En numerosos artículos anteriores de De Máquinas y Herramientas hemos mencionado y descrito diversas máquinas basadas en la tecnología que emplea el control numérico computarizado o CNC, desde centros de mecanizado hasta mesas de corte por plasma, por sólo citar algunos ejemplos.
En la actualidad, encontramos máquinas CNC en casi todas partes, que ya no solo abarcan los grandes establecimientos industriales, sino también talleres de todo tipo, tanto de pequeña como mediana envergadura. Prácticamente no existe ámbito alguno de un proceso de fabricación que no dependa de estas poderosas y versátiles máquinas.
Sin embargo, a pesar de su amplia aplicación, pocos fuera del entorno industrial están familiarizados con el fundamento de la tecnología CNC y desconocen su funcionamiento y utilidad. Por lo tanto, en este artículo vamos a desarrollar una breve exposición para informar y brindar algunos conceptos útiles.
Antes y después del control numérico (CNC)
La explosiva expansión industrial desde comienzos del siglo XX y el empleo masivo de maquinaria impulsada por energía motriz demandó una búsqueda constante de procesos cada vez más eficientes. Hasta hace unos 60-65 años, la mano de obra requerida en las tareas industriales era densa, lo cual no sólo exigía enormes dotaciones de obreros, sino que además afectaba la calidad, precisión y repetibilidad, encarecía los costos y disminuía la producción.
¿En qué medida? Podemos verlo con un ejemplo simple. Muchos de los que trabajan en un taller mecánico, por ejemplo, conocen una de las operaciones más sencillas de manufactura, es decir, perforar orificios en una chapa metálica con un taladro manual de columna. Para ello, el operario debe realizar una multiplicidad de tareas: ubicar la chapa en la mesa del taladro, colocar una broca en el mandril y asegurarla al husillo, seleccionar la velocidad de rotación mediante un cambio de poleas, activar el husillo y accionar la palanca, o el volante de avance, para dirigir la broca hacia la chapa a mecanizar.
Ahora imaginemos la viabilidad de un proceso como este en un entorno industrial donde deben realizarse cientos de orificios en cientos de chapas, en el menor tiempo posible, al menor costo y con la máxima calidad de producción. Ese fue precisamente el desafío que enfrentaron las industrias durante la primera mitad del siglo XX y, por lo tanto, los avances tecnológicos cobraron impulso hacia la automatización de los procesos de manufactura, es decir, hacia el diseño de máquinas capaces de programarse para realizar automáticamente todas las tareas manuales de un operario.
Es así como ya entrada la década del ’50 se introdujo en Estados Unidos el concepto de control numérico (CN) en una fresadora, que usaba tecnología de válvulas de vacío y la carga de datos se realizaba mediante tarjetas perforadas. Ya en los años ’60 la válvulas de vacío eran reemplazadas por transistores, hasta que la introducción de las computadoras en la década del ’70 sentó las bases definitivas de lo que hoy conocemos como tecnología del control numérico computarizado (CNC).
Los microprocesadores revolucionaron el mundo del control numérico, permitiendo integrar prestaciones tales como, entre otras, ayudas avanzadas de la programación, presentación gráfica de la trayectoria de la herramienta, subprogramas y ciclos fijos, y comunicaciones e integración en redes. A comienzos de los ’90 se introdujo la tecnología de control numérico abierto, que posibilita su personalización y la incorporación de conocimientos propios, programación gráfica interactiva, comunicación digital con los accionamientos y otro nutrido etcétera que nos ofrece las notables ventajas actuales de la maquinaria CNC.
¿Qué es el CNC y cómo está compuesta una máquina CNC?
En pocas palabras, el control numérico computarizado es el uso de una computadora para controlar y monitorear los movimientos de una máquina herramienta. Entre esas máquinas herramienta, tanto estáticas como portátiles, podemos mencionar: fresadora, torno, rectificadora, máquina de corte por láser, por chorro de agua o por electroerosión, estampadora, prensa, brazo robotizado, etc. Las máquinas de gran porte cuentan con una computadora dedicada que forma parte del equipo, y la mayoría dispone de un sofisticado sistema de realimentación que monitorea y ajusta constantemente la velocidad y posición de la herramienta de corte. Las máquinas menos exigentes usadas en talleres admiten el uso de una computadora personal externa. El controlador CNC trabaja en conjunto con una serie de motores (servomotores y/o motores paso a paso), así como componentes de accionamiento para desplazar los ejes de la máquina de manera controlada y ejecutar los movimientos programados.
Una máquina CNC, por lo tanto, consiste en seis elementos principales:
- Dispositivo de entrada
- Unidad de control o controlador
- Máquina herramienta
- Sistema de accionamiento
- Dispositivos de realimentación (sólo en sistemas con servomotores)
- Monitor
La siguiente figura muestra un diagrama de bloques de una máquina CNC típica, provista de servomotores.
Diagrama de bloques de una maquina CNC – Figura 1
¿Cómo funciona una máquina CNC?
Como observamos en la figura anterior, básicamente, el controlador de las máquinas CNC recibe instrucciones de la computadora (en forma de códigos G y códigos M) y mediante su propio software convierte esas instrucciones en señales eléctricas destinadas a activar los motores que, a su vez, pondrán en marcha el sistema de accionamiento.
Para comprender en términos generales cómo funciona una máquina CNC vamos ahora a examinar algunas de las funciones específicas que pueden programarse.
a) Control de movimiento
Todas las máquinas CNC comparten una característica en común: tienen dos o más direcciones programables de movimiento llamadas ejes. Un eje de movimiento puede ser lineal (en línea recta) o rotatorio (en una trayectoria circular). Una de las primeras especificaciones que implica la complejidad de una máquina CNC es la cantidad de ejes que tiene. En términos generales, a mayor cantidad de ejes, mayor complejidad.
Los ejes de una máquina CNC son un requisito para generar los movimientos necesarios para el proceso de fabricación. Si seguimos con el ejemplo de un taladro industrial, los ejes ubicarían la herramienta sobre el orificio a mecanizar (en dos ejes) y efectuarían la operación (con el tercer eje). Los ejes se denominan con letras. Los nombres más comunes de los ejes lineales son X, Y y Z, mientras que los más comunes de los ejes giratorios son A, B y C.
El control de movimiento puede realizarse mediante dos sistemas, que pueden funcionar individualmente o combinados entre sí:
- Valores absolutos (código G90), donde las coordenadas del punto de destino son referidas al punto de origen de coordenadas. Se usan las variables X (medida del diámetro final) y Z (medida en dirección paralela al eje de giro del husillo).
- Valores incrementales (código G91), donde las coordenadas del punto de destino son referidas al punto actual. Se usan las variables U (distancia radial) y W (medida en dirección paralela al eje de giro del husillo).
b) Accesorios programables
Una máquina CNC no sería útil si solo contara con un control de movimiento. Casi todas las máquinas son programables de varias otras maneras. El tipo específico de máquina está directamente relacionado con sus accesorios programables apropiados, por lo que puede programarse cualquier función requerida en una máquina CNC. Así, por ejemplo, un centro de mecanizado contará al menos con las siguientes funciones específicas programables:
- Cambiador automático de herramienta: la mayoría de los centros de mecanizado puede tener muchas herramientas diferentes ubicadas en un portaherramientas. Cuando se requiera, la herramienta necesaria puede colocarse automáticamente en el husillo para efectuar el mecanizado correspondiente.
- Velocidad y activación del husillo: la velocidad del husillo (en rpm) se puede especificar fácilmente y el husillo puede girar no sólo en un sentido horario o antihorario, sino que además, puede puede detenerse.
- Refrigerante: muchas operaciones de mecanizado requieren de refrigerante para lubricar y enfriar. El refrigerante puede activarse y desactivarse durante el ciclo de trabajo de la máquina.
c) Programa CNC
Este es un listado secuencial de instrucciones que ejecutará la máquina. Esas instrucciones se conocen como programa CNC, el cual debe contener toda la información requerida para el mecanizado de la pieza.
El programa CNC está escrito en un lenguaje de bajo nivel denominado G y M, estandarizado por las normas 6983 de ISO (Organización Internacional de Normalización) y RS274 de EIA (Alianza de Industrias Electrónicas) y compuesto por instrucciones Generales (código G) y Misceláneas (código M). El programa presenta un formato de frases conformadas por bloques, encabezados por la letra N, tal como vemos en la figura de abajo, donde cada movimiento o acción se realiza secuencialmente y donde cada bloque está numerado y generalmente contiene un solo comando.
Programa Maquina CNC – Figura 2
El código G describe las funciones de movimiento de la máquina (por ejemplo, movimientos rápidos, avances, avances radiales, pausas, ciclos), mientras que el código M describe las funciones misceláneas que se requieren para el mecanizado de la pieza, pero que no corresponden a los movimientos de la máquina (por ejemplo, arranque y detención del husillo, cambio de herramienta, refrigerante, detención del programa).
A su vez, cada código contiene variables (direcciones), identificadas con otras letras y definidas por el programador para cada función específica. Por ejemplo, F define la velocidad de avance, S la velocidad del husillo, T la herramienta seleccionada, X, Y y Z el movimiento de los ejes, I, J y K la localización del centro de un arco, etc.
Debemos tener en cuenta que, dado que todas son diferentes, cada máquina tendrá su propio programa CNC, ya que, por ejemplo, una plegadora de chapas no tiene husillo ni requiere de refrigerante. A tal efecto, la tabla ilustrativa que sigue muestra los códigos G y M más usados para un torno CNC.
Códigos G y M para torno CNC
Conforme a la tabla anterior, y a modo de ejemplo, un bloque como este:
N0040 G01 X25.000 Z32.000 F500
Indicaría lo siguiente:
- Número del registro: 0040
- Procedimiento a realizar: G01, es decir, trasladarse al punto (X=25 mm, Z=32 mm) a través de una línea recta.
- Avance: 500 (mm/rev o mm/min, según se haya especificado previamente).
d) Controlador CNC
Este componente clave interpreta un programa CNC y acciona la serie de comandos en orden secuencial. A medida que lee el programa, el controlador activa las funciones apropiadas de la máquina, impulsa el movimiento de los ejes, y en general, sigue las instrucciones dadas en el programa.
Además de interpretar el programa CNC, el controlador tiene varios otros propósitos, por ejemplo:
- Modificar (editar) los programas si se detectan errores.
- Realizar funciones de verificación especial (como el funcionamiento en vacío) para confirmar la exactitud del programa CNC.
- Especificar ciertas entradas importantes del operador, tales como los valores de longitud de las herramientas.
e) Programa CAM
En este artículo mencionamos la importancia de un programa CAM (fabricación asistida por computadora) cuando se dificulta la escritura del programa CNC, ya sea por desconocimiento del operario o ante aplicaciones complicadas. En muchos casos, el programa CAM funciona conjuntamente con el diseño asistido por computadora (CAD). Esto elimina la necesidad de redefinir la configuración de la pieza de trabajo para el programa CAM. El programador CNC simplemente especifica las operaciones de mecanizado a realizar y el programa CAM crea automáticamente el programa CNC.
f) Sistema DNC
Una vez que se desarrolla el programa CNC (ya sea manualmente o con un programa CAM), debe cargarse en el controlador y para ello se usa un sistema de distribución de control numérico (DNC).
Un sistema DNC es una computadora conectada en red con una o más máquinas CNC. Tradicionalmente la transferencia de los programas se efectuaba mediante un protocolo rudimentario de comunicaciones seriales (RS-232C). Sin embargo, la tecnología ha avanzado para dotar a los controladores actuales con mayores capacidades de comunicación, de manera que puedan conectarse en red de maneras más convencionales, por ejemplo, mediante Ethernet.
Oportunidades laborales que ofrece la tecnología CNC
Con la expansión de las máquinas CNC resulta sorprendente la gran escasez de personal capacitado para operar dichas máquinas. Por lo tanto esta es un área prometedora en la que se puede acceder a buenos salarios y desarrollar una carrera gratificante. Los que siguen son algunos de los puestos de trabajo de mayor oferta para todos aquellos que buscan oportunidades dentro del campo de las máquinas CNC.
Oportunidades Laborales en CNC
53 Comentarios
Ulises Vitiello S.
Articulo de CNC muy intersante, e ilustrativo.
Gracias por envianos sus articulos.
demaquinasyherramientas
Un gusto, gracias por su comentario. Saludos!
andres chiran
me parece que es muy bueno quiero llegar a ser un buen tecnico en esto de las maquinas cnc ytornos como me puedo volver un buen operario
demaquinasyherramientas
Un gusto, saludos!
andres chiran
me parece que es muy bueno quiero llegar a ser un buen tecnico en esto de las maquinas cnc ytornos como me puedo volver un buen operario les agradesco por esta ilustracion esta bien expicada saludos
Sebastian
En breve me incorporo a una empresa que se dedica a la fabricación de mesas de corte por plasma (CNC) .
Me ha gustado esta breve explicación. me pregunto si seria posible conseguir más información sobre el sistema eléctrico/electrónico de este tipo de maquinas.
Gracias, por el artículo es francamente aclaratorio
Oziel
Buenas tardes disculpa
Me podrias proporconar el nombre del autor de este documento?
Antonio Jose
TheWillyrex
Angel
Ira ps, hasta estos cenderos llega la influencia de los videos de willyrex… vaya, uno nunca deja de sorprenderse jajajjaja.
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Osman López
Buenas Tardes, artículos muy interesantes y bien explicados, felicitaciones por su aporte al conocimiento de maquinas herramientas, excepcional. Gracias.
Ing. Osman López
Docente Universitario
IUT Táchira – San Cristóbal- Venezuela
demaquinasyherramientas6
Osman, gracias por tus comentarios! Un gusto que estés en nuestra comunidad. Saludos!
E. Sanz
Maravilloso documento.
Hace varios meses que esta en necesidad de estas informaciones tan puntuales.
Felicidades al autor y sobre todo a quienes lo han poblicado
demaquinasyherramientas6
Gracias por sumarte a DeMáquinas! Un abrazo, y ojalá sigas participando de esta comunidad. Saludos!
Kevin
MUCHOS SALUDOS Y FELICITACIONES POR LA EXPLICACIÓN QUIERO INICIARME CON UNA MÁQUINA CNC PARA MADERA QUE ME ACONSEJA
RICARDO
HOLA KEVIN.VOS PEDI QUE TE ACONCEJEN SOBRE QUE MAQUINA O SOBRE ALGO EN ESPECIAL.? SOY RICARDO
Juan Arellano
Muy Buena la introduccion a CNC la verdad desconocia algunas cosas que aqui mencionan, fue un placer haber encontrado este articulo.
Michelle
Excelente información, gracias.
RICARDO
HOLA KEVIN.VOS PEDI QUE TE ACONCEJEN SOBRE QUE MAQUINA O SOBRE ALGO EN ESPECIAL.? SOY RICARDO
RICARDO
YO CREO QUE SI TRABAJASTE EN UNA MAQUINA CONVENCIONAL Y LUEGO TE INICIAS EN EL CNC ,EL UNICO CAMBIO MAS GRANDE ES : LO QUE ANTES PENSABAS Y HACIAS CON LAS MANOS ,AHORA TENES QUE TRANSFORMARLO EN NUMEROS Y LETRAS ,PASO POR PASO TAL CUAL LO PENSABAS Y HACIAS AHORA SE LO ORDENAS A TRAVES DE UNA COMPUTADORA Y ESTE PROCESO LLEVA SU EJERCITACION .
Y NUNCA DIGAS YA LE AGARRE LA MANO Y TE CONFIAS POR ES ENTONCES CUANDO COMETES HERROR.
NO TENES QUE TENER MIEDO PERO SI ESTAR SIEMPRE ATENTO
RICARDO
PORQUE LA MAQUINA NO SE EQUIVOCA ,ELLA HACE LO QUE UNO LE ORDENA
Juan Hernandez
Hola, me gusto mucho la informacion de este articulo.
me gustaria saber si tienen algun curso, de como programar estas maquinas.
me gustaria recibir informacion,
Saludos y Felicitaciones.
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Emilio
Excelente explicacion del funcionaminento de las maquinas CNC.
Me gustaria conocer mas acerca de los: Refrigerante: muchas operaciones de mecanizado requieren de refrigerante para lubricar y enfriar. El refrigerante puede activarse y desactivarse durante el ciclo de trabajo de la máquina, que se usan en estas maquinas, ojala y me puedan ayudar.
Mario Andres
Buenos días, la explicación dada sobre el cnc es muy clara, los felicito, he realizado búsqueda de datos, paginas en la web y al leer este articulo a dejado en mí más claridad sobre lo no conocido. Les quisiera pedir si no es mucha molestia, me podrían dar datos sobre bibliografía, para poder entender de manera clara y sencilla todo lo relacionado al cnc router, es decir desde la computadora al trabajo sobre la mesa y los elementos que se encuentran en los extremos, sus funciones, relaciones, problemas, velocidades y demás. Creo que algún libro debe de existir que aclare todos estos puntos para mí oscuros. Desde ya muchas gracias.
Ing: Guzman
hola senor abad
soy ingeniero en construccion de maquinaria graduado en cuba y empece a aprender a programar en cnc… estoy aprendiendo mucho de su video donde explica paso a paso el proceso, pero hay varias dudas que van quedando y no se como verlas porque no las explicas en su video. le digo para si es posible en un video o por otra forma me diga como se hace…
1-como puedo indicarle a mi maquina los largos de los mangos de las cuchillas que pongo en el portaherrmientas, porque todos no deben de ser del mismo largo….
2-como la maquina sabe el diametro del semiproducto y su largo, para empezar a maquinar sin que choque la cuchilla con el semiproducto…
3-necesito me diga como comprar un libro que traiga ejercicios de cnc con sus planos de piezas para poder ejercitarme…
Por favor contesteme gracias
gracias
Gilimar
excelente , gracias
Gabriel
Hola, necesitaba conceptos de CNC y CAD CAM para preparar la materia TECNOLOGIA 3 del año 1987 y me encontre con esta explicación de los temas mas que clara, tengo 52 años y es la materia que me quedo pendiente para ser tecnico mecanico. Saludos
roman
Hola buenas tardes, excelente documente me podrian proporcionar el nombre del autor de este documento? saludos
Pedro Balderrama
buenas tardes
estoy buscando automatizar una fabricación de perfiles metálicos para lo cual creo que necesito una guillotina cnc que a su vez alimente una dobladora cnc en calibres 14 a 20.
ustedes pueden prooveer este tipo de herramientas?
ARAUZ R
Buenas un consejo si quiero conseguir catalogo de una maquina de soldadurs cnc cual me aconsejaria
Jorge
Excelente explicación sobre cnc
Jose
Muy buena información. Estaba buscando esta información. Hay poca información dedicada al CNC más industrial. Soy ingeniero industrial y desde hace años trabajo con posicionadores de ejes y controles cnc. Y la verdad es que los cncnhan solucionado un gran problema para la industria ya que la productividad aumente muchísimo.
Ahora estamos trabajando y haciendo pruebas con el s650w y la verdad es que muy bien.Además permite controlar más de 6 y 8 ejes. He probdado hasta con 10 y responen increiblemente bien.
Adrián
Gran articulo sobre tecnología CNC.
Un saludo
Julio
Me interesaría saber con que máquina concreta se podrían realizar cortes en ángulo recto en el interior del panel o del tablero.
Ricardo Escobar
Excelente articulo sobre la CNC, está bien completo y muy entendible ¡Felicidades! Un saludo.
demaquinasyherramientas6
Gracias a vos Ricardo por leernos, un abrazo!
Daniel
Excelente articulo me gusta lo explícito que lo manejaron, gracias a la o las personas que lo realizaron y lo subieron a la red.
Saludos
levy baque
me interesa saber sobre una maquina cnc para corte y calado en madera soy artesano quisiera comencar algo pequeño que me recomienda
Enrique
Buenas noches soy estudiante de ingeniería industrial y de sistemas de producción y me ayudo mucho esta información para empezar mi Tesis. Me gustaría saber si me podrían brindar mas información personalmente… Saludos!!!
Claudia
Qué gran árticulo. Gracias 😊
Kenia Torres
Soy estudiante de Ing. Industrial y me ha sido de mucha ayuda este articulo muy bien redactado.
Me encantaria un articulo sobre el mantenimiento que se le debe de dar a este tipo de mauinaria
gracias
Totalplanning
Información muy completa que permite conocer más sobre este sector.
Patricia
Hola, estoy buscando tecnicos en CNC, si deseas se pueden postular a pchavez@advancedtech.com
jose
Cual es el nombre del autor de este articulo?
Javier Moreno
Cual es el nombre del autor de este articulo?
demaquinasyherramientas
DeMaquinasyHerramientas.com
jose
muchas gracias a la información de la pagina y algunos comentarios pude resolverlo. Esto me ayudo mucho , por que se me hizo mas facil para proyectos que tenia pendiente y no me salia.
eltu
bueno a nadie le importa que bosta queres ser en un futuro
eltu
@andres chiran
Javier
Hola,
Información muy interesante.
Hay algún simulador CNC que recomienden para practicar la programación?
Gracias
Fernando Ruiz
Hola , soy operador y programador de maquinas cnc, empece con un programa básico de escritura si el CAM. luego de conseguir un el programa para poder hacer mas rapido mi trabajo fue mucho mas facil hacer un programa basado en un dibujo CAD. hoy en di la tecnología a avanzado mucho y me gusta el programa que tengo ahora porque tiene simulacion en 3d de la pieza terminada. me gusto mucho tu explicación.
gracias .
Cristian
Buenas noches . Quisiera saber si alguien me puede ayudar con un detalle al cortar diseños en plasma CNC el brazo izquierdo se tranca un poco y se corre el dibujo casi dos centímetros en innumerables ocasiones se le ha chequeado motor correas etc. Mi duda es si será el sistema .. estoy trabajando con mach3 ..y no consigo la forma de reparar este detalle
Gabriela
Cuál es el nombre y apellido del autor del artículo?
.................
como ha facilitado el CNC al trabajo en la produccion en serie de piezas mecanizadas?\