Proyecto de automatización con control numérico computarizado de una fresadora vertical convencional

Abstract

Debido a que este trabajo involucra el estudio de diversos campos técnicos, se ha separado la parte de mecánica, electrónica y software en distintos capítulos. El capítulo 2 se refiere a aspectos generales respecto a tecnologías que frecuentemente se usan en máquinas con control numérico, el lenguaje de C.N. y dispositivos de accionamiento en donde se detallan las características y control de los motores de corriente continua y de los motores de paso. Estos últimos son adecuados para conseguir posicionamientos precisos. En el capítulo 3 se trata sobre el diseño de las transmisiones mecánicas en donde se hace un análisis de las cargas que actúan sobre cada uno de los carros vertical, longitudinal y transversal de la fresadora vertical. El análisis se hace en forma teórica y experimental y se quiere hallar el torque necesario para mover dichos carros. Con esto podemos seleccionar los motores de paso adecuados. Asimismo, se hace la selección de fajas dentadas y las poleas para la transmisión de potencia desde el motor de paso hacia el tornillo de cada carro. Por otro lado, se hace el cálculo de la potencia de corte para hallar la potencia necesaria del motor de corriente continua que hará girar al husillo, y por ende, a la herramienta (fresa). El diseño del sistema de control se describe en el capítulo 4. En él se describe la forma de direccionamiento utilizado para la comunicación entre el computador y los circuitos de control; se explicarán los circuitos secuenciadores y amplificadores para controlar los motores de paso; veremos cómo se detectan las señales provenientes de los sensores de fin de carrera, con el propósito de evitar que los carros colisionen o se salgan de sus guías en caso de algún error inesperado. Por último, se calculará la fuente de potencia necesaria para alimentar a los circuitos de control y a los dispositivos de accionamiento. El capítulo 5 corresponde al sistema de programas para la simulación y ejecución de las órdenes de control numérico. Veremos en primer término el editor de dibujos que hace uso de menús personalizados dentro del entorno AutoCAD. Este editor nos permitirá dibujar la pieza en bruto y la pieza final para después poder compararla con la simulación de las órdenes de C.N. La simulación comprende el editor de órdenes de control numérico, en donde programaremos los bloques del proceso de mecanizado, y el programa simulador propiamente dicho que fue desarrollado en el lenguaje AutoLISP, siendo éste un lenguaje propio del paquete AutoCAD. Por último, se desarrolló el programa que permitirá ejecutar las órdenes de C.N.C. en la fresadora vertical. El último capítulo trata sobre el análisis económico comparativo entre una máquina herramienta convencional, una automatizada y una máquina con CNC incorporado. En ella trataremos de analizar cuándo resulta conveniente automatizar una máquina herramienta convencional. Agradezco al Ingeniero Rolando Portugal por haber dado su valioso tiempo en la revisión y asesoramiento de este trabajo. El instituto tecnológico superior TECSUP me prestó su colaboración otorgándome las facilidades para la construcción del prototipo. Asimismo, agradezco a los ingenieros Daniel Carbonel y Juan Musayón, y muy especialmente a los profesores Mauricio Gálvez y Carlos Córdova quienes, desde un inicio, mostraron un gran interés en el desarrollo de este proyecto. Deseo agradecer de manera especial a mi amigo y colega Marvin Delgado con quien trabajé en el desarrollo de esta investigación, ya que sin su ayuda me hubiera sido difícil culminar este proyecto.