Sistemas Incrementales y Absolutas
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CAPITULO III
PRINCIPIOS BASICOS
3.1 PUNTOS DE REFERENCIA
El control numérico moverá la herramienta de la máquina según unos valores de
coordenadas definidas en el programa pieza.
Es imprescindible garantizar que el sistema de medición de desplazamientos de la
herramienta la posesione en los puntos programados.
Para ello se definen unos puntos de referencia para el programa y para la maquina y se
establece la relación existente entre estos puntos.
Fig. 3.1. Puntos referenciales de una fresadora
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3.1.1 PUNTO CERO DE MÁQUINA “M”
3.1.2 PUNTO CERO DE LA PIEZA” W”
Decalaje de Origen”
Para poder mecanizar, es necesario tener un punto fijo en algún lugar, desde donde
poder referenciar los datos. Este punto se llama "origen máquina o cero máquina" este
punto de referencia es invariable y lo fija el fabricante de la misma. Y es él quien decide
su mejor ubicación dependiendo del tipo y tamaño de la máquina. Figura 3.1
El origen máquina se identifica con la letra "M" y es a partir de este punto donde se
mide la totalidad de la máquina y al mismo tiempo “M” es el origen del sistema de
coordenadas.
Para la fresadora el punto “M” se sitúa sobre la mesa, en el borde izquierdo delante o
del sistema de coordenadas de máquina.
Al iniciar la programación de una pieza, el programador debe conocer desde donde
referenciar todas las medidas de dicha pieza. Ese punt de referencia se llama "cero
pieza" y es el programador quien puede programarlo libremente y decide cual será su
ubicación, por lo tanto lo primero que se debe hacer al iniciar un proceso de
programación y mecanización, es determinar el punto "c eza" W. Figura 3.1
En las fresadoras EMCO, el cero de la máquina "M" está en el borde delantero
izquierdo de la mesa de la máquina. Esta posición es inadecuada como punto de partida
para el dimensionado. Con el denominado “ , el sistema de
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coordenadas puede desplazarse a un punto adecuado del ea de trabajo de la pieza
como se puede ver en la figura 3.2.
Fig. 3.2 Decalaje de origen.
Naturalmente, cuando se coloca una pieza en la maquina, el no conoce la
posición relativa entre ambos puntos, por lo que se tiene que realizar el decalaje de
origen desde el punto cero de la maquina M hasta el punto cero de la pieza de trabajo W
para indicar donde está situado la pieza con respecto al cero maquina.
Los planos que acompañen a la pieza en su proceso de m canización deben tener
perfectamente indicado donde está el origen pieza o "cero pieza" con referencia al cero
maquina.
El criterio de situación del cero se debe basar en la lógica, dependiendo del tipo de pieza
y de la distribución de cotas que tenga el plano de trabajo.
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1
En la figura 3.3 se puede ver dos casos claros de elección del punto cero.
Fig. 3.3. Elección del cero pieza según su formato
La pieza A por su formato, recomienda claramente la si ón del cero pieza W en el
centro de la pieza, en cambio, en la pieza B, es clara ente más favorable la situación
del cero pieza en la esquina inferior izquierda.
No obstante, el criterio queda en definitiva a elección del programador.
El punto de referencia R se encuentra en el área de trabajo de la máquina exactamente
definida por limitadores, sirve para calibrar el sistema de medición.
La posición donde la máquina encuentra el cero del sistema d medida, esta definido
por finales de carrera.1
Es necesario mandar los ejes a esta posición cada vez que la maquina es encendida,
después de desbloquear la tecla de emergencia, para informar a la unidad de control de
la distancia exacta entre los puntos M y N (T).
Como Programar un Control Numérico, RAFAEL FERRE Pág. 57-78
3.1.3 PUNTO DE REFERENCIA “R”
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3.1.4 PUNTO DE REFERENCIA DE ALOJAMIENTO DE
HERRAMIENTA N (T)
3.2 SISTEMAS DE COORDENADAS
El punto de referencia de alojamiento de herramienta N (T) está situado exactamente en
el eje de rotación del husillo de la fresa , a 30 mm en dirección vertical (Z). A partir del
cual se determinan las longitudes de las herramientas.
Una vez montada la herramienta en la maquina, en gener los puntos N(T) y “R”
coinciden. Así, conocida la distancia de la punta de la herramienta punto de
referencia, el control podrá calcular la trayectoria d “R” para que la punta de la
herramienta configure el contorno deseado de la pieza.
Este punto es fijado por el fabricante sobre un punto especificado del portaherramientas
en dirección vertical (Z) desde el reborde de apoyo del rodamiento de bolas del porta-
herramientas.
Los sistemas de coordenadas se usan en infinidad de actividades, tales como la
navegación marina, aérea, sistemas cartográficos, etc. su finalidad es la de situar un
punto de manera concreta y precisa a lo largo de un escenario concreto y perfectamente
definido.
En CN encontramos el mismo problema, tenemos que indicarle a la herramienta unas
posiciones a alcanzar dentro de un plano perfectamente definido. Las herramientas,
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según el tipo de máquina, ya sea torno o fresa se move en 2D o 3D, es decir en dos
dimensiones en un plano o en 3 dimensiones en el espacio.
En todos los sistemas de coordenadas es imprescindible marcar un origen como punto
de partida para tener unas referencias claras, y en CN no es menos, por lo que unos de
los datos imprescindibles, será definir ese punto.
En CN se utilizan dos tipos fundamentales de coordenadas:
- Coordenadas cartesianas o rectangulares.
- Coordenadas polares.
Dentro de los sistemas de coordenadas rectangulares de CN distinguiremos 2 tipos:
- Coordenadas 2D (en un plano)
- Coordenadas 3D (en el espacio)
Las coordenadas de dos ejes, y tal como se puede observar en el
dibujo tienen un punto de referencia o punto de partid que se llama Origen, en el se
cruzan los dos ejes indicando con el signo la dirección de la misma.
Es importante destacar que los signos matemáticos + y - no tienen un sentido positivo o
negativo sino sentido de dirección.
Los ejes están graduados para poder determinar un punt concreto.
3.2.1 SISTEMAS DE EJES DE COORDENADAS
3.2.1.1 Coordenadas cartesianas, o rectangulares.
Coordenada 2D.-
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Un punto, necesariamente tiene que venir indicado por a dimensión de los dos ejes,
precedidos del signo correspondiente. Fig. 3.4
Ejemplo: X-7 Y+5, no obstante, se acepta que de ser + no sea nece ario indicarlo, por
ejemplo: X-7 Y5, indicaría la coordenada X-7 Y+5.
Fig.3.4 Sistemas de coordinas cartesianas en 2D.
Las coordenadas 2D se utilizan fundamentalmente en el torno, pues dispone sólo de un
plano de trabajo en el que se pueda mover la herramienta (Fig. 3.5).
Fig. 3.5. Plano de trabajo en el torno
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Coordenada 3D.- Las coordenadas de tres ejes, disponen también del punto de Origen,
desde el que se cruzan los tres ejes indicando igualmente con el signo la dirección de la
misma.
Igualmente se trabaja con ejes graduados para poder determinar el punto a concretar. Un
punto, puede venir indicado por la dimensión de los dos ejes, tal y como en 2D, con lo
que indicaremos un punto en un plano o indicado por tres ejes con lo que se determina
un punto en el espacio y no sólo en un plano. Fig. 3.6
Ejemplo: X-4 Y-6 Z3.
Fig. 3.6. Sistemas de coordinas cartesianas en 3D
Un punto en el espacio se proyecta sobre los tres planos, indicando en cada uno, las dos
coordenadas de los ejes que lo forman.
Las coordenadas 3D quedan exclusivamente para máquinas con más de dos ejes de
trabajo simultáneos, como es el caso de la fresadora y siempre que el movimiento se
realice en los tres ejes (Fig. 3.7 y 3.8).
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Fig. 3.7. Planos de trabajo en Fresa
Fig. 3.8. Sistemas de Ejes y planos en 3D
Las coordenadas polares definen el punto utilizando la apertura de un ángulo con centro
en el origen (llamado origen polar o polo) y la longitud de un radio que parte del mismo
punto, es decir el cruce entre la línea de ángulo (arc y la línea del radio, determina el
punto.
La forma de identificarlo es utilizando la letra "R" para indicar el radio y la letra "A"
para indicar el ángulo. En la Fig. 3.9 se puede observar como el punto del dibujo se
define como: R40,31 A30
3.2.1.2 Coordenadas polares
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Fig. 3.9 Coordenadas polares
Las coordenadas polares no definen puntos diferentes a las rectangulares, sino que lo
que hacen, es definir el mismo punto utilizando otros atos. En el ejemplo de la figura
se puede observar como el punto está indicado en coord das rectangulares y en
coordenadas polares, es decir R40,31 A30 = X7 Y4.
Las coordenadas rectangulares y las polares se usan para facilitar l programación y no
para complicarla, es decir el programador escogerá la ue mas le facilite la tarea de
programación. En la pieza de la Fig. 3.10 es preferible hacerlo utilizando las polares,
pues de otro modo se tienen que calcular los diferentes puntos para conocer las
coordenadas X, Y.
Fig. 3.10. Pieza en polares con ángulo incremental
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3.2.2 SISTEMA DE CONTROL DE EJES
A B,
movimiento no interpolado.
movimiento interpolado.
Todo movimiento puede descomponerse en tres vectores instantáneos. Este sería, X, Y
y Z. Para efectos de ejemplo, usaremos solo dos ejes, Ahora, si intentamos llevar
la punta de la herramienta de un punto a un punto requerimos que los motores
realicen un movimiento acorde con la distancia a recor r en cada eje, más o menos del
siguiente modo:
Fig. 3.11. Movimiento no interpolado
Puede notarse en la figura 3.11, siendo que las distancias a recorrer de los ejes son
desiguales, tendremos un movimiento a 45° hasta que un de los motores agote la
distancia a recorrer.
A partir de ahí, el movimiento será tan sólo en el eje que aún no ha llegado a su destino;
Esto es lo que se conoce como un
Es decir, cada motor va por su propia cuenta. Pero, si nuestro control puede calcular el
tiempo estimado de arribo en base a la velocidad normal de uno de los motores, y con
ello calcular una velocidad conveniente para que el se ndo motor llegue a su punto
final al mismo tiempo, entonces tendremos un (Fig. 3.12).
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Fig. 3.12. Movimiento interpolado
Este movimiento en particular es mucho más útil que el erior, pues nos permite trazar
líneas rectas entre puntos, en lugar de depender de ve ocidades fijas de los motores. Más
aún, si podemos variar controladamente las velocidades en los motores, por decir algo,
de modo senoidal, mientras que el otro lo variamos de modo cosenoidal, podemos trazar
arcos regulares con la trayectoria de la herramienta.
Si podemos variar esta velocidad para que no sea fija, o variable de modo regular,
podemos realizar curvas no regulares (Fig. 3.13).
Fig. 3.13: Movimiento curvilíneo
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Esta habilidad para controlar las velocidades de motores y ejes a través de ecuaciones
matemáticas es lo que da a este tipo de maquinas su nombre de
En los ejemplos anteriores se tiene que, de un punto A se parte para
llegar a un punto B, en programación CNC existen dos métodos para hacer este
movimiento: por medio del sistema absoluto y por sistema incremental.
En el sistema de coordenadas absolutas, los valores se refieren al origen, ya sea de la
máquina (M) o después de un decalaje de cero maquina, al cero de la pieza (W). Todos
los puntos destino son descritos desde el origen del sistema de coordenadas, mediante la
indicación de las distancias X, Y y Z para el caso de la fresa, Z y X para el torno.
Ejemplo: En la figura 3.14 se observan dos puntos (S y E) los cuales deberán ser
maquinados de acuerdo a las cotas indicadas.
Fig. 3.14. Coordenadas absolutas – incrementales
Control Numérico
Computarizado.
3.2.2.1 Sistema de coordenadas absolutas
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2
Para la figura 3.14 , usando el sistema absoluto, se tiene lo siguiente:
Punto S: X20, Y46
Punto E: X40, Y20.1
El sistema de coordenadas incrementales se refiere a la posición actual de la
herramienta, (punto de referencia de la herramienta "N esto es, se toma de referencia
la última posición de la herramienta, por lo tanto se ndrán que introducir los valores
de diferencia entre la posición actual y el punto final, tomando en cuenta la dirección.2
Ejemplo: Indicar las coordenadas incrementales del los puntos S y E de la figura
anterior (Fig. 3.14), usando para el primer punto (S) el origen de coordenadas como
referencia; por lo que se tiene:
Punto S: X20, Y46
Para el segundo punto (E), se toma el punto (S) como referencia.
Punto E: X20, Y-25.9
En la fig. 3.15. Las coordenadas absolutas se refieren a una posición fija, y las
coordenadas incrementales se refieren a la posición de la herramienta.
3.2.2.2 Sistema de coordenadas incrementales
Descripción del software Emco WinNC GE Series Fanuc 21 MB, EMCO MAIER. Pág. D1-D10
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Fig. 3.15. Las coordenadas absolutas e incrementales
La finalidad de la medición de datos de herramienta es que el software utilice para el
posicionamiento la punta de herramienta o el punto medio de la herramienta en la
superficie frontal y no el punto de referencia del asiento de herramienta.
Hay que medir cada herramienta que se utiliza para el mecanizado. Para ello se mide la
distancia desde el punto de referencia de asiento de h ramienta "N" a la punta de la
herramienta correspondiente. Fig. 3.16
Fig.3.16. Corrección de longitud
3.3 MEDICIÓN DE DATOS DE HERRAMIENTA
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Cada una de estas distancias se guarda como parámetro en el registro de decalajes
(COMP.) Por ejemplo: la herramienta 1 se guarda como parámetro en el registro de
decalajes H1).
Puede seleccionarse cualquier número de corrección (má 32), pero dicho número ha
de tenerse en cuenta en la compensación de longitud de herramienta en el programa de
piezas.
Las correcciones de longitud pueden calcularse semi automáticamente, el radio de corte
ha de insertarse manualmente como parámetro H.
Hay que tener cuidado para no confundir los parámetros H de longitudes y radios.
Sólo es necesario insertar el radio de herramienta si la herramienta en cuestión se
selecciona una compensación del radio herramienta.
En el programa se llama la compensación de longitud de herramienta con los comandos
G43 (positivo) o G44 (negativo).Para G17 (plano XY act ):
La medición de los datos de herramienta (COMP.) se rea iza para:
Z absoluto desde el punto "N"
R radio de herramienta (Fig. 3.17)
Para todos los demás planos activos se calcula siempre el eje vertical al plano.
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Fig. 3.17. Radio de Herramienta R
Para el caso de la fresadora el cero de la herramienta se encuentra e la parte inferior y
centro del husillo. (Fig. 3.18)
Fig.3.18. Origen de coordenadas N
Como puede suponerse, la única cota para ajustar el cero de herramienta a la punta de
herramienta, es tan solo la longitud (eje Z), y, para fectos de maquinado, importa
también el diámetro del cortador. (Fig. 3.19)
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Fig. 3.19. Medición longitud y diámetro de herramienta
Los Offsets se encargan de sumar o restar los valores e la herramienta, así, no hay
necesidad de alterar el programa, solo variar los valores registrados en los Offsets. Así
pues, cada herramienta tiene su juego de offsets; ya sea XZ para un torno, o ZD para
centro de maquinado.
Este dato está grabado en el control de la máquina de control numérico y es llamado en
el momento en que se carga la herramienta. Así, cada herramienta tiene un punto
distinto que se valida al momento de cortar.