de les conclusions sobre cada programa. Fins i tot amb els millors coneixements, habilitats, actituds i intencions, el programa "final" sempre es pot millorar. L'operador CNC, que és el que està més a prop del mecanitzat real, sap exactament fins a quin punt poden arribar aquestes millores.
Justificació del cost del CNC
El cost d'una màquina CNC pot posar nerviosos a la majoria dels fabricants, però els avantatges de tenir una fresadora CNC probablement justificaran el cost en molt poc temps.
El primer cost a tenir en compte és el cost de la màquina. Alguns venedors ofereixen paquets que inclouen la instal·lació, la formació en programari i les despeses d'enviament. Però en la majoria dels casos, tot es ven per separat per permetre la personalització del router CNC.
Funció lleugera
Les màquines de gamma baixa costen des de $2,000 a $10,000. Normalment són kits per cargolar-los vosaltres mateixos fets de xapa metàl·lica doblegada i utilitzen motors pas a pas. Inclouen un vídeo de formació i un manual d'instruccions. Aquestes màquines estan pensades per a ús personal, per a la indústria de la senyalització i altres operacions molt lleugeres. Normalment vénen amb un adaptador per a una fresadora d'immersió convencional. Els accessoris com ara un eix i un sistema de subjecció de peça al buit són opcions. Aquestes màquines es poden integrar amb molt d'èxit en un entorn d'alta producció com a procés dedicat o com a part d'una cel·la de fabricació. Per exemple, un d'aquests CNC es pot programar per perforar forats de maquinari als fronts dels calaixos abans del muntatge.
Servei mitjà
Les màquines CNC de gamma mitjana costaran entre $10,000 i $100,000. Aquestes màquines estan construïdes amb acer o alumini de calibre més gruixut. Poden utilitzar motors pas a pas i, de vegades, servos; i utilitzar accionaments de cremallera i pinyó o accionaments per corretja. Tindran un controlador separat i oferiran una bona gamma d'opcions com ara canviadors d'eines automàtics i taules de plenum de buit. Aquestes màquines estan pensades per a un ús més pesat en la indústria de la senyalització i per a aplicacions de processament de panells lleugers.
Són una bona opció per a empreses emergents amb recursos o mà d'obra limitats. Poden realitzar la majoria d'operacions necessàries en la fabricació d'ebenisteria, tot i que no amb el mateix grau de sofisticació ni amb la mateixa eficiència.
Força industrial
Els encaminadors d'alta gamma costen més de $100,000. Això inclou una gamma completa de màquines amb 3 a 5 eixos adequades per a una àmplia gamma d'aplicacions. Aquestes màquines es fabricaran amb acer soldat de gran gruix i vindran completament equipades amb canviador d'eines automàtic, taula de buit i altres accessoris segons l'aplicació. Aquestes màquines solen ser instal·lades pel fabricant i sovint s'hi inclou formació.
Enviament
Transportar una fresadora CNC té un cost considerable. Amb fresadores que pesen des d'uns quants centenars de lliures fins a diverses tones, els costos de la FR8 poden variar des de $200 a $5000 o més, depenent de la ubicació. Recordeu que, tret que la màquina s'hagi fabricat a prop, és probable que hi estigui inclòs el cost ocult de traslladar-la des d'Europa o Àsia fins a la sala d'exposició del distribuïdor. També es poden incórrer costos addicionals només per ficar la màquina a dins un cop s'hagi lliurat, ja que sempre és una bona idea utilitzar aparelladors professionals per a aquest tipus d'operació.
Instal·lació i formació
Els proveïdors de CNC solen cobrar des de $300 a $1000 dòlars al dia per a costos d'instal·lació. La instal·lació i la prova del router poden trigar entre mig dia i una setmana sencera. Aquest cost es podria incloure en el preu de compra de la màquina. Alguns proveïdors ofereixen formació gratuïta sobre com utilitzar el maquinari i el programari, normalment in situ, mentre que d'altres cobren. $300 a $1000 al dia per aquest servei.
SEGURETAT RELACIONADA AMB EL TREBALL CNC
Una de les parets de moltes empreses és un cartell de seguretat amb un missatge senzill però potent:
La primera regla de seguretat és seguir totes les normes de seguretat.
L'encapçalament d'aquesta secció no indica si la seguretat està orientada al nivell de programació o de mecanitzat. La qüestió és que la seguretat és totalment independent. Es manté per si sola i regeix el comportament de tothom en un taller mecànic i fora d'ell. A primera vista, pot semblar que la seguretat és quelcom relacionat amb el mecanitzat i el funcionament de la màquina, potser també amb la configuració. Això és certament cert, però difícilment presenta una imatge completa.
La seguretat és l'element més important en la programació, la configuració, el mecanitzat, l'utillatge, la fixació, la inspecció, l'esquerdament i, en tot allò que es vulgui, en el treball diari d'un taller mecànic típic. Mai es pot exagerar la seguretat. Les empreses parlen de seguretat, organitzen reunions de seguretat, exposen pòsters, fan discursos, convoquen experts. Aquesta quantitat d'informació i instruccions es presenta a tots nosaltres per molt bones raons. Moltes es transmeten sobre tràgics successos del passat: moltes lleis, normes i reglaments s'han escrit com a resultat d'investigacions i investigacions sobre accidents greus.
A primera vista, pot semblar que en el treball CNC la seguretat és una qüestió secundària. Hi ha molta automatització; un programa de peça que s'executa una vegada i una altra, eines que s'han utilitzat en el passat, una configuració senzilla, etc. Tot això pot conduir a la complaença i a la falsa suposició que es té cura de la seguretat. Aquesta és una visió que pot tenir greus conseqüències.
La seguretat és un tema ampli, però alguns punts relacionats amb el treball CNC són importants. Tot maquinista hauria de conèixer els perills dels dispositius mecànics i elèctrics. El primer pas cap a un lloc de treball segur és una zona de treball neta, on no es permeti que s'acumulin estelles, vessaments d'oli ni altres deixalles al terra. Tenir cura de la seguretat personal és igualment important. La roba ampla, les joies, les corbates, els mocadors, els cabells llargs sense protecció, l'ús inadequat de guants i infraccions similars són perilloses en un entorn de mecanitzat. Es recomana fermament la protecció dels ulls, les orelles, les mans i els peus.
Mentre una màquina està en funcionament, hi ha d'haver dispositius de protecció al seu lloc i no s'han d'exposar parts mòbils. S'ha de tenir especial cura amb els eixos giratoris i els canviadors automàtics d'eines. Altres dispositius que podrien representar un perill són els canviadors de palets, els transportadors de xips, les zones d'alta tensió, els elevadors, etc. Desconnectar qualsevol bloqueig o altres elements de seguretat és perillós, i també il·legal, sense les habilitats i l'autorització adequades.
En la programació, l'observació de les normes de seguretat també és important. El moviment d'una eina es pot programar de moltes maneres. Les velocitats i els avanços han de ser realistes, no només matemàticament "correctes". La profunditat de tall, l'amplada de tall i les característiques de l'eina tenen un efecte profund en la seguretat general.
Totes aquestes idees són només un breu resum i un recordatori que la seguretat sempre s'ha de prendre seriosament.
