Tecnología

Control numèric: Automatzació

Compartir 0 Me sirvió 0 No me sirvió

TREBALL DE TECNOLOGIA

EL TORN

El torn de control de control numèric és un aparell que serveix per mecanitzar peces a partir, normalment, de cilindres de diferents materials com ara fusta, cera, ferro,... En la seva construcció s'apliquen principalment tres normes de construcció, que són:

ELÈCTRIQUES: com ara la UNE 20127.
DE CONSTRUCCIÓ: en té 4.
ACÚSTIQUES: que fan referència al so i també en té 4.

Té 3 manuals de funcionament i procés que es fan seguint la normativa; la memòria del procés té una estructura concreta, amb cos, plànols, pressupost, etc.

Les principals parts del torn són:

MOTOR PAS A PAS: en té dos i es troben sota les politges i corretges. No giren constantment sinó que són posicionals i giren un cert angle i s'aturen segons els graus que li indiques; durant el procés podem fer que giri a diferents graus, segons la peça que vulguem mecanitzar.

TORRES I EINES: té 3 torres que circulen per les vies; aquestes es mouen per l'eix X. Serveixen per col·locar-hi les eines que necessitem per mecanitzar i modelar la peça. Segons les dimensions de la peça haurem de posar les torres en un lloc o un altre, ja que depenent de les mides d'aquesta estaran en una posició diferent. Mentre es mecanitza una peça, la seva temperatura augmenta i per tal de que no es fongui el que es fa es llençar un refrigerant perquè disminueixi, d'aquesta manera la temperatura. Depenent del tipus de mecanitzat o modelat que vulguem fer, haurem d'utilitzar unes eines o unes altres, però això s'explica en l'apartat següent

POLITGES I CORRETEGES: es poden moure gràcies a la força del motor o bé manualment. N'hi ha tres sota les que estan el motors pas a pas: una a l'eix X, l'altra a l'eix Z i l'altra al contrapunt ( que subjecta la peça per assegurar la seva estabilitat).

PLAT DE GRAPES: és un plat de precisió amb un amarratge de tipus frontal i tres grapes intercanviables; l'amarratge de peces es realitza mitjançant una clau dentada que es subministra amb la màquina. està adherit a la caixa on es troba el polsador i les politges que canvien la velocitat de gir. Serveix per agafar i subjectar la peça mentre se'n mecanitza el procés.

Per tal de que no es malmeti, ja que es possible que la vulguem vendre posteriorment i no convé que contingui defectes, consta d'una petita part de tub de plàstic PVC per tal d'agafar la peça i que, en el moment d'apretar el plat de grapes per afermar-la, no es malmeti. Te uns claus mitjançant el quals apreto o destenso la peça des del plat.

CAPÇAL: on es troba adherit el plat de grapes.

CONTRAPUNT: suport pel qual subjectarem la peça a mecanitzar en el cas de què sigui massa llarga i sols agafant-la pel plat de grapes, l'estabilitat no sigui suficient, pel que no puguem mecanitzar correctament la peça.

POLSADOR: és un botó que està a la part superior dreta de la caixa que conté les politges i serveix per parar el procés de mecanització en sec, en el cas de que sorgeixi qualsevol tipus de problema; és un element de seguretat que conté el torn.

BASE: suport sobre el que està construït el torn; aguanta el pes de la màquina.

MAMPARA O GUARDA: és una mampara de plàstic transparent que s'obre i es tanca manualment, i que serveix per “tancar” el torn per tal de que a l'hora de mecanitzar evitar accidents en el cas de que fallés alguna part del procés i sortís alguna peça, algun tros de material, etc., despedit del torn.

Si la mampara està oberta, la màquina no ens deixa operar ja que durant el procés normal de treball és obligatori que la comporta es trobi col·locada i firmament cargolada, i està programada per això ,i així evita accidents; però si nosaltres “l'enganyem” variant la posició del sensor, puc mecanitzar amb la mampara oberta ( tal i com vàrem poder comprovar en el taller de tecnologia quan vam dur a terme la mecanització ), tot i que no és aconsellable perquè poden passar accidents.

MOTOR DE CORRENT ALTERN: és un altre motor que conté el torn que , a diferència del motor pas a pas, funciona amb corrent altern.

2. TIPUS DE MECANITZAT:

Tal i com ja he dit en l'apartat anterior, aconseguim diferents mecanitzats en el torn a partir de la utilització dels diferents tipus d'eina que hi ha. Abans d'esmentar-les, explicaré com es mecanitza el torn normalment sense especificar l'eina, per tal d'entendre més fàcilment el procés i la màquina en sí mateixa.

DIAGRAMA DE BLOCS DE PROGRAMACIÓ

Aquest seria el diagrama dels passos que cal seguir per tal de poder mecanitzar una peça en el torn. El primer pas serà pensar el programa i saber el què dissenyarem, també saber programar. Després caldrà editar-lo i escriure les instruccions al PC; seguidament el torn buscarà la referència dels eixos, i l'eina anirà cap a referència que té, que és R. A posteriori, tindrà lloc el reglatge, que consisteix en dir l'eina que emprarem i la posició en què estarà. Un cop fet això, simularem el programa per veure si és apte per allò perquè l'havíem penat, i finalment executarem el procés amb el torn.

Per tal d'editar el programa a PC, se li han de donar una sèrie d'instruccions de diversos tipus en que li indico a l'ordinador allò que vull fer. Tot seguit en veurem algunes:

N5 : G90 G95 G97 F0,04 S100 T1.1 M3

N10 GO x 32 ZO

N15 GI x -0,18

N20 GO x 3O,5 Z1

N25 G81 POK= 20 P1= K-2012 K=25 P3=K-25 P5=K1 P7=1202 P8= 0,1 PA KO'OO35

N30 GO x 35 Z1O

N35 M30

Ara veurem el què significa la primera instrucció:

N5 : G90 G95 G97 F0,04 S100 T1.1 M3

G90: està expressat en coordenades absolutes. Serveix per dir-li al programa que treballem amb aquestes coordenades, a diferència de les incrementals.

G95; indica la velocitat en mm/rev.; en cada volta del motor pas a pas, es mou un angle determinat, i l'eina s'haurà mogut tant respecte el eixos. També s'indica en m/min.

G97: indica la velocitat a la que gira el capçal, el número de la qual apareix en revolucions per minut (rpm). El capçal té un moviment rotatori a partir de l'eix Z que es mou segons els eixos X i Z, però hem d'indicar-li la velocitat a la que volem que es mogui.

F0,04: fa referència a G95 i li indico a l'eina a la velocitat que es mourà respecte el eixos, en aquest cas a 0,'04 min/rev.

S1000: fa referència a les revolucions del capçal (G97) que en aquest cas girarà a 1000rpm.

T.1.1: tipus d'eina i correcció utilitzades.

M3:sentit rotatori del capçal respecte l'eix X; n'hi ha de tres tipus:

M3: sentit horari.

M4: sentit antihorari.

M5: atura el capçal si està en moviment.

Tinc 7línies de programa; a partir de les N em venen les instruccions, cadascuna de les quals s'anomena bloc i té una funció determinada. En aquest cas van de 5 en 5, però no és necessari perquè també poden ser correlatives, tot i que al ser correlatives no és convenient, ja que si vull fer modificacions entre N15 i N20, per exemple, tinc 4 llocs per col·locar-ho, però si estan posades d'una en una no tindré espai i no podré fer els canvis que vull. A l'hora d'introduir aquestes dades al PC, observarem que les primeres N són d'informació i la resta mecanitzen la peça tal i com jo vull.

Segons el tipus de mecanitzat que vull fer, utilitzaré una sèrie d'eines o unes altres que es presenten en aquest quadre on també s'indiquen les coordenades i la correcció:

	X	Z	TIPUS	EINES
CORR.NUM	54,00	19,00	1	1.Cilíndrica
CORR.NUM	0,00	0,00	1	2.Acabat
CORR.NUM	54,90	19,70	2	3.Roscat ex.
CORR.NUM	0,00	0,00	1	4.Trossejat
CORR.NUM	37,10	10,40	4	5.Comandament.8
CORR.NUM	0,00	0,00	6	6.Comand.6
CORR.NUM	44,57	26,50	5	7.Roscat int.

X: mesura X de l'eina.

Z: mesura Z de l'eina.

Tipus: tipus d'eina associada al corrector. Aquest serà un dels valors assenyalats a la taula.

Corrector: Les eines tenen angles diferents i, per tant, s'han de col·locar en diferents angles. La posició anirà variant i s'ha de fer de nou la correcció respecte l'origen al canviar d'eina. Després es simula el programa amb el sofward on apareix l'eina fent el procés que se li ha indicat prèviament i en serveix per veure si és vàlid per aquell procés pel que ha estat pensat; si és així executem el programa

2.CAD/CAM

2.1.L'automatització en el disseny de solucions tècniques: el CAD.

La millora de la productivitat és un dels objectius prioritaris que s'ha de tenir en compte en qualsevol plantejament industrial. Avui gràcies a la tecnologia microelectrònica i al desenvolupament del programari, hi ha sistemes informàtica que permeten integrar i materialitzar les idees creatives, concretant així la capacitat innovadora de les persones pel fet de disposar d'un suport tecnològic automatitzat, interactiu, fiable, flexible, de baix consum i cost: el CAD (Computer Aided Design), és a dir Disseny Assistit per Ordinador.

2.1.1. El CAD

El CAD és el conjunt d'activitats que ,amb l'ajut de recursos informàtics, permet dissenyar solucions tècniques per a les necessitats que es plantegin i generar la documentació i informació per dur-les a terme posteriorment. Les activitats del CAD es desenvolupen en un entorn constituït per un sistema automatitzat controlat per un ordinador i perifèrics d'entrada i sortida.

El programari d'aplicació permet les possibilitats d'actuació següents:

Generació, interactiva, de la forma de l'objecte que es vol dissenyar i modificació successiva de la forma fins obtenir la definitiva.
Obtenció de les característiques geomètriques del model general: longitud, volum, pes, etc.
Visualització global o parcial del model amb possibilitats per obtenir qualsevol vista en sistema dièdric, perspectives i diferents seccions
Obtenció de tot tipus de representacions gràfiques: esquemes, dibuixos definitius, etc.
Generació de documentació tècnica: mesures i pressupostos, etc.
Connexió a postprocessadors específics per l'obtenció de programes de mecanitzat per CN.

2.1.2 Sistemes CAD

Els sistemes CAD es distribueixen principalment en:

Sistemes de Dibuix Assistit per Ordinador.
Sistemes de Disseny Assistit per Ordinador.

Els sistemes de dibuix assistit per ordinador permeten definir, emmagatzemar i recuperar, modificar i produir informació gràfica bidimensional, que correspon a la geometria plana (2d).

La principal característica de l'AutoCAD, per ser més exactes, de l'AutoCAD 2000, és que és un programa de 32 bits, pel que sols podrà executar últimes versions de l'entorn Windows (referint-nos a Windows 95 i 98 i a Windows NT versions 4.0) a més, aquesta nova versió de l'AutoCAD està basada en punts clau: Windows +Objectes +Web (el que s'ha anomenat com filosofia WOW). Al ser l'entorn Windows un sistema operatiu totalment gràfic, AutoCAD conta també amb un usuari gràfic (el que es coneix com GUI, Grap Interface, als àmbits informàtics).

Això vol dir que la major part de les operacions que es duguin a AutoCAD es realitzaran a través d'elements gràfics que apareixeran a pantalla, tal com quadres de diàlegs, menús desplegables, etc.

2.1.2.1. Sistemes 2D

Les prestacions gràfiques que es fan servir són:

Elements geomètrics: fan servir elements geomètrics senzills (punts, arcs, rectes, etc.), i elements més complexos (com corbes genèriques, etc.), que amb una sèrie de funcions especials, faciliten la creació de construccions geomètriques.
Tipus d' acotació:

Automàtica: el sistema determina i situa les cotes adequadament.
Semiautomàtica: l'operador indica, interactivament, què s'ha d'acotar i on se situa la línia de cota corresponent
Manual: l'operador determina el valor de les magnituds de cota i fa els grafismes que componen l'entitat de cota.

Retolació: composta d'expressions literals a base de text i símbols, de diferents tipus caràcters, orientacions i alçades.
Gestió de la visualització: compren la gestió gràfica de les formes geomètriques, de manera que la producció gràfica sigui ràpida i correcta, tant en la generació inicial, l'escalat, etc.
Confecció: sobre diferents suports de dibuixos d'un o més colors.

2.1.2.2. Sistemes 3D

Permeten disposar d'un model tridimensional de l'objecte dissenyat. Les prestacions bàsiques del sistema són aquestes més les del Dibuix Assistit per Ordinador:

Modelatge de sòlids a través de diferents procediments: perspectiva filat, de fronteres i representació de volums.
Alta capacitat de gestió per a la generació i presentació de la visualització: a causa de la gran quantitat d' informació 3D emmagatzemada a la base de dades i de l'estructura de l'arxiu de dades.
Integració modular: implementació de diferents mòduls combinables per a aplicacions específiques.
Llenguatge de programació propi: per generar i desenvolupar funcions i aplicacions pròpies.
Capacitat de comunicació: per connectar-se a altres programes i sistemes i per intercanviar informació.

2.1.3. Productes per al disseny industrial relacionats amb CAD.

Els recursos usats pels sistemes CAD depenen de diversos factors que permeten determinar diferents configuracions.

Característiques de la feina que s'ha de realitzar: si l'activitat és el dibuix, si es de disseny i té relació amb la fabricació automatitzada o no.
Quantitat de projectes que cal desenvolupar.
Possibilitats d' implementació: quantitat de llocs de treball necessaris, ampliacions futures, etc.

2.1.3.1. Ordinadors

Els sistemes CAD disposen d'un element de gran importància que els diferencia d'un sistema informàtic típic: el coprocesador. Va inclòs el CPU i realitza les operacions i càlculs generats pel procés gràfic la configuració d'un sistema CAD es basa en el tipus de CPU utilitzada:

Gran ordinador (mainframe)

Els equips usen processadors de gran capacitat de treball, disposen de 2 o més gigabytes de memòria central i són capaços de realitzar simultàniament diferents aplicacions de gestió i disseny gràfic.

Miniordinador

Treballen amb diversos procesadors en paral·lel, i disposen d'una gran velocitat de processament i una alta capacitat gràfica.

Estació de treball (workstation)

Les estacions de treball gràfic estan especialment dissenyades per a CAD. Usen la gestió simultània de diversos processadors de 16 ó 32 bits i permeten el multiprocessament.

Ordinadors personals

Basats en ordinadors del tipus PC, responen a configuracions d'estació simple que usen microprocessadors de 32 bits.

2.2 L'automatització en els processos de fabricació: el CAM.

Un cop acabat el desenvolupament del projecte, els sistemes informàtics permeten l'automatització de la fabricació: el CAM (Computer Aided Manufacturing), és a dir, la Fabricació Assistida per Ordinador.

Els mòduls postprocessadors específics fan servir la base de dades generada pel sistema CAD per crear programes, gràcies als quals un CAM, pot controlar les màquines eina de CN i els robots que fabriquen la peça dissenyada.

Les màquines eines de CN substitueixen a les convencionals, que es limiten a efectuar operacions elementals sota el control de l'operador, que indica les fases del treball segons les instruccions rebudes.

2.2.1. Sistemes CAM

Els recursos emprats pels sistemes CAM depenen de les configuracions adoptades i dels factors següents.

Connexió o no a sistemes CAD.
Característiques de la feina que es realitzarà.
Nombre i característiques de les línies de producció.
Quantitat i diversitat de la maquinària emprada.
Possibilitat d'implementació

Es poden distingir els següents:

Ordinador central: treballa amb DNC i usa un Miniordinador de 32 bits. Gestiona els programes d'entrada al sistema i les comunicacions amb les màquines i robots.

Memòria externa: es consideren perifèrics d'entrada/sortida.

Control numèric: constituït per un microordinador específic que permet la programació interactiva. Té la funció de llegir el programa de mecanitzat, convertir-les al format de les màquines i transferir el format a les màquines.

Consta dels següents elements: memòria d'emmagatzematge de dades, unitat de càlcul, intèrpret de codis del programa, unitat de comunicacions amb les màquines, controlador de seqüències i plafó de control i pantalla de visualització.

Màquina eina: és un perifèric de sortida, que en la cadena cinemàtica de potència i de posició s'utilitzen motors elèctrics amb control i regulació electrònica, elements mecànica, com les guies de corró, els cargols i la femella amb boles, que disminueixen les folgançes i pèrdues per fregaments, i les corretges dentades, que milloren la precisió de transmissió.

3.El control numèric (CN) i les seves aplicacions.

El CN é un dispositiu per al l'automatització d'una màquina a un equip productiu que en controla el funcionament de forma flexible mitjançant un conjunt d'instruccions codificades (programa).

Aquest és capaç d'automatitzar i controlar les següents aplicacions de la màquina:

Moviments dels carros portaeines.
Velocitats de posició i tall.
Canvis d'eines i de peces.
Condicions de mecanització.

Es possible implementar un mateix CN a diferents tipus de màquines i sols cal programar les funcions de control específiques per a cada màquina. Aquesta tecnologia rep el nom de Control Numèric Computat (Computer Numerical Control), CNC.

Els avantatges de l'aplicació del control numèric són:

Disminució dels temps de mecanització i els cicles de formació.
Disminució dels temps d'inspecció i de canvi d'estris i eines.
Reducció del temps de recorregut de les peces al taller.
Abaratiment dels costos.
Augment de la qualitat de fabricació general.
Estalvi en mà d'obra operativa.
Reducció del volum en els inventaris d'estoc de peces, estris i eines.
Augment de la flexibilitat en la fabricació.

3.1. Realitzacions actuals

Actualment es tracta d'implementar equips d'acord amb sistemes de mecanització automàtics, per això es dissenyen equips CNC programables, amb capacitat autònoma, i es formen cèl·lules dotades de dispositius automàtics per facilitar el control i els canvis d'eines. Amb manipuladors i robots programables per a l'alimentació del material i per al control i manipulació de peces.

Les cèl·lules de fabricació automàtiques poden fer una o més o més operacions necessàries en el procés de fabricació, com: doblatge, mecanització, etc. Són conjunts formats per màquines eines CNC amb dispositius de càrrega i descàrrega de peces. Els seus components fonamentals són:

Màquines eina CNC. · Sensors-detectors.
Robots de manipulació. · Magatzems de peces.
Unitats de transport de materials.

4. IMATGES DEL TREBALL

DIVERSES PECES DEL TORN

Diversos tipus de mecanitzat que

es poden fer amb el torn.

4.1DIVERSOS TIPUS DE TORNS

Torn amb copiador i contrapunt hidràulics. 15 avançaments de capçal i gir programables deferentment, controlat per C.N.C. destinat a mitjanes i grans sèries. Possibilitat de mecanització amb diversos útils.

Diàmetre màxim a tornejar: 430 mm.

Longitud màxima a tornejar: 1300mm/ 1800mm

Torn que realitza quatre peces per cicle amb copiador, contrapunt, carregador i dos incisors múltiples hidràulics. 15 avenços i gir de capçal programables indiferentment. Controlat per C.N.C. destinat a grans sèries.

Longitud màxima a tornejar: 800 mm

Diàmetre màxim a tornejar: 780mm

Torn que realitza quatre peces per cicle amb copiador, contrapunt, carregador i dos incisors múltiples hidràulics. 15 avenços i girs de capçal programables indiferentment; controlat per C.N.C. destinat a grans sèries.

Diàmetre màxim a tornejar: 780 mm

Longitud màxima a tornejar: 800 mm.

Torn totalment controlat per C.N.C., realitza quatre peces per cicle, amb contrapunt , carregador i dos incisors múltiples hidràulics. Destinat a grans sèries.