مشروع تخرج بعنوان Operation Guide and Proposal of Practices for Machines Computerized Numerical Control – Machining Center

مشروع تخرج بعنوان Operation Guide and Proposal of Practices for Machines Computerized Numerical Control – Machining Center
اسم المؤلف
Thalía Ramírez Díaz
التاريخ
10 يوليو 2021
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مشروع تخرج بعنوان
Operation Guide and Proposal of Practices for Machines Computerized Numerical Control – Machining Center
Practical Educational Work
What to Obtain the Title of:
Mechanical Electrical Engineer
Presents:
Thalía Ramírez Díaz
Veracruz University
Faculty of Mechanical Engineering and Electrical
Director:
Ing. Rodolfo Solórzano Hernández
Universidad Veracruzana
Facultad De Ingeniería Mecánica Y
Eléctrica
“guía De Operación Y Propuesta De
Prácticas Para Máquinas De
Control Numérico Computarizado:
Centro De Maquinado“
Trabajo Práctico Educativo
Que Para Obtener El Título De:
Ingeniero Mecánico Eléctricista
Presenta:
Thalía Ramírez Díaz
Director:
Ing. Rodolfo Solórzano Hernández
Index
Introduction . 1
Chapter 1. General information on CNC machines 2
1.1 History of machine tools 5
1.2 Factors that favor the implementation of the CNC 8
1.3 Advantages of using CNC systems. 9
1.4 Disadvantages of using CNC systems. 9
1.5 Components of a CNC machining center 10
1.5.1 Main axes 10
1.5.2 Rack components 11
1.5.2.1 Bench. eleven
1.5.2.2. Table 11
1.5.2.3 Cart. eleven
1.5.2.4 Column. eleven
1.5.3 Transmission system. eleven
1.5.3.1 Ball screw 12
1.5.3.2 Servomotors. 13
1.5.4 Electro-Informatics System. 13
1.5.4.1 CPU 13
1.5.4.2 Input peripherals. 14
1.5.4.3 Output Peripherals 16
Chapter 2. Tools and liquids for cutting. 18
2.1 High speed cutters 20
2.2 Carbide burs 20
2.3 Shape of strawberries. twenty-one
2.4 Types of Strawberries. 2. 3
2.4.1 Two-hawk strawberries. 2. 3
2.4.2 Three-hawk strawberries. 2. 3
2.4.3 Multiple hawk strawberries. 24
2.4.4 Roughing cutters. 24V
2.5 Strawberry Failures 25
2.5.1 Excessive heat. 25
2.5.2 Abrasion 26
2.5.3 Chipping of cutting edges. 26
2.5.4 Obstruction. 27
2.5.5 Accumulated edges 28
2.5.6 Mechanical hardening of the workpiece 29
2.5.7 Craterization. 29
2.6 Cutting fluids 30
2.7 History of cutting fluids 30
2.8 Advantages of using cutting fluids. 32
2.9 Disadvantages of using cutting fluids. 32
2.10 Characteristics of a good cutting liquid. 32
2.11 Types of liquids for cutting. 33
2.11.1 Cutting oils. 33
2.11.1.1 Active oils for cutting. 3. 4
2.11.1.1 Inert cutting oils. 3. 4
2.11.2 Emulsifiable (soluble) oils. 35
2.11.3 Chemical cutting fluids 35
2.11.4 Advantages of using chemical liquids for cutting. 36
2.11.5 Types of chemical liquids for cutting. 36
2.12 Application of cutting fluids. 37
2.13 Calculation of cutting speeds, feed and depth of cut. 37
2.13.1 Cutting speed. 38
2.13.2 Forward speed. 40
2.13.3 Depth of cut. 41
Chapter 3. Programs for design and machining of parts. 42
3.1 General information on the G 44 code
3.1.1 Program structure 46
3.1.1.1 Name of the program. 46
3.1.1.2 Head of the program. 47VI
3.1.1.3 Body of the program 47
3.1.1.4 End of program. 48
3.2 Using Sheetcam 51
3.3 Using the Vectric Aspire 62
3.4 Using Mach3 72
Chapter 4. Equipment maintenance and safety regulations 79
4.1 Evolution of maintenance. 80
4.2 Types of maintenance. 81
4.3 Maintenance and upkeep 83
4.4 security. 84
4.4.1 General recommendations 84
4.4.1.1 Order and cleanliness. 84
4.4.1.2 Cargo handling. 85
4.4.1.3 Fires 86
4.4.1.4 Electrical risk 87
4.4.1.5 Handling of chemical products. 87
4.4.1.6 Handling of machines 89
4.4.1.7 Handling of tools. 90
4.4.1.8 Personal protection 91
4.4.2 How to deal with accidents 92
4.4.3 Suggestions when machining. 94
Chapter 5. Practices for the machining center. 96
Conclusions. 114
Bibliography 115VII
Index of Figures
Figure 1- 1 Vertical milling machine. 3
Figure 1- 2 Horizontal milling machine. 4
Figure 1- 3 Vertical machining center. 4
Figure 1- 5 Stone age tools. 5
Figure 1- 4 Horizontal machining center. 5
Figure 1- 6 Bronze Age Tools. . 6
Figure 1- 7 Iron Age Tools. . 6
Figure 1- 8 Tool (hand drill) from the Age of Machines. . 7
Figure 1- 9 Movement of axes 10
Figure 1- 10 Ball screw. 12
Figure 1- 11 Illustrative drawing of ball recirculation. 12
Figure 1- 12 Servomotors 13
Figure 1- 13 Types of command panels. . 14
Figure 1- 14 RS232 connection. fifteen
Figure 1- 15 Computer mouse 15
Figure 1- 16 Programmable controller 16
Figure 1- 17 Components of a machining center. 17
Figure 2- 1 Strawberries. 19
Figure 2- 2 High speed steel milling cutters. . twenty
Figure 2- 3 Carbide burs. twenty-one
Figure 2- 4 Straight tip bur. twenty-one
Figure 2- 5 Ball nose bur. . 22
Figure 2- 6 Toric tip bur. . 22
Figure 2- 7 Two hawk strawberries. 2. 3
Figure 2- 8 Strawberry with three hawks. 2. 3
Figure 2- 9 Multiple hawk strawberries. 24
Figure 2- 10 Roughing cutters. 24
Figure 2-11 Excessive heat reduces the life of any cutter. 25
Figure 2- 12 Abrasion dulls cutting edges. 26
Figure 2- 13 Too heavy a load on a cutting edge will cause the cutting edge to
astille. 27
Figure 2- 14 Clogging reduces chip space and can cause
let the strawberry break 28
Figure 2- 15 Accumulated edges result in a poor cut 28
Figure 2-16 Hardening of the workpiece can cause
strawberry failure 29
Figure 2-17 Using cutting fluid can reduce cratering. 30VIII
Figure 2- 18 sebum. . 31
Figure 2- 19 Fluid for cutting. 31
Figure 2- 20 Semi-transparent liquid for cutting that allows the visualization of the
machining in process 33
Figure 2- 21 Milling machine with three nozzles distributed to lubricate the cutter by the
right and left side
Figure 2- 21 Milling machine with three nozzles distributed to lubricate the cutter by the
left and right side and to lubricate the chip formation site (where
there is more heat and friction). . 37
Figure 3- 1 Technical drawings 43
Figure 3- 2 Drawing of a plate made in the Solidworks program. . 48
Figure 3- 3 G code of the rectangular plate made by the Vectric Aspire program.
fifty
Figure 3- 4 Autocad. 51
Figure 3- 5 Sheetcam 51
Figure 3- 6 Design in Autocad 52
Figure 3- 7 Assigning layers to the layout 52
Figure 3- 8 Design with their respective layers 53
Figure 3- 10 Importing the Autocad drawing to Sheetcam 54
Figure 3- 9 File with extension .DXF 54
Figure 3- 11 Window to position the drawing and indicate the units. 55
Figure 3- 12 Window for drilling options. 55
Figure 3- 13 Window for pocket options. 56
Figure 3- 14 Window for contour options with internal compensation. 57
Figure 3- 15 Window for cutting options for the outer contour of the part. 58
Figure 3- 16 Cutting paths for drilling operation. 59
Figure 3- 18 Window to indicate where to save the G 60 code
Figure 3- 17 Post-processor location. . 60
Figure 3- 19 Summary of operations. 61
Figure 3- 20 Notepad with .TAP extension. . 61
Figure 3- 22 Vectric Aspire 62
Figure 3- 21 Heading and body part of the G-code of the figure designed in
Autocad. 61
Figure 3- 24 Icon to import designs 63
Figure 3- 23 Flor de lis of the Universidad Veracruzana. 62
Figure 3- 25 Icon to indicate the creation of a new file. . 63
Figure 3- 26 Workpiece setup. 64
Figure 3- 27 Icon to import images. 64
Figure 3- 28 Image selection to vectorize. . 65
Figure 3- 29 Type of plot. 65
Figure 3- 30 Button to accept the creation of the vectors. . 66 IX
Figure 3-31 Vectorized image. 66
Figure 3-32 In this image we can see the tab change icon and
that the lines of the design turned pink, it means that they are selected. 67
Figure 3- 33 Tab to indicate machining operations. 67
Figure 3- 34 60º and 6mm V-Bit Recorder. 68
Figure 3- 35 Window to indicate the characteristics of the cut. 68
Figure 3- 36 Simulation of cut 69
Figure 3- 37 Button to close the tab. 69
Figure 3- 38 Icon to save the operation and encode it. 70
Figure 3- 39 Buttons to indicate the type of code, to save it and to close the
tab. 70
Figure 3- 40 Part of the G code for machining the UV fleur-de-lis. 71
Figure 3- 42 The upper left window is the part of the interface where you can
shows the G code to machine the desired part. . 72
Figure 3- 41 Mach3. 72
Figure 3- 43 Window where the G code is displayed. 73
Figure 3- 44 Axis coordinates window. . 73
Figure 3- 45 Screen to view the cutting simulation in real time 74
Figure 3- 46 Mach3 interface buttons. 74
Figure 3- 47 Tool information windows, feed rate of the tool
carriage and spindle speed. . 75
Figure 3-49 In this image we can see that the code has already been loaded in the
command window and that the design is already on the
simulation. 76
Figure 3- 48 Tab to load the previously created G code. . 76
Figure 3- 50 Editing keys. . 77
Figure 3- 51 Coordinate axes at the origin 77
Figure 3- 52 Carriage forward speed at 80% of speed 78
Figure 4- 1 Order and cleanliness in the workshop 84
Figure 4- 2 Back positions when loading 85
Figure 4- 3 Positions to load. 85
Figure 4- 4 Use of the extinguisher. 86
Figure 4- 5 Electrical hazard due to bare cables 87
Figure 4- 6 Unsafe electrical condition. 87
Figure 4- 7 Adequate personal protections. . 88
Figure 4- 8 Proper handling of machinery. 89
Figure 4- 9 Improper use of the screwdriver 90
Figure 4- 10 Correct way to carry tools. 90
Figure 4- 11 91X Personal Protective Equipment
Figure 4- 12 Steps to perform cardiopulmonary resuscitation. 94
Figure 4- 13 It is recommended to keep the strawberries in their original packaging and
arrange them in an orderly manner so that they are not damaged. 95
Table index
Table 2- 1 Manufacturer’s Recommended Cutting Speeds. 38
Table 2- 2 Recommended feeds per tooth 41
Índice
Introducción . 1
Capítulo 1. Generalidades sobre máquinas CNC 2
1.1 Historia de las máquinas herramienta 5
1.2 Factores que favorecen la implantación del CNC 8
1.3 Ventajas de la utilización de sistemas CNC . 9
1.4 Desventajas de la utilización de sistemas CNC . 9
1.5 Componentes de un centro de maquinado CNC 10
1.5.1 Ejes principales 10
1.5.2 Componentes de bastidor 11
1.5.2.1 Bancada . 11
1.5.2.2. Mesa 11
1.5.2.3 Carro . 11
1.5.2.4 Columna . 11
1.5.3 Sistema de transmisión . 11
1.5.3.1 Husillo de bolas 12
1.5.3.2 Servomotores . 13
1.5.4 Sistema Electro-Informático . 13
1.5.4.1 CPU 13
1.5.4.2 Periféricos de entrada . 14
1.5.4.3 Periféricos de salida 16
Capítulo 2. Herramientas y líquidos para corte . 18
2.1 Fresas de alta velocidad 20
2.2 Fresas de carburo 20
2.3 Forma de las fresas . 21
2.4 Tipos de Fresas . 23
2.4.1 Fresas de dos gavilanes . 23
2.4.2 Fresas de tres gavilanes . 23
2.4.3 Fresas de múltiples gavilanes . 24
2.4.4 Fresas de desbaste . 24V
2.5 Fallas de las fresas 25
2.5.1 Calor excesivo . 25
2.5.2 Abrasión 26
2.5.3 Astillado de los filos cortantes . 26
2.5.4 Obstrucción . 27
2.5.5 Filos acumulados 28
2.5.6 Endurecimiento mecánico de la pieza de trabajo 29
2.5.7 Craterización . 29
2.6 Líquidos para corte 30
2.7 Historia de los líquidos para corte 30
2.8 Ventajas de usar líquidos de corte . 32
2.9 Desventajas de usar líquidos de corte . 32
2.10 Características de un buen líquido para corte . 32
2.11 Tipos de líquidos para corte . 33
2.11.1 Aceites para corte . 33
2.11.1.1 Aceites activos para corte . 34
2.11.1.1 Aceites inertes para corte . 34
2.11.2 Aceites emulsificables (solubles) . 35
2.11.3 Líquidos químicos para corte 35
2.11.4 Ventajas del uso de líquidos químicos para corte . 36
2.11.5 Tipos de líquidos químicos para corte . 36
2.12 Aplicación de los líquidos para corte . 37
2.13 Cálculo de las velocidades de corte, avance y profundidad de corte . 37
2.13.1 Velocidad de corte . 38
2.13.2 Velocidad de avance . 40
2.13.3 Profundidad de corte . 41
Capítulo 3. Programas para diseño y maquinado de piezas . 42
3.1 Generalidades sobre el código G 44
3.1.1 Estructura del programa 46
3.1.1.1 Nombre del programa . 46
3.1.1.2 Cabeza del programa . 47VI
3.1.1.3 Cuerpo del programa 47
3.1.1.4 Fin de programa . 48
3.2 Uso de Sheetcam 51
3.3 Uso de Vectric Aspire 62
3.4 Uso de Mach3 72
Capítulo 4. Mantenimiento del equipo y normas de seguridad 79
4.1 Evolución del mantenimiento . 80
4.2 Tipos de mantenimiento . 81
4.3 Mantenimiento y conservación 83
4.4 seguridad . 84
4.4.1 Recomendaciones generales 84
4.4.1.1 Orden y limpieza . 84
4.4.1.2 Manejo de cargas . 85
4.4.1.3 Incendios 86
4.4.1.4 Riesgo eléctrico 87
4.4.1.5 Manejo de productos químicos . 87
4.4.1.6 Manejo de maquinas 89
4.4.1.7 Manejo de herramientas . 90
4.4.1.8 Protección personal 91
4.4.2 Cómo actuar ante accidentes 92
4.4.3 Sugerencias al maquinar . 94
Capítulo 5. Prácticas para el centro de maquinado . 96
Conclusiones . 114
Bibliografía 115VII
Índice de figuras
Figura 1- 1 Fresadora vertical. 3
Figura 1- 2 Fresadora horizontal. 4
Figura 1- 3 Centro de maquinado vertical. 4
Figura 1- 5 Herramientas de la edad de piedra . 5
Figura 1- 4 Centro de maquinado horizontal. 5
Figura 1- 6 Herramientas de la Edad del Bronce. . 6
Figura 1- 7 Herramientas de la Edad del Hierro. . 6
Figura 1- 8 Herramienta (taladro manual) de la Edad de las máquinas. . 7
Figura 1- 9 Desplazamiento de ejes 10
Figura 1- 10 Husillo de bolas . 12
Figura 1- 11 Dibujo ilustrativo sobre la recirculación de bolas . 12
Figura 1- 12 Servomotores 13
Figura 1- 13 Tipos de paneles de comandos. . 14
Figura 1- 14 Conexión RS232 . 15
Figura 1- 15 Ratón de computadora 15
Figura 1- 16 Autómata programable 16
Figura 1- 17 Componentes de un centro de maquinado. 17
Figura 2- 1 Fresas . 19
Figura 2- 2 Fresas de acero de alta velocidad. . 20
Figura 2- 3 Fresas de carburo . 21
Figura 2- 4 Fresa de punta recta . 21
Figura 2- 5 Fresa de punta esférica. . 22
Figura 2- 6 Fresa de punta tórica. . 22
Figura 2- 7 Fresas de dos gavilanes. 23
Figura 2- 8 Fresa de tres gavilanes . 23
Figura 2- 9 Fresas de múltiples gavilanes . 24
Figura 2- 10 Fresas de desbaste . 24
Figura 2- 11 El calor excesivo reduce la vida útil de toda fresa . 25
Figura 2- 12 La abrasión desafila los filos cortantes. 26
Figura 2- 13 Una carga demasiado pesada en un filo cortante hará que éste se
astille. 27
Figura 2- 14 La obstrucción reduce el espacio para las virutas y puede provocar
que se rompa la fresa 28
Figura 2- 15 Los filos acumulados dan como resultado un mal corte 28
Figura 2- 16 EL endurecimiento mecánico de la pieza de trabajo puede causar la
falla de la fresa 29
Figura 2- 17 El uso de líquido para corte puede reducir la craterización . 30VIII
Figura 2- 18 sebo. . 31
Figura 2- 19 Fluido para corte. 31
Figura 2- 20 Líquido semitransparente para corte que permite la visualización del
maquinado en proceso 33
Figura 2- 21 Fresadora con tres toberas distribuidas para lubricar la fresa por el
lado derecho e izquierdo y para lubricar el lugar de formación de virutas (donde
existe más calor y fricción). . 37
Figura 3- 1 Dibujos técnicos 43
Figura 3- 2 Dibujo de una placa hecho en el programa Solidworks. . 48
Figura 3- 3 Código G de la placa rectangular hecho por el programa Vectric Aspire.
50
Figura 3- 4 Autocad . 51
Figura 3- 5 Sheetcam 51
Figura 3- 6 Diseño en Autocad 52
Figura 3- 7 Asignación de capas al diseño 52
Figura 3- 8 Diseño con sus respectivas capas 53
Figura 3- 10 Importación del dibujo en Autocad a Sheetcam 54
Figura 3- 9 Archivo con extensión .DXF 54
Figura 3- 11 Ventana para posicionar el dibujo e indicar las unidades. 55
Figura 3- 12 Ventana para las opciones de taladrado . 55
Figura 3- 13 Ventana para opciones de cajeado . 56
Figura 3- 14 Ventana para opciones de contorno con compensación interior . 57
Figura 3- 15 Ventana para opciones de corte del contorno exterior de la pieza. 58
Figura 3- 16 Rutas de corte para la operación de taladrado. 59
Figura 3- 18 Ventana para indicar dónde guardar el código G 60
Figura 3- 17 Ubicación del Pos-procesador. . 60
Figura 3- 19 Resumen de operaciones. 61
Figura 3- 20 Bloc de notas con extensión .TAP. . 61
Figura 3- 22 Vectric Aspire 62
Figura 3- 21 Encabezado y parte del cuerpo del código G de la figura diseñada en
Autocad. 61
Figura 3- 24 Ícono para importar diseños 63
Figura 3- 23 Flor de lis de la Universidad Veracruzana . 62
Figura 3- 25 Ícono para indicar la creación de un nuevo archivo. . 63
Figura 3- 26 Configuración de la pieza de trabajo . 64
Figura 3- 27 Ícono para importar imágenes . 64
Figura 3- 28 Selección de imagen para vectorizar. . 65
Figura 3- 29 Tipo de trazado. 65
Figura 3- 30 Botón para aceptar la creación de los vectores. . 66IX
Figura 3- 31 Imagen vectorizada . 66
Figura 3- 32 En esta imagen podemos observar el ícono de cambio de pestaña y
que las líneas del diseño se tornaron rosa, significa que están seleccionadas . 67
Figura 3- 33 Pestaña para indicar operaciones de maquinado. 67
Figura 3- 34 Grabador V-Bit de 60º y 6mm. 68
Figura 3- 35 Ventana para indicar las características del corte . 68
Figura 3- 36 Simulación del corte 69
Figura 3- 37 Botón para cerrar la pestaña . 69
Figura 3- 38 Ícono para guardar la operación y codificarla. 70
Figura 3- 39 Botones para indicar el tipo de código, para guardarlo y para cerrar la
pestaña. 70
Figura 3- 40 Parte del código G para maquinar la flor de lis de la UV . 71
Figura 3- 42 La ventana superior izquierda, es la parte de la interfaz donde se
muestra el código G para maquinar la pieza deseada. . 72
Figura 3- 41 Mach3. 72
Figura 3- 43 Ventana donde se muestra el código G. . 73
Figura 3- 44 Ventana de coordenadas de los ejes. . 73
Figura 3- 45 Pantalla para ver la simulación de corte en tiempo real 74
Figura 3- 46 Botones de la interfaz de Mach3 . 74
Figura 3- 47 Ventanas de información de la herramienta, velocidad de avance del
carro y velocidad del husillo. . 75
Figura 3- 49 En esta imagen podemos observar que el código ya se cargó en la
ventana de comandos y que el diseño ya se encuentra en la pantalla de
simulación. 76
Figura 3- 48 Pestaña para cargar el código G previamente creado. . 76
Figura 3- 50 Teclas de edición. . 77
Figura 3- 51 Ejes coordenados en el origen 77
Figura 3- 52 Velocidad de avance del carro al 80% de la velocidad.78
Figura 4- 1 Orden y limpieza en el taller 84
Figura 4- 2 Posiciones de la espalda al cargar 85
Figura 4- 3 Posiciones para cargar. 85
Figura 4- 4 Uso del extintor. 86
Figura 4- 5 Riesgo eléctrico por cables pelados 87
Figura 4- 6 Condición eléctrica insegura. 87
Figura 4- 7 Protecciones personales adecuadas. . 88
Figura 4- 8 Manipulación adecuada de maquinaria . 89
Figura 4- 9 Uso inadecuado del desatornillador 90
Figura 4- 10 Forma correcta de portar herramientas . 90
Figura 4- 11 Equipo de protección personal 91X
Figura 4- 12 Pasos para realizar la reanimación cardiopulmonar. 94
Figura 4- 13 Se recomienda conservar las fresas en su empaque original y
acomodarlas de forma ordenada para que no se dañen . 95
Índice de tablas
Tabla 2- 1 Velocidades de corte recomendadas por el fabricante . 38
Tabla 2- 2 Avances recomendados por diente 41
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