Módulo Técnico 08¶
Control Numérico Computarizado (CNC)
Este módulo me genera mucha expectativa, ya que, aunque tengo experiencia en el uso de un Router CNC, sé que no estoy aprovechando todas las capacidades que esta tecnología ofrece. Mi aprendizaje ha sido autodidacta, y aunque he alcanzado cierto dominio sobre todo en modelos 2D, reconozco que aún me falta mucho por explorar.
Estoy interesado en aprender a utilizar todas las herramientas disponibles de manera más eficiente y en comprender mejor las configuraciones avanzadas que pueden optimizar la calidad de mis proyectos.
Historia del CNC
La historia del CNC es clave para entender su importancia en la industria moderna. Todo comenzó en los años 40 y 50 con el trabajo pionero de John T. Parsons en Estados Unidos, quien ideó un sistema para automatizar las fresadoras mediante tarjetas perforadas. Estas tarjetas que contenían información sobre los movimientos necesarios, fueron el primer paso hacia la creación de máquinas controladas por computadora.
Con la evolución de la tecnología, los sistemas CNC se convirtieron en herramientas indispensables para la fabricación precisa y repetitiva.
En los años 60 y 70, la introducción de transistores y microcontroladores permitió una mayor inteligencia en estas máquinas, haciendo posible la creación de piezas más complejas con un nivel de precisión impensable anteriormente. A lo largo de las décadas, el CNC pasó de ser una herramienta exclusiva de grandes industrias a estar presente en talleres y pequeñas empresas gracias a la reducción de costos y la simplificación del software.
Tecnología Sustractiva (Fresadoras CNC)
La tecnología sustractiva es la base de gran parte del trabajo en fabricación. Consiste en remover material de un bloque sólido para obtener la forma deseada. En este módulo, se exploran las fresadoras CNC, que permiten realizar cortes, ranurados y desbastes con una precisión que no se puede lograr manualmente.
Lo más relevante aquí es comprender cómo los parámetros de la máquina, como la velocidad de avance, la profundidad de corte y la selección de la fresa adecuada, deben ser ajustados según el material y el proyecto en cuestión. Esto no solo optimiza la calidad del trabajo, sino también el tiempo y los recursos invertidos.
Código G)
El código G es un lenguaje de programación que controla los movimientos y funciones de las máquinas CNC en el mecanizado. Este lenguaje permite programar desplazamientos (como movimientos rápidos y ciclos de perforación) y funciones adicionales (como la activación del husillo y el refrigerante) mediante comandos específicos. Variables como X, Y y Z para los ejes o F y S para las velocidades de avance y husillo se utilizan para definir cada acción. Así, el código G traduce diseños CAD en instrucciones que guían a la máquina CNC en el proceso de fabricación.
Diseño Aplicado a CNC
El diseño para CNC no se limita a la creación de modelos digitales. Implica considerar factores como las tolerancias, los radios mínimos generados por las herramientas y la disposición del material en la mesa de trabajo. En este módulo podemos ver cómo estos detalles son cruciales para asegurar que las piezas encajen correctamente y se fabriquen sin problemas.
También he aprendido a optimizar los encastres y los puntos de fijación para maximizar la eficiencia y reducir el desperdicio de material. Este enfoque me permitirá diseñar con una visión más integral, asegurando que cada proyecto esté listo para ser mecanizado sin problemas.
Estrategias de Mecanizado
Aquí es donde se integran de manera práctica las diferentes estrategias que se pueden aplicar en el mecanizado con un Router CNC de 3 ejes. En 2D, se abordan técnicas fundamentales como el mecanizado de cara, contorno, ranurado y taladrado que son esenciales para dar forma a las piezas. Por otro lado, las estrategias 3D permiten trabajar superficies complejas mediante el mecanizado en planos, en paralelo y en espiral.
Fresas
Un aspecto clave en este módulo ha sido el aprendizaje detallado sobre las fresas, abarcando tanto su anatomía como sus aplicaciones específicas en el mecanizado. Anteriormente, mi conocimiento sobre fresas era limitado, pero ahora entiendo mejor cómo cada parte de la fresa influye en su rendimiento.
Saber seleccionar la fresa correcta según el material, la estrategia de mecanizado y terminación deseada ha sido fundamental para mejorar la precisión de mis trabajos, optimizar los tiempos y extender la vida útil de las herramientas.
El mango es la parte cilíndrica que se inserta en el husillo, y es clave elegir el mandril correcto para evitar vibraciones.
El ángulo de la hélice define la cantidad de viruta extraída, afectando la limpieza del corte y la vida útil de la herramienta.
El labio y la hélice determinan la capacidad de arranque y el acabado.
El diámetro exterior fija el tamaño del corte, crucial para la precisión.
La longitud de corte marca la profundidad máxima por pasada, y la longitud total garantiza que la fresa alcance la altura total del modelo.
Tipos de fresas para Router CNC:
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Fresas planas y helicoidales para ranurado recto: Comunes para cortes planos en madera, son básicas y efectivas en materiales blandos.
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Fresas de bolilla para relieve 3D: Ideales para acabados suaves en superficies curvas, permiten un desbaste preciso en “U”.
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Fresas en “V” para grabado: Usadas en trabajos de alta precisión, son indispensables para grabados finos y detalles complejos.
Software de Mecanizado (Fabricación - Fusion 360)
Fusion 360 no es solo una herramienta para diseñar en 3D; su módulo CAM es clave para convertir esos diseños en instrucciones precisas para el Router CNC.
La posibilidad de configurar herramientas, materiales y simulaciones antes de generar el código G me ha permitido detectar posibles errores antes de realizar el mecanizado, ahorrando tiempo y evitando desperdicio de material. Además, el software ofrece opciones avanzadas para trabajos complejos que ahora estoy explorando con mayor seguridad.
Esta integración entre diseño y fabricación es lo que realmente me está permitiendo mejorar mis habilidades.
Router X-Carve
El X-Carve es el router CNC que se utiliza en los laboratorios Utec y sus dimensiones de trabajo (mesa de trabajo) son: Eje X 750 mm, Eje Y 750 mm, Eje Z 114 mm
Aunque ya tenía experiencia utilizando un equipo de similares características pero de otra marca, este módulo me ha permitido conocer detalles que antes pasaba por alto, como la importancia de seleccionar la fresa correcta para cada operación y cómo configurar correctamente las pasadas de corte según el material y el proyecto.
Entender mejor las capacidades de esta máquina y cómo aprovechar al máximo sus características me ha dado una nueva perspectiva sobre cómo abordar mis proyectos.
Ejemplo de Router CNC Generico
Medidas de Seguridad
En esta sección, se destaca la importancia de seguir estrictamente las normas de seguridad cuando se trabaja con máquinas CNC. Desde el uso de protección personal adecuada como por ejemplo lentes de seguridad, hasta la gestión de los cables y herramientas, cada detalle es importante para evitar accidentes.
Aprender sobre los riesgos mecánicos y cómo mitigarlos asi como asegurar la sujeción correcta del material y mantener los interruptores de emergencia accesibles, es clave para trabajar con más confianza y seguridad.
Este módulo ofrece recomendaciones prácticas para implementar mejores hábitos de seguridad en mi entorno de trabajo.
Aprendimos
Los tutoriales y las clases sincrónicas han sido fundamentales para complementar mis conocimientos, gracias a la claridad con la que los docentes y expertos exponen los temas.
Los tutoriales me han permitido ver en detalle las configuraciones necesarias, mientras que las clases en vivo han brindado explicaciones precisas y orientaciones prácticas que me han ayudado a entender mejor los conceptos. Esta combinación de recursos me da la confianza para aplicar lo aprendido en mis futuros proyectos.
Además, las masterclasses han añadido un valor excepcional al proceso de aprendizaje.
El zoom que compartimos con Gonzalo Reyes, en particular, nos permitió ir más allá de lo convencional, mostrando aplicaciones prácticas de la fabricación digital utilizando CNC para la realización de moldes de hormigón.
Gonzalo compartió su innovadora experiencia con un robot KUKA, que permite crear moldes con una precisión y versatilidad extraordinaria.
Su incursión en la adaptación de un extrusor de pellet de plástico al robot KUKA es especialmente inspiradora, ya que le permitirá fabricar moldes grandes en plástico y reciclarlos, promoviendo una tecnología amigable con el medio ambiente.
Su pasion y disposición a compartir su conocimiento hacen de él una figura verdaderamente inspiradora y que ademas esta en nuestro pais.
En resumen, este módulo ha sido una fuente invaluable de conocimientos y herramientas, no solo por los aspectos técnicos, sino también por las inspiradoras experiencias compartidas, que sin duda influirán positivamente en mis futuros proyectos.
Actividad y entrega
1) Descargar el archivo5 .f3d q 2) Abrir el mismo en FUSION 360 3) En Fusion360 ingresar al módulo de FABRICACIÓN 4) Configurar la máquina a utilizar como fresadora y setear como máquina definida para el trabajo. 5) Utilizando los menúes 2D y TALADRADO
Realizar las operaciones de mecanizado correspondientes para obtener (partiendo de una tabla de 200x200x10mm de madera multilaminada) las operaciones deberán respetar la profundidad de pasada igual a 1 mm Las estrategias de mecanizado a utilizar son:
2D CAJERAS
TALADRADO
CONTORNEADO
6) Una vez generadas las 3 operaciones de mecanizado, deberá chequear que se cumplan los objetivos del mecanizado 7) Una vez simuladas las 3 operaciones, deberá generar el CÓDIGO G (en formato .NC) 8) enviar el g.code (ARCHIVO .NC) generado por mail a la casilla del docente : maximiliano.torres@utec.edu.uy 9) Documentar cada paso del proceso con capturas de pantalla, y descripciones de cada paso del mismo.
Conclusiónes
Este módulo ha sido un desafío importante en mi proceso de aprendizaje de la fabricación digital utilizando tecnología CNC. Aunque he adquirido nuevos conocimientos y habilidades técnicas, me encontré con una serie de problemas que enlentecieron mi progreso en el ejercicio.
La configuración inicial, la definición de las herramientas y las zonas de trabajo se realizaron sin mayores inconvenientes. Sin embargo, al llegar a la etapa de realización de las cajeras, experimenté un problema que también enfrentaron varios de mis compañeros.
A pesar de realizar ajustes en los parámetros de fresado el error continuaba en la simulación desbastando hasta la base del material, lo que resultó en un trabajo que no cumplía con el objetivo del ejercicio.
Este problema continuo incluso después de intentar aplicar los cambios recomendados en la clase por Zoom. No pude encontrar una solución por mí mismo, lo que me llevó a enviar el archivo de Fusion 360 al docente para su revisión.
En cuanto a las perforaciones de taladros y el contorno, en principio no parecieron presentar problemas, pero la dificultad con las cajeras me dejó bastante confundido. Además, mi experiencia previa con otro módulo CAM utilizando el software TYPE3, que opera de manera diferente a Fusion 360, agregó un nivel extra de complejidad.
Este cambio en la forma de trabajar me generó muchas dudas que espero poder resolver pronto.
En resumen, este módulo no ha sido fácil y las dificultades encontradas retrasaron mi entrega del ejercicio. Aunque he logrado avanzar en algunos aspectos, los problemas experimentados, especialmente con el fresado de las cajeras y las configuraciones de altura, me han demostrado que aún tengo mucho por aprender.
Este tipo de experiencias, aunque un poco frustrantes, son parte del proceso de aprendizaje, y debo seguir trabajando para superar estos desafíos y mejorar en el manejo de herramientas y procesos de fabricación digital.
Práctico Realizado en UTEC Rivera
El práctico se realizó en el laboratorio de la UTEC Rivera, donde se ejecutó el fresado de la pieza.
Además, el docente complementó el trabajo compartiendo sus conocimientos y experiencia, lo que fue de gran ayuda para comprender mejor los procesos y superar las dificultades que se presentaron.
A continuación, imágenes que muestran el proceso y resultado final del trabajo.
