Procesos de Fabricación Digital

Laboratorio 1: Fabricación de caballete de madera

Sección: S-001

Profesor: Ciro Mejía

Integrantes:

*Cristina Bonilla

*Luz Ascencio

*Christian Prada

*Diego Vallejos

*Victor Hugo Hinche

2014

1. Diseño de la Pieza (Parte Digital adjuntada con el informe)

2. Resumen Ejecutivo:

El objetivo general de este trabajo es aprender a manipular la fresadora Shopbot, que

cuenta con el software que es un programa para darles las instrucciones de fresado y la

maquina en si que es la base donde se ubica la plancha de cartón prensado y donde se

realizara el fresado, en la cual se propuso

hacer un caballete para el soporte del material

que se usa en la Shopbot ,cartón prensado de

15 a 18

mm de

espesor

que son

utilizadas

exclusivamente para la Shopbot.

El proyecto se realizó en el FAB LAB de la universidad Esan como parte curso de proceso

de fabricación digital la cual está siendo dictada por primera vez en la universidad, por ello

esta fue la primera vez que nosotros como alumnos de la universidad de Esan usábamos la

shopbot para poder hacer el fresado correspondiente y crear el propuesto caballete.

Para comenzar con el proyecto se partió del diseño de cada una de las partes del caballete,

las piezas fueron dibujadas en el programa de inventor , para luego ser exportadas al

autocad en la cual fueron modificadas para finalmente ser configuradas con un programa

llamado V carve, en la cual se puede dar las instrucciones de ubicación de corte, cantidad

de pasadas, tipo de perfilado y profundidad del fresado luego es exportado al software de la

shotbot en la cual iniciara el fresado después de ser correctamente calibrado.

3. Teoría:

Durante la primera parte del curso se trataron temas relacionados con procesos de

manufactura utilizando arranque de viruta. En específico se aplicaran los conceptos

con el proceso de fresado.

3.1 Materiales:

La Shopbot tiene la capacidad de maquinar piezas de madera, aluminio, plástico,

entre otros materiales. En el Fablab se

utiliza cartón prensado ya que es un

material resistente, flexible y que puede

ser fácilmente cortado, perforado o

pegado a otros materiales. Para hacer las

partes del caballete se utilizó cartón

prensado de 18mm.

Principales características del cartón

prensado:

- Grueso relativamente de alta densidad e uniforme

- Alta fuerza mecánica

- Buena flexibilidad

- Alto aislamiento electrónico

- Buena compatibilidad con los líquidos dieléctricos

- No es muy resistente a la humedad

3.2 Proceso principal: Fresado

Es un proceso de maquinado versátil que tiene lugar usando principalmente la fresa,

una herramienta multifilo que produce varias numerosas virutas en una sola

revolución.

Fresado Simple.- Consiste en un eje de rotación donde el cortador es paralelo a la

superficie de trabajo. El cuerpo del cortador por lo general se fabrica de acero de

alta velocidad, tiene varios dientes a lo largo de su circunferencia; cada diente actúa

como una herramienta de corte de una sola punta. Cuando el cortador es más largo

que la anchura del corte, el proceso se conoce como fresado plano. Los cortadores

pueden tener dientes rectos o helicoidales, que producen una acción ortogonal u

oblicua respectivamente.

Ventajas del proceso:

a. Buena Precisión

b. Excelente acabado superficial

c. Facilidad para trabajar con diversos materiales

a) Tipos de Fresado

Horizontal: La fresa se coloca sobre un eje horizontal, que se ubica en el usillo

principal. Realiza trabajos de desbaste o acabado en línea recta, generando

listones o escalones. La herramienta trabaja con su periferia. Una parte que

puede generar limitaciones de con respecto a la profundidad a la que puede

trabajar la máquina, ya que depende de la distancia de la periferia de la

herramienta, al eje de la máquina.

Vertical: La fresa se coloca en un husillo vertical, este al girar produce el

movimiento principal. La herramienta trabaja con su periferia y con la parte frontal.

La limitación de esta máquina es la fuerza perpendicular a la que se puede

someter la fresa por la mesa de trabajo para lograr el avance.

b) Tipos de Movimiento:

1. Movimiento principal: Giro de la herramienta

2. Movimiento Secundario: Movimiento de avance, en la superficie de trabajo.

c) Ejemplos de tipos de Fresa:

d) Tipos de Operación que se pueden realizar:

Planeado: El planeado es la operación de fresado más habitual y

se puede realizar utilizando una amplia gama de herramientas

distintas. Las fresas con ángulo de posición de 45º son las que se

utilizan con más frecuencia, pero las fresas con plaquita redonda,

las fresas de escuadrar y las fresas de disco también se utilizan

en determinadas condiciones.

Fresado en escuadra. El fresado en escuadra es una variante del

planeado que consiste en dejar escalones perpendiculares en la

pieza que se mecaniza. Para ello se utilizan plaquitas cuadradas

situadas en el portaherramientas de forma adecuada.

Ranurado recto: Para el fresado de ranuras rectas se utilizan

generalmente fresas cilíndricas con la anchura de la ranura y a

menudo, para aumentar la producción, se montan varias fresas en

el eje portafresas permitiendo aumentar la productividad de

mecanizado. Al montaje de varias fresas cilíndricas se le

denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas

cilíndricas se caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal

y las dos laterales. En la mayoría de aplicaciones se utilizan

fresas de acero rápido ya que las de metal duro son muy caras y

por lo tanto solo se emplean en producciones muy grandes.

Cajeado: Operación que consiste en hacer un agujero no pasante

interior del material en el cual se va a trabajar.

e) Consideraciones al momento de realizar el Fresado:

1. Elección del tipo de máquina, accesorios y sistemas de fijación de pieza y

herramienta más adecuados.

2. Elección del tipo de fresado: horizontal o vertical

3. Elección de los parámetros de corte: velocidad de corte (Vc), velocidad de giro

de la herramienta (n), velocidad de avance (Va), profundidad de pasada (p),

anchura de corte (Ac), etc.).

f) Términos relevantes:

1. Velocidad de corte: Es la velocidad relativa instantánea con la que una

herramienta se enfrenta el material para ser eliminado.

2. Velocidad del husillo(n): Velocidad de revolución en rpm.

3. Profundidad de pasada: es la diferencia entre el radio del agujero sin mecanizar y

el radio una vez mecanizado. Su valor máximo está limitado principalmente por el

tamaño de plaquita y la potencia de la máquina.

4. Anchura de corte: “ae” (mm): La anchura radial de la fresa en contacto con el

corte (empañe).

4. Manual del Proceso

Parte Teórica

La teoría de modelar y realizar montajes mediante la técnica prefit se basa en la unión de

dos o más piezas entre sí, mediante ranuras que posteriormente se ensamblaran

obteniendo un ajuste fuerte y sólido.

Parte Práctica

4.1 Procedimiento para el diseño de las piezas

Empezamos creando las piezas en el programa inventor en formato “.ipt”

Se debe tomar en cuenta que el grosor del cartón prensado con que se trabajó es de

18

milímetros, entonces cada ranura se debió de hacer de 17.5 milímetros. La finalidad

de los 0.5 milímetros de tolerancia es para crear un ajuste entre la ranura y el cartón

prensado de tal manera que quede lo más compacta posible.

Importamos el archivo en el programa AutoCad en formato “.dwg” y eliminamos las

líneas necesarias para dejar la pieza como una plantilla.

Luego tuvimos que importar y posteriormente exportar

el archivo desde el programa Rhyno con el formato “.dxf” ya que el programa Vcarve

no lo reconocía. Se tuvo este problema porque la pieza tenía la vista principal una

posición de canto.

Ya en

el

programa Vcarve, importamos las piezas. Seleccionamos la parte de las uniones

para cortarlas y probar que las uniones del prefit funcionarían.

Una vez comprobado que las uniones prefit funcionan, procedimos a cortar todas las

piezas completas.

4.2 Procedimiento para el uso de Vcarve

El Vcarve pro es un programa que permite convertir “vectors” en código para que la

máquina, en este caso la Shopbot pueda cortar.

La zona que aparece en blanco en la imagen muestra la plancha que se tiene en

vida real, en esta zona se deberán ubicar todos los dibujos que se quieran cortar, y

la maquina cortara en el lugar donde se hallan ubicado.

La imagen muestra la pantalla cuando quieres empezar a trabajar en el lado

izquierdo en la pestaña del setup, se tiene que poner las dimensiones que tiene la

plancha en la que se trabajara, una vez que se hayan puesto las dimensiones se

acepta, y pasas a dibujar y/o importar un archivo, como se muestra a continuación.

Esta imagen muestra el panel de dibujo, los iconos que se

usaron principalmente en este proyecto fueron los de la

parte de “edit objects”, el principal de todos es el botón de la

esquina inferior izquierda, conocido como “join vectors” que

es el botón que te permite juntar la serie de vectores que se

tienen y unirlos para volverlos un solo dibujo, si esto no se

hace no se puede proceder a generar el código.

Las otras funciones que se usaron fueron las básicas para

poder mover el dibujo. Y el trim en algunas situaciones en

las que había alguna línea de más, o salía del dibujo.

La pestaña de Tollpaths es la que te permite indicar el tipo

de corte que quieres que se haga, en este proyecto se

usaron principalmente las 2 primeras, que son para el cajeado y para el perfilado. En

este proyecto se usó el primero para todas las piezas, mientras que el segundo solo

se usó para hacer el logo en uno de los parantes del caballete y las letras en el

soporte superior, a continuación procederé a mostrar cómo se configura el corte.

Para la configuración del perfilado se usa esta pestaña, donde primero se tiene que

seleccionar los vectores que se quieran cortar.

Luego en la pestaña se tiene que indicar que tan profundo se debe cortar, poniendo

un mm más del espesor de la plancha ya que sino

no se puede asegurar que corte pro completo.

Después se escoge el tipo de herramienta a usar y

el número de pasadas que se harán para el corte,

en este proyecto se usó 4 como el número de

pasadas.

Lo siguiente es indicar si el perfilado es interno o

externo, dependiendo en que se quiera cortar, por

ejemplo el contorno de la pieza es externo y

algunos detalles como los agujeros es interno.

Se tiene que decidir si se deben o no agregar lengüetas

a la pieza, estas ayudaran a sujetar la pieza una vez

que se haga todo el perfilado externo, ya que cuando la

pieza es muy grande puede moverse si no está sujeta.

Agregar las lengüetas es sencillo, solo se debe poner la

opción “edit tabs” y luego en el dibujo hacer click donde

se crea que se necesitan lengüetas, principalmente en

las curvas o donde sea muy delgada la pieza.

Una vez finalizado todo esto se presiona “calculate”

En el de cajeado la única diferencia es que se presiona

el otro botón y se le da una profundidad menor, y la

opción sola hace que la maquina corte de tal forma que

quede el cajeado perfecto.

Por ultimo una vez que se han hecho los toolpaths para

todo lo que se va a cortar, en la pestaña de toolpaths se

selecciona la opción de “save toolpaths”, y estas se

guardan en el formato de la shopbot y se procede a

usar el programa para cortar.

Inicio de corte y calibración de la ShopBot

Después de obtenido el archivo y configurado el material en el programa V carve se

procedió a abrir el software de la Shopbot para su respectiva calibración

Para comenzar el calibrado vamos al menú Cuts elegimos C2-Zero Z para comenzar el

calibrado no sin antes haber colocado la placa de metal debajo de la fresadora, para el

calibrado en X e Y el procedimiento es más simple solo vamos al menú Cuts y elegimos C3,

y la maquina fresadora automáticamente se calibra.

Imagen con el respectivo calibrado en Z

Luego de ello se

presiona el en botón

Cut Part y se

comienza el fresado.

Para el ahorro del material primero se freso los encajes para corroborar que estos

encajaban

perfectamente y no gastar material en vano, en esta foto se aprecia a nuestros compañeros

Diegos y Christian con los encajes superiores y inferiores respectivamente.

Una vez que se comprobó que las piezas encajaban adecuadamente se procedió al fresado

de las piezas reales siguiendo los mismos procedimientos ya antes mencionados.

Ensamblado

Por último se tuvo que ensamblar las partes fresadas, para ello solo basto un poco de

esfuerzo y ganas para lograr tener el caballete listo.

En las imágenes se aprecian a nuestros compañeros en

pleno ensamble, primero se definió que tenía que hacerse

el ensamblaje de la pieza inferior para que pudiera dar

estabilidad al caballete mientras se ensamblaba la parte

superior de la misma.

Un aditamento al caballete fue el logo del FAB LAB esan

que fue agregado a los costados y el texto en la pieza

superior que fue realizado con un cajeado dándole un

buen acabado a esta.

Ensamblado Final

5. Conclusiones

La técnica del prefit es buena forma de hacer ensambles o conexión de

forma rápida y sencilla.

El Cartón prensado es un buen material que se presta para realizar

pequeños muebles tales como libreros, caballetes, entre otros. Además de

ser de bajo costo.

El Vcarve pro es el programa que facilita todo el proceso, ya que es sencillo

de usar y rápido, además se puede encontrar fácilmente en internet. Pero

también es necesario saber qué tipo de corte se necesita y otras cosas, por

lo que se requiere algo de conocimiento en el área.

El proceso que permite un buen acabado y en general un maquinado más

preciso es el de fresado.

Este trabajo busca llevar la teoría aprendida en clase a la práctica, idear tus

propios diseños y tener la oportunidad de crearlos, aprendiendo los

conceptos básicos y seguros del maquinado y desarrollo del fresado en la

Shopbot.

6. Recomendaciones

Para el proceso:

El proceso en si es bastante sencillo, ya que la maquinaria nos permite realizarlo de

una manera rápida y segura. Sin embargo, el proceso podría tener un menor gasto

de material si se utilizaran las planchas del material de una manera más eficiente,

por ejemplo cuando se trabajó y se tenían que retirar las planchas quedaban varias

zonas en las cuales se podían hacer piezas, por lo que se debería planear mejor la

distribución de las piezas en las planchas.

Otro dato importante fue la dificultad para convertir los archivos, esto se debe a que

no contábamos con una computadora con inventor para hacer la conversión de los

archivos al formato requerido, dxf, por lo que para facilitar el proceso se debería

tener todos los archivos por adelantado en la extensión necesaria, sea dwg o dxf.

Por ultimo algo que es bastante importante, es el orden en el cual se cortaran las

piezas, esto es muy importante, debido a que si se trata de cortar primero la pieza y

luego agregarle los detalles internos, no se podrá, debido a que la pieza se movería

y podría moverse, esto nos sucedió al momento de cortar, sin embargo las lengüetas

que añadimos mantuvieron la pieza en su lugar, si la pieza hubiese sido más

pequeña y no se le hubiesen agregado las lengüetas pudo no haber salido.

Para las maquinas:

La maquinaria es nueva y es buena, en un principio hubieron algunos problemas por

falta de experiencia para su manejo, sin embargo después de eso el manejo es

bastante sencillo, una recomendación es la cantidad de máquinas, trabajar en una

sola cuando hay muchas personas que quieren usarla es complicado, otro punto

importante es el proceso de retirar la plancha, la maquina no cuenta con una forma

fácil de retirarla.

Para los operadores:

Se recomienda que sigan a la fresadora mientras se realiza el corte ya que si en

algún momento esta realizara un mal corte que pudiera dañar a la broca, o si esta

última chocara con uno de los tornillos que sujeta a la tabla, se podría evitar

recurriendo a la “Para de emergencia”.

Esta “Parada de emergencia” se puede realizar de tres formas:

1. Presionando el botón rojo STOP, que se encuentra en el control de la máquina.

2. Dándole click a la opción STOP en el programa.

3. Presionando la tecla espacio en el teclado del computador

Se debe usar los protectores de Orejas en el momento que se opera.

La máquina aspiradora que está conectada con la máquina Shopbot se debe

prender durante la operación.

Al finalizar la operación se debe de aspirar los residuos de cartón prensado que

quedaron (viruta).

7. Bibliografia