EQUIPO N° 6 Integrantes del Equipo:

1. Ingeniería Industrial Asignatura: Control Numérico Profesora: M.I.I. Elsa Margarita Mijares Fong TEMAS: 1.6.- Sistema de Ciclo Abierto y Ciclo Cerrado 1.7.- Simulación de Programas de CNC con Software CAD/CAM EQUIPO N° 6 Integrantes del Equipo: Nombre: Número de Control: De León Ochoa Gustavo 09071471 González Castillo Rodolfo 09071430 Núñez Martínez Luis Enrique 09071569 Puga Guevara Jonathan 09071521

2. 1.6.- Sistema de Ciclo Abiertoy Ciclo Cerrado

3. Sistemas de control para el mecanizado de una pieza El sistema de control de un proceso automatizado de CNC permite ejecutar el programa y lograr que el proceso realice su función definida. A través de las instrucciones codificadas que paso a paso manufacturan una pieza, un sub-ensamble o un producto. Los sistemas de control pueden ser: *Sistemas de control de ciclo abierto *Sistemas de control de ciclo cerrado *Sistemas de lazo abierto/cerrado ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO, FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ, M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG , CD. MADERO TAMPS,.

4. Definición. En éste las acciones se toman sin verificar los resultados de la acción. Los servomotores pueden ser mecánicos (leva, palanca, eslabonamiento), electromecánicos (motor de ac o dc, motor de pasos), hidráulicos o neumáticos (motor o cilindro). El ajuste se repite para cada parte, pero aún se necesita un operador o personal de preparación para confirmar que la parte está dentro de la tolerancia, si no, para reajustar la leva, tope mecánico, micro interruptor, o cambiar las instrucciones del programa. SISTEMA DE CICLO ABIERTO Antología de Control Numérico

5. Sistemas de control de Ciclo Abierto El término de Sistema de Control de Ciclo abierto significa que no hay retroalimentación y que la acción del controlador no tiene información acerca de los efectos de las señales que produce. Antología de Control Numérico

6. Los sistemas de Control de Ciclo Abierto son de tipo digital y usan motores de paso para manejar deslizamientos sobre los ejes. Convirtiendo los pulsos eléctricos en movimiento proporcionales. Ya que no hay retroalimentación los deslizamientos de la herramienta dependen de la precisión del motor. Una aplicación son las maquinas herramientas a base de rayo láser. Antología de Control Numérico

7. SISTEMA DE CICLO ABIERTO Elementos básicos Elemento de control: Este elemento determina qué acción se va a tomar dada una entrada al sistema de control. Elemento de corrección: Este elemento responde a la entrada que viene del elemento de control e indica la acción para producir el cambio en la variable controlada al valor requerido. Proceso: El proceso o planta en el sistema en el que se va a controlar la variable. Antología de Control Numérico

8. SISTEMA DE CICLO ABIERTO Características. 1.- No se compara la salida del sistema con el valor deseado de la salida del sistema (referencia). 2.- Para cada entrada de referencia le corresponde una condición de operación fijada. 3.- La exactitud de la salida del sistema depende de la calibración del controlador. 4.- En presencia de perturbaciones estos sistemas de control no cumplen su función adecuadamente. Antología de Control Numérico

9. Figura 31 Sistema de Control de Ciclo Abierto para un Torno CNC Antología de Control Numérico

10. SISTEMA DE CONTROL DE CICLO CERRADO Los sistemas de Control de Ciclo Cerrado miden la posición actual en que se encuentra la herramienta, la velocidad de los ejes y el movimiento programado de la misma, para que se realice una operación de corte o contorneado de la pieza a través de un ciclo de maquinado y las comparan con los puntos de referencia dados. Si existen diferencias entre ellos o trayectorias imposibles de realizar el controlador marcan un error y emite una alarma que en la mayoría de los casos detiene la ejecución del programa y se evitan errores y desperdicios o accidentes que pueden dañar el equipo. Antología de Control Numérico

11. EJEMPLO Antología de Control Numérico

12. El control es diseñado de tal forma que se elimina totalmente o se reduce a un mínimo la posibilidad de error, ya que el controlador tiene la opción de simular el programa y verificar su sintaxis y secuencia de instrucciones antes de permitirnos correr el programa. La mayor parte de las máquinas CNC cuentan con un sistema de ciclo cerrado porque es muy preciso y como resultado se puede producir un trabajo de mejor calidad. Ya que hasta que el controlador verifica que no existen errores permitirá que el maquinado de la pieza se realice Antología de Control Numérico

13. SISTEMA DE CICLO CERRADO • Clasificación. 1.- Manuales: controlador operador humano. 2.- Automático: controlador dispositivo ( Neumático, hidráulico, eléctrico, electrónico o digital “microprocesador” Antología de Control Numérico

14. Elementos Básicos 1.- ELEMENTO DE COMPARACIÓN Este elemento compara el valor requerido o de referencia de la variable por controlar con el valor medido de lo que se obtiene a la salida, y produce una señal de error la cual indica la diferencia del valor obtenido a la salida y el valor requerido en caso de que estos no coincidan Antología de Control Numérico

15. 2.- ELEMENTO DE CONTROL Este elemento decide que acción tomar cuando se recibe una señal de error 3.- ELEMENTO DE CORRECCION Este elemento se utiliza para producir un cambio en el proceso al eliminar el error Antología de Control Numérico

16. 4.- ELEMENTO DE PROCESO El proceso o planta, es el sistema donde se va a controlar la variable 5.- ELEMENTO DE MEDICION Este elemento produce una señal relacionada con la condición de la variable controlada, y proporciona la señal de realimentación al elemento de comparación para determinar si hay o no error Antología de Control Numérico

17. Elementos básicos de un sistema de circuito cerrado Antología de Control Numérico

18. Figura 32 Sistema Control de Ciclo Cerrado en una Fresadora CNC. Antología de Control Numérico

19. SISTEMA CERRADO CONTRA SISTEMA ABIERTO

20. Las ventajas… • Tiene una trayectoria de retroalimentación. • Mas exacto al igualar los valores requeridos o de especificación al valor real de la variable. • Menos sensibles a las perturbaciones externas o del medio ambiente Antología de la asignatura control numérico

21. Las ventajas… • Menos sensible a cambios en las características de los componentes. • La velocidad de respuesta se incrementa y, por lo tanto, el ancho de banda es mayor, es decir, el intervalo de frecuencias en los que el sistema responderá. Antología de la asignatura control numérico

22. Las desventajas… • Hay una pérdida en la ganancia en cuanto a que la función de transferencia de un sistema en lazo abierto, se reduce de G a G/(1+GH) por una trayectoria de realimentación con una función de transferencia H. http://usuarios.multimania.es/automatica/temas/tema2/pags/la_lc/compar.htm

23. Las desventajas… • Existe una gran posibilidad de inestabilidad. • El sistema es más complejo y, por lo tanto, no sólo más caro, sino más propenso a descomposturas. Antología de la asignatura control numérico

24. 1.7 Simulación de Programas de CNC con software CAD/CAM

25. CAD/CAM ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO, FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ, M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG , CD. MADERO TAMPS, En el sistema CAD (diseño asistido por computadora) la pieza que se desea maquinar se diseña en la computadora con herramientas de dibujo y modelado sólido.

26. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS, La Manufactura Asistida por Computadora (CAM) es básicamente el conjunto de técnicas asistidas por computadora que se utilizan en la producción de piezas.

27. A partir de esta ruta de corte se crea automáticamente el programa de maquinado, el cual puede ser introducido a la máquina mediante un disco o enviado electrónicamente a través de un cable axial. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS. Posteriormente el sistema CAM (manufactura asistida por computadora) toma la información del diseño y genera la ruta de corte que tiene que seguir la herramienta para fabricar la pieza deseada.

28. Esto es así porque los sistemas CAD/CAM incorporaban módulos de Control Numérico (CN) especialmente en operaciones de torneado y contorneado en los sistemas, generando programas de control numérico para la manufactura de piezas a partir de su diseño. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS. El CAM ha estado ligado desde el principio al Diseño Asistido por Computadora (CAD) y coloquialmente hablamos de sistema o tecnología CAD/CAM.

29. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS. El principal objetivo del CAM es proporcionar una serie de herramientas para completar la geometría CAD con el contenido tecnológico preciso para que la pieza se pueda fabricar.

30. Hoy en día, el CAM ha experimentado un gran avance, ya que incorpora a este sistema áreas tan diversas como diseño y generación de códigos de Control Numérico Computarizado (CNC), simulación, control de más de una máquina a tiempo real bajo el sistema de Control Numérico Directo.

31. Por lo tanto se logra más flexibilidad de los procesos y control de la producción a tiempo real; lo que redunda en la capacidad de la empresa de poder producir desde una pieza hasta cientos o miles de piezas iguales. Para lograr lo anterior utilizamos la tecnología de grupos tecnológicos o familias de productos. Es decir que en una misma máquina CNC se pueden fabricar piezas diferentes con tan solo cambiar el programa de CN y adecuar las herramientas y equipos auxiliares. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

32. Definición de los Parámetros de operación de los maquinados en el simulador Existen diferencias entre los controladores de CNC que se encuentran en el mercado, inclusive de un mismo fabricante, debido a la variedad de modelos existentes. Para entender el CNC, es necesario conocer los estándares que utilizan para su programación, operación, auto mantenimiento, disponibilidad de distintos ciclos enlatados, flexibilidad y programas de autocorrección. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

33. Normalmente se siguen dos estándares mundiales: • ISO 6983 (International Standardization Organization) • EIA RS274 (Electronic Industries Association) • Ambos establecen que los controladores CNC por norma utilicen el lenguaje de programación APT (Automatically Programmed Tools), que estructura el programa en base a estándares de instrucciones de programación (códigos) que permiten a la máquina herramienta llevar a cabo ciertas operaciones en particular. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

34. Además del sistema APT, existen muchos otros sistemas de programación que han sido desarrollados por programadores de CNC. Algunos de estos programas se encuentran disponibles para computadoras personales, pero la mayoría de ellos pueden ser manejados solo en grandes computadoras de propósito general. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

35. Algunos de los más comunes son similares a los lenguajes utilizados en la programación de robots industriales, que fueron creados para ser compatibles con el lenguaje APT de un controlador CNC, con los que frecuentemente deben trabajar en forma sincronizada, entre ellos se pueden mencionar: • COMPACT II • ADAPT • EXAPT • AUTOSPOT • AUTOPROMT • SPLIT ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

36. Programación APT Sin embargo el sistema APT es el más generalizado y de fácil comprensión ya que es adecuado para casi todos los controladores y se encuentra disponible en la mayoría de los simuladores de programación, con los que las instituciones de educación superior capacitan al personal técnico e ingenieros que operan estos equipos en las empresas productivas. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

37. El primer prototipo con este lenguaje fue desarrollado en 1956, por el Laboratorio de Sistema Eléctrico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Seguido a esto, el programa fue desarrollado por esfuerzos cooperativos de 21 compañías industriales respaldados por la Asociación de Industrias Aeroespaciales (AIA). Como resultado a estos esfuerzos, un sistema llamado APT II fue producido en 1958 y en 1961 un sistema aún más efectivo, el APT III fue distribuido. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

38. El programa APT es una serie de instrucciones para la computadora de la máquina CNC, donde se especifican los parámetros que la herramienta debe seguir en orden para producir una pieza. Para comunicar los parámetros de la herramienta a la computadora, el programador debe de proveer al programa descripciones geométricas de las partes de la superficie, permitiendo especificar la manera en la que la herramienta se debe mover a través de dichas superficies. La descripción geométrica y los movimientos establecidos representan un 70% del contenido del programa.

39. Por ejemplo. En el renglón N001 se inicializan los parámetros del maquinado de la pieza, G90 establece el uso del sistema de coordenadas absoluto, G20 que todas las medidas están en pulgadas y G17 que se realiza el trabajo en el plano XY. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

40. Las siguientes instrucciones desde N002 a N005 ordenan a una fresadora CNC que ejecute un corte en línea recta con el código G01 un corte relativo al origen, con una profundidad de Z-5, una velocidad de avance de 20 in/min a lo largo del eje X desde 0 hasta 1.25 in. y del eje Y desde 0 hasta 1.75 in. En el renglón N005 se programa un código G02 que cancela el desplazamiento lineal y da de alta un corte circular con un radio de 2 in. hasta que se alcance el punto X3.25 in. Y3.75 in. a una velocidad de 10 in/min. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

41. En la segunda columna se programa exactamente lo mismo, solo que se omite la numeración N001 – N005 de cada renglón, lo cual es aceptado sin problema en la mayoría de las computadoras de las máquinas CNC modernas. Por último en la última columna, se observa que en la programación se omite el código G01 en los renglones N003 y N004 ya que las interpolaciones (movimientos de corte de la herramienta) son modales es decir, que una vez programadas se conservan en la memoria y se utilizan hasta que se programa otro código del mismo grupo (interpolación de la herramienta) en este caso G02, que corresponde a un corte circular de radio de 2 in. que cancela el código G01. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

42. Observe también que en la última columna que solamente en el primer renglón donde se programa G01, se establece la velocidad F de 20 in/min y en los otros dos códigos G01 la memoria del ordenador conserva ese dato, por lo que no es necesario programarlo haciendo un ahorro en el tiempo empleado de programador. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

43. Una expresión geométrica define la geometría de una figura o forma. Para cada una de las formas geométricas hay disponibles de 1 a 14 diferentes métodos de definición. APT contiene definiciones para 16 formas geométricas diferentes, donde las más usadas son: el punto, la línea, el plano, el círculo, el cilindro, la elipse, la hipérbola, el cono y la esfera. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS. Expresiones Geométricas.

44. Una vez que las partes requeridas han sido definidas con las expresiones geométricas, el movimiento de la herramienta es especificado usando movimientos establecidos. Cada movimiento, moverá la herramienta a cualquiera que sea la nueva localización o a través de la superficie específica determinada. Dos grupos son disponibles para realizar esto, los movimientos PTP (Punto a Punto) y para operaciones continuas el Contorneo. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS. Movimientos establecidos.

45. En adición al sistema de programación APT, existen muchos otros sistemas que operan más o menos de la misma manera. Algunos de los más conocidos se presentan en la siguiente tabla: ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS. Otros sistemas de programación

47. COMPACT II (Programa de Computadora para el Control Automático de Herramientas) Es un procesador de uso general desarrollado por Manufacturíng Data Systems, Inc. Es usado para escribir parte de programas para torneado, torno, taladrado, perforado, aplicaciones de centro de maquinado, oxicorte y maquinados de descarga eléctrica. Utilizado para simples máquinas de taladrado PTP, así como para sistemas complejos en máquinas de 3,4 y 5 ejes. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

48. Opera en un entorno interactivo en ordenadores de tiempo remoto compartido, en mini-computadoras internas, o en un entorno de proceso por lotes en ordenadores centrales. El procesador es independiente de la máquina y funciona con un conjunto de subrutinas, llamado enlace, escrito para una máquina-herramienta específica y la unidad de control. Convierte sus estados de lenguaje a códigos manuales de CN en una sola interacción con la computadora. En contraste a los lenguajes que requieren post-procesamiento adicional para completar la cinta de codificación, el enlace automáticamente realiza el post-procesamiento, ya que cada declaración es calculada por el procesador. El enlace acorta el tiempo de cálculo y facilita en gran medida el descubrimiento del sistema de detección de errores.

49. ADAPT (Adaptación de APT) La mayor desventaja del sistema de programación APT es que requieres una gran computadora. El sistema de programación ADAPT fue desarrollado por IBM, bajo contrato por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, con el fin de superar esta dificultad. Desde entonces tiene una estructura modular flexible, es adecuado para pequeños y medianos ordenadores. ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA DE CONTROL NUMERICO FLOR YAZMÍN RAMÍREZ RAMÍREZ M.I.I ELSA MARGARITA MIJARES FONG CD. MADERO TAMPS.

50. Por estructura modular, queremos decir que las subrutinas podrían ser omitidas o añadidas dependiendo del tamaño de la computadora. La mayor ventaja del sistema ADAPT es que simplifica la versión del lenguaje de programación usado con el sistema APT. Por lo general el programa ADAPT puede ser corrido en un sistema APT. Ya que el sistema APT es mucho más poderoso, este normalmente no puede ser ejecutado en ADAPT. ADAPT es útil para programas con posicionamiento y para realizar simples contorneos en piezas en 2D o 3D, pero no tiene capacidad para máquinas de contorneo con programación múlti-ejes.