Los inversores y los usuarios finales conceden gran importancia a la fiabilidad de sus máquinas

Los avances tecnológicos en el campo de la microelectrónica están haciendo posible el desarrollo de CNC de una rapidez y potencia sin precedentes. Un número creciente de funciones integradas simplifica incluso los procesos de mecanizado más complejos. Al mismo tiempo, estos productos ofrecen una mayor facilidad de manejo, no solo en lo que respecta a la programación, sino también durante otras operaciones, como la instalación y el mantenimiento.

El mecanizado de 5 ejes de alta velocidad requiere hardware y software de altas prestaciones. Imágenes: GE Fanuc

En el desarrollo de los controles numéricos son las necesidades de los usuarios finales las que, en definitiva, definen las tendencias. La extremada presión a la que están sujetos para maximizar la productividad y flexibilidad en todas sus operaciones revierte en las correspondientes demandas a los fabricantes de máquinas y controles. En un estudio realizado el pasado año en Alemania, se examinó y evaluó un extenso conjunto de áreas de la industria, incluida la correspondiente a los productos de CNC. Las conclusiones revelaron que el grupo objeto del estudio consideraba la fiabilidad como el factor más importante en la valoración de la calidad de un CNC, seguida de cuestiones relativas al servicio, como un pronto suministro de piezas de repuesto y rápidos tiempos de respuesta del servicio. Los resultados del estudio hablan por sí mismos: los inversores y los usuarios finales conceden gran importancia a la fiabilidad de sus máquinas, la cual constituye la base de una máxima productividad de los procesos de fabricación.

Estos resultados coinciden ampliamente con los de las encuestas llevadas a cabo por el fabricante de controles GE Fanuc, para el que la disponibilidad es una de las principales prioridades. El líder del mercado mundial en productos de CNC se asegura de que la fiabilidad de sus sistemas de control no se vea afectada por un diseño deficiente de los nuevos desarrollos. Nada perjudica más a la productividad de una máquina, una planta o una empresa, que una parada en la producción.

El software para la programación en taller (en el ejemplo el software Manual Guide i de GE Fanuc) eleva la productividad del usuario creando un entorno que facilita un rápido desarrollo en un corto espacio de tiempo, desde el trazado del gráfico hasta la pieza acabada.

Al hablar de tendencias, lo primero que nos viene a la mente es la eficacia, precisamente otro aspecto en constante mejora en los productos de CNC, comenzando por los de nivel básico hasta los de gama superior. Este desarrollo ha sido inducido por importantes avances tecnológicos en el campo de la microelectrónica, que constituye la base de la tecnología de control. Los productos de CNC de la Serie 30i de GE Fanuc son un ejemplo de unidades del sector de la alta tecnología que utilizan el hardware más avanzado. Estos productos de control pueden utilizarse en máquinas de altas prestaciones, tales como máquinas transfer rotativas, centros de torneado/fresado complejos y máquinas multifuncionales que requieren funciones sofisticadas y extraordinariamente rápidas y capacidad de múltiples canales y múltiples ejes, que puedan ser controlados simultáneamente. En cifras significa que el CNC de la Serie 30i puede interpolar hasta 40 ejes, 24 de los cuales pueden operar simultáneamente. Asimismo, permite disponer de hasta 10 canales. La memoria interna de programa de 8MB resulta ideal para programas de gran tamaño, como los que se utilizan para el mecanizado de superficies de formas libres. En caso necesario, esta memoria puede ampliarse a varios gigabytes sin que se requiera disco duro. La unidad de control contiene un procesador de ultra alta velocidad, un bus interno de alta velocidad con una capacidad de transferencia 10 veces mayor que la de los CNC actuales, un control de corriente extremadamente rápido, un generador de impulsos que produce 16.000.000 impulsos por rotación e interpolación en nanómetros, que es utilizada en todos los movimientos de contorneado.

El PLC integrado desempeña un importante papel en la minimización de los tiempos de fabricación y maximización de la productividad. La tarea del PLC es el control del equipo periférico en la máquina herramienta y alrededor de la misma, como, por ejemplo, los dispositivos responsables de los cambios de herramientas. Para ello se ha dispuesto un procesador separado, de modo que el CNC no sufra sobrecargas. La velocidad de ejecución de los programas de PLC es de 25 nanosegundos por instrucción, pudiéndose ejecutar simultáneamente hasta 3 programas de PLC completamente independientes. Para esta tarea están disponibles hasta 4096 entradas y salidas digitales.

El mecanizado de cinco ejes de alta velocidad requiere CNCs de altas prestaciones. Esta tecnología se utiliza para el mecanizado de piezas extremadamente complejas. La unidad de control debe ser capaz de controlar cinco ejes simultáneamente con la máxima precisión y a altas velocidades. No son tan sólo las prestaciones del hardware las que desempeñan un papel esencial en la consecución de un acabado de alta calidad, también la disponibilidad de determinadas funciones de software es determinante: el control de la dirección de la herramienta, la compensación del radio y de la longitud de la herramienta en el área de trabajo, la definición y el procesamiento en un plano de trabajo inclinado y la compensación de los errores de ajuste de la pieza.

El Control de la Dirección de la Herramienta, también conocido como Control del Centro de la Herramienta (TCP), hace que tan sólo sea necesario programar la trayectoria del centro de la herramienta; el control se encarga del resto. La ventaja de esta función reside en que el contorno programado se mantiene, aunque cambie la herramienta. La función de Compensación del Radio de la Herramienta (TRC) es asimismo de gran utilidad, ya que calcula automáticamente la trayectoria correcta para herramientas con radios diferentes, con el fin de evitar colisiones accidentales entre la herramienta y la pieza.

La Compensación del Punto de Corte de la Herramienta amplia las funciones que contribuyen a reducir la programación de CNC. Esta función calcula el punto en que la herramienta debe cortar el material. Las herramientas de formas especiales como las trapezoidales o de punta redondeada requieren datos de compensación especiales, que normalmente se introducen en el software CAM. En las nuevas unidades de CNC de GE Fanuc, los datos de compensación son constantemente memorizados después de la medición de la herramienta y pueden recuperarse pulsando un botón. Esto no sólo simplifica la programación de CNC, sino que permite cambiar rápidamente las herramientas sin necesidad de modificar el programa de CNC.

También para el Plano de Trabajo Inclinado (TWP) existen nuevas funciones disponibles Un reciente desarrollo incorporado a los productos de CNC actuales de GE Fanuc hace que ahora sea posible definir el plano de trabajo no sólo mediante los ángulos eulerianos, sino también utilizando instrucciones ‘roll, pitch y yaw’ (RPY) o por medio de tres puntos en el espacio. Para facilitar el uso de esta función, GE Fanuc ha desarrollado la denominada Pantalla Guiada, que asiste al operador durante el proceso de introducción de datos y le proporciona soporte gráfico.

Los avances tecnológicos no sólo son patentes en el extremo superior de la gama de controles de CNC. La gama básica, destinada a máquinas herramienta más sencillas, presenta también considerables mejoras. La estructura compacta de estos CNC es la que más favorece al diseño normalmente compacto de estas máquinas. El CNC de la Serie 0i-C de GE Fanuc se encuentra integrado en la pantalla de LCD, reduciendo la profundidad total a aproximadamente 7 cm. El CNC puede comunicarse con un PC a través de una tarjeta insertada en la ranura PCMCIA. Además, las tarjetas de memoria en la ranura PCMCIA permiten una rápida carga y descarga de programas de CNC, parámetros y datos de ajuste para la compensación de la herramienta. Los datos de los históricos de alarmas y operación pueden visualizarse en los CNC y transferirse fácilmente a través de este tipo de tarjetas de memoria.

La eficacia y el tamaño total no son, sin embargo, los únicos factores que determinan la idoneidad de una unidad de control. La facilidad de manejo y el mantenimiento de la instalación son aspectos cada vez más importantes tanto para los fabricantes de máquinas, como para los usuarios finales. El CNC debe facilitar al fabricante de la máquina herramienta la adaptación de la instalación a sus necesidades y, finalmente, a las necesidades del usuario final. Esto atañe principalmente a la interfaz de usuario. Mientras la interfaz estándar es habitualmente suficiente para el trabajo de torneado y fresado en una máquina sencilla, para las operaciones de rectificado y erosión se requiere un sistema guiado especial para el usuario. En estos casos, los fabricantes de máquinas herramienta suelen desarrollar su propia interfaz para ofrecer a los usuarios finales una mayor facilidad de manejo basada en tecnología.

Ideal para el aprendizaje: GE Fanuc ofrece un paquete de software para el PC, que simula el CNC y la interfaz Manual Guide i, así como el PMC para CNC.

Por su parte, los fabricantes de controles deben proporcionar a sus clientes las herramientas necesarias para que éstos puedan satisfacer las especificaciones del sistema del usuario. La tecnología de PC ofrece para ello las mejores opciones. La solución del líder del mercado mundial de CNC, GE Fanuc, denominada ‘CNC Abierto’, incorpora en el CNC un PC adicional (Windows 2000/XP) o un sistema integrado (sin disco duro) y Windows CE. Para el diseño de la interfaz pueden utilizarse las herramientas de GE Fanuc, o bien otras disponibles en el mercado. GE Fanuc proporciona también los drivers necesarios para la comunicación con el CNC. La máxima seguridad en la transferencia de datos a través de esta interfaz está garantizada mediante la conexión física a través de cables de fibra óptica y mediante la utilización de un protocolo de software para la identificación y corrección de fallos. En cuanto a fiabilidad, la ventaja que esta solución presenta con respecto a la solución de procesador único, es que el CNC conserva sus tiempos de ciclo programados con independencia de la carga de trabajo del PC.

Tendencia hacia la automatización: Cada vez con mayor frecuencia, sistemas de robots en comunicación directa con el CNC se encargan de los procesos de alimentación de material, monitorización de las piezas, acabado y traslado de las mismas.

El software para la programación en taller de máquinas de torneado, fresado y multifuncionales (Manual Guide i) goza de creciente popularidad en los casos en los que los fabricantes de máquinas herramienta no proporcionan interfaz de usuario. Este software aumenta la productividad del usuario creando un entorno adecuado para el diseño de piezas en un reducido espacio de tiempo. La definición de las piezas a mecanizar se realiza de modo interactivo por medio de gráficos. Este proceso incluye un número cada vez mayor de funciones estándar de PC, como la edición de programas de modo similar a la utilización del editor de texto, la función arrastrar y soltar, la gestión de programas utilizando los nombres de ficheros y carpetas, y muchas más.

Además de las mencionadas funciones del PC, que facilitan la operación del control de CNC, el PC en sí mismo constituye un entorno ideal para proporcionar asistencia, así como para un aprendizaje eficaz del funcionamiento del CNC. GE Fanuc ofrece un paquete de software de simulación para PC, que simula el CNC y la interfaz Manual Guide i, así como el PMC(PLC) para CNC. El sistema de control completo aparece en la pantalla sin necesidad de hardware adicional. La utilización de estos simuladores permite elevar la productividad de las empresas, ya que los programas de CNC seleccionados pueden ser almacenados, comprobados y optimizados directamente en el PC. También constituyen una herramienta perfecta para la formación, ya sea institucional o interna de la empresa, debido a que simulan el funcionamiento del CNC en la práctica, dando como resultado un aprendizaje más rápido y efectivo. El Teleservicio de GE Fanuc está ganando cada vez más partidarios. Los principales fabricantes de controles ofrecen el software adecuado y una conexión Ethernet de modo estándar. El temor a virus, sabotaje y espionaje a través de líneas abiertas de datos pertenece al pasado. La seguridad de la transferencia de datos, especialmente en la conexión punto a punto, se encuentra tan avanzada que el riesgo es extremadamente bajo. En el caso ideal, los usuarios conectan sus máquinas de CNC a la facilidad ISDN a través de un router y acceden directamente al proveedor de servicio deseado a través de la conexión ISDN, beneficiándose de toda la funcionalidad que ofrece el Teleservicio.

Esta funcionalidad se extiende más allá del diagnóstico remoto. El software correspondiente no sólo facilita un rápido diagnóstico y rectificación de errores en CNC, servos, cabezales o PMCs, sino también la transferencia directa de actualizaciones de software y la ejecución de copias de seguridad. Por medio del Teleservicio, dependiendo del proveedor, están asimismo disponibles cursos de formación y asistencia en tecnología de aplicación para el caso de que surjan problemas con los programas. También es posible editar, cargar y descargar programas de pieza. Si los resultados del mecanizado no se corresponden con las expectativas, a través del Teleservicio se puede solicitar una comparación de los valores objetivo y reales, con referencia a las características de la máquina almacenadas.

Mediante el asistente remoto se puede llevar a cabo cualquier modificación de los parámetros y, en caso de que el usuario requiera opciones de software adicionales, el fabricante del control o de la máquina herramienta podrá activarlas sin necesidad de personarse en las instalaciones.

En los nuevos sistemas de control de la Serie 0i, el CNC está integrado en la pantalla LCD. La profundidad de la unidad es de tan sólo 70mm, lo cual la hace ideal para la automatización de máquinas herramienta compactas. Los CNCs de la Serie 0i se utilizan principalmente en máquinas herramienta básicas con un máximo de 4 ejes, por ejemplo, centros de mecanizado, máquinas fresadoras, tornos, máquinas rectificadoras y punzonadoras.

El entorno en el que la máquina y el CNC están integrados influye en gran medida en la obtención de los altos niveles de productividad y flexibilidad que el usuario final requiere.

Esto hace que se observe una clara tendencia hacia la automatización del mismo.

La alimentación de material, monitorización de las piezas y los procesos de acabado y traslado de las piezas han experimentado un cambio drástico en los últimos años.

En numerosos casos, sistemas de robots económicos y de mayor eficacia se han hecho cargo de estas tareas. Sensores y sistemas de visión aseguran que los robots se muevan con una precisión milimétrica.

El resultado es que son capaces de recoger material no clasificado y clasificarlo, transportarlo a la máquina e incluso eliminar las piezas incorrectas.

Debido a su propia experiencia en este área, GE Fanuc es consciente de que la comunicación con el CNC es fundamental para el funcionamiento de cualquiera de estas soluciones de automatización externas. Por un lado, la producción de Fanuc situada a los pies del Monte Fuji en Japón está altamente automatizada y, por otro, Fanuc Robotics es uno de los principales fabricantes de robots.

Los robots poseen sus propias unidades de control, pero pueden comunicarse con el CNC de la máquina a través de una simple conexión de bus de campo. Para establecer una conexión directa, el usuario sólo debe conectar un cable e instalar el software correspondiente, aunque la máquina en operación haya sido ya puesta en marcha satisfactoriamente. No son necesarias modificaciones importantes en el software de la máquina o del robot.