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Control Numérico CNC
- Dec 10, 2018 -

Choque de herramienta / máquina

En el CNC, se produce un "choque" cuando la máquina se mueve de tal manera que es dañina para la máquina, las herramientas o las piezas que se están mecanizando, lo que a veces provoca la flexión o rotura de las herramientas de corte, abrazaderas de accesorios, mordazas y accesorios, o causa dañar la propia máquina doblando los rieles de guía, rompiendo los tornillos de accionamiento o causando que los componentes estructurales se agrieten o deformen bajo tensión. Un choque leve puede no dañar la máquina o las herramientas, pero puede dañar la pieza que se está mecanizando, por lo que debe ser desechada.

Muchas herramientas CNC no tienen un sentido inherente de la posición absoluta de la mesa o de las herramientas cuando están encendidas. Deben ser "homed" o "zeroed" manualmente para tener cualquier referencia desde la cual trabajar, y estos límites son solo para determinar la ubicación de la pieza para trabajar con ella, y no son realmente ningún tipo de límite de movimiento duro en el mecanismo. A menudo es posible conducir la máquina fuera de los límites físicos de su mecanismo de accionamiento, lo que provoca una colisión consigo misma o daños en el mecanismo de accionamiento. Muchas máquinas implementan parámetros de control que limitan el movimiento del eje más allá de un cierto límite además de los finales de carrera físicos. Sin embargo, estos parámetros a menudo pueden ser cambiados por el operador.

Muchas herramientas CNC tampoco saben nada sobre su entorno de trabajo. Las máquinas pueden tener sistemas de detección de carga en unidades de husillo y ejes, pero algunas no. Siguen ciegamente el código de maquinado provisto y le corresponde a un operador detectar si se produce una falla o está por ocurrir, y que el operador aborte manualmente el proceso activo. Las máquinas equipadas con sensores de carga pueden detener el movimiento del eje o del husillo en respuesta a una condición de sobrecarga, pero esto no evita que ocurra un choque. Solo puede limitar el daño resultante del choque. Es posible que algunos bloqueos no sobrecarguen las unidades de eje o cabezal.

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Si el sistema de impulsión es más débil que la integridad estructural de la máquina, entonces el sistema de impulsión simplemente empuja contra la obstrucción y los motores de impulsión "se deslizan en su lugar". Es posible que la herramienta de la máquina no detecte la colisión o el deslizamiento, por lo que, por ejemplo, la herramienta ahora debe estar a 210 mm en el eje X, pero, de hecho, está a 32 mm donde golpeó la obstrucción y siguió deslizándose. Todos los siguientes movimientos de la herramienta estarán desactivados por −178 mm en el eje X, y todos los movimientos futuros ya no serán válidos, lo que puede dar lugar a nuevas colisiones con las abrazaderas, mordazas o la propia máquina. Esto es común en los sistemas paso a paso de bucle abierto, pero no es posible en sistemas de bucle cerrado a menos que se haya producido un deslizamiento mecánico entre el motor y el mecanismo de accionamiento. En cambio, en un sistema de circuito cerrado, la máquina continuará intentando moverse contra la carga hasta que el motor del variador entre en una condición de sobrecorriente o se genere una alarma de error de seguimiento del servo.

La detección de colisiones y la evitación son posibles, mediante el uso de sensores de posición absoluta (tiras de codificador óptico o discos) para verificar que ocurrió el movimiento, o sensores de par o sensores de consumo de energía en el sistema de la unidad para detectar una tensión anormal cuando la máquina solo debe estar en movimiento y no cortar, pero estos no son un componente común de la mayoría de las herramientas CNC para pasatiempos.

En su lugar, la mayoría de las herramientas CNC para pasatiempos simplemente dependen de la supuesta precisión de los motores paso a paso que giran un número específico de grados en respuesta a los cambios en el campo magnético. A menudo se asume que el paso a paso es perfectamente preciso y nunca da errores, por lo que el monitoreo de la posición de la herramienta simplemente implica contar el número de pulsos enviados al paso a paso con el tiempo. Por lo general, no se dispone de un medio alternativo de monitoreo de la posición por pasos, por lo que no es posible la detección de choque o deslizamiento.

Las máquinas comerciales CNC de metalurgia utilizan controles de retroalimentación de bucle cerrado para el movimiento del eje. Con una programación de control adecuada, esto reducirá la posibilidad de un choque, pero aún depende del operador y del programador garantizar que la máquina funcione de manera segura. Sin embargo, durante los años 2000 y 2010, el software para simulación de maquinado ha ido madurando rápidamente, y ya no es infrecuente para toda la envolvente de la máquina-herramienta (incluidos todos los ejes, husillos, mandriles, torretas, portaherramientas, compuertas, accesorios, abrazaderas, etc.). y stock) para ser modelados con precisión con modelos sólidos en 3D, lo que permite al software de simulación predecir con bastante precisión si un ciclo implicará una falla. Aunque dicha simulación no es nueva, su precisión y penetración en el mercado están cambiando considerablemente debido a los avances informáticos.

Precisión numérica y retroceso del equipo.

Dentro de los sistemas numéricos de la programación CNC, es posible que el generador de códigos suponga que el mecanismo controlado es siempre perfectamente preciso, o que las tolerancias de precisión son idénticas para todas las direcciones de corte o movimiento. Esta no es siempre una condición real de las herramientas CNC. Todos los sistemas de accionamiento se presionan firmemente en esa dirección de corte. Sin embargo, un dispositivo CNC con un alto retroceso y una herramienta de corte sin brillo puede llevar a la vibración del cortador y al posible desbaste de la pieza de trabajo. El contragolpe también afecta la precisión de algunas operaciones que involucran reversiones de movimiento del eje durante el corte, como el fresado de un círculo, donde el movimiento del eje es sinusoidal. Sin embargo, esto puede compensarse si la cantidad de holgura es conocida precisamente por los codificadores lineales o la medición manual.

El mecanismo de retroceso alto en sí no necesariamente se confía en que sea repetidamente preciso para el proceso de corte, pero se puede usar algún otro objeto de referencia o superficie de precisión para poner a cero el mecanismo, aplicando una presión apretada contra la referencia y estableciendo eso como la referencia cero para Todos los siguientes movimientos codificados en CNC. Esto es similar al método manual de la máquina herramienta para sujetar un micrómetro a un haz de referencia y ajustar el dial Vernier a cero usando ese objeto como referencia.

Sistema de control de posicionamiento.

En los sistemas de control numérico, la posición de la herramienta se define mediante un conjunto de instrucciones denominado programa de pieza.

El control de posicionamiento se maneja mediante un circuito abierto o un sistema de circuito cerrado. En un sistema de circuito abierto, la comunicación se realiza solo en una dirección: desde el controlador hasta el motor. En un sistema de circuito cerrado, se proporciona información al controlador para que pueda corregir los errores en la posición, la velocidad y la aceleración, que pueden surgir debido a las variaciones en la carga o la temperatura. Los sistemas de circuito abierto son generalmente más baratos pero menos precisos. Los motores paso a paso se pueden usar en ambos tipos de sistemas, mientras que los servomotores solo se pueden usar en sistemas cerrados. Las posiciones de los códigos G y M se basan en un sistema de coordenadas cartesiano tridimensional. Este sistema es un plano típico que vemos a menudo en matemáticas cuando estás graficando. Este sistema es necesario para trazar las rutas de la máquina herramienta y cualquier otro tipo de acciones que deban ocurrir en una coordenada específica. Las coordenadas absolutas es lo que generalmente se usa más comúnmente para las máquinas y representa el punto (0,0,0) en el plano. Este punto se establece en el material en stock para dar un punto de inicio o "Posición inicial" antes de comenzar el mecanizado real.

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