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8/9/2019 Memoria CNC
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Diseo y cons
numrico co
Proyecto Final de Carrera
truccin de una mquina de
n control en tiempo real me
dispositivo apuntador
Autor:Daniel Samper Martnez
Director:Francisco Jos Abad Cerd
Valencia, 2 de Sep
ontrol
iante
iembre de 2!""
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"
ndice
"# $ntrod%cci&n ########################################################################################################################## '
2# Antecedentes ######################################################################################################################## (
2#"# Caractersticas ############################################################################################################### (
2#"#"# )*mero de e+es #####################################################################################################
2#"#2# Sistema de control ############################################################################################### "!
2#"#'# Act%adores ########################################################################################################## ""
2#"#-# Sistema de mo.imiento ####################################################################################### 2"
'# /stado del arte #################################################################################################################### 20
'#"# M1%ina de control n%mrico #################################################################################### 20
'#"#"# /st%dio lobal de sol%ciones encontradas en la red ########################################### 20
'#"#2# /st%dio de %na sol%ci&n comercial3 Marc4ant Dice 5td# ##################################### '!
'#2# So6t7are de control man%al ######################################################################################## '2
-# /speci6icaci&n de re1%isitos ################################################################################################ '(
-#"# M1%ina de control n%mrico #################################################################################### '(
-#2# Aplicaci&n r6ica de control man%al ########################################################################## '8# Dise9o ################################################################################################################################## '0
8#"# M1%ina de control n%mrico #################################################################################### '0
8#"#"# Materiales ########################################################################################################### '
8#"#2# :erramientas ####################################################################################################### ("
8#"#'# Proceso de 6abricaci&n ######################################################################################## ('
8#2# Control man%al ############################################################################################################ 0!
8#2#"# So6t7are %sado#################################################################################################### 0!
8#2#2# Visi&n eneral del dise9o #################################################################################### 02
8#2#'# /+emplo de sesi&n de traba+o ############################################################################## 08
8#2#-# Diarama de clases ############################################################################################## 00
8#2#8# Clase PantoMa; ################################################################################################### 0
8#2#(# Clase Mac4ineControl ######################################################################################### 2
8#2## Clase Monitor ###################################################################################################### '
8#2#0# Clase CncPoint ##################################################################################################### -
8#2## Clase MiniArea #################################################################################################### -
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8#2#"!# Clase ScribbleArea ############################################################################################### 8
(#
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'
1. Introduccin
/l control n%mrico >C)? es %n sistema de a%tomatizaci&n de m1%inas@4erramienta 1%e sonoperadas mediante comandos proramados en %n medio de almacenamiento# /l sistema se
basa en el control de los mo.imientos de la 4erramienta de traba+o con relaci&n a los e+es de
coordenadas de la m1%ina, %sando %n prorama in6ormtico, por lo 1%e estaramos tratando
de %n control n%mrico por comp%tador >C)C? >Fi%ra "?#
Figura 1: Fresadora CNCFuente: http:!!!"#ermaq"ro
5a aplicaci&n de sistemas de C)C en las m1%inas@4erramienta 4an 4ec4o a%mentarenormemente la prod%cci&n, al tiempo 1%e 4a 4ec4o posible e6ect%ar operaciones de
con6ormado 1%e era di6cil de 4acer con m1%inas con.encionales, por e+emplo la realizaci&n
de s%per6icies es6ricas manteniendo %n ele.ado rado de precisi&n dimensional# Finalmente,
el %so de C)C incide 6a.orablemente en los costos de prod%cci&n al red%cir los costes de
6abricaci&n de m%c4as m1%inas, manteniendo o me+orando s% calidad#
Act%almente e;isten en el mercado %na in6inidad de m1%inas de control n%mrico con
m*ltiples con6i%raciones y posibilidades, siendo %na caracterstica m%y com*n el ele.ado
coste econ&mico de las mismas# Debido a esto, s%ren en la red m%c4as prop%estas de
m1%inas de control n%mrico caseras >Fi%ra 2? %sando materiales de 6cil manip%laci&n>madera, plstico, etc#? y componentes reciclados como motores de impresora o %as de
escneres# ambin s%ren prop%estas ms pro6esionales en las 1%e se %san me+ores
componentes y materiales ms adec%ados >como al%minio o acero?#
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-
Figura $: %quina de control numrico caseraFuente: http:!!!"homegro!ncnc"com
/l proyecto 1%e se presenta en esta memoria consiste en la creaci&n de %na m1%ina
pro&esionalC)C de ' e+es a %n mnimo coste, 6cil de 6abricar, 6cilmente ampliable a ms e+es
>por m&d%los? y 1%e posea %na alta precisi&n# Con ello se b%sca 1%e c%al1%ier persona
interesada en la 6abricaci&n con m1%ina de control n%mrico p%eda crear la s%ya propia a %n
ba+o coste y sin necesidad de poseer %na ran cantidad de 4erramientas# /ste proyecto 4a sido
ba%tizado en $nternet como A:$P C)C >A66ordable :i4 Precision C)C? para darse a conocer al
p*blico en eneral#
Adicionalmente al dise9o y constr%cci&n de la m1%ina de control n%mrico descrita, se 4a
desarrollado PantoMa;, %na aplicaci&n para controlar en tiempo real la m1%ina C)C
mediante %n dispositi.o ap%ntador >rat&n o tableta r6ica?# PantoMa; es la .ersi&n diital de
%n dispositi.o mecnico llamado pant&ra6o >Fi%ra '?, dispositi.o de dib%+o capaz de copiar
una figura o reproducirla a una escala distinta.
Figura ': (antgra&o tradicional
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A di6erencia del pant&ra6o, PantoMa; es capaz, con la 4erramienta adec%ada acoplada a la
m1%ina, de realizar tallados o cortes en materiales con %na ele.adsima precisi&n en el
escalado# Se 4an a9adido tambin otras 6%ncionalidades como el %ardadoBcara del trazo
realizado o la monitorizaci&n de la posici&n en tiempo real de la 4erramienta# /n caso de %sar%na tableta r6ica, se detecta la presi&n realizada sobre la misma, .ariando la alt%ra de la
4erramienta y por tanto permitiendo realizar tallados con di6erentes pro6%ndidades#
/n la presente memoria se tratarn en detalle todos los aspectos 1%e con6orman este
proyecto3
Antecedentes3 Se proporciona la in6ormaci&n indispensable para la correcta .aloraci&n
de las caractersticas de %na m1%ina de control n%mrico, o6reciendo para cada %na
de estas caractersticas s%s principales .enta+as e incon.enientes#
/stado del arte3 Se realiza %n est%dio de las sol%ciones ya e;istentes tanto de
m1%inas de control n%mrico como de modos de control man%al en estas m1%inas,
est%dio 1%e nos permite, con los antecedentes pre.iamente proporcionados, disponer
de %na e.al%aci&n crtica de estas sol%ciones y apro.ec4ar s%s bondades en n%estro
dise9o#
/speci6icaci&n de re1%isitos3 Se especi6ican los re1%isitos tanto para la m1%ina de
control n%mrico como para el control man%al a implementar# /sto 6i+ar las
6%ncionalidades y caractersticas necesarias para el dise9o de la sol%ci&n#
Dise9o3 A+%stndose a los re1%isitos anteriormente planteados, se proporcionan los
dise9os para la sol%ci&n de ambos componentes, detallando s% 6%ncionamiento y la
metodoloa de desarrollo se%ida#
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(
2.Antecedentes
/n este capt%lo se proporciona la in6ormaci&n indispensable para la correcta .aloraci&n de lascaractersticas de %na m1%ina de control n%mrico, o6reciendo para cada %na de estas
caractersticas s%s principales .enta+as e incon.enientes#
2.1.
Caractersticas
5as m1%inas de control n%mrico se p%eden clasi6icar en 6%nci&n de las si%ientes
caractersticas3
)*mero de e+es
Sistema de control ipo de act%adores
Sistema de mo.imiento
na misma m1%ina de control n%mrico p%ede tener %na ran .ariedad de 4erramientas
acopladas a la misma# na m1%ina@4erramienta es la %ni&n entre %na m1%ina C)C y %na
4erramienta# /ntre las 4erramientas ms 6rec%entemente acopladas encontramos3
Fresas
aladros
Corte por plasma Corte por a%a
Corte y rabado por lser
;icorte
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2.1.1. Nmero de ejes
na m1%ina de control n%mrico p%ede tener desde %no 4asta ms de seis e+es# Cada e+e
contar con %n act%ador 1%e ser el responsable del mo.imiento del mismo# /l n*mero de e+es
necesarios para alcanzar %na posici&n c%al1%iera es tres, mientras 1%e para alcanzar %na
posici&n con %na orientaci&n de la 4erramienta determinada necesitamos %n total de seis e+es#
C%al1%ier m1%ina con ms de seis e+es tendr e+es red%ndantes#
/n primer l%ar comenzaremos con las m1%inas de " e+e# /ste tipo de m1%inas *nicamente
son capaces de desplazar s% 4erramienta a lo laro de %n e+e# /l caso ms 6rec%ente de este
tipo de m1%ina es el escner de imenesBdoc%mentos >Fi%ra -?#
Figura ): *scner domstico
Con dos e+es conse%imos desplazar la 4erramienta en el plano E@# 5a m1%ina de control
n%mrico ms 6rec%ente 1%e encontramos con esta con6i%raci&n es la impresora >Fi%ra 8?#
/n esta m1%ina el cabezal de impresi&n es la 4erramienta, y los e+es los 6ormaran el rodillo
encarado de desplazar el papel y las %as sobre las 1%e se desplaza el cabezal de impresi&n#
Figura +: ,mpresora domstica
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na m1%ina de control n%mrico de ' e+es ser capaz de alcanzar c%al1%ier posici&n
tridimensional en s% rea de traba+o, lo 1%e permite realizar modelos en tres dimensiones#
na con6i%raci&n de ' e+es m%y com*n es el ro%ter C)C >ampliamente %sado en la ind%stria
de la madera y el metal? >Fi%ra (?#
Figura -: .outer o &resadora CNCFuente: http:!!!"allproducts"com
tra con6i%raci&n de ' e+es di6erente pero tambin m%y %sada es la del torno >Fi%ra ?# 5a
di6erencia entre sta y el ro%ter radica en 1%e el torno posee %n e+e de re.ol%ci&n, mientras
1%e en el ro%ter todos los e+es son lineales#
Figura /: 0orno con control numricoFuente: http:!!!"haascnc"com
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/sto permite al torno crear piezas de re.ol%ci&n >Fi%ra 0? 1%e no seran posibles con %n
ro%ter3
Figura : (ie2a de revolucinFuente: http:!!!"homanndesigns"com
C%al1%ier m1%ina por encima de tres e+es >Fi%ra ? ser capaz de realizar %na orientaci&n de
la 4erramienta acoplada, y por tanto de realizar 6i%ras con 6ormas ms comple+as3
Figura 3: %quina de control numrico de + e4esFuente: http:lec5composites"com
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2.1.3. Actuadores
2.1.3.1.Motor paso a paso
/n primer l%ar trataremos el act%ador ms %tilizado en sistemas de control de b%cle abierto#
/ste act%ador es el motor paso a paso >Fi%ra "2?, %n dispositi.o electromecnico 1%e
con.ierte %na serie de imp%lsos elctricos en desplazamientos an%lares discretos, lo 1%e
sini6ica es 1%e es capaz de a.anzar %na serie de rados >paso? dependiendo de s%s entradas
de control#
Figura 1$: %otor paso a paso
/ntre s%s principales .enta+as se enc%entran3
Alta repetiti.idad en c%anto al posicionamiento
Al carecer de escobillas se alara s% .ida *til y no enera c4ispas, lo 1%e los 4ace msaptos para traba+ar en entornos in6lamables
so en sistemas de control de b%cle abierto, lo 1%e e.ita el %so de encoders y por
tanto red%ce el coste lobal del sistema
/s capaz de blo1%ear el rotor en %na posici&n determinada con %n momento de 6%erza
>torque? m%y alto
S% .elocidad de rotaci&n no depende de la cara acoplada a s% rotor#
Como *nico incon.eniente encontramos %n control ms comple+o del mismo, a%n1%e e;isten
en el mercado %na ran .ariedad de controladores de este tipo de motores 1%e simpli6ican
enormemente esta tarea#
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S% 6%ncionamiento se basa en el principio de electromanetismo# /;iste %n rotor de 4ierro
d%lce o manetizado rodeado por los esttores electromanticos# /l rotor y el esttor poseen
polos 1%e p%eden encontrarse dentados dependiendo del tipo motor# C%ando el esttor se
enc%entra enerizado el rotor se m%e.e para alinearse con l >en el caso de motores de imn
permanente? o se m%e.e para tener la menor distancia con el esttor >en el caso de los
motores de rel%ctancia .ariable?# /s por ello 1%e debemos enerizar a los esttores en %na
sec%encia determinada para 1%e se prod%zca el mo.imiento del rotor#
/n lo 1%e respecta al control de estos motores destacar dos 6%ncionalidades bsicas
implementadas en c%al1%ier controlador de motores paso a paso# Con la tcnica conocida
como microsteppin es posible a%mentar el n*mero de pasos en este tipo de motores,
a%mentando por tanto la resol%ci&n del motor# 5a otra 6%ncionalidad bsica consiste en la
re%laci&n de la intensidad 1%e circ%la por las bobinas del motor por medio de %n
procedimiento conocido como Chopping./ste procedimiento permite el %so de .olta+es m%y
altos, ya 1%e la intensidad 1%e circ%la por las bobinas siempre ser la misma >es decir, es
independiente del .olta+e?# n alto .olta+e 4ace 1%e se alcance la intensidad nominal de las
bobinas en %n menor tiempo y por tanto, permite 1%e los motores iren ms rpido#
5os tipos de motores paso a paso se p%eden clasi6icar por s% principio de 6%ncionamiento3
Motor paso a paso de imn permanente
Motor paso a paso de rel%ctancia .ariable
Motor paso a paso 4brido
Motor paso a paso %nipolar
Motor paso a paso bipolar
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"'
2.1.3.1.1. De imn permanente
5os polos del rotor y el esttor en este tipo de motores carecen de dientes# /n cambio el rotor
posee polos s%r y norte alternati.os, 1%edando paralelos al e+e del mismo >Fi%ra "'?# Permite
mantener %n par di6erente de cero c%ando el motor no est enerizado# Dependiendo de la
constr%cci&n del motor, es posible obtener pasos an%lares de #8, ""#28, "8, "0, -8 o !G#
Figura 1': %otor paso a paso de imn permanente
/l rotor de imn permanente se alinea siempre con el campo mantico enerado al enerizar
el esttor# De esto ded%cimos 1%e debemos proporcionar %na sec%encia de enerizado a los
esttores para colocar el rotor en el n%lo deseado >Fi%ra "-?#
Figura 1): Funcionamiento de motor paso a paso de imn permanente
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"-
Se p%ede a%mentar la resol%ci&n de estos motores a%mentando el n*mero de polos del rotor
o incrementando el n*mero de 6ases >Fi%ra "8?#
Figura 1+: %todos para incrementar la resolucin en un motor (a( de imn permanente
2.1.3.1.2. De reluctancia variable
/ste motor posee %n dentado en %n rotor de 4ierro d%lce >Fi%ra "(?# C%ando la bobina del
esttor se eneriza el rotor se m%e.e para minimizar la distancia entre el esttor y el diente# 5a
inercia del rotor de %n motor de paso de rel%ctancia .ariable es pe1%e9a y la resp%esta es m%y
rpida, pero la inercia permitida de la cara es pe1%e9a# C%ando los de.anados no estn
enerizados, el par esttico de este tipo de motor es cero# Heneralmente, el paso an%lar deeste motor de rel%ctancia .ariable es de "8G#
Figura 1-: %otor paso a paso de reluctancia varia#le
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"8
/l dise9o del rotor 4ace 1%e c%ando alineamos %no de los dientes del mismo con %na de las
6ases, el si%iente diente se enc%entre desalineado con la si%iente 6ase# /sto permite 1%e
c%ando enericemos la si%iente 6ase este diente desalineado pase a alinearse# /nerizando
las 6ases con la sec%encia correcta conse%imos el mo.imiento contin%o del rotor >Fi%ra "?#
Figura 1/: Funcionamiento de motor paso a paso de reluctancia varia#le
Se p%ede incrementar la resol%ci&n de estos motores a%mentando el n*mero de dientes del
rotor o incrementando el n*mero de 6ases >Fi%ra "0?#
Figura 1: %todos para incrementar la resolucin de un motor (a( de reluctancia varia#le
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"(
2.1.3.1.3. Hbrido
/l motor 4brido es %na combinaci&n del motor de rel%ctancia .ariable y del motor de imn
permanente, por lo 1%e el rotor de este tipo de motores posee dientes y se enc%entra
manetizado >Fi%ra "?# /ste tipo de motor tiene %na alta precisi&n, alto par y se p%ede
con6i%rar para s%ministrar %n paso an%lar de 4asta !#G#
Figura 13: %otor paso a paso h7#rido
/l rotor posee dos zonas, %na con polaridad norte y otra con polaridad s%r# /stas zonas se 4an
dise9ado de 6orma 1%e los polos de %na de las zonas coinciden con los 4%ecos entre los polos
de la otra zona >Fi%ra 2!?#
Figura $6: .otor de motor paso a paso h7#rido
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"
Como en los motores anteriores, el motor 4brido necesita de %na sec%encia de enerizaci&n
de s%s 6ases para prod%cir el mo.imiento del rotor >Fi%ra 2"?#
Figura $1: Funcionamiento de motor paso a paso h7#rido
5os motores paso a paso tambin se p%eden clasi6icar por s% cone;ionado3
Motor paso a paso bipolar
Motor paso a paso %nipolar
2.1.3.1.4. Unipolar
5os motores %nipolares son relati.amente 6ciles de controlar, racias a 1%e poseen
de.anados d%plicados# /stos motores poseen dos bobinas en cada e+e del estator >Fi%ra 22?,
1%e estn %nidas por e;tremos op%estos, de tal modo 1%e al ser alimentada %na % otra,
eneran cada %na %n campo mantico in.erso al de la otra# /sta d%plicaci&n se 4ace para
6acilitar el dise9o del circ%ito de control, ya 1%e permite el %so, en la parte de potencia, de %n
transistor *nico por cada %no de los bobinados#
Figura $$: *squema de motor paso a paso unipolar
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"0
/n el es1%ema ms com*n de cone;i&n se %nen los Ip%ntos mediosI de ambos e+es >a y b en el
dib%+o? y se les conecta al positi.o de la alimentaci&n del motor# /l circ%ito de control de
potencia, entonces, se limita a poner a masa los bobinados de manera sec%encial >Fi%ra 2'?#
Rotacin horaria
" 2 ' - 8 ( 0
1a " ! ! ! " ! ! !1b ! " ! ! ! " ! !2a ! ! " ! ! ! " !2b ! ! ! " ! ! ! "
Figura $': 8ecuencia para rotacin horaria en motor (a( unipolar
2.1.3.1.5. Bipolar
5os motores bipolares carecen de doble bobinado por estator >Fi%ra 2-?, lo 1%e implica tener
1%e cambiar 6rec%entemente la polaridad del mismo, re1%iriendo circ%itos de control y de
potencia ms comple+os# /n la act%alidad esto no es problema, ya 1%e estos circ%itos se s%elen
implementar en %n interado, 1%e sol%ciona esta comple+idad en %n solo componente#
Como no tienen el doble bobinado de los %nipolares >recordemos 1%e en stos todo el tiempo
se est %tilizando s&lo %na de las bobinas d%plicadas, mientras la otra 1%eda desacti.ada y sin
nin%na %tilidad?, los motores bipolares o6recen %na me+or relaci&n entre tor1%e y
tama9oBpeso#
Figura $): *squema de motor paso a paso #ipolar
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"
/n la Fi%ra 28 se m%estra la sec%encia de polaridades necesaria para 4acer irar el rotor en
sentido 4orario#
Rotacin horaria
" 2 ' - 8 ( 0
1a @ @ @ @ @ @1b @ @ @ @ @ @2a @ @ @ @ @ @2b @ @ @ @ @ @
Figura $+: 8ecuencia para rotacin horaria en motor (a( #ipolar
2.1.3.2.
Motor de corriente continua y alterna
A di6erencia de los motores paso a paso, 1%e son capaces de traba+ar en %n sistema de control
de b%cle abierto, los motores de corriente contin%a >Fi%ra 2(? o alterna no poseen esta
capacidad, por lo 1%e re1%ieren de dispositi.os 1%e in6ormen al circ%ito de control del
posicionamiento del rotor# /sto ele.a el coste del sistema, aspecto 1%e red%ce s% %so para este
mbito# Como principales .enta+as encontramos s% ba+o precio, %na mayor potencia a i%aldad
de tama9o y %n 6%ncionamiento ms s%a.e#
Figura $-: %otor de corriente continua
/;isten en el mercado %na ran .ariedad de este tipo de motores >sin escobillas, asncrono,
sncrono, etc#?# Dada la enorme .ariedad e;istente, detallaremos *nicamente s% principio de
6%ncionamiento#
5os motores de corriente alterna y los de corriente contin%a se basan en el mismo principio de
6%ncionamiento, el c%al establece 1%e si %n cond%ctor por el 1%e circ%la %na corriente
elctrica se enc%entra dentro de la acci&n de %n campo mantico, ste tiende a desplazarse
perpendic%larmente a las lneas de acci&n del campo mantico#
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/l cond%ctor tiende a 6%ncion
circ%la por el mismo ad1%irie
debido a la interacci&n con lo
obser.a en el rotor del moto
2.1.3.3.Motor lineal
/l 6%ncionamiento de %n mot
esttor se enc%entra abierto
Alterando la polaridad de las
mo.imiento del mismo#
/stos motores poseen %na e
alta repetiti.idad# /ntre s%
controlado por %n sistema
precio#
/;isten tambin en el mer
sol%cionan el problema del si
en b%cle abierto#
ar como %n electroimn debido a la corriente el
ndo de esta manera propiedades manticas, 1
s polos %bicados en el esttor, el mo.imiento ci
#
or lineal deri.a de %n motor elctrico con.encio
KdesenrolladoL en ambos lados del carril@%a >
bobinas del elemento acoplado al rail conse%i
Figura $/: %otor linealFuente: http:!!!"!i9ipedia"org
orme capacidad de .elocidad y aceleraci&n# Ad
s principales des.enta+as se enc%entra la
e b%cle cerrado, problemas ante caras pesa
ado motores lineales paso a paso >Fi%ra 2
stema de control, ya 1%e este tipo de motores
2!
ctrica 1%e
e pro.ocan,
c%lar 1%e se
al donde el
Fi%ra 2?#
os el
ems poseen %na
ecesidad de ser
das y s% ele.ado
?# /stos motores
p%eden traba+ar
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2"
Figura $: %otor lineal paso a pasoFuente: http:!!!"&romor#it"com
2.1.. Sistema de mo!imiento
/n %na m1%ina de control n%mrico el sistema de mo.imiento se corresponde con el
con+%nto de elementos responsables de transmitir o %iar los mo.imientos realizados por los
act%adores#
Podemos clasi6icar estos elementos en dos tipos3
/lementos acti.os3 ransmiten el mo.imiento de los motores de los e+es a los
elementos m&.iles#
/lementos pasi.os3 Act*an como %a o rail de los elementos m&.iles#
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2.1.4.1 Elementos activos
2.1.4.1.1 Tuerca husillo
5a t%erca 4%sillo >Fi%ra 2? es %n tipo de mecanismo 1%e est constit%ido por %n tornillo
>4%sillo? 1%e al irar prod%ce el desplazamiento lonit%dinal de la t%erca en la 1%e .a
enroscado >mo.imiento rectilneo?#
Figura $3: 0uerca husillo
Fuente: http:!!!"hpcgearsinternational"com
/l 4%sillo posee %n n*mero de entradas >z? o 6iletes de rosca caracterstico, 1%e es el n*mero
de 4lices 1%e se enroscan en paralelo sobre el n*cleo del tornillo# Heneralmente es ", 2 o '#
/l paso de rosca >p? es la distancia entre dos 6iletes consec%ti.os de %na misma 4lice#
:abit%almente se mide en milmetros >mm?# /l paso de rosca es i%al a la lonit%d 1%e a.anza
el 4%sillo en cada .%elta# 5a lonit%d >5? 1%e a.anza la t%erca al irar el 4%sillo se obtiene
mediante la 6&rm%la de la Fi%ra '!#
Figura '6: Frmula de avance de la tuercaN ; n
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5a .elocidad de a.ance se
por min%to >mmBmin? y se
.elocidad de iro n>en re.Bm
5a lonit%d 5 es independien
los mm 1%e a.anza la t%erca
/;isten di6erentes tipos de r
6iletes 1%e tena, del paso d
c%anto al sentido de iro de
derec4a, mientras 1%e el ret
tornillos y t%ercas 1%e 6%ncio
/l tipo de rosca de estos 4%si
tener %n paso m%y rande s%
5os 4%sillos de rosca c%adra
6ricci&n presentan en 6%nci
caras# Como principal inco
roscas, y por tanto, s% ele.ad
5a rosca ACM/ es %n tipo d
1%e lo 4ace ms 6cil de me
precio?# /ste tipo de rosca n
presenta incrementa la 6ricci
;presa, especialmente en m1%inas@4erramien
calc%la m%ltiplicando el paso de roscap>en
in o rpm? >Fi%ra '"?#
Figura '1: Frmula de velocidad de avance
te del n*mero de entradas >z?, por1%e el paso
por cada re.ol%ci&n del 4%sillo#
osca en 6%nci&n de la 6orma del per6il del 6ilet
e la propia rosca, y del sentido de iro de a.an
la rosca, normalmente el a.ance se prod%ce ir
orno se prod%ce irando la rosca a la iz1%ierda
nan en sentido in.erso#
llos es di6erente a la de los tornillos normales, p
per6il p%ede .ariar#
a >Fi%ra '2? son los ms e6icientes, ya 1%e s
namiento# Hracias a ello se p%eden %sar par
.eniente encontramos la di6ic%ltad de meca
o precio#
Figura '$: >usillo de rosca cuadrada
rosca trapezoidal 1%e presenta %n n%lo de
anizar 1%e los 4%sillos de rosca c%adrada >aspe
o es tan e6iciente como la rosca c%adrada, ya
n# /ste tipo de rosca es el ms %sado en m1%i
2'
ta, en milmetros
mmBre.? por la
e rosca ya indica
e, del n*mero de
ce del tornillo# /n
ando la rosca a la
# ambin e;isten
or1%e adems de
n los 1%e menos
a mo.er randes
izar este tipo de
G >Fi%ra ''?, lo
to 1%e red%ce s%
%e el n%lo 1%e
as C)C#
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/ntre las principales .enta+
propiedad de ser a%toblo1%
pe1%e9o >la *nica 6orma de
de mantenimiento# ambi
principales des.enta+as enco
6ricci&n# /sta 6ricci&n prod%
traba+os de lara d%raci&n a
2.1.4.1.2 Husillo de b
/l 4%sillo de bolas presenta %
mo.imiento rotati.o del 4%si
bolas, por lo 1%e contendr %
Fu
Figura '': >usillo de rosca AC%*
s del %so de la t%erca 4%sillo encontramos
eante si el n%lo de la rosca del 4%sillo es l
o.er linealmente la t%erca ser irando el 4%sil
n presentan %na ba+a sonoridad en 6%ncio
ntramos s% escasa e6iciencia >entre el 28 y el
e el calentamiento de s%s elementos >no se
ltas .elocidades? y %n rpido desaste#
las
n s%rco 4elicoidal por el 1%e las bolas circ%lan al
llo >Fi%ra '-?# 5a t%erca es la responsable de co
n sistema de recirc%laci&n interna de las misma
Figura '): >usillo de #olasente: http:!!!"#allscre!detail5online"in&o
2-
s% ba+o coste, la
s%6icientemente
lo? y s% ba+o coste
namiento# Como
!? debida a la
recomienda para
prod%cirse el
tener todas las
#
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28
5as principales .enta+as de este tipo de 4%sillos son s% altsima e6iciencia >apro;imadamente
del !?, %n ba+o coste de mantenimiento y %na alta precisi&n# S% alta e6iciencia lo 4ace apto
para traba+os de lara d%raci&n a altas .elocidades# ambin le permite traba+ar con randes
caras# 5a escasa 4ol%ra 1%e presenta lo 4ace m%y b%ena opci&n ante traba+os de precisi&n#
/ntre los principales incon.enientes encontramos %n mayor coste 6rente al 4%sillo
con.encional, as como de no disponer de la propiedad de ser a%toblo1%eante sal.o para
distancias de paso m%y pe1%e9as#
2.1.4.1.3 i!"n#cremallera
/ste sistema trans6orma el mo.imiento rotati.o del pi9&n en %n desplazamiento lineal sobre la
cremallera >Fi%ra '8?# 5os dientes del pi9&n impiden 1%e el mismo rote sin desplazarse,
aspecto indispensable para s% %so en m1%inas de control n%mrico#
Figura '+: (in5cremalleraFuente: http:!!!"moderncastings"com
Como .enta+as presenta s% ba+o precio, la posibilidad de c%brir randes distancias >para
m1%inas de randes dimensiones? y %n ba+o coste de mantenimiento# S% principal des.enta+a
es s% menor precisi&n, ca%sada por las 4ol%ras presentes entre el pi9&n y la cremallera#
ambin presenta el incon.eniente de no ser a%toblo1%ante, lo 1%e s%pone %n problema
c%ando la cremallera se enc%entra colocada .erticalmente# /s %na alternati.a econ&mica m%y
%sada en m1%inas C)C#
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2(
2.1.4.1.4 $orrea dentada
Sistema m%y similar al pi9&n@cremallera en el 1%e se s%stit%ye la cremallera por %na correa
dentada >Fi%ra '(?# 5os dientes de la correa impiden el libre deslizamiento de la misma#
Figura '-: Correa dentadaFuente: http:!!!"silu4"com
/ntre s%s principales .enta+as encontramos s% ba+o precio, s% ba+a sonoridad en
6%ncionamiento y %n coste de mantenimiento m%y ba+o# Al i%al 1%e el pi9&n@cremallera,
presenta el incon.eniente de las 4ol%ras, lo 1%e red%ce s% precisi&n# Adems debemos de
tener en c%enta la de6ormaci&n elstica propia de la correa, lo 1%e incrementa ms a*n s%
imprecisi&n# Al i%al 1%e el pi9&n@cremallera, no es %n sistema a%toblo1%eante#
Podemos encontrar este sistema de transmisi&n en prcticamente todas las impresoras
domsticas, dispositi.o 1%e no re1%iere %na ran precisi&n pero s %na ba+a sonoridad y coste#
2.1.4.2 Elementos pasivos
2.1.4.2.1 %odamientos
n rodamiento >Fi%ra '? es %n elemento mecnico 1%e red%ce la 6ricci&n entre %n e+e y las
piezas conectadas a ste por medio de la rodad%ra, 1%e le sir.e de apoyo y 6acilita s%desplazamiento#
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2
Figura '/: .odamientoFuente: http:!!!"directindustry"es
5os rodamientos son elementos 1%e encontramos en la prctica totalidad de m1%inas de
control n%mrico# /sto se debe a s% ba+o coste, s% ba+o coe6iciente de rozamiento y la prctica
a%sencia de 4ol%ras# S% principal 6%nci&n consiste en la s%+eci&n de los 4%sillos >ya sean
con.encionales o de bolas? as como dentro los motores para posicionar correctamente el
rotor# Para el mbito del control n%mrico estos rodamientos presentan %n rec%brimiento 1%e
protee las bolas, de 6orma 1%e la s%ciedad enerada al mecanizar no p%eda entrar a la zona
de rodad%ra#
tro elemento tambin ampliamente %sado es el rodamiento lineal# Nste es %n elemento m%y
*til c%ando 1%eremos desplazar %n elemento de 6orma e6iciente y precisa por %na %a#
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20
3. "stado del arte
/n el presente capt%lo se realiza %n est%dio de las sol%ciones ya e;istentes tanto de m1%inasde control n%mrico como de aplicaciones similares a PantoMa;, analizando s%s .enta+as e
incon.enientes#
3.1.
#$%uina de control num&rico
/n primer l%ar se realizar %n est%dio de las sol%ciones encontradas en la red# na .ez
realizado este est%dio se pasar al anlisis de %na sol%ci&n comercial concreta#
3.1.1. "studio 'lobal de soluciones encontradas en la red
$nternet 4a permitido 1%e a6icionados al control n%mrico p%edan compartir los dise9os de las
m1%inas 1%e 4an creado, creando tambin man%ales y .ideos demostrati.os# ras %n est%dio
de los di6erentes dise9os encontrados obtenemos las si%ientes concl%siones3
M%c4as de las prop%estas parten de la constr%cci&n de toda la estr%ct%ra con madera#
/ste material es econ&mico y 6cilmente traba+able, a%n1%e no es el ms adec%ado
para la estr%ct%ra de n%estra m1%ina, ya 1%e al ser %na material relati.amente
blando es propenso a de6ormaciones, y por tanto, a 6alta de precisi&n#
tras prop%estas parten del recicla+e de la estr%ct%ra y componentes de dispositi.os
como impresoras, escneres y otros dispositi.os similares# A%n1%e los componentes
p%eden ser totalmente .lidos para la constr%cci&n de n%estra m1%ina, la propia
estr%ct%ra del dispositi.o no se s%ele adaptar al dise9o de la m1%ina deseada, por lo
1%e re1%iere de randes cambios 1%e dan %n aspecto poco pro6esional a n%estra
m1%ina C)C#
Al%nas m1%inas parten de 6resadoras de col%mna de control man%al# /stas
m1%inas *nicamente re1%ieren del acople de motores a los e+es para trans6ormase
en m1%inas de control n%mrico# /l principal incon.eniente de este tipo de sol%ci&n
es el ele.ado precio de estas 6resadoras de col%mna# ambin presenta como
des.enta+a %n rea de traba+o bastante red%cida#
5as prop%estas ms pro6esionales parten del traba+o con metales# S%elen %tilizar
di6erentes tipos de per6iles 1%e mediante %niones por soldad%ras % otros mtodos
consi%en dar 6orma a la estr%ct%ra de la m1%ina# Se re1%ieren %na ran cantidad de4erramientas y 4abilidades para lle.ar a cabo estas prop%estas#
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2
tras sol%ciones con metales parten del %so de sistemas constr%cti.os de per6iles de
al%minio# /stos sistemas 4an sido dise9ados para la constr%cci&n rpida y 6cil de
estr%ct%ras y m1%inas# /stas prop%estas no re1%ieren de %na ran cantidad de
4erramientas para s% constr%cci&n# Se s%ele obtener %n res%ltado pro6esional y s%
tiempo de 6abricaci&n es menor 1%e en las prop%estas con.encionales#
5a mayor parte de prop%estas son m1%inas de dos o tres e+es, siendo poco 6rec%entes
las prop%estas de c%atro o cinco e+es#
/n lo 1%e respecta a componentes3
o 5os motores ms %sados son los motores paso a paso, ya 1%e p%eden
6%ncionar en %n sistema de control de b%cle abierto#
o Para la transmisi&n del mo.imiento de los motores se %san sistemas de
correas, pi9&n@cremallera, 4%sillo@t%erca y 4%sillos de bolas# 5as prop%estas
ms pro6esionales %san el 4%sillo de bolas, a%n1%e el 4%sillo@t%erca es
posiblemente el ms %sado >dado s% ba+o precio?#
o /l %so de rodamientos es %ni.ersal en todas las prop%estas# /n al%nas se
prescinde de los rodamientos lineales, %sando rodamientos con.encionales
a+%stados a %n rail 1%e impide s% libre mo.imiento#
o Se s%elen rec%rrir a controladores de motores comerciales, a%n1%e e;istentambin prop%estas con circ%itera de control propia#
o 5os componentes 1%e 6orman estas prop%estas s%elen ser ad1%iridos desde
C4ina .a internet# 5a raz&n reside en los ba+os precios o6ertados, as como en
la ran .ariedad de componentes disponibles#
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'!
3.1.2. "studio de una solucin comercial( #archant )ice *td.
Dada la creciente demanda de prod%ctos relacionados con el control n%mrico 4an s%rido en
la red %na ran cantidad de tiendas especializadas en este mbito# /stas tiendas disponen de
c%al1%ier componente necesario para la 6abricaci&n de %na m1%ina de control n%mrico,
o6reciendo tambin en al%nas ocasiones Oits con todos los componentes necesarios para la
6abricaci&n casera de la m1%ina# 5a sol%ci&n presentada en este apartado >Fi%ra '? 4a sido
creada por %na de estas tiendas >4ttp3BBmarc4antdice#comB? con el 6in de obtener %na
m1%ina de calidad a %n precio razonable#
Figura '3: ?it de control numrico de %archant DiceFuente: http:marchantdice"com
5as caractersticas de este Oit son las si%ientes3
so de %n sistema constr%cti.o de per6iles de al%minio para toda la estr%ct%ra de la
m1%ina#
Dise9o simple pero rob%sto, %sando poco material para 6ormar toda la estr%ct%ra#
M1%ina de ' e+es con posibilidad de acoplar %n c%arto e+e#
so de motores paso a paso 4bridos con %n paso de "#0G y %n tor1%e de "#'8 )#m#
tilizaci&n de 4%sillo de bolas en todos los e+es de la m1%ina# Podemos encontrar %na
.ersi&n ms econ&mica en la 1%e se %sa el sistema de t%erca@4%sillo#
Disponen de reas de traba+o de %n tama9o similar al A- y al A', permitiendo el e+e
%n desplazamiento total de "!! mm#
so de rodamientos lineales sobre rales cilndricos# Por cada e+e se %san 2 de estos
railes, siempre paralelos al 4%sillo 1%e transmite el mo.imiento#
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'"
5a s%+eci&n del motor de %n e+e a la estr%ct%ra de la m1%ina se realiza mediante %n
c%bo de al%minio 4%eco# /s en el interior de este c%bo donde se realiza la cone;i&n
entre el e+e del motor y el 4%sillo mediante %n acople# /l c4asis del motor se enc%entra
en contacto directo con la estr%ct%ra, lo 1%e transmitir a la m1%ina las .ibracionesprod%cidas por el motor#
/l coste de la m1%ina con rea de traba+o de tama9o A' y 4%sillos de bolas en todos
los e+es ronda los "0!!Q# 5a m1%ina se entrea totalmente desmontada, por lo 1%e a
este precio deberemos s%marle el coste del tiempo de monta+e, as como de las
4erramientas necesarias para tal tarea#
A modo de res%men destacar 1%e es %na m%y b%ena sol%ci&n para a1%ellos 1%e 1%ieran %na
m1%ina de control n%mrico de %na calidad ms 1%e aceptable a %n ba+o coste# A pesar de
ello presenta al%nos incon.enientes, como son las s%+eciones de los motores o el escaso
desplazamiento del e+e #
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'2
3.2. So+t,are de control manual
A%n1%e la propia de6inici&n de control n%mrico impli1%e la a%tomatizaci&n de m1%inas@
4erramienta mediante comandos proramados en %n medio de almacenamiento, siempre se
s%ele disponer de %no o .arios controles man%ales# Son m%y 6rec%entes las ocasiones en las
1%e debemos posicionar man%almente la m1%ina o simplemente 1%eremos realizar %n
mecanizado man%al, sin necesidad de tener 1%e proramar instr%cciones de mecanizado#
/l so6t7are %sado para controlar la m1%ina s%ele contener en s% inter6az los controles
necesarios para esta tarea# /n ella podemos ordenar a la m1%ina ir directamente a la posici&n
introd%cida, as como ir desplazando cada %no de los e+es mientras mantenamos p%lsado s%
correspondiente bot&n en la inter6az# Para este *ltimo caso tambin se %san otros dispositi.os
como teclados y +oysticOs >Fi%ra -!? 1%e se com%nican con el so6t7are de control# Destacar
1%e el %so de +oysticOs anal&icos permite re%lar la .elocidad de desplazamiento de la
4erramienta dependiendo del rado de inclinaci&n del sticO#
Figura )6: @oystic9
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''
/ncontramos en el mercado %na ran .ariedad de dispositi.os de control man%al
especializados para m1%inas C)C# /ste tipo de dispositi.o permite realizar todas las 6%nciones
de control man%al posibles y s%elen incl%ir %n bot&n de emerencia 1%e detiene totalmente la
m1%ina >Fi%ra -"?#
Figura )1: Control manual especiali2ado en CNC
5os controladores de m1%inas de control n%mrico >intrpretes de c&dio H? ms conocidos
entre a6icionados son los controladores Mac4' y /MC2# Ambos controladores disponen de
control man%al, permitiendo %na ran .ariedad de dispositi.os para este 6in#
/l c&dio H determina el tipo de operaci&n a realizar en la m1%ina# 5os c&dios H seleccionan
el tipo de mo.imiento, el modo de .elocidad o de a.ance, etc# /l intrprete de c&dio H ser elresponsable de trad%cir estos c&dios a se9ales entendibles por los controladores de los
motores de la m1%ina#
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'-
Mac4' es el so6t7are de control n%mrico ms %sado por a6icionados# Posee %na licencia
comercial, por lo 1%e no se tiene acceso a s% c&dio 6%ente para a9adir n%e.as 6%ncionalidades
o me+orar el propio so6t7are# /n la Fi%ra -2 se m%estra el control man%al implementado para
este controlador#
Figura )$: Control manual de %ach'Fuente: http:!!!"machsupport"com
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/MC2 es la se%nda opci&n
con %na com%nidad 1%e co
6%erte de este controlador
a%n1%e ste se enc%entra liteclado# /n la Fi%ra -' se m
FiF
ms %sada# /s %n controlador C)C de so6t7ar
labora en el desarrollo y mantenimiento del
s 1%e permite %n dise9o rpido de t% propi
mitado a la p%lsaci&n de botones con el rat&estra %n control man%al implementado para es
gura )': Control manual reali2ado para *%C$uente: http:electricalmusings"#logspot"com
'8
libre 1%e c%enta
ismo# n p%nto
control man%al,
o a e.entos dee controlador#
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'(
. "s-eci+icacin de re%uisitos
.1.
#$%uina de control num&rico
5os re1%isitos e;iidos para la m1%ina de control n%mrico son3
Fcil 6abricaci&n3 5as *nicas acciones de mecanizado permitidas sobre el material 1%e
6ormar la estr%ct%ra sern cortes y taladrados#
Hran rea de traba+o3 /l rea de traba+o se encontrar entre el tama9o del estndar
D$) A2 y D$) A'# /l e+e contar con %n desplazamiento total de ms de 28! mm,
permitiendo el 6%t%ro acoplamiento de %n c%arto e+e#
Precisi&n para c%al1%ier tarea3 5a resol%ci&n de posicionamiento ser de %n mnimo de
8 Rm, siendo el error de repetiti.idad no s%perior a los "! Rm#
Hran .elocidad de desplazamiento3 5a .elocidad de desplazamiento para cada %no de
los e+es ser s%perior a los (!!! mmBmin#
M1%ina de sobremesa3 5a m1%ina debe encontrarse dimensionada para poder
colocarse en %na mesa de escritorio y ser lo s%6icientemente liera para no deteriorar
la misma por s% peso#
=a+o coste3 /l coste total de los componentes 1%e 6orman la m1%ina ser in6erior a los
"8!!Q >se e;cl%ye la comp%tadora 1%e realiza la 6%nci&n de control de la m1%ina?#
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'
.2.
A-licacin 'r$+ica de control manual
5os re1%isitos e;iidos para el control man%al de la m1%ina son3
Aplicaci&n para %so con dispositi.o ap%ntador3 /sta aplicaci&n r6ica contendr %n
rea de dib%+o sobre la 1%e el %s%ario realizar trazados mediante %n dispositi.o
ap%ntador# /stos trazados sern transmitidos a la m1%ina de control n%mrico#
Si el dispositi.o de entrada %tilizado es %na tableta r6ica, la presi&n e+ercida ser
proporcional a la alt%ra de la 4erramienta acoplada a la m1%ina#
$nteraci&n con controlador m1%ina@4erramienta3 5a aplicaci&n de control man%al
desarrollada se interar con %n controlador de m1%ina@4erramienta de c&dio
abierto#
Control y monitorizaci&n en tiempo real3 /l control man%al de la m1%ina y la
monitorizaci&n de la posici&n de la 4erramienta acoplada ser en tiempo real# /n todo
momento la aplicaci&n mostrar la posici&n de la m1%ina y el dise9o del %s%ario#
Si la .elocidad de posicionamiento de la m1%ina 6%era in6erior a la .elocidad
demandada por el %s%ario, se encolaran las acciones para ser realizadas ms tarde# /n
la inter6az de %s%ario, %n trazo de di6erente color indicar el recorrido se%ido por la
m1%ina#
oom .ectorial3 /l %s%ario ser capaz de realizar zoom en c%al1%ier zona del rea de
dib%+o, realizndose %n escalado .ectorial de dic4a zona sin perder calidad#
Capacidad de escalado3 Hracias a la 4erramienta de zoom, el %s%ario podr ampliar en
el rea de dib%+o %n rea determinada del rea de traba+o de la m1%ina# H%ardado y cara del traba+o realizado3 Se podrn %ardar en disco los trazados
realizados para s% posterior cara en la aplicaci&n#
H%ardado y cara de la con6i%raci&n de la m1%ina3 Al i%al 1%e con los trazados, se
podr %ardar y carar la con6i%raci&n especi6icada para la m1%ina#
$nter6az r6ica int%iti.a3 5a aplicaci&n dispondr de %na inter6az r6ica sencilla e
int%iti.a, permitiendo %n rpido aprendiza+e sobre el %so de la misma a personas no
e;pertas en la materia#
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'0
. )ise/o
/n el presente capt%lo se proporcionan los dise9os tanto de la m1%ina de control n%mricocomo del control man%al realizado, detallando s% 6%ncionamiento y la metodoloa de
desarrollo se%ida#
.1.
#$%uina de control num&rico
/n lo 1%e respecta a la m1%ina de control n%mrico, en primer l%ar se detallar el dise9o
creado, describiendo tambin todos los materiales y 4erramientas necesarias# ras esto, se
proceder a describir paso a paso el proceso de 6abricaci&n se%ido#
Se 4a decidido el %so del so6t7are CAD >Comp%ter@Aided Desin? Hoole SOetc4p para
realizar el dise9o de toda la parte 6sica del proyecto# 5a Fi%ra -- m%estra el dise9o escoido
para la m1%ina de control n%mrico#
Figura )): %odelado de mquina de control numrico
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.1.1. #ateriales
Podemos apreciar como para
al%minio cortado en di6erent
constr%cti.o de per6iles de al
del arte, ailiza el proceso de
5os .endedores de estos sist
estos per6iles sin coste al%n
toda la estr%ct%ra de la m1%ina se 4a %sado %
s medidas# /ste per6il >Fi%ra -8? 6orma parte d
minio, 1%e como ya 4abamos tratado en el ca
6abricaci&n de m1%inas y proporciona %n acab
mas constr%cti.os s%elen o6recer al cliente el co
#
Figura )+: (er&il de aluminio constructivo
'
*nico per6il de
%n sistema
t%lo de estado
do pro6esional#
rte preciso de
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/n lo 1%e respecta al sistem
con %na tolerancia de clase
es de "( mm, con %n paso
4%sillos re1%ieren del mecacorrespondientes# Para realiz
lo 1%e se recomienda ad1%iri
siempre el mismo para este t
al .endedor sal.o la lonit%d
Como sistema de mo.imient
=lo1%es con rodami
6%nci&n de s%+etar l
ori6icios 1%e contien
Cada e+e contendr
blo1%e con nombre
lonit%dinal del 4%sill
1%e permite %n mo
mo.imiento lonit%dotro e;tremo s lo
estndar D$) (!8"#
de mo.imiento acti.o, se 4a rec%rrido a 4%sil
del estndar D$) (!8" >Fi%ra -(?# /l dimetr
e 8 mm y %na lonit%d dependiente del recor
izado de s%s e;tremos para poder ser acopladar este mecanizado se 4ace necesario %n torno
r estos 4%sillos ya mecanizados por el .endedor#
ipo de 4%sillos, por lo 1%e no es necesario espe
del propio 4%sillo#
Figura )-: >usillo de #olas 1-6+
pasi.o se 4an %sado los si%ientes component
ntos para el soporte de los 4%sillos3 /stos bl
s 4%sillos y permitir el mo.imiento rotacion
en permiten s% instalaci&n tanto en 4orizontal
os blo1%es distintos# /n el e;tremo del act%ad
omercial ="2 >Fi%ra -?, %n blo1%e 1%e impi
o# /n el otro e;tremo se %sar el blo1%e =F"2 >
imiento lonit%dinal# Debido a 1%e el blo1%e
inal del 4%sillo, no e;iste nin*n problema enermita# Ambos blo1%es poseen %na toleranc
-!
los de bolas "(!8
de estos 4%sillos
ido del e+e# /stos
os a los soportesde precisi&n, por
/l mecanizado es
i6icar nin*n dato
s3
o1%es realizan la
l del mismo# 5os
como en .ertical#
r se enc%entra el
de el mo.imiento
i%ra -0?, blo1%e
="2 blo1%ea el
1%e el blo1%e delia de clase del
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Figura )/: loque ?1$
Figura ): loque F1$
-"
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Fi%ra 8!?#
Figura )3: loque 8C$6BB
-2
railes de acero al
e se 4a eleido
metro de "( mm#
4o 1%e +%nto a lai el ral no es lo
al%minio con -
e tornillos# /stos
mm y "( mm# /l
! mm >Fi%ra -?
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Como act%adores se 4an %sasi%ientes caractersticas3
o Motor bipola
o Tn%lo de pa
o /rror de prec
U!#!G por p
o C%mple el es
pro6%ndidad?
o Par m;imo
mo.imientoo :ol%ra radi
motor con re
o :ol%ra loni
o Cada bobina
o /+e de (#'8
o Peso de "#8
Figura +6: loque 8C1-BB
do tres motores paso a paso 8=H:-!0 >Fi%
r de 2 6ases#
so de "#0G >2!! pasos por .%elta?#
isi&n por paso de U 8 >lo 1%e nos da %n error
so?#
tndar )ema 2' >determina el anc4o y alto del
#
de 2" O#cm o 2#!( )#m >este alto par p
e los e+es?#l del e+e de !#!2 mm m;imo >es la 4ol%ra 1
specto a s% centro?#
t%dinal del e+e de !#' mm m;imo#
tiene %na intensidad nominal de ' A#
m de dimetro#
#
-'
a 8"?# Poseen las
o ac%m%lati.o de
motor pero no s%
ermite el rpido
e tiene el e+e del
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5a %ni&n entre el e+e del ro
mediante %n acoplador de a
entre e+es >Fi%ra 8-?# Dado
acoplador tiene en cada e;tr
pe1%e9os tornillos >no mod
mismos#
Figura +$: 8oporte 8>F$6
Figura +': 8oporte 8>F1-
tor de los motores paso a paso y el 4%sillo d
l%minio con %na 6ran+a 6le;ible 1%e permite ci
1%e el e+e del motor tiene %n dimetro di6ere
emo %na ca.idad del dimetro del ob+eto a aco
lados? 1%e presionan los e+es y 6i+an por tant
-8
bolas se realiza
rta desalineaci&n
te al 4%sillo, este
lar# Dispone de -
o la %ni&n de los
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Para el soporte de la m1%in
ya 1%e es 6rec%ente 1%e la s%
enc%entre correctamente ni.
re%lar la alt%ra irando las
Figura +): Acoplador husillo5motor
se recomienda el %so de patas re%lables en al
per6icie dedicada a la misma no sea totalmente
elada# /l tornillo con el 1%e c%entan estas patas
ismas >es necesario realizar %n roscado 4embra
Figura ++: (ata regula#le en altura
-(
%ra >Fi%ra 88?,
lana o no se
nos permitir
en los per6iles?#
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-
A%n1%e no imprescindible, es m%y recomendable el %so de 6inales de carrera para todos los
e+es# /sto e.itar la rot%ra de componentes >en n%estro caso el acoplador entre el motor y el
4%sillo, ya 1%e al ser %n elemento 6le;ible tambin es el ms dbil?# ambin nos ser.ir para
detectar la coordenada de inicio de la m1%ina >E!, !, !?, ailizando todos los procesosde 6abricaci&n# 5os 6inales de carrera con.encionales tienen el incon.eniente de 1%e con el %so
6rec%ente s%s piezas de contacto se de6orman, introd%ciendo %n error en el posicionamiento
de inicio# /s por ello 1%e para este proyecto se 4an optado por 6inales de carrera ind%cti.os
>modelo comercial S)!-@)? >Fi%ra 8(?# /stos dispositi.os tienen el mismo principio de
6%ncionamiento 1%e los detectores de metales, por lo 1%e no necesitan de %n contacto 6sico
para s% 6%ncionamiento# /sto prod%ce 1%e estos dispositi.os c%enten con %na repetiti.idad
e;celente, lo 1%e 4ace adec%ado s% %so en tareas de precisi&n#
Figura +-: Final de carrera 8N6)5N
Poseen las si%ientes caractersticas3
o Frec%encia de resp%esta de 8!!:z >lo 1%e s%pone %n retardo m;imo de 2
milise%ndos?#
o ensi&n de alimentaci&n entre ( y '(V#
o Distancia de detecci&n3 8 mm#
o res cables de cone;i&n3 Alimentaci&n, masa y salida l&ica normalmente
abierta#
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/stos sensores *nicamente d
e;tremos de los e+es este tip
sensores son capaces de det
4%sillos 1%edan demasiado r6abricaci&n de la pieza de la F
/stas piezas se colocarn en l
c%entan >no modelados?# Par
c4apa#
5a tornillera necesaria para l
al%minio se red%ce *nicamen
mm? y "2 >8#8 mm?# 5a decisi
las 4erramientas necesarias
re1%erido para realizar las 6i+
lo 1%e 4ace 1%e necesitemos
problema consiste en ad1%iri
amoladora a n%estras necesi
5a %ni&n entre los per6iles de
ya 1%e sern estos elemento
%sados para este 6in son los s
ornillo con cabeza
encontrar estos torni
del material donde .
tornillos es similar, s
coste total de la m1
tectan materiales 6errosos, por lo 1%e debemo
de material# Por el dise9o escoido y la distanci
ctar, tanto los per6iles de al%minio como los sop
tirados# Para sol%cionar este problema se 4a opi%ra 8 a partir de c4apa al.anizada de !# m
Figura +/: Chapa &inal de carrera
os soportes del 4%sillo mediante los ori6icios con
s% 6abricaci&n rec%rriremos a ti+eras espec6ica
6i+aci&n de todos los componentes descritos a l
te a tornillos de tipo rosca@c4apa del n*mero >
n de optar por este tipo de rosca reside en el a
ara realizar el roscado as como de la red%cci&n
ciones# 5a lonit%d de los mismos depende del
de %na considerable .ariedad de tornillos# na
r tornillos de ran lonit%d y acortarlos mediant
ades#
al%minio se realiza mediante tornillos y t%ercas
los responsables de 6i+ar toda la estr%ct%ra# 5os
i%ientes3
or; 8!, '! mm de lonit%d y "2 mm de dimet
llos en dos modalidades, los 1%e re1%ieren de %
n a ser atornillados y los 1%e no# Dado 1%e el pr
recomienda el %so de los se%ndos para e.itar i
%ina#
-0
colocar en los
a 1%e estos
ortes de los
tado por lade rosor#
los 1%e ambos
para el corte de
os per6iles de
'# mm?, "! >-#0
orro del coste de
del tiempo
lemento a 6i+ar,
ol%ci&n para este
%na mini@
de ran rosor,
elementos
ro# Podemos
roscado pre.io
ecio de ambos
ncrementar el
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-
ornillo con cabeza en 6orma de de 2! mm de lonit%d y 0 mm de dimetro con
t%erca acorde a rosca y dimetro del tornillo# 5os tornillos con este tipo de cabeza son
espec6icos para este tipo de sistemas constr%cti.os, ya 1%e la cabeza se adapta a las
di6erentes ca.idades 1%e presentan los per6iles# /sto los 4ace di6cil de ad1%irir 6%erade n%estro pro.eedor de per6iles#
5os motores paso a paso presentan m%c4as .enta+as para el %so en m1%inas de control
n%mrico, pero presentan tambin m%c4as .ibraciones en 6%ncionamiento# Por ello se 4a
decidido %sar arandelas de ca%c4o >ampliamente %sadas en 6ontanera? >Fi%ra 80? para la
6i+aci&n de los motores a los per6iles con el 6in de red%cir la transmisi&n de estas .ibraciones#
Figura +: Arandela de caucho
Ser necesario cablear tanto motores como sensores para s% correcto control# Para ello se
rec%rre a %n cable de - 4ilos con %na secci&n de cobre de "#8 mm2por 4ilo en el caso de los
motores y de !#2! mm2para los 6inales de carrera# Para el correcto cone;ionado de los
motores a estos cables se rec%rre a reletas de cone;i&n >6rec%entemente %tilizadas eninstalaciones elctricas?# /stas reletas se encontrarn 6i+adas al per6il de al%minio en %na zona
pr&;ima al motor a conectar# /n el caso de la prolonaci&n de las cone;iones de los 6inales de
carrera se %tilizar soldad%ra con esta9o y 6%nda termo@retrctil >esta 6%nda asla
elctricamente la soldad%ra y me+ora s% esttica?#
Para la protecci&n de todo el cableado se apro.ec4arn las ca.idades 1%e nos proporcionan
los per6iles de la estr%ct%ra# Adems, en las zonas en las 1%e esto no sea posible, se %sarn
bridas y ordena@cables# Destacar 1%e esta protecci&n no s&lo red%ce el rieso de accidentes
sino 1%e tambin me+ora la esttica lobal de la m1%ina#
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8!
/n lo 1%e respecta a la electr&nica de la m1%ina, se 4ar %so de tres controladoras
comerciales HecOoDri.e H28"E >%na por cada motor? >Fi%ra 8? y %na tar+eta M=@!2@V( 1%e
realizar de inter6az entre estas controladoras, los 6inales de carrera y n%estro intrprete de
c&dio H#
Figura +3: Controladora ec9oDrive $+1EFuente: http:!!!"gec9odrive"com
5as caractersticas ms rele.antes de estas controladoras son3
$ntensidad m;ima de '#8 A por bobina#
Volta+e de alimentaci&n m;imo de 8!V#
/ntradas compatibles con l&ica de '#' y 8V#
Frec%encia m;ima de se9al de paso de '!!4z
MicroSteppin de diez micropasos# 5a raz&n de 1%e sea diez y no otro n*mero es 1%eel error >no ac%m%lati.o? de los motores paso a paso s%ele ser de %n B@8 por paso#/sto 4ace 1%e el motor tena %n rano de error del "! de "#0W, es decir, !#"0W# /stose trad%ce en 1%e el motor tiene la s%6iciente precisi&n como para a.anzar de !#"0W en!#"0W# Si di.idimos '(!W >%na .%elta completa? entre esta *ltima ci6ra, nos da 1%esomos capaces de colocar el e+e del motor en 2!!! posiciones di6erentes# 5os motores%sados son de 2!! pasos por .%elta, por lo 1%e si %samos %n microsteppin de "!micropasos obtendremos las 2!!! posiciones anteriormente calc%ladas#
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82
Figura -1: Circuito impreso reali2ado
Como se p%ede apreciar en la Fi%ra (" se 4an 4ec4o di.ersos parc4es al circ%ito impreso paraintentar sol%cionar el principal problema 1%e se 4a encontrado para esta controladora, 1%e esla prdida de pasos para %n rano de 6rec%encias determinado# /sta prdida de pasos m%yprobablemente pro.ena de %n problema de resonancia a 6rec%encias medias# /s por ello 1%e
la caracterstica ms importante de las controladoras H28"E %sadases su mecanismo decompensacin de resonancia a frecuencias medias, lo que soluciona el problema de prdida
de pasos.
5a tar+eta M=@!2@V( >Fi%ra (2? realiza de inter6az entre las controladoras, los 6inales decarrera y el intrprete de c&dio H#
Figura -$: 0ar4eta %56$5-Fuente: http:!!!"homanndesigns"com
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8'
S%s caractersticas ms rele.antes son3
Volta+e de alimentaci&n de 8V >p%eden ser obtenidos de %n p%erto S= o de %na6%ente de alimentaci&n?
P%erto paralelo como inter6az de cone;i&n con el intrprete de c&dio H# 5a raz&n deno %sar %n protocolo como S= se debe a 1%e este *ltimo es %n protocolo asncrono ypor lo tanto incapaz de proporcionar %n control en tiempo real p%ro#
intensidad de
se9al re1%erida para n%estras controladoras?# Pines com%nes con6i%rables a ! & 8V# 5eds en todos los pines del p%erto paralelo, lo 1%e nos in6orma de las se9ales
recibidasBen.iadas en todo momento# C%enta con la si%iente con6i%raci&n de pines3
o =idireccionales >con6i%rables .a +%mper?3 2, ', -, 8, (, , 0 y o /ntrada3 "!, "", "2, "' y "8o Salida3 ", "- ,"( y "
Como ya se 4a tratado en el capt%lo de antecedentes, %na alta tensi&n de alimentaci&n en los
motores permite incrementar la .elocidad de 6%ncionamiento de los mismos# /n este proyecto
se 4a optado por %na 6%ente de alimentaci&n >Fi%ra ('? encarada de trans6ormar corriente
alterna con %n .olta+e de 22!V a corriente contin%a de -0V DC# /sta 6%ente de alimentaci&n es
capaz de proporcionar #'A a -0V, por lo 1%e s% potencia total es de '8!X#
Figura -': Fuente de alimentacin de ) DC
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8-
Destacar 1%e el lmite de .olta+e de las controladoras de los motores se enc%entra en los 8!V,
por lo 1%e la 6%ente de alimentaci&n escoida se adec*a correctamente a estos dispositi.os#
)o s%cede as con los 6inales de carrera, c%ya tensi&n de alimentaci&n se enc%entra entre los
"! y '!V# Para sol%cionar esta di6erencia de tensi&n se 4a rec%rrido a %n re%lador5M28(:V@ADJ# /ste interado es capaz de recibir %na alimentaci&n en corriente contin%a de
4asta (!V y trans6ormarla a %n rano de "#2' a 8V con %na intensidad m;ima de 'A# 5a
tar+eta responsable de la inter6az con n%estro intrprete de c&dio H re1%iere de %na tensi&n
de alimentaci&n de 8V, tensi&n obtenida mediante %na cone;i&n S= a n%estro intrprete#
Destacar 1%e esta cone;i&n S= *nicamente se %tiliza para obtener los 8V necesarios para la
alimentaci&n de la tar+eta, no transmitindose nin*n tipo de dato por el mismo#
/n la
%aterial Gongitud Cantidad (roveedor (a7sCoste
unitario 8inimpuestos=
Coste total8in
impuestos=
Per6ilal%minio-!;"2!
mm
(! mm (
J) Al%mini%mPro6ile
>4ttp3BB777#O+nltd#co#%O?
4ttp3BB777#O+nltd#
co#%O?
4ttp3BB777#O+nltd#co#%O?
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88
:%sillo debolas "(!8
clase >incl%ye
mecanizado?
(!8 mm "e=ay >Vendedor3
linearmotionbearin
s2!!0?
C4ina -',80 Q -',80 Q
:%sillo debolas "(!8
clase >incl%ye
mecanizado?
-8' mm "e=ay >Vendedor3
linearmotionbearins2!!0?
C4ina '2,(- Q '2,(- Q
Soporte="2
=F"2 clase para4%sillo"(!8
@@ '
e=ay >Vendedor3
linearmotionbearins2!!0?
C4ina ',80 Q ""0,- Q
Vendedor3
i7anneb%y?C4ina 8,- Q -',2 Q
4ttp3BB777#marc4
antdice#com?
Vendedor3
smpart?C4ina ',-8 Q "',0! Q
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8(
Motorpaso apaso
8=H:(@
-!"=
@@ 'e=ay >Vendedor3
b2cnc?C4ina ",( Q 8,00 Q
Acoplador4%sillo@motor
@@ 'e=ay >Vendedor3only6ore.er!2?
C4ina ',"' Q ,' Q
Patare%lableen alt%ra
@@ - Ferretera local /spa9a ",!( Q -,2- Q
SensorS)!-@)
@@ (e=ay >Vendedor3
DraonmartsCompany 5imited?
C4ina ',( Q 2',( Q
C4apaal.anizada para 6inde carrera
@@ ( Ferretera local /spa9a !,8! Q ',!! Q
Arandelaca%c4o
@@ "2 Ferretera local /spa9a !,"' Q ",8( Q
ornilloS"2 ; '!
8!'! mm '!
J) Al%mini%mPro6ile
>4ttp3BB777#O+nltd#co#%O?
4ttp3BB777#O+nltd#co#%O?
', mm?
Variada "0 Ferretera local /spa9a !,!2 Q !,'( Q
ornillorosca@
c4apa )W"! >-,0
mm?
Variada 0! Ferretera local /spa9a !,!' Q 2,-! Q
ornillorosca@
c4apa )W"2 >8,8
mm?
Variada -! Ferretera local /spa9a !,!- Q ",(! Q
Cable -4ilos ",8
mm2
"2 " Ferretera local /spa9a "0,'( Q "0,'( Q
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8
Cable -4ilos !,2!
mm2"8 " Ferretera local /spa9a 8,-' Q 8,-' Q
Vendedor3
anna8088?C4ina 28,"! Q 28,"! Q
5M28(:V@ADJ
@@ "e=ay >Vendedor3Mad J%nle 5td?
C4ina !,( Q !,( Q
0H0AG "#!"(,0 Q
Fi%ra (- se m%estra %n res%men de los materiales con s%s respecti.os pro.eedores,
detallando las cantidades necesarias y s% coste apro;imado#
%aterial Gongitud Cantidad (roveedor (a7sCoste
unitario 8in
impuestos=
Coste total8in
impuestos=
Per6ilal%minio-!;"2!
mm
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J) Al%mini%mPro6ile
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80
Per6ilal%minio-!;"2!
mm
(8! mm 2
J) Al%mini%mPro6ile
>4ttp3BB777#O+nltd#co#%O?
incl%ye
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C4ina ',80 Q ""0,- Q
Vendedor3
i7anneb%y?C4ina 8,- Q -',2 Q
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antdice#com?
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8
H%acilndrica
de
precisi&n2! mmdimetro
8 mm 2Marc4ant Dice 5D#>4ttp3BB777#marc4
antdice#com?
4ttp3BB777#marc4
antdice#com?
Vendedor3
b2cnc?C4ina ",( Q 8,00 Q
Acoplador4%sillo@
motor
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C4ina ',"' Q ,' Q
Patare%lableen alt%ra
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SensorS)!-@)
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DraonmartsCompany 5imited?
C4ina ',( Q 2',( Q
C4apaal.anizada para 6in
de carrera
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Arandelaca%c4o
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J) Al%mini%mPro6ile
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co#%O?
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(!
ornillorosca@
c4apa )W
>', mm?
Variada "0 Ferretera local /spa9a !,!2 Q !,'( Q
ornillorosca@
c4apa )W"! >-,0
mm?
Variada 0! Ferretera local /spa9a !,!' Q 2,-! Q
ornillorosca@
c4apa )W"2 >8,8
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Variada -! Ferretera local /spa9a !,!- Q ",(! Q
Cable -4ilos ",8
mm2"2 " Ferretera local /spa9a "0,'( Q "0,'( Q
Cable -4ilos !,2!
mm2"8 " Ferretera local /spa9a 8,-' Q 8,-' Q
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anna8088?C4ina 28,"! Q 28,"! Q
5M28(:V@ADJ
@@ "e=ay >Vendedor3Mad J%nle 5td?
C4ina !,( Q !,( Q
0H0AG "#!"(,0 Q
Figura -): .esumen de materiales
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("
.1.2. 0erramientas
Para la constr%cci&n de esta m1%ina re1%eriremos de3
aladro de col%mna3 tilizado para realizar todos los ori6icios en los per6iles de
al%minio# Se recomienda %na potencia de ms de 8!!X y %n recorrido del portabrocas
mayor a los ( cm#
=rocas para metal3 sados para la realizaci&n de los ori6icios 1%e ser.irn de 6i+aci&n
para los componentes# 5os dimetros %sados son3
o ' mm
o - mm
o 8 mm
o 0,8 mm
o "! mm
Coronas para metal3 Sir.en para realizar ori6icios de ran dimetro, por lo 1%e s% papel
en este proyecto es principalmente el de realizar los ori6icios para los 4%sillos# 5os
dimetros %sados son3
o " mm
o 2 mm
$nclin&metro de precisi&n3 )os permitir colocar correctamente todos loscomponentes de la m1%ina, especialmente %as cilndricas y 4%sillos# Se recomienda
%na resol%ci&n de !#!"G#
Calibre diital3 )os permitir realizar mediciones de distancias con m%c4a precisi&n# Se
recomienda %n calibre con %na precisi&n mnima de !," mm#
5la.es Allen3 sadas en los tornillos de apretado de di6erentes componentes# 5os
dimetros %sados son3
o 2 mm
o ' mmo - mm
Destornilladores3 /l tipo y dimetro de los mismos .endr determinado por la cabeza
de la tornillera escoida#
5la.e or; 8!3 sado en la tornillera responsable de la %ni&n de los di6erentes
per6iles 1%e 6orman la estr%ct%ra#
5la.e 4e;aonal 4embra de "' mm3 )os permitir realizar el apretado de las t%ercas
1%e %nen el e+e con el e+e E#
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(2
Soldador de lpiz3 )ecesario para realizar las soldad%ras de prolonaci&n del cableado
de los 6inales de carrera#
Mac4o de roscar para tornillo de "! mm de dimetro3 sado en la creaci&n de la rosca
1%e permitir la 6i+aci&n de las patas 1%e s%stentarn todo el peso de la m1%ina#
/n la Fi%ra (8 se res%men todas las 4erramientas, as como el pro.eedor y coste apro;imado
de las mismas#
>erramienta Cantidad (roveedor (a7sCoste
unitario 8inimpuestos=
Coste total8in
impuestos=
aladro decol%mna 8!!X
" Ferretera local /spa9a 0-,8 Q 0-,8 Q
J%eo brocasmetal
" Ferretera local /spa9a "!," Q "!," Q
J%eo coronasmetal
" Ferretera local /spa9a ",- Q ",- Q
$nclin&metro deprecisi&n >!#!"G?
"e=ay >Vendedor3
mibYinstr%ments?C4ina -,0( Q -,0( Q
Calibre deprecisi&n >!#!"mm?
" Ferretera local /spa9a 28,-2 Q 28,-2 Q
J%eo lla.es Allen " Ferretera local /spa9a 8,!0 Q 8,!0 Q
Destornilladorcon cabezas
intercambiables" Ferretera local /spa9a "2,2 Q "2,2 Q
5la.e or; 8! "
J) Al%mini%mPro6ile
>4ttp3BB777#O+nltd#co#%O?
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.1.3. roceso de +ab
A contin%aci&n se detallar
n%mrico a partir de los m
proporcionan di6erentes con
/l primer e+e a 6abricar ser
4erramienta# /l res%ltado de
5a estr%ct%ra de este e+e se
c%enta adems con los si%ie
- blo1%es SC"(#
2 %as cilndricas de
:%sillo de bolas "(!8
=lo1%es ="2 y =F"2#
- soportes S:F"(#
2 sensores S)!-@)
2 lminas metlicas
Motor paso a paso 8
- Arandelas de ca%c4
" acoplador motor@4 -! tornillos )W "! >"(
( tornillos )W >- @ S
Para la realizaci&n de los
si%ientes pasos3
Colocaci&n de comp
ese componente y
mismos no son siem
Con tornillo de dim
marcado del al%mini
icacin
todos los pasos a se%ir para 6abricar la m
teriales y 4erramientas anteriormente comen
e+os para e.itar cometer errores d%rante todo e
el e+e >Fi%ra ((?, encarado de la re%laci&n
la 6abricaci&n de este e+e debe ser el si%iente3
Figura --: *4e I
nc%entra 6ormada por ' per6iles de "-! mm de
ntes componentes3
"( mm de dimetro de -2 mm de lonit%d#
de -8' mm de lonit%d#
ara 6inal de carrera
=H:(@-!"=#
o
sillo@ SC"(, - @ 4%sillo, 0 @ ="2=F"2, 0 @ S:F"(,
!-@), 2 releta cone;i&n?
ri6icios con el taladro de col%mna se reco
nente en localizaci&n e;acta# /s importante 1%e
o otro del mismo tipo, ya 1%e los ori6icios d
re idnticos#
etro similar a los ori6icios de 6i+aci&n del comp
mediante el olpeado del tornillo para cada %n
('
1%ina de control
ados# Adems se
l proceso#
de la alt%ra de la
lonit%d# /ste e+e
- Motor PaP?
ienda se%ir los
sea e;actamente
e s%+eci&n de los
nente, realizar el
o de los ori6icios#
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(-
Marcado con rot%lador 6ino de %na cr%z sobre la localizaci&n e;acta de la marca# /l
dimetro de la cr%z debe ser s%perior al de la broca a %sar#
aladrado s%per6icial sobre la cr%z#
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(8
lnea ro+a?# 5as
brocas a %sar son de - mm para los blo1%es SC"( y de ' mm para los sensores#
Debido a 1%e cada %a cilndrica c%enta con 2 blo1%es SC"(, se recomienda se%ir los
si%ientes pasos para s% instalaci&n3
aladrado y atornillado de %no de los blo1%es de la %a# /ste blo1%e se encontrar
alineado con el propio per6il#
:acer pasar la %a por el blo1%e atornillado#
:acer pasar el se%ndo blo1%e por la %a#
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((
De esta 6orma nos ase%ramos de 1%e los blo1%es de %na %a se enc%entran totalmente
alineados con la misma#
/l si%iente paso consiste en el ni.elado de las %as cilndricas, por lo 1%e ser necesario el
atornillado s%a.e al per6il de los mismos, permitiendo %n liero mo.imiento de los blo1%es#
na .ez detectada la posici&n correcta de estos blo1%es, realizamos %n atornillado 6%erte de
los mismos# Debemos realizar las si%ientes ni.elaciones3
/l 4%sillo debe ser paralelo a las %as#
5as %as deben ser paralelas entre s#
Finalizada la ni.elaci&n procedemos a instalar los componentes del per6il responsable de 6i+ar
al motor# 5a disposici&n de los elementos para %no de los lados de este per6il es la 1%e se
indica en la Fi%ra (#
Figura -3: (er&il responsa#le de &i4ar el motor en el e4e I
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(
/l procedimiento a se%ir para la 6abricaci&n de esta pieza consta de los si%ientes pasos3
- mm? para soportes S:F"(#
Atornillado de todos los componentes e instalaci&n de lmina metlica sobre blo1%e
="2 como se indica en la 6i%ra#
Con este procedimiento mantendremos el paralelismo anteriormente conse%ido por
ni.elaci&n, e.itando la 6le;i&n de las %as por des.iaci&n en la posici&n de los componentes#
/l procedimiento a se%ir para el lado op%esto de este per6il es3
$nstalar acoplador en e+e del 4%sillo#
Acople de motor al acoplador instalado en el 4%sillo#
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/l *ltimo per6il de este e+e m
sal.edad de 1%e este per6il n
manip%laciones# 5a distrib%ci
Alineaci&n del inicio
centro de la principal
e;acta del lado de "-
- mm? para 6i+aci&n de blo1%e#
"2 al 4%sillo ya atornillado al per6il central const
=F"2#
es S:F"( en los e;tremos de las %as lineales#
e los ori6icios de instalaci&n de los soportes S:
1%e =F"2 y realizaci&n de ori6icios >- mm? para
los componentes e instalaci&n de lmina metli
en la 6i%ra#
(0
anterior, con la
nos
!#
ado con ro+o# /l
con la mitad
r%ido#
"(#
oportes S:F"(#
a sobre blo1%e
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(
Con este procedimiento ya 4abremos 6inalizado la 6abricaci&n del e+e de la m1%ina# /l
si%iente paso consiste en 6abricar el e+e E y acoplar el e+e al mismo# /l res%ltado de la
6abricaci&n de este e+e con el e+e acoplado es el de la Fi%ra "#
Figura /1: *4e E
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Figu
Debemos tener la preca%ci&n
ser en estos ori6icios donde
decir, llesemos al otro e;trno se podra realizar la s%+eci
/l si%iente paso consiste en
5a disposici&n de estos elem
a /$: *squema taladrado para unin de e4e I y E
de realizar los taladrados con %na pro6%ndidad
alber%emos a las t%ercas# Si s%persemos esta
emo del per6il, las t%ercas podran traspasar el pn con el e+e #
la instalaci&n de los - blo1%es SC2! y los 2
ntos es la indicada en la Fi%ra '#
"
e '- mm, ya 1%e
pro6%ndidad, es
er6il y por tanto
inales de carrera#
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2
Figura /': Disposicin #loques 8C$6BB y sensores 8N6)5N en el e4e E
5a metodoloa a se%ir es idntica a la pieza central del e+e , %sando i%almente %na brocade - mm para los blo1%es SC2! y %na de ' mm para los 6inales de carrera# /s necesario
tener en c%enta el 4ec4o de 1%e los blo1%es SC2! c%bren los ori6icios realizados para la
%ni&n del e+e con el e+e E, por lo 1%e se debern %nir los dos per6iles antes del ni.elado y
atornillado de6initi.o de los rodamientos lineales#
Para la %ni&n de estos per6iles se instalarn - tornillos con cabeza en en el e+e de 6orma 1%e
estos p%edan pasar por los ori6icios realizados en el per6il del e+e E# ras esto se enroscarn las
t%ercas en los tornillos, 6i+ando ambos per6iles de la como indica la Fi%ra -#
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bser.amos en la 6i%ra la
ase%rarnos de la misma con
6i+aci&n, se proceder al a
procedimiento %sado en el e+
Finalizado el per6il central p
6i+ar al motor >per6il de (8!
lados de este per6il es la indic
Figura /): Bnin de e4e I con e4e E
erpendic%laridad entre s de los per6iles, por l
el inclin&metro %sado en la ni.elaci&n de las %
ornillado y ni.elaci&n de los blo1%es SC2!
e , sin ol.idar la instalaci&n de los 6inales de car
ocedemos a instalar los componentes del per
m de lonit%d?# 5a disposici&n de los element
ada en la Fi%ra 8#
'
1%e deberemos
as# Completada la
con el mismo
rera#
il responsable de
s para %no de los
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Figura
/l procedimiento de 6abricac
la distancia de "2-, mm re
en la correcta alineaci&n demismos 4ar inclinarse al e+e
posici&n de estos soportes# A
el otro e;tremo del per6il los
taladrados ser la de "! mm#
/+: (er&il responsa#le de &i4ar el motor en el e4e E
i&n es idntico al per6il del e+e con el motor, c
pecto al e;tremo del per6il# /s necesario 4acer
los soportes S:F2!, ya 1%e el atraso o adela# Siempre podremos comprobar con el inclin&
ntes de proceder a la 6i+aci&n de los component
taladrados indicados en la Fi%ra (# 5a broca
-
on la sal.edad de
especial 4incapi
to de %no de losmetro la correcta
s se realizarn en
a %sar para estos
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F
/stos taladrados permitirn6i+arn este per6il al per6il 4o
4%sillo ya 1%e en la 6abricaci&
/l si%iente per6il a tratar se
las %as, tambin de (8! m
del per6il con el motor# Al i
mismo 1%e el realizado en el
del per6il?# ambin se realiz
y se de+arn sin 6i+ar las %as
/l si%iente y *ltimo paso ser
con el e+e e acoplados da
igura /-: 0aladrados para unin de e4es E e "
l paso de la lla.e 8! para el apriete de los torrizontal mo.ido por el e+e # )o debemos 6i+ar
n del e+e se necesitar taladrar este per6il#
el responsable de la s%+eci&n del otro e;tre
de lonit%d# 5a distrib%ci&n de los elementos
%al 1%e en el per6il anterior, el procedimient
e+e >teniendo en c%enta, otra .ez, la n%e.a di
rn los ori6icios en el e;tremo in6erior para el p
y el 4%sillo#
la 6abricaci&n del e+e # /l res%ltado de la 6abri
l%ar a la totalidad de la m1%ina >Fi%ra --?#
8
illos S"2 ; '! 1%ea*n las %as o el
o del 4%sillo y de
es la idntica a la
a se%ir ser el
tancia al e;tremo
so de la lla.e 8!
aci&n de este e+e
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(
5a estr%ct%ra de este e+e se enc%entra 6ormada por ( per6iles de (! mm y " de 80 mm# /ste
e+e c%enta adems con los si%ientes componentes3
- blo1%es SC2!#
2 %as cilndricas de 2! mm de dimetro de ((! mm de lonit%d#
:%sillo de bolas "(!8 de (0( mm de lonit%d#
=lo1%es ="2 y =F"2#
- soportes S:F2!#
2 sensores S)!-@)
2 lminas metlicas para 6inal de carrera
Motor paso a paso 8=H:(@-!"=#
- Arandelas de ca%c4o
" acoplador motor@4%sillo
( tornillos )W >- @ S)!-@), 2 releta cone;i&n? '2 tornillos )W "! >"( @ SC2!, - @ 4%sillo, 0 @ ="2=F"2, - Motor PaP?
0 tornillos )W "2 >0 @ S:F2!?
'! tornillos S"2;'! 8!
- patas re%lables en alt%ra
Comenzaremos por la 6abricaci&n del per6il de 80 mm, per6il en el 1%e se 6i+ar la t%erca del
4%sillo pero ) los blo1%es con rodamientos lineales como s%ceda en los anteriores e+es# /l
procedimiento para la 6i+aci&n de la t%erca es el mismo 1%e en el resto de e+es, teniendo en
c%enta 1%e la n%e.a distancia al e;tremo del per6il es la mitad de la lonit%d de la misma, es
decir, 2-#8 mm# 5os 6inales de carrera para este e+e se 6i+arn i%al 1%e en el resto de e+es#
/l pr&;imo paso ser la realizaci&n de los ori6icios para el monta+e de los blo1%es SC2!#
/stos blo1%es se montarn en la parte in6erior de los per6iles de (8! mm como indica la Fi%ra
#
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Figura
5a metodoloa a se%ir es
tendremos el 4%sillo acopl
deberemos 6i+ar el per6il de 8
los ori6icios realizados anteri
componentes del e+e E 1%e
per6iles podremos realizar la
Finalizado el elemento m&
soportarn a las %as y el 4%
mm de lonit%d?# 5a disposi
indicada en la Fi%ra 0#
//: (osicionamiento de #loques 8C$6BB en el e4e
la misma 1%e en el resto de e+es, con la sal
do para la ni.elaci&n de los componentes#
0 mm a los per6iles de (8! mm con ( tornillos
ormente para el paso de la lla.e 8!# ambi
no p%dieron ser instalados en s% momento#
ni.elaci&n mediante el procedimiento 4abit%al#
il del e+e procedemos con la 6abricaci&n de
sillo# /l primero ser el responsable de 6i+ar al m
i&n de los elementos para %no de los lados d
edad de 1%e no
/s por ello 1%e
S"2;'! mediante
instalaremos los
na .ez 6i+ados los
los per6iles 1%e
tor >per6il de (!
este per6il es la
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Figura
Se proceder como con el r
e;tremo del per6il# /s nece
soportes S:F2!, ya 1%e el as
por tanto tambin al resto
realizarn en el per6il los ta
taladrados ser la de "! mm#
Figura
/stos taladrados permitirn
6%nci&n de estos tornillos se
de traba+o de la m1%ina# )o
instalados al mismo tiempo 1
/l si%iente per6il a tratar selas %as, tambin de (! m
/: (er&il responsa#le de &i4ar el motor en el e4e
sto de per6iles con motor y se tendr en c%e
sario .ol.er a 4acer 4incapi en la correcta
censo o descenso de %no de los mismos 4ar in
e e+es# Antes de proceder a la 6i+aci&n de los
ladrados indicados en la Fi%ra # 5a broca
/3: 0aladrados para &ormacin de mesa de tra#a4o
l paso de la lla.e 8! para el apriete de los tor
6i+ar el act%al per6il al resto de per6iles 1%e c
debemos 6i+ar a*n las %as o el 4%sillo ya 1%e
%e la mesa de traba+o#
el responsable de la s%+eci&n del otro e;trede lonit%d# 5a distrib%ci&n de los elementos
0
ta la distancia al
alineaci&n de los
clinarse al e+e E, y
componentes se
%sar para estos
nillos S"2 ; '!# 5a
n6orman la mesa
estos debern ser
o del 4%sillo y dees la idntica a la
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del per6il con el motor, por l
mismo# ambin se realizar
/l si%iente paso consiste en
Para ello realizaremos el tal
dos *ltimos per6iles manip%l
procedemos a roscarlos medi
Figur
Por *ltimo *nicamente te
preca%ci&n de no mantener
ste se doblara y 1%edara i
e+e E y 4acer todo el monta+e
1%e el procedimiento a se%ir para s% 6abrica
los ori6icios para la mesa de traba+o en este pe
la realizaci&n de los ori6icios roscados para las
drado indicado en la Fi%ra 0! en los e;tremo
ados con %na broca de 0,8 mm# na .ez reali
ante el mac4o de roscar#
a 6: (osicin de ori&icio para instalacin de pata
dremos 1%e atornillar todos los componen
n nin*n momento todo el peso del e+e E sobr
ser.ible# Se recomienda %sar al*n tipo de sop
del e+e en dic4a posici&n#
i&n tambin es el
6il#
patas re%lables#
in6eriores de los
ados los ori6icios
es, con especial
el 4%sillo, ya 1%e
rte para ele.ar el
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/n
Fi%ra 0" se m%estran las
rec%rrido a 6lec4as deladas
de transmisi&n de enera# /l
cone;iones entre los distintos elementos de
n el caso de transmisi&n de se9ales y a 6lec4as
sentido de la transmisi&n ser el indicado por la
0!
la
l sistema# Se 4a
r%esas en el caso
6lec4a#
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Figu
Para el cone;ionado en detaltar+eta M=@!2@V( >4ttp3BB77
de la controladora H28"E >4t
2!MA)A52!F
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02
tilizaC++ de 6orma nati.a, a%n1%e p%ede ser %tilizado en otros len%a+es de proramaci&n a
tra.s debindings#
F%nciona en todas las principales plata6ormas, y tiene %n amplio soporte# /lAPI de la librera
c%enta conmtodos para acceder a bases de datos medianteSQL, as como %so deXML,
esti&n dehilos, soporte de red y %n laro etctera# Zt essoftware libre yde cdigo abierto#
/n el presente proyecto se 4a rec%rrido tanto a la parte r6ica de la librera Zt >dise9o de la
inter6az r6ica? como a otras clases de la librera, como son3
ZStrin3 $mplementaci&n propia de Zt del tipo strin
Z5ist3 5ista enlazada de ob+etos
ZZ%e%e3 Cola de ob+etos
ZcpSocOet3 SocOet CP
Zimer3 emporizador ZPoint3 P%nto con coordenadas bidimensionales
ZFile3 Hesti&n de 6ic4eros
ZPi;map3 p%ede ser %sado como dispositi.o de dib%+o?
/l 4ec4o de %sar *nicamente esta librera permite 1%e n%estra aplicaci&n sea 6cilmente
portable a todas las plata6ormas compatibles con Zt#
5.2.1.2.EMC2 y emcrsh
PantoMa; se s%stenta en el intrprete de c&dio H /MC2 >