SISTEMAS CAD.

CAD es el acrónimo inglés de Computer Aided Design, y significa Diseño Asistido por Computador. La tecnología CAD se dirige a los centros técnicos y de diseño de una amplia gama de empresas: sector metalmecánico, ingeniería electrónica, sector textil y otros.

El uso de la tecnología CAD supone para el diseñador un cambio en el medio de plasmar los diseños industriales: antes se utilizaba un lápiz, un papel y un tablero de dibujo. Con el CAD, dispone de un ratón, un teclado y una pantalla de ordenador donde observar el diseño. Así, un computador, al que se le incorpora un programa de CAD, le permite crear, manipular y representar productos en dos y tres dimensiones. Esta revolución en el campo del diseño ha venido de la mano de la revolución informática.

Las mejoras que se alcanzan son:

- Mejora en la representación gráfica del objeto diseñado: con el CAD el modelo puede aparecer en la pantalla como una imagen realista, en movimiento, y observable desde distintos puntos de vista. Cuando se desee, un dispositivo de impresión (plotter) proporciona una copia en papel de una vista del modelo geométrico.

-Mejora en el proceso de diseño: se pueden visualizar detalles del modelo, comprobar colisiones entre piezas, interrogar sobre distancias, pesos, inercias, etc. En conclusión, se optimiza el proceso de creación de un nuevo producto reduciendo costes, ganando calidad y disminuyendo el tiempo de diseño. En resumen, se consigue una mayor productividad en el trazado de planos, integración con otras etapas del diseño, mayor flexibilidad, mayor facilidad de modificación del diseño, ayuda a la estandarización, disminución de revisiones y mayor control del proceso de diseño. Un buen programa CAD no sólo dispone de herramientas de creación de superficies, sino también de posibilidades de análisis y verificación de las mismas, entendiendo por superficies correctas aquéllas cuyos enlaces entre ellas son continuos en cuanto a tangencia y curvatura, y sin contener zonas donde se ha perdido continuidad de curvatura.

SISTEMAS CAM.

La ingeniería CAM hace referencia concretamente a aquellos sistemas informáticos que ayudan a generar los programas de Control Numérico necesarios para fabricar las piezas en máquinas con CNC. A partir de la información de la geometría de la pieza, del tipo de operación deseada, de la herramienta escogida y de las condiciones de corte definidas, el sistema calcula las trayectorias de la herramienta para conseguir el mecanizado correcto, y a través de un pos procesado genera los correspondientes programas de CN con la codificación

especifica del CNC donde se ejecutarán. En general, la información geométrica de la pieza proviene de un sistema CAD, que puede estar o no integrado con el sistema CAM. Si no está integrado, dicha información geométrica se pasa a través de un formato común de intercambio gráfico. Como alternativa, algunos sistemas CAM disponen de herramientas CAD que permiten al usuario introducir directamente la geometría de la pieza, si bien en general no son tan ágiles como las herramientas de un sistema propiamente de CAD. Algunos sistemas CAM permiten introducir la información geométrica de la pieza partiendo de una nube de puntos correspondientes a la superficie de la pieza, obtenidos mediante un proceso de digitalizado previo. La calidad de las superficies mecanizadas depende de la densidad de puntos digitalizados. Si bien este método acorta el tiempo necesario para fabricar el prototipo, en principio no permite el rediseño de la pieza inicial.

La utilización más inmediata del CAM en un proceso de ingeniería inversa es para obtener prototipos, los cuales se utilizan básicamente para verificar la bondad de las superficies creadas cuando éstas son críticas. Desde el punto de vista de la ingeniería concurrente es posible, por ejemplo, empezar el diseño y fabricación de parte del molde simultáneamente al diseño de la pieza que se quiere obtener con el molde, partiendo de la superficie externa de la pieza mientras aún se está diseñando la parte interna de la misma.

SISTEMAS CAE.

Bajo el nombre de ingeniería asistida por computador (Computer Aided Engineering) se agrupan habitualmente tópicos tales como los del CAD y la creación automatizada de dibujos y documentación. Es necesario pasar la geometría creada en el entorno CAD al sistema CAE. En el caso en que los dos sistemas no estén integrados, ello se lleva a término mediante la conversión a un formato común de intercambio de información gráfica.

Sin embargo, el concepto de CAE, asociado a la concepción de un producto y a las etapas de investigación y diseño previas a su fabricación, sobre todo cuando esta última es asistida o controlada mediante computador, se extiende cada vez más hasta incluir progresivamente a la propia fabricación. Podemos decir, por tanto, que la CAE es un proceso integrado que incluye todas las funciones de la ingeniería que van desde el diseño propiamente dicho hasta la fabricación. Antes de la aparición de los paquetes de diseño, los diseñadores solo contaban con su ingenio y un buen equipo de delineantes que transportaban al papel sus ideas con un cierto rigor. Es quizás, por este motivo, por el que los primeros paquetes de diseño surgieron como réplica a estos buenos dibujantes, con la ventaja de la facilidad de uso, edición y rapidez. Conforme el hardware evolucionaba y

disminuían los costes de los equipos, los programas eran más rápidos y las bases de datos de mayor tamaño, fue apareciendo un fenómeno de insatisfacción en los usuarios, un buen programa de dibujo no bastaba, era necesario un sistema que diseñara el producto desde el principio (boceto) hasta el final (pieza terminada), siguiendo unas reglas de diseño.

Para realizar la ingeniería asistida por computador (CAE), se dispone de programas que permiten calcular cómo va a comportarse la pieza en la realidad, en aspectos tan diversos como deformaciones, resistencias, características térmicas, vibraciones, etc. Usualmente se trabaja con el método de los elementos finitos, siendo necesario mallar la pieza en pequeños elementos y el cálculo que se lleva a término sirve para determinar las interacciones entre estos elementos.

CNC

El control numérico o control decimal numérico (CN) es un sistema de automatización de máquinas herramienta que son operadas mediante comandos programados en un medio de almacenamiento, en comparación con el mando manual mediante volantes o palancas.

Las primeras máquinas de control remoto numéricos se construyeron en los años 1896 y 1950, basadas en las máquinas inexistentes con motores desmodificados cuyos números se relacionan manualmente siguiendo las instrucciones dadas en un microscopio de tarjeta perforada. Estos servomecanismos iniciales no se desarrollaron lentamente con equipos analógicos y digitales. El abaratamiento y miniaturización de los procesadores ha generalizado la electrónica digital en los toros herramienta, lo que dio lugar a la denominación control decimal numérico, control numérico por computadora , control numérico por computador o control numérico computarizado (CNC), para diferenciarlas de las máquinas que no tenían computadora. En la actualidad se usa el término control numérico para referirse a este tipo de sistemas, con o sin computadora.

Este sistema ha revolucionado la industria debido al abaratamiento de microprocesadores y a la simplificación de la programación de las máquinas de CNC.

HISTORIA DEL CNC

El uso de CNC (Computarized Numerical Control) tuvo sus inicios en la industria de aviación durante la Segunda Guerra Mundial. Nació con el objetivo de mejorar la producción de piezas para que tuvieran mayor exactitud y precisión.

El concepto de Control Numérico fue desarrollado por John Parsons, con el objetivo de producir mejorías en la industria de aviación, con esto se iniciaron una serie de estudios y proyectos en el Instituto Tecnológico de Massachussets en 1949.

"El principal objetivo durante las investigaciones fue el de crear una fresadora experimental en el Laboratorio de Servomechanisms en el Instituto. El Prof. J.F. Reintjes, director del laboratorio, James O. McDonough, Richard W. Lawrie, A.K. Susskind, y H.P. Grossimon fueron los especialistas que trabajaron durante la investigación" American Machinist. Agosto (1996)

“La Fresadora Cincinnati Hydro-Tel con Husillo-Vertical fue el punto de partida. Fue modificada numerosas veces: la mesa, el carro transversal, los controles fueron removidos, y las tres transmisiones hidráulicas de velocidad variable fueron instaladas y conectadas al tornillo de avance, etc.” American Machinist. Agosto (1996)

En 1951, el sistema fue ensamblado, y comenzó la aplicación de los estudios. En 1953 se tenía suficiente información para describir el uso práctico de ésta y el posible desarrollo. Un estudio de 24 páginas apareció en American Machinist el 25 de Octubre de 1954.

La primera máquina CNC que redujo la producción de 8 horas a 15 minutos fue desarrollada por John Runyon. En 1956, la Fuerza Aérea de Estados Unidos aceptó la propuesta para producir el lenguaje de programación de control numérico.

Hidráulicas: Las primeras máquinas CNC comerciales se presentaron en la feria Nacional Machine Tool Show de 1955.

La primera generación de utilizaba grandes equipos controladores de válvulas de vacío, que consumían una gran cantidad de energía eléctrica y generaban mucho calor. Los modelos de la segunda generación sustituyeron los tubos de vacío por transistores de mayor fiabilidad, con menor consumo de energía y que ocupaban menos espacio. Estas máquinas de la primera y segunda generación de controladores no tenían memoria. El controlador tenía que ser alimentado con instrucciones, de una en una desde una fuente externa, como puede ser un lector de cinta. El controlador aceptará una sola instrucción (o comando), ejecutará ese comando, aceptará el comando siguiente, lo ejecutará y así sucesivamente.

Los comandos se codifican en una cinta de papel. A medida que la cinta pasa a través del lector de cinta, un solo bloque de información (el comando) se lee y se transmite al controlador para su ejecución. Después de la ejecución, el controlador envía una señal al lector de cinta, indicándole que está listo para otro comando. El lector de la cinta lee el siguiente bloque, y así sucesivamente, hasta que se lee toda la cinta, pasa al controlador, y se ejecuta. El último comando en la cinta era

un código para hacer que el lector parase y rebobinase la cinta. Si bien de inmediato se demostró que estas máquinas CNC podían ahorrar costes, eran tan diferentes que su uso tardó en hacerse popular entre los fabricantes. Con el fin de promover su adopción, el ejército de Estados Unidos compró 120 máquinas de control numérico y las prestó a varios fabricantes para que pudieran familiarizarse con ellas. El lenguaje estándar G-Code se desarrolló en el Laboratorio de Servomecanismos del MIT en 1958, siendo adoptado por muchos fabricantes de maquinaria.

TORNO CNC

El Torno CNC es una herramienta para mecanizado operada mediante el control numérico de un ordenador, el cual está incorporado dentro de él. Esto se explica mejor a través del significado de sus siglas CNC (control numérico computarizado) y este control numérico se basa en un sistema de lenguaje que se comunica a través de la emisión de ¨códigos G’’, que no es más que un sistema de comunicación Alfanumérico en este tipo de máquinas sofisticadas.

Los tornos CNC son muy versátiles ya que realizan funciones de taladrado y giros. Estos últimos, revolucionaron el mercado porque han facilitado la realización de cortes horizontales, verticales, curvos, los cuales anteriormente tomaban muchas horas de realización para los torneros.