Fundamentos Fresadora CNC
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INSTITÚTO TECNOLÓGICO DE PUEBLA
DEPARTAMENTO DE: METAL-MECÁNICA
INGENIERÍA MECÁNICA
Diagnóstico de las causas que producen movimientos lentos, ruidos y vibraciones
inusuales en la fresadora vertical por control numérico: “KENTA” con número de
serie vmc-7545 ubicado en el edificio 30 (manufactura avanzada) del Instituto
Tecnológico de Puebla
INTEGRANTES: NO. DE CONTROL
BARROSO CORTÉS DAVID 14220765
DÍAZ FERNÁNDEZ DE LARA LUIS FERNANDO 14220799
ZACAHUATL MORALES MANUEL 14220954
CATEDRÁTICO: SILVIA CRUZ DEL ANGEL
ASIGNATURA: FUNDAMENTOS DE INVESTIGACIÓN
CLAVE DEL CURSO: ACC0906
FECHA:
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Introducción
La tecnología ha estado presente en la sociedad desde que el hombre vivía en
cuevas, era tecnología muy simple pero esta ha sido una clave importante en la
evolución del hombre. Conforme el ser humano iba evolucionando, su necesidad
por crear cosas era mayor, pues en todos los aspectos de nuestras vidas
interviene la tecnología. Así fueron llegando etapas importantes en la vida del
hombre, una de ellas fue la revolución industrial. Mujica (2010) explica que esta
etapa es un periodo en el que el hombre cambió significativamente pues pasó de
vivir en el campo a trabajar en jornadas largas de fábricas industriales.
Hoy en día la palabra tecnología está muy ligada con la industria pues
facilita diversos procesos en los cuales provee de bienes o servicios a la
sociedad. Para la industria es de suma importancia contar con la tecnología pues
como se ha mencionado agiliza procesos además de buscar una eficiencia
superior y un costo menor.
Dentro del tema expuesto, el presente trabajo abordará la fresadora de la
marca: “KENTA” con número de serie vmc-7545 ubicado en el edificio 30
(manufactura avanzada) del Instituto Tecnológico de Puebla, este equipo es
fundamental en el campo industrial ya que permite la manipulación de diversos
materiales. La fresadora es una de las máquinas convencionales más importantes
debido a sus múltiples usos, que, a lo largo del presente trabajo se mencionarán.
Este trabajo consta de: introducción, definición del problema, pregunta de
investigación, objetivos general, hipótesis, técnicas metodológicas, antecedentes
históricos, definiciones, tipos, características, funciones y funcionamiento de la
fresadora, conclusiones y recomendaciones.
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Definición del problema
La fresadora por control numérico mencionada anteriormente en la introducción,
ejecuta movimientos lentos, ruidos y vibraciones inusuales al fabricar piezas.
Para Vargas (2008) la fresadora necesita estar en óptimas condiciones
para poder realizar maquinados con calidad métrica, vista y ángulos que
requieran las exigencias
Pregunta de investigación
¿Cuáles son las causas que generan movimientos lentos, ruidos y vibraciones
inusuales?
Objetivo general
Diagnosticar las causas que generan fallas en la fresadora: “KENTA” con número
de serie vmc-7545 ubicado en el edificio 30 (manufactura avanzada) del Instituto
Tecnológico de Puebla
Objetivo especifico
Buscar información sobre mantenimiento de máquinas-herramientas
Identificar la situación actual de las funciones de la fresadora
Verificar las condiciones en las que se encuentran los componentes
que conforman la máquina
Aplicar los conocimientos del mantenimiento de máquinas-
herramientas en los componentes
Hipótesis
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La falta de lubricación, operación productiva y mantenimiento preventivo, causan
movimientos lentos, ruidos y vibraciones inusuales en la fresadora vertical por
control numérico.
Técnicas metodológicas
Para diagnosticar las causas que provocan fallas en la fresadora los autores han
decidido utilizar una técnica llamada entrevista, que de acuerdo con Morgan y
Cogger, (1974) y sullivan, (1977) tiene como objetivo proporcionar o recibir
información, esto se obtiene mediante una conversación en donde el simple
hecho de escuchar o hablar, genera una respuesta a una duda formulado por el
entrevistador.
Para verificar las condiciones en las que se encuentran los componentes que
conforman la máquina se ha realizado un check list que consiste en una lista de
características a evaluar, con una respuesta precisa.
Mantenimiento mecánico
Existen diferentes tipos de mantenimiento, distinguiéndose de ellos por
planificación, tiempo de ejecución, costos, objetivos, los principales son:
Sánchez, (p 13, 2007) El mantenimiento correctivo considera necesario
no solo reparar la máquina averiada sino también, buscar, diagnosticar y corregir
la causa real que provocó el fallo.
Este tipo de mantenimiento es ideal para un imprevisto, ya que actúan de
inmediato para solucionar el problema.
El mantenimiento preventivo, Sánchez (2007) tiene como objetivo
disminuir el fallo, mediante establecer una rutina de acciones que afecten de
forma positiva a la maquinaria, muchas de las ocasiones se planea con base al
manual del fabricante, en donde especifica los acciones a realizar en cada
inspección.
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Para tener en óptimo estado una máquina es necesario el mantenimiento, el cual
abarca gran cantidad de especialidades, como lo son la eléctrica, mecánica,
automatización, etc.
Sancho, (2007) la maquinaria tiene una gran complejidad, para el
ingeniero de mantenimiento mecánico es necesario poseer conocimientos
específicos en 3 áreas fundamentales: diseño y construcción de maquinaria, el
funcionamiento físico, en este involucra campos técnicos que son referentes a
cómo se comportan los funcionamientos y materiales que conforman a la
maquinaria, y por último la reparación de máquinas y simbología de
mantenimiento.
La reparación de una maquinaria es compleja, los puntos más importantes,
concordando con Botero, (1991). Un buen mantenimiento tiene que abarcar 3
áreas importantes que son: lubricación, electrónica, mecánica.
La lubricación es vital para toda máquina, se puede afirmar que un 60% de las
fallas son ocasionados por la falta de lubricación, para que esta funcione
correctamente, debe el encargado de mantenimiento, saber el tipo de lubricante,
características y periodos en los que lo aplicará. Una máquina funciona por medio
del movimiento de sistemas, que son conformados por metales, al contacto entre
ellos generan fricción, provocando un desgaste en los sistemas de engranes, un
lubricante facilita el movimiento, disminuye la temperatura y no permite que los
metales choquen.
En una empresa industrial, gran parte de la tecnología es eléctrica, su maquinaria
y las marchas forzadas que se le dan a estas, puede ocasionar
sobrecalentamientos, generando cortos circuitos, lo recomendable es cambiar el
voltaje de las maquinas por un 220 v, que es ideal en una empresa.
El mantenimiento mecánico es esencial en una máquina, el uso adecuado de las
refacciones puede ahorrar a una empresa millones de pesos, la mecánica es
representada por el mantenimiento preventivo, se deben hacer inspecciones
periódicas, corrigiendo tolerancias, desalineamientos y eliminar las fuentes de
vibraciones inusuales.
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Como se puede apreciar, si se utiliza este mantenimiento, habrá equipos
productivos durante mucho tiempo, estos puntos se le conocen por las siglas LEM
(Lubricación, Electricidad y Mecánica)
Máquina-Herramienta
El Comité Europeo de Cooperación de las Industrias de Máquinas-herramientas,
conocida por las siglas CECIMO (1958, p. 138) define a las máquinas como “Las
máquinas no portables que operadas por una fuente exterior de energía
conforman los metales, por arranque de viruta, abrasión, choque, presión,
procedimientos eléctricos o una combinación de los anteriores”
De la anterior definición puede deducirse que, únicamente con máquinas-
herramientas se pueden crear otros mecanismos y componentes metálicos, pero
la característica más impresionante es que tiene la capacidad de auto producirse,
todos los mecanismos, componentes y productos metálicos han sido creados
utilizando estos artefactos.
Así mismo existen distintas formas de clasificar con características como,
razón del tamaño, peso, forma, ejes, etc.
CECIMO (1978, p. 238) indica que la clasificación de las máquinas es la siguiente:
a) Las máquinas que ejecutan deformaciones y cortes
Corte por presión
Deformación por presión
b) Máquinas de arranque de viruta
Mecanizado con herramienta metálica
Mecanizado por abrasión y fenómenos eléctricos
De esta clasificación, se retoma el tema enfocado en la fresadora que es una
máquina de arranque de virtual.
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Antecedentes Históricos
Aldabaldetrecu (2008) indica que anteriormente los trabajos de fresado
eran realizados en tornos de pedal, pero el nacimiento y creación de una máquina
especificada para este trabajo surgió con la guerra de la independencia, cuando la
colonia británica de América, tuvo que trabajar su desarrollo industrial, la
necesidad de fabricar un armamento a grandes series, ése fue el factor
determinante en el nacimiento de la fresadora.
El americano Ely Whytney, recibió la tarea de crear muchas cantidades de
fusiles para su gobierno, diseñó y construyó en 1818 la primera máquina de
fresar, que estaba formada por, un armazón de madera, un soporte de 4 patas de
hierro forjado y una mesa porta herramienta que se desplazaba longitudinalmente
sobre guías en T.
En 1830, se modifica a una estructura totalmente metálica a la que se le
aumenta un carro para la regulación vertical, a partir de estas bases se le fueron
agregando diseños y modificaciones, como lo son: en 1848, el ingeniero
americano Howie Howe, incorpora una transmisión de 3 poleas, y los 3
desplazamientos principales en las fresadoras (vertical, longitudinal y transversal),
en 1862, J.R. Brown construye la primera fresadora universal, con un avance
automático, la fresadora del francés P. Huré construida en 1894, que incorpora un
cabezal con el cual podía trabajar horizontalmente, vertical, y en otras posiciones.
Así inició una gran innovación industrial, en la que se dan pasos
gigantescos, hasta llegar a lo que hoy en día puede hacer una máquina-
herramienta.
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Fresadora por control numérico por computadora
Definiciones
De acuerdo con Check (2006, p. 447) una fresadora es una "máquina herramienta
que se usa para producir con precisión una o más piezas".
Por lo tanto esta máquina herramienta es necesitada para la modificación
de un metal y su producción.
Por otra parte Vargas (2008, p. 82) comenta que
"la fresadora es una máquina-herramienta de
movimiento continuo, destinada al mecanizado de
materiales por medio de una herramienta de corte”. En
la figura 1 se observa un ejemplo de este equipo.
Dada esta definición puede entenderse que tiene una trayectoria constante,
una herramienta de corte para máquinas.
Tipos de fresadoras
Fresadora CNC
García (2002, p. 218) manifiesta que la fresadora CNC y
dice que “En una fresadora CNC una computadora
controla el movimiento de la mesa, el carro y el husillo.
Gracias a esto puede hacer movimientos que no se
pueden hacer manualmente, círculos, líneas diagonales y
otras figuras complejas”.
Esta sería la fresadora más completa y más útil en un ámbito industrial de
producción y mecanizado. Véase la figura 2
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Fresadora horizontal
Leyensetter (1984, p. 504) hace mención de lo que es la fresadora horizontal
diciendo que “El porta-fresa soporta horizontalmente el bastidor, en soportes de
deslizamiento o de rodamiento, aloja en el cono interior del cabezal del husillo
porta-fresa, el husillo de enchufe, o recambiable, o el mandril de sujeción”.
De esto se puede identificar que esta fresadora va a servir mucho más en
trabajos para realizar piezas que requieran de un tratado longitudinal a lo largo del
eje x que nos marca el largo y no la altura. (Véase la
imagen 3).
Fresadora universal
Bartsh (1973, p. 38) afirma que la fresadora universal
“se diferencia de la fresadora corriente por la mesa
basculante de que va provista y que puede tomar una
posición angular respecto al eje del husillo de fresar lo que hace por ejemplo
posible el fresado de ranuras helicoidales”.
Por lo que se puede decir que es más útil en la
producción de piezas que requieren de movimientos tanto
verticales como horizontales o en forma circular.
(Referencia visual figura 4).
Fresadora vertical
Y de igual forma Bartsh (1973, p. 38) hace mención de la fresadora vertical
diciendo que “El husillo de fresar está dispuesto verticalmente. Se encuentra
frecuentemente dispuesto en un cabezal bascular con lo que queda facilitado el
trabajo de fresar superficies oblicuas”.
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Por lo cual se da a entender que va a ser más
fácil la creación de piezas que necesiten más de la
altura que de sus medidas longitudinales.
La fresadora vertical se muestra en la figura 5.
Fresadora para planear
Además Bartsh (1973, p.38) hace mención también de la fresadora para planear o
refrentar diciendo “En esta máquina no puede desplazarse en altura la mesa de
fresar. Por esta razón puede ser construida con guías y apoyos para piezas
pesadas. La misión del desplazamiento en altura la toma a su cargo el cabezal
porta-fresa”.
Se puede señalar que esta fresadora será más útil en construcción de
piezas más grandes pero que no requieran de altura específica o que no sea lo
primordial.
Fresadora de parábola
También Bartsh (1973, p. 39) afirma en que la fresadora de parábola es
“Análogamente a lo que pasa en la máquina de planear, la mesa no es
desplazable en altura, desliza empero, sobre una mesa larga bancada y puede
por lo tanto hacer muy largos recorridos”.
De lo cual se desprende que esto es, una máquina que nos va a servir
mucho más para realizar piezas más largas sin tener que parar.
Fresadora para ranuras
Por ultimo Bartsh (1973, p. 39) hace mención de la fresadora para ranuras largas
“Se prestan especialmente para el fresado de ranuras que no se realizan en una
sola carrera de trabajo, sino mediante un respectivo ir y venir con un simultaneo
movimiento de acercamiento de la herramienta”.
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Por lo cual se puede inferir que este tipo de
fresadora es más fácil de maniobrar y de trabajar en
trabajos que requieran de un ciclo más continuo. Se
puede observar a la fresadora en la figura 6.
Características
Para Cabrero (2014) la fresadora se conforma por 5 partes muy importantes:
a. Bastidor: este elemento es la unión entre la plataforma de trabajo y la
propia máquina, es la base. Su función es dar apoyo a la fresadora y sus
elementos constructivos.
b. Husillo: esta parte, se encarga de sujetar la
herramienta de corte y al mismo tiempo
proporcionarle movimiento rotatorio.
Mediante una caja de velocidades recibe
movimiento a la vez que se transmite a la
fresa (véase la figura 7).
c. Mesa: Sirve como apoyo para piezas que se
desean mecanizar. Las piezas a fresar se sujetan mediante diferentes
accesorios de sujeción.
d. Carros: Son elementos que desplazan la mesa sobre los ejes “x” y “y”. Este
movimiento se realiza gracias a unas correderas, que permiten un
movimiento manual o automático.
e. Ménsula: a través de correderas este elemento se fija a la cara frontal de la
columna. Estas guías realizan el movimiento sobre el eje Z.
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La figura 8 muestra la localización de estas 5
partes.
Un punto muy importante de la fresadora es que en el movimiento de la
mesa los encargados son sistemas hidráulicos y eléctricos. De igual importancia
la maquina requiere un refrigerante durante el proceso de fresado.
Para Ramírez (2009, p. 4) los lubricantes-refrigerantes deben presentar
las siguientes características:
Funciones
Cabrero (2014) señala las principales funciones que realiza la fresadora, como:
Planeado: ésta se encamina a conseguir una superficie plana
Contorneado: permite el mecanizado de formas cóncavas y convexas para lo cual
se utilizan fresas de punta esférica y con filo redondo
Taladrado: aunque existen otras máquinas especiales para esto, la fresadora
puede realizar este trabajo perfectamente
Ranurado: se utilizan fresas de disco y son cortes específicos
Altas cantidades de refrigerantes y lubricantes, resistencia anticorrosiva, aseguramiento de correctas condiciones sanitarias e higiénicas de trabajo. Además dichos líquidos no deben deteriorar los recubrimientos de laca y la pintura de la máquina” la función de estos líquidos es para la extracción de calor. Disminuyen la temperatura en la zona de maquinado para una mejor resistencia de la máquina y protección ante la corrosión”
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Chaflanado: se utiliza para rematar las aristas de una pieza con cierto grado de
inclinación.
Alojamiento: se divide en 2 fases, uno con movimiento de taladrado hasta cierta
profundidad y a continuación un fresado en forma de zig-zac.
Funcionamiento
El funcionamiento varía dependiendo la máquina, y el tipo, generalmente se
dividen en 2 formas de operarla, la primera que es ejecutable para una fresadora
convencional, y la otra forma que es más efectiva a la hora de producción que se
ejecuta con una máquina CNC.
Funcionamiento para una fresadora convencional
Estas máquinas son las siguientes: vertical, horizontal, universal, etc, la traslación
de sus ejes son manipulados por un operador u obrero, los principales
accionadores que debe tener este tipo de máquinas son:
Paro de emergencia: este botón apaga inmediatamente la máquina, esta
generalmente de un color rojo
Giro: estos son 2 botones que designan el movimiento del husillo uno hacia las
manecillas del reloj y otro en contra
Refrigerante: lo que hace es permitir que el soluble salga por una manguera
apuntando a la pieza.
Botón Luz: algunas máquinas contienen focos.
Velocidad: es un volante que regula las revoluciones para maquinar.
Manerales: son 3 manivelas que mueven la mesa, transversal, horizontal, vertical
La forma de operación varía dependiendo el tipo de maquinado a realizar,
pero estás son los funcionamientos que tiene una fresadora con estas
características
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Funcionamiento de máquinas fresadora CNC
Esta máquina tiene como base la fresadora
universal, la diferencia es que lo puede hacer de
forma automática una y otra vez, con error de falla
mínimo, para que se puedan accionar estas
operaciones se programan códigos específicos.
Funcionamiento en la Figura 9
Figura 10: Códigos referentes al funcionamiento de una máquina de CNC
Fuente: Berra, 2006
Códigos Generales:
G00: Posicionamiento rápido (sin maquinar)G01: Interpolación lineal (maquinando)G02: Interpolación circular (horaria) G03: Interpolación circular (anti horaria) G04: Compás de espera G10: Ajuste del valor de offset del programa G20: Comienzo de uso de unidades imperiales (pulgadas) G21: Comienzo de uso de unidades métricas G28: Volver al home de la máquina G32: Maquinar una rosca en una pasada G36: Compensación automática de herramienta en X G37: Compensación automática de herramienta en Z G40: Cancelar compensación de radio de curvatura de herramienta G41: Compensación de radio de curvatura de herramienta a la izquierda G42: Compensación de radio de curvatura de herramienta a la derecha G70: Ciclo de acabado G71: Ciclo de maquinado en torneado G72: Ciclo de maquinado en frenteado G73: Repetición de patrón G74: Taladrado intermitente, con salida para retirar virutas G76: Maquinar una rosca en múltiples pasadas G96: Comienzo de desbaste a velocidad tangencial constante G97: Fin de desbaste a velocidad tangencial constante.