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Tecnología CNC (control numérico por computadora)

Los sistemas tecnológicos CNC (control numérico por computadora) están incorporada en muchísimas herramientas usadas en tareas en fábricas y talleres de todo el mundo. 

Tornos, fresadoras, mesas de corte por plasma… Sin embargo ni siguiera los propios operarios entienden bien el proceso. Así que hoy toca explicar todo sobre esta tecnología. ¡También te diremos donde puedes comprar estos aparatitos!.

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Entendiendo la historia del CNC

Todos los avances tecnológicos que han tenido lugar en la historia ocurrieron por la existencia de una necesidad. En el caso de la tecnología CNC (Control Numérico Computarizado) fue la necesidad de agilizar los procesos en las fábricas a causa de la globalización e industrialización.

A medida que la rueda de la economía seguía girando cada vez más rápido, las empresas tenían que adaptarse para poder seguir dentro de su juego. La manera de hacerlo era con procesos más eficientes, tanto en términos monetarios como de tiempo. 

Ahora ya conocemos el resultado: la automatización de multitud de procesos con máquinas programadas previamente y que son capaces de realizar el mismo trabajo que un obrero en una cantidad de tiempo mucho menor.

Para poder llegar a ese nivel de sofisticación, en los años 50 se empezó a desarrollar el CN (Control Numérico) en EEUU. Para ese entonces, la manera de introducir datos era con tarjetas perforadas (los antecedentes de los actuales ordenadores), cuya información se transformaba en señales eléctricas que pasaban por válvulas de vacío para poder mandar la orden a la máquina. Las primeras pruebas que se hicieron en Estados Unidos dieron buenos resultados y no tardaron en perfeccionar el modelo.

En la década de los 60, las válvulas de vacío se cambiaron por transistores, mucho más eficientes. Y por último, en la década de los 70 se empezaron a introducir ordenadores con los que se marcó la senda que nos ha llevado hasta la actualidad, con el control numérico computarizado.

Una vez llegaron los ordenadores al CNC, el crecimiento y avance de esta tecnología ha sido exponencial. La aparición de los microprocesadores y la tecnología del control numérico abierto posibilitaron la personalización de las máquinas CNC. En la actualidad, se puede hacer todo lo que imaginemos con maquinaria CNC, solo hay que saber programar esas acciones en la computadora. 

¿Qué es la tecnología CNC?

El control numérico computarizado es el uso de un ordenador para programar, controlar y monitorear los movimientos que hace una máquina. Hoy en día esto se aplica a muchas máquinas y herramientas como tornos, fresadoras, prensas, máquinas de corte por láser o simplemente brazos robotizados. 

control numerico por computadora cnc

En definitiva, toda máquina que no requiera de manera obligada la presencia de un humano, es susceptible de ser controlada mediante tecnología CNC.

La complejidad del proceso y por lo tanto, la instalación varía en función de cuál sea la acción a realizar por la máquina. En algunos casos, la única manera de hacerlo es con un computador centralizado y único para la máquina. Por el contrario, para máquinas menso demandantes, se puede utilizar un único ordenador para controlar varias.

Una máquina que funciona con tecnología CNC consta de los siguientes elementos:

  • Dispositivo de entrada
  • Unidad de control
  • Máquina
  • Sistema de acondicionamiento
  • Dispositivos de realimentación (cuando existan servomotores)
  • Monitor

¿Cómo funciona una máquina CNC?

El funcionamiento de las máquinas CNC consiste en que el ordenador envía señales al controlador. Estas señales son conocidas como códigos G y códigos M que el controlador se encarga de transformar en señal eléctrica. Estas señales envían la acción a los motores, que se ponen en marcha y comienza el funcionamiento de la máquina.

No obstante, su funcionamiento es más complejo que eso. Existen múltiples parámetros que se pueden programar y que son esenciales para su uso. Estos son algunos de ellos:

Control de movimiento

control numérico cnc

Las direcciones de movimiento son una de las variables más importantes de una máquina que funciona mediante control numérico computarizado. De ella depende que la máquina haga su trabajo en el lugar correcto.

Estas máquinas tienen al menos dos direcciones o ejes en las que poder moverse y, en función del número de ellos que tengan, su complejidad será mayor o menor. Estos ejes pueden ser lineales o rotatorios. Los lineales se designan con las letras X, Y, y Z y los giratorios con A, B y C.

Por ejemplo, un torno solo se desplaza en los ejes X e Y, es decir, que no se desplaza en altura. Sin embargo, una fresadora también tiene esta posibilidad y hay que programar el movimiento con los tres ejes, siendo así más complejo.

Una vez marcados los ejes, los movimientos pueden trasladarse a la máquina de dos formas:

  • Valores absolutos: la máquina manda las coordenadas del punto al que debe dirigirse la herramienta tomando como referencia en punto de origen. Por ejemplo, en el caso de ejes lineales este sería (0, 0, 0). El código que se emplea para esto es el G90.
  • Valores incrementales: su funcionamiento es muy similar solo que, en lugar de tomar como medida el mismo punto de origen para todas las medidas, estas se toman desde el punto actual. Así, el nuevo punto de destino se convertirá en un nuevo punto de origen. El código empleado es el G90.

Programa CNC

Los programas CNC son listados con las instrucciones necesarias para que la máquina haga su trabajo. Al principio cada fabricante utilizaba su propio lenguaje de programación, lo que entorpecía mucho la labor de los operarios y hacia que un programa solo sirviese para una máquina.

Como consecuencia de estas limitaciones, se vio la necesidad de normalizar estos lenguajes. Así lo hicieron con la norma 6983 de ISO (Organización Internacional de Normalización) y RS274 de EIA (Alianza de industrias electrónicas).

El lenguaje de programación CNC se divide en bloques (información que sirve para completar una fase del proceso en cuestión). Y estos bloques están codificados con los siguientes caracteres:

  • N: corresponde al número de bloques o secuencias que tiene un determinado programa.
  • X, Y, Z: son los que determinan la dirección de la herramienta según los 3 ejes.
  • G: sirve para controlar funciones preparatorias y conocer algunos datos del proceso. En función de lo que haga se designa con un número que va del 00 al 100.
  • M: se encarga de funciones auxiliares. Del mismo modo que en el anterior, se pueden programar hasta 100 funciones complementarias.
  • F: hace referencia a la velocidad de avance.
  • S: hace referencia a la velocidad de rotación del husillo principal.
  • A, B, C: son las equivalentes a X, Y, Z, pero en movimientos circulares.
  • T: índica el número de herramienta.
  • A: ángulo.
  • R: radio.
  • P: programa.

Pero lo principal y donde se encuentra el gran potencial de la tecnología CNC es en los códigos G y M. Estos designan instrucciones Generales (movimiento, pausa, ciclo…) y Misceláneas (refrigerante, cambio de herramienta…) respectivamente.

Combinando todos estos parámetros de la manera correcta se puede conseguir un programa CNC optimizado para una herramienta concreta.

Accesorios programables

Lo que hace de la maquinaria CNC una tecnología tan versátil son sus acciones complementarias, es decir, aquellas que verdaderamente dan la identidad al programa

Uno de los puntos fuertes de la maquina CNC es que se puede ajustar a multitud de herramientas gracias a sus acciones complementarias programables.

Controlador CNC

El controlador CNC se encarga de leer el código secuencial que acaba de mandar el computador. Según lo lee, lo transforma en las actividades que marca el bloque que acaba de leer.

No obstante, también se encarga de detectar errores y corregirlos, verificar que se están realizando las funciones y otras tareas relacionadas con la práctica de la máquina.

Otros programas interesantes

El sistema de códigos mencionado anteriormente es una manera de introducir manualmente las tareas que debe realizar la máquina. La principal limitación es que hay que conocer a la perfección el código para sacarle el máximo partido.

A la hora de utilizar diversas herramientas, se pueden utilizar programas complementarios que faciliten la tarea. Por ejemplo, si queremos hacer un corte con una máquina de plasma, escribir el código que indique las posiciones y formas exactas de los cortes es muy complicado. Para ello se utilizan programas tipo CAD (Diseño Asistido por Computadora) con las que, una vez generado el archivo de corte, se transforma en el código que necesita la máquina CNC.

No obstante, este cambio de CAD a código no se hace automáticamente. De nuevo, se puede hacer a mano, con las limitaciones del tiempo y los conocimientos. O usar un programa CAM (Fabricación Asistida por Computadora) que haga la conversión automáticamente. 

Estos programas son los conocidos como CAD/CAM y se utilizan para reducir la complejidad y el tiempo de trabajo en el momento de la producción.

Por último, es necesario cargar este código con órdenes en la máquina CNC. Para ello, en la actualidad se utilizan sistemas convencionales como Ethernet. Es decir, un protocolo de comunicación entre dispositivos que están en una misma red.

Aplicaciones de los centro de mecanizado CNC

La utilidad, versatilidad y eficiencia de los sistemas CNC ha quedado más que demostrada. Por ello, muchas industrias están haciendo uso de ella y sacándole partido. Las principales son:

  • Industrias de fabricación de metal: muchos de los tratamientos que recibe el metal antes de ser comercializados son realizados por máquinas CNC como tornos, soldadores, cortadoras de plasma… Son muchas las funciones que se pueden mecanizar y automatizar en esta industria con la tecnología CN.
  • Industrias de extracción del metal: la extracción y el tratado del metal también son actividades que se pueden llevar a cabo mediante sistemas de CNC. Fresadoras, tornos o taladros, son solo algunas de las máquinas a las que ya se aplica la tecnología CNC.
  • Otras: no obstante, no es necesario hablar de grandes máquinas, sino que también se utilizan en el sector textil, publicidad, carpintería y ebanistería…

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