M04_Revista multimedia para la industria de Moldes y Matrices

FRESADO Los sistemas CAM actuales estiman el tiempo de mecanizado considerando que la máquina se moverá de acuerdo a la velocidad de avance programada. Por lo tanto, la inexactitud de esta estimación puede alcanzar errores superiores al 1000%, lo que hace que la industria no utilice la estimación de tiempo proporcionada por el soft- ware CAM. Esta limitación dificulta todo el cronograma de producción de una industria, haciendo imposi- ble la integración con sistemas de soporte de producción, como MRP y ERP. El presente trabajo investiga esta limitación tecnológica y presenta alternativas para predecir el tiempo real del fresado de formas complejas en máquinas CNC. 1. INTRODUCCIÓN Los últimos avances en los procesos de fabricación en el sector metalúr- gico, como la fabricación aditiva, han permitido imprimir productos metáli- cos con propiedades mecánicas muy similares a las fabricadas por métodos convencionales, eliminando muchas limitaciones en la fabricación de geo- metrías complejas, o permitiendo la fabricación de cavidades internas. Sin embargo, el proceso de fabrica- ción sustractiva de material todavía ocupa un espacio importante en la cadena de producción, ya sea para el acabado y el ajuste de tolerancias, o incluso para la fabricación de bajo coste donde se ajusta la pro- ducción de piezas compuestas de geometrías primitivas como cilindros y hexágonos. Entre los procesos de fabri- cación con sustracción de material, el torneado y el fresado tienen mayor impor- tancia debido a su volumen de aplicación. Entre ellos, el fresado es el más utilizado para fabricar piezas con formas más complejas, el cual se aplica en las indus- trias de moldes y matrices, aeronáutica y energía. Aunque este proceso es bien cono- cido, predecir el tiempo de fabricación y la calidad de la superficie no es una tarea fácil, especialmente en la fabricación de productos con geo- metrías más complejas donde el proceso de acabado se realiza con herramientas de bola, donde el con- tacto entre la pieza y la herramienta cambia constantemente durante el proceso. Además, el proceso de aca- bado ocupa una parte importante del tiempo de fabricación y está directa- mente relacionado con la calidad del producto final. Como ejemplo en la industria de moldes y matrices, donde se requiere un acabado a espejo y una mejor calidad superficial, para después se reducir significativamente el tiempo de pulido. En el proceso de producción de cualquier producto, un paso impor- tante es la planificación del tiempo de fabricación, ya que este afecta directamente al tiempo de entrega, el costo y la planificación de la pro- ducción. Dependiendo del proceso de producción, puede tener un efecto mayor o menor. En la producción de lotes pequeños, la estimación precisa es esencial al realizar los presupuestos, y si el producto tiene dimensiones significativas, los efectos en el tiempo de producción pueden incluso comprometer la producción y las ganancias de la empresa. Mientras que, en la producción de grandes lotes, la validación experimental se puede amortizar transfiriendo el coste a todos los productos. En este caso, es más importante en la fase de elección del proceso de producción. Desde el punto de vista actual, las empresas están tendiendo a la imple- mentación de gemelos virtuales que representen fielmente los procesos productivos, para ello, es necesario modelar correctamente tanto las máquinas como sus comportamien- tos, representando de esta manera correctamente sus capacidades productivas. 2. CONTEXTUALIZACIÓN 2.1. Comunicación CAD/CAM – CNC y trayectorias da herramienta La interpolación lineal es el método generalmente utilizado para repre- sentar una trayectoria de herramienta sobre una superficie compleja, que se describe mediante pequeños segmentos de líneas, utilizando solo funciones G01, de acuerdo con la norma DIN 66025. Los puntos carte- sianos representan el principio y el final del segmento recto. La longitud de los segmentos rectos utilizados en el programa CNC está relacionada con la tolerancia de cálculo, definida por el usuario en el software CAM, asociada con la curvatura de la superficie [1]. En el proceso de cálculo de trayectoria, el software CAM calcula el punto de contacto del cortador (CC) y luego lo convierte en una ubicación de corte (CL). Usando la siguiente ecuación: En este proceso, estos puntos que describen la trayectoria deben res- petar un error máximo admitido por el usuario, para esto se utiliza un rango de tolerancia durante el pro- ceso de cálculo. La figura 1 muestra un esquema que representa un camino circular por segmentos lineales, esta misma analogía se puede extrapolar a cualquier superficie compleja donde el radio local cambia constantemente. Aunque es capaz de generar trayec- torias de herramientas similares, los algoritmos utilizados en el software CAM para calcular las trayectorias son desarrollados por distintos proveedo- res de software. De esta manera, los algoritmos pueden ser diferentes. En un análisis preciso de dichos algorit- mos, se puede observar que diferentes softwares calculan la ‘misma’ ruta de herramienta. Sin embargo, mirando en detalle, existen diferencias importantes en las trayectorias generadas por los diferentes programas. 31