Control numérico para niños

Torno CNC.

El control numérico (CN) es un sistema que permite que las máquinas herramienta funcionen de forma automática. En lugar de que una persona las maneje con palancas o volantes, estas máquinas siguen instrucciones programadas que se guardan en un computador.

Las primeras máquinas de control numérico se crearon en las décadas de 1940 y 1950. El ingeniero John T. Parsons fue clave en su desarrollo. Al principio, estas máquinas usaban tarjetas perforadas para recibir instrucciones. Con el tiempo, se hicieron más avanzadas gracias a los computadores. Cuando los procesadores se hicieron más pequeños y económicos, la electrónica digital se usó en todas las herramientas. Esto llevó al nombre control numérico por computadora o CNC, para distinguirlas de las máquinas más antiguas. Hoy en día, cuando hablamos de "control numérico", nos referimos a estos sistemas modernos, con o sin computador.

Este sistema ha cambiado mucho la industria. Los computadores pequeños y la facilidad para programar las máquinas CNC han hecho que la producción sea más eficiente y precisa.

¿Cómo funciona el control numérico?

Para fabricar una pieza, la máquina usa un sistema de coordenadas, como las que usas en matemáticas (ejes X, Y, Z). Estas coordenadas le dicen a la herramienta de corte cómo moverse. Un programa de computador controla los movimientos de la herramienta en relación con los ejes de la máquina.

Movimiento de las herramientas

• En un torno, la herramienta se mueve en dos direcciones: el eje Z para movimientos largos y el eje X para movimientos de lado a lado.
• En una fresadora, también se controla el movimiento en el eje Y.

Para que la máquina se mueva con precisión, tiene motores especiales llamados servomotores. Estos motores están conectados a los mecanismos que mueven las partes de la máquina. Un sistema de control, que incluye sensores y una unidad central, se encarga de que cada eje se mueva exactamente como se le indica. Además, un módulo especial llamado PLC controla otras acciones de la máquina que no son de movimiento.

Historia del control numérico

Las primeras máquinas de control numérico (CN) surgieron entre 1940 y 1950. Se basaban en herramientas ya existentes, a las que se les añadieron motores. Estos motores movían la herramienta o la pieza siguiendo puntos que se le daban al sistema mediante cintas perforadas. Con el tiempo, estos sistemas iniciales mejoraron mucho con la ayuda de computadores. Así nacieron las máquinas CNC modernas, que han transformado la forma en que se fabrican las cosas.

Aplicaciones del control numérico

El CNC se usa en muchos lugares, no solo para trabajar metales con gran precisión. También se utiliza en la fabricación de productos de madera, como muebles y otras piezas de carpintería.

Beneficios del CNC

• Mayor producción: Las máquinas CNC pueden trabajar más rápido y sin parar, aumentando la cantidad de productos fabricados.
• Operaciones complejas: Permite hacer formas y diseños que serían muy difíciles o imposibles con máquinas manuales, como superficies curvas perfectas.
• Precisión: Mantiene un alto nivel de exactitud en las dimensiones de las piezas.
• Reducción de costos: Al ser más eficientes y precisas, las máquinas CNC ayudan a reducir los costos de fabricación, manteniendo o mejorando la calidad de los productos.

Programación en el control numérico

Existen dos formas principales de programar una máquina CNC: la programación manual y la programación automática.

Programación manual

En este método, una persona escribe el programa de la pieza. Para ello, realiza cálculos y usa su conocimiento. El programa contiene todas las instrucciones que la máquina necesita para fabricar la pieza.

Las instrucciones se organizan en "bloques" o "secuencias", que se numeran para encontrarlos fácilmente. Cada bloque tiene información sobre la forma de la pieza, las funciones de la máquina y los detalles del proceso. Al principio, cada fabricante usaba sus propios códigos, pero luego se crearon normas para que un mismo programa pudiera usarse en diferentes máquinas.

Códigos comunes en la programación manual

Algunos de los caracteres más usados, basados en normas internacionales, son:

• N: Indica el número del bloque o secuencia. Por ejemplo, N001, N002, etc.
• X, Y, Z: Indican las posiciones de la herramienta en los ejes de la máquina (como en un plano cartesiano).
• G: Son las funciones preparatorias. Le dicen a la máquina qué tipo de movimiento debe hacer.

* G00: Moverse a la máxima velocidad posible. * G01: Moverse en línea recta. * G02: Moverse en círculo en sentido horario. * G03: Moverse en círculo en sentido antihorario. * G90: Usar coordenadas absolutas (desde un punto de inicio fijo). * G91: Usar coordenadas incrementales (desde la última posición).

• M: Son las funciones auxiliares. Indican a la máquina que realice otras operaciones.

* M00: Detener el programa por completo. * M03: Encender el giro de la herramienta en un sentido. * M05: Detener el giro de la herramienta. * M06: Cambiar de herramienta. * M30: Finalizar el programa y volver al inicio.

• F: Indica la velocidad a la que se mueve la herramienta (velocidad de avance).
• S: Indica la velocidad de giro de la herramienta principal (en revoluciones por minuto).
• T: Indica el número de la herramienta que se va a usar.

Programación automática

En este método, un computador realiza los cálculos. El programador le da los datos al computador, y este genera el programa de la pieza en un lenguaje especial. Luego, otro programa traduce este lenguaje al "lenguaje máquina" que la máquina CNC entiende.

Componentes de un sistema CNC

Un sistema de Control Numérico Computarizado (CNC) generalmente incluye:

• Una consola para que el operador introduzca y vea los datos.
• Una pantalla o panel donde se muestra la información.
• Un "combinador" o controlador industrial, que es como el cerebro del sistema. Puede ser un microprocesador o un computador industrial. Los combinadores modernos son muy precisos, tienen mucha memoria y procesan la información rápidamente.
• Memoria ROM y RAM para guardar información.

Una característica importante de un combinador CNC es cuántos ejes puede controlar al mismo tiempo. Esto requiere mucha potencia y programas especiales. Para mover los ejes, se usan servomotores o motores paso a paso.

Colisiones en la máquina CNC

En el mundo del CNC, una "colisión" ocurre cuando la máquina se mueve de una manera que puede dañarse a sí misma, a las herramientas o a las piezas que está fabricando. Esto puede causar que las herramientas se doblen o rompan, o que la máquina sufra daños en sus partes. A veces, una colisión leve no daña la máquina, pero sí la pieza, que entonces debe desecharse.

Muchas máquinas CNC no saben su posición exacta al encenderse. Necesitan ser "reiniciadas" o "puestas a cero" manualmente para tener un punto de referencia. Es posible que la máquina se mueva más allá de sus límites físicos, lo que puede causar una colisión. Por eso, muchas máquinas tienen límites de movimiento programados y también interruptores físicos para evitar esto. Sin embargo, el operador a veces puede cambiar estos límites.

Las máquinas CNC a menudo no "ven" lo que hay a su alrededor. Siguen las instrucciones del programa sin saber si hay un obstáculo. Algunas máquinas tienen sensores que detectan si hay una sobrecarga en los ejes o en la herramienta, lo que puede detener el movimiento. Pero esto solo limita el daño, no evita la colisión.

Las máquinas CNC comerciales que trabajan con metales usan sistemas de control avanzados que monitorean la posición real de cada eje con sensores especiales. Esto reduce la posibilidad de colisiones. Además, en los últimos años, el software de simulación ha mejorado mucho. Ahora es común que se cree un modelo 3D completo de la máquina y la pieza. Esto permite que el software prediga con mucha precisión si el proceso de fabricación causará una colisión, ayudando a evitar problemas antes de que ocurran.

Véase también

• Mecanizado
• Fresadora
• Rectificadora
• Torno de control numérico
• Fabricación asistida por computadora