Introducción

En la actualidad los sistemas de producción industrial están dirigidos cada vez más hacia la automatización de sus procesos característicos, técnica que se viene desarrollando desde la mitad del siglo XX y que se basa en la automatización deprocesos de involucran la implementación de un nuevo modelo de producción denominado manufactura flexible, este modelo está basado en la utilización de máquinas y herramientas cuya operación y control se maneja completamente por medio de herramientas computarizadas.Estas máquinas son controladas por una serie de datos alfanuméricos codificados quecontrola las acciones de una o varias MHCN, constituyendo los llamados bloques de información y representa todas las operaciones necesarias para la fabricación de piezas dentro de este  sistema de manufactura flexible.La implementación de estas tecnologías ha permitido aumentar la exactitud del maquinado en los procesos de fabricación y disminuir así los tiempos en el mecanizado de piezas al reducir errores introducidos por el factor humano. 

Los grandes avances tecnológicos  de las últimas décadas en el campo industrial y de producción, han permitido desarrollar e incorporar nuevas tecnologías que le permitan aumentar su producción con calidad, a bajos costos, buscando el mejoramiento continuo en sus procesos, optimizandolos tiempos y los  recursos, en esta búsqueda constante del hombre por ser cada vez mejor, han hecho necesario  cambiar los sistemas tradicionales de producción por sistemas flexibles para ajustarse a un mercado cada vez más exigente que rebasaba ya los límitestradicionales.  

Esta necesidad ha permitido desarrollar el concepto de la manufactura flexible, aplicado en la utilización de maquinas herramientas automatizadas (MHCN) que permitan la fabricación de piezas cada vez más complejas. 

Mediante esta implementación se pretende realizar una automatización a bajo costo,para la adaptación de un eje rotativo, utilizado en el mecanizado de piezas cilíndricas que permita ampliar las  opciones de trabajo que hasta ahora tiene la fresadora de control numérico CNC de la universidad Valle del Momboy.

2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

Teniendo en cuenta los planteamientos realizados, la presente investigación centra la formulación de en las siguientes interrogantes:

¿Cuáles son los elementos necesarios para generar un sistema automatizado a bajo costo que permita  la adaptación de un eje rotativo en la fresadora de control numérico CNC del laboratorio de proceso de manufactura de la Universidad Valle del Momboy?

¿Cómo permitiría la adaptación de un eje rotativo el mecanizado de piezas cilíndricas en la fresadora de Control Numérico de la Universidad Valle del Momboy?

¿Cuáles son los pasos de una adecuada programación para la fabricación de piezas cilíndricas en la fresadora de Control Numérico de la Universidad Valle del Momboy?

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

Objetivo General

Generar un sistema automatizado para la adaptación de un eje rotativo en la fresadora de control numérico CNC del laboratorio de proceso de manufactura de la Universidad Valle del Momboy.

Objetivos Específicos

Diseñar un sistema automatizado para la adaptación de un eje rotativo en la fresadora de control numérico CNC del laboratorio de proceso de manufactura de la Universidad Valle del Momboy.

Construir un sistema automatizado para la adaptación de un eje rotativo en la fresadora de control numérico CNC del laboratorio de proceso de manufactura de la Universidad Valle del Momboy.

Ensayar el sistema automatizado y el funcionamiento del eje rotativo en la fresadora de control numérico CNC, del laboratorio de proceso de manufactura de la Universidad Valle del Momboy.

JUSTIFICACIÓN 

La evolución del hombre y en particular de su tecnología se ha basado en la necesidad de utilizar las herramientas como forma de prolongar las manos humanas. Las primeras máquinas herramientas que aparecieron fueron los tornos y los taladros, en principio muy rudimentario. El movimiento se proporcionaba manual y se aplicaba directamente al material que se quería trabajar.En las últimas décadas se han venido dando paso a grandes avances tecnológicos, a la necesidad de aumentar su producción y mejorar calidad de sus productos, el producir a bajos costos, buscando el mejoramiento continúo en sus procesos, optimizar el tiempo y los recursos llevan a un concepto fundamental como es la automatización. Enfocándonos principalmente con lo que tiene que ver con máquinas herramientas de control numérico computarizado.

Para mejorar las competencias profesionales de los futuros Ingenieros Industriales formados en la Universidad Valle del Momboy, Se hace necesario el conocimiento de estas tecnologías por parte de los estudiantes, debido a la naturaleza de su profesión se encuentra constantemente involucrado en los procesos productivos de las empresas, el desconocimiento de este tipo de recursos le impide dar solución a determinados problemas que se pueden presentar en estos sistemas de producción afectando negativamente el desempeño laboral del Ingeniero Industrial.  

Teniendo en cuenta el contenido de la asignatura de Proceso de Manufactura  perteneciente al plan de estudios de la Facultad de Ingeniería Industrial, donde establece la manufactura industrial y sus procesos como conocimiento indispensable para la formación y competencia de un Ingeniero Industrial en el mundo actual. Se decide adaptar estas tecnologías en el laboratorio de la universidad para que  pueda llevar a los estudiantes no solo al manejo de la fresadora, sino también al entendimiento y principio de operación de la misma. También ofrece al estudiante manejar software CAD/CAM permitiendo el diseño de piezas,  basándose en los conocimientos adquiridos en la asignaturas de Dibujo asistido por computador  que le permiten elaborar diseños piezas sin importar su geometría, que luego puedan ser mecanizadas, comprender de qué forma estos van ligados a la manufactura y de qué manera pueden ser empleados con el fin de maximizar la producción y aumentar los estándares de calidad.

Desde el punto de vista metodológico la presente investigación está dirigida al diseño e implementación de tecnologías que permitan el la automatización a un bajo costo de la fresadora de control numérico de la universidad Valle del Momboy.

Delimitación

El presente trabajo se desarrollo en la facultad de Ingeniería Industrial de la Universidad Valle del Momboy ubicada en Carvajal estado Trujillo, en el periodo académico 2013B y 2014C. Para ser aplicado en la fresadora de control numérico CNC del laboratorio de proceso de manufactura. La investigación está enmarcada en la sociedad científica “Sustentabilidad”

Tipo de investigación 

Para el desarrollo de esta investigación se selecciono el diseño experimental el cual según Rodríguez (2005:25) “este tipo de investigación se presenta mediante la manipulación de una variable experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de descubrir de qué modo o por que causa se produce una situación o acontecimiento particular” esta nos permitirá controlar variables en el proceso de mecanizado de piezas en 2D, 2.5D y cilíndricas y comprobar el grado de exactitud en el corte. Esta investigación se llevó a cabo en siete fases que se describen a continuación:

Fase I: En esta fase se realizó el planteamiento del problema, con una breve descripción del proyecto, en el cual se planteó un (1) objetivo general y tres (3) específicos, la delimitación espacial y temporal del proyecto, así como el tipo de investigación, el cual definió como de diseño experimental. En esta fase también se hace referencia a los antecedentes de esta investigación las cuales fueronBeltrán Leonardo (2010)  y Mejías Eder (2008);  que sirvieron como bases teóricas de esta investigación.

Fase II:En esta fase sedescribe brevemente el diseño propuesto para esta investigación. Se   realiza una descripción de los tipos de maquinas-herramientas de control numérico MHCN y sus características, definiciones de los sistemas de manufactura flexible, sistemas de control numérico, programas utilizados para el control y operación de CNC  basados en CAD-CAM.

Fase III: enesta fase se lleva acabó el diseño y construcción de la placa electrónica (interprete); se describen los materiales utilizados, las herramientas empleadas, y se registra todo el proceso de construcción con  planos, dibujos, esquemas, costos, la programación del PIC 16F73, conexiones eléctricas y pruebas de funcionamiento de cada parte y pieza que conforma la Unidad de Control.  

Fase IV: se describe el procedimiento empleado para el diseño y fabricación del eje rotativo, se describen los materiales utilizados, las herramientas empleadas, y se registra todo el proceso de construcción y ensamble, con  planos, dibujos, esquemas, costos y pruebas de funcionamiento de los mecanismos.

Fase V: en esta fase se realizó todas  actividades relacionadas a la configuración del CNC, configuración del software de control MACH 2/3, unidades métricas, escala,  configuración del área de trabajo y de los ejes de la maquina, las entradas y salidas de la unidad de control, la conexión de interfaz PC-CNC. Verificación de los sistemas de comunicación y control, configuración e los límites físicos de la maquina (FC) finales de carrea y botón de emergencia (STOP).

Fase VI: en esta fase se realizaron laspruebas y ensayos, en el funcionamiento de la unidad de control (interprete) y  del eje rotativo, pruebas de calibración y funcionamiento de la maquina,Seelaboró un manual básico para una adecuada programación y controlen la fabricación de piezas en 2D y 2.5D, en el corte y grabados sobre distintos materiales (madera, acrílico, plástico, anime),mecanizado de piezas cilíndricas,  utilizando el software de CADCAM ASPIRE 4.0.

Fase VII: en esta fase se describe todos los pasos necesarios para la elaboración del Blog http://trabajodegradouvm.blogspot.com/ como medio digital utilizado para  la entrega  del presente trabajo de grado.

ANTECEDENTES

Según Beltrán Leonardo (2010) en su trabajo de grado titulado: “Diseño y construcción de una maquina cortadora de poliestireno expandido con control numérico computarizado”Dicha investigación estuvo orientada a diseño y construcción de una maquina cortadora de poliestireno expandido implementando el control numérico computarizado, investigación que se llevo a cabo en la Escuela Politécnica nacional en la ciudad de Quito, esta investigación del tipo experimental contempla una base teórica con relación a la generalidades del control numérico, sus ventajas y desventajas del uso de MHCN, aplicaciones de las máquinas de CNC, clasificación y estructuración de las mismas. También se centro en la escogencia del software de control CAD-CAM, así como todos los componentes necesarios, tanto electrónicos como  mecánicos  para la construcción de este prototipo.

El aporte que realiza esta investigación al presente estudio consiste en lo referente fundamentación teórica en el funcionamiento y la operación básica de las maquinas-herramientas  de  control  numérico  computarizado, generalidades, funciones y aplicaciones.

Según MejíasEder (2008) en su trabajo de grado titulado: “Diseño y construcción de un routerde control numérico para el corte y tallado de madera”investigación que estuvo orientada a diseño y construcción de un router controlado por  control numérico para el corte en madera, investigación que se llevó a cabo en la Universidad Michoacán de San Nicolás de Hidalgo, en esta  se explica la forma en que se diseñó y construyó este prototipo,  se describe el funcionamiento de los distintos tipos de motores utilizados en máquinas herramientas de control numérico MHCN, el diseño y fabricación de tres sistemas de control de motores utilizando micro controladores, como parte fundamental y principal de esta investigación.

El aporte que realiza esta investigación al presente estudio consiste en lo referente al diseño y construcción del sistema de control electrónico para los motores, su configuración y adaptación, descripción de los sistemas de comunicación PC-CNC a tras vez de puerto paralelo.