Las maquinas CNC del tipo torno-fresa aprovechan al máximo las capacidades de corte en piezas cilíndricas de un torno y las operaciones de fresado de un centro de maquinado.
Las piezas complejas pueden ser mecanizadas en una sola preparación de estas máquinas con lo que se consigue reducción el tiempo de operación manteniendo una buena precisión. La selección adecuada del software CAM que se utilizara es clave para poder responder al óptimo desempeño del proceso de manufactura CNC. Por lo que es critico escoger la tecnología adecuada de software, pues esperamos la mayor productividad de la inversión que hicimos en la máquina. ESPRIT de DP Technology ofrece una poderosa funcionalidad de maquinado usando los ejes C y Y para un amplio rango de máquinas herramientas multitareas.
Torneado y Fresado usando el Eje C
Cuando un torno CNC está equipado con un eje de rotación en el husillo se le conoce como eje C. Este eje C contiene una herramienta activa que te permite ejecutar de manera simultánea operaciones de torneado, fresado y taladrado en una sola preparación y un solo ciclo. La programación del eje C, permite fresar y taladrar sobre el stock externo de material del diámetro o la cara de la pieza. Sin embargo, como las herramientas están montadas en una torreta del husillo del torno, su movimiento permanece en los dos ejes del torno tradicional. Solo ciertas características de la pieza que sean paralelas o perpendiculares al eje central del husillo pueden ser directamente atacadas por las herramientas del eje de rotación.
Para contrarrestar este problema el área a maquinar es rotada para siempre estar normal al stock, de manera que las ranuras y los taladros sean fáciles de manufacturar cuando estas áreas tengan algún desarrollo de pockets y perfiles alrededor del movimiento del eje rotatorio C.
Torneado y fresado para diámetros externos OD usando el eje C
La programación del eje C genera recorridos de herramienta tipo desarrollo (wrapped) sobre la pieza cilíndrica normal al eje de rotación Z, de esta manera los ejes Z y C son controlados simultáneamente mientras la herramienta se mantiene en el centro de la pieza.
Torneado y fresado en caras usando el eje C
La herramienta se posiciona a una profundidad Z paralela al plano XY con cortes simultáneos CX
(Izq) Fresado usando el eje C (Der) Fresado en las caras usando el eje C
Torneado y fresado en el eje Y
Para un maquinado excéntrico o fuera de centros se usa un cuarto eje conocido como Y. El eje Y agrega un nuevo tercer eje a la torreta permitiendo que las herramientas de corte rotativas maquinen la pieza montada sobre la línea de eje o husillo. Es posible indexar o permitir que la pieza este alineada a el eje rotacional C, mientras el eje Y suministra un movimiento adicional de herramienta. El eje Y incrementa la productividad permitiendo al taller maquinar piezas con características que no estén en la línea de centros de la pieza. La programación del eje Y, permite al torno ser configurado como una máquina de fresado indexable donde puedes maquinar diámetros y caras frontales.
Torneado y taladrado en diámetros externos OD usando el eje Y
Para el desbaste en diámetros, el recorrido de herramienta o toolpath se programa paralelo al plano ZY a cierta profundidad a lo largo del eje X. Esta libertad de movimiento adicional permite la creación de maquinados fuera de centro sobre el diámetro de la pieza.
Fresado en caras usando el eje Y
Las operaciones de careado pueden ser a cualquier profundidad sobre el eje Z paralelo al plano XY. Las operaciones de careado sobre el eje Y tienen ventaja sobre las del eje C, ya que no requieren interpolación CX para hacer cortes lineares. Con el eje C asegurado o en lock, la operación del eje Y puede desempeñarse a un mejor nivel de precisión.
(Izq) Fresado en diámetros externos OD Milling usando Eje Y (Der) Fresado en Caras usando Eje Y
Fresado y Torneado en el eje C usando ESPRIT
ESPRIT CAM soporta mecanizado con el aditamento de rotación o eje C usando sus ciclos especializados de desarrollo Wrap (desarrollo o envolventes). Para los cortes Wrap sobre las superficies de las piezas cilíndricas los ciclos:
- Wrap Pockets o ranurados
- Wrap countouring o perfilado
- Wrap Drilling o taladrado
Y para cortes rotatorios del eje C en caras:
- Rotary face poketing o ranurado en caras
- Rotary face contouring o perfilado en caras
Las operaciones de Wrap en ESPRIT aceptan entrada datos geométricos en 2D y 3D. Los "Features" o características geométricas generadas sobre el modelo solidó 3D son identificados por el software ESPRIT. Estas operaciones también pueden ser leídas desde geometría en planos 2D (solo en el plano XY) como curvas, etc. El usuario solo necesita dar de dato el diámetro del material de stock y ESPRIT calcula la posición de desarrollo o wrap del feature del sólido que maquinara. Un ejemplo de esto es grabar un texto sobre el diámetro
(Arriba Izq) Contorneado, Pocket y Taladros en desbaste para una pieza cilíndrica, (Arriba Der) Grabado en caras y diámetros
(Izq)La herramienta siempre al centro y perpendicular o paralela al husillo (Der) Desarrollos planos calculados por Esprit en superficies cilíndricas
Fresado y Torneado en el eje Y usando ESPRIT
ESPRIT maneja un ambiente integrado de programación diseñado para maquinas herramientas CNC multitareas, y multifunciones. Para el fresado en el eje Y ESPRIT ofrece una amplia gama de ciclos de maquinado incluyendo careado, contorneado, pockets, perfilado, agujeros y más. La programación del eje Y se parece mucho a la programación del cuarto eje en una fresadora con herramientas intercambiables (indexable), así también el set up o preparación del mecanizado de las piezas en ESPRIT es muy parecido
Mientras en el eje C las herramientas deben permanecer en el centro, en el caso del eje Y ESPRIT ofrece 4 opciones de orientación en las maquinas herramientas, la primera opción es centrar el eje de la herramienta a lo largo del eje radial justo como en la posición del eje C. La segunda es alinear el lateral de la herramienta a lo largo del eje radial para permitir corte en las paredes.
La tercera y la cuarta opciones ofrecen posibilidades interesantes como: Un offset constante ofrece una distancia constante de la herramienta desde el eje radial, esta opción funciona muy bien para operaciones de cortes helicoidales. La cuarta es la opción Normal a la Característica de la Pieza (Normal to Feature) donde se posiciona la herramienta normal al corte que hará. Esta opción es muy usada en manufactura de formas irregulares, como por ejemplo en un cigüeñal.
Una opción que hay que considerar es que ESPRIT tiene la capacidad de candadear un eje (lock) en una máquina de 5 ejes, convirtiendo la operación en un mecanizado de 4 ejes que puede ser ejecutado en una máquina herramienta torno-fresado con eje Y.
(Izq) Taladros fuera de centros y en las esquinas de los pockets (Der) Eje candadeado para convertir de 5 a 4 ejes
(Izq) Herramienta orientada normal al feature o característica de la pieza a desbastar (Der) Cortes de ranuras helicoidales
Verificación y Sincronización.
Los comandos para sincronizar, verificar y optimizar las estrategias de mecanizado de torno-fresa están integrados totalmente en la simulación de sólidos de ESPRIT. El software simula el recorrido de herramienta en 3D en cualquiera de sus ciclos de manufactura en un solo despliegue. Destacando la visualización de la ruta de la herramienta en la pieza, de esta manera nos podemos dar cuenta antes de cualquier colisión o error que hayamos cometido y así poder mover, copiar, editar las operaciones para poder optimizar los ciclos de proceso.
En las operaciones de fresado y torno con el software ESPRIT, es fácil sincronizar las torretas manejadoras de herramientas y husillos. El administrador de operaciones de ESPRIT (Operations Manager) despliega estas con su asignación de torreta separada por columnas. Las operaciones son sincronizadas usando un highlights en los renglones donde hubo cambios de herramienta o usando arrastre o drag del mouse directamente en una operación de maquinado, la gráfica muestra este comando.
(Izq) Las operaciones de los husillos y sus torretas coordinadas para optimizar el tiempo de maquinado (Der) Sincronización Drag and Drop en Esprit
(Arriba) Un cambio de herramienta en "highlight" para moverlo a una nueva posición y así administrarlo mejor
¿Porque el eje Y?
El mayor beneficio que obtenemos de las operaciones de torneado-fresado, está en el manejo de la pieza de trabajo. Esta pieza solo se monta una vez en la bancada de la máquina, de ahí que la precisión y simplicidad de maquinar múltiples características de la pieza nos ahorra mucho tiempo, y a la vez asegura buenos resultados en el acabado. Por lo que en una sola operación de una maquina obtenemos múltiples maquinados. Entonces el set up que hacemos optimiza el trabajo por completo por los beneficios que recién comentamos.
El apoyo de este tipo de máquinas es muy importante en el ahorro de tiempo en el taller, ya que se aprovecha el tiempo que se pierde en estar sacando la pieza del torno para moverla a una segunda máquina para operaciones de ranurado o algún otro fresado adicional, por ejemplo, cuando se puede hacer todo con el uso del eje rotatorio y su magazine de herramientas. Además, con el uso de equipos de máquinas torno-fresado convencionales no nos escapamos de la restricción de dos ejes. Aun y con interpolación de ejes que nos simularían 3 ejes nos vemos muy limitados para muchas operaciones.
Un equipo con eje Y de torno-fresado se puede pensar como dos tipos de máquinas unidas. La primera con operaciones de torno y la segunda como un centro de maquinado de 4 ejes. Cambiar entre los dos tipos de máquinas es muy sencillo con ESPRIT porque te permite crear una gran variedad de operaciones en el orden que elijas y en un solo archivo.
Por: Ann Mazakas - ESPRIT Newsletter Diciembre 2010 - Con la autorización de: DP Technology Corp.( Hoy parte de Hexagon MI)
