Campro 6l5h4s

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA MECÁNICA

Informe de la visita al Laboratorio de Campo Avanzado de Mecanización y Prototipos (CAMPRO)

Nombre: Cristhian Yuquilema Guamán Paralelo: 1 Profesor: Ing. Paz

 Objetivos   

Visitar el laboratorio de Campo Avanzado de Mecanización y Prototipos (CAMPRO) Conocer los Equipos de Mecanización tradicional , equipos CNC (Control Numérico por Computadora) Y software para fabricación y diseño Aprender como se realiza los diseños de piezas de mecanizados, prototipos e impresos en 3D

 Función del Laboratorio o Taller El laboratorio CAMPRO tiene como misión realizar diseños de piezas de mecanizados, prototipos e impresos únicos en 3D, utilizando ingeniería inversa para mejorar los diseños de los productos, ofreciendo resultados confiables y profesionales, el laboratorio fue creado con el fin de desarrollar capacidades técnicas en los estudiantes y despertar el sentido de investigación para cumplir con la misión de la Espol.

 Estructura organizativa Cortadora de Hilo La cortadora de hilo CNC EDM modelo dk77 realizar trabajos de corte de gran precisión esta posee una extensa mesa de trabajo que permite la colocación de las piezas de corte de variadas dimensiones de modo seguro. Esta maquina realiza el corte con un hilo de molibdeno que tiene un diámetro de 0.16 mm de diámetro por el cual se hace pasar una descarga eléctrica como resultado de pulsos de voltaje de alta frecuencia (HF), dicho hilo de molibdeno al entrar en o con cualquier material solido conductor sujeto a la bancada, genera un corto-circuito que genera una chispa como producto de la descarga eléctrica, el cual se convierte en calor permitiendo así derretir de manera precisa el material que se encuentra en su alrededor e inclusive gasificándolo. El tiempo de vida del hilo varía según el diámetro cuando esta a 0.10 o 0.12 mm de diámetro, así como también hasta cuando se rompe. El refrigerante usado en la maquina es el COOLER TOO que al mezclarse con agua se torna blanco La cantidad de voltaje que se requiere para el corte esta en función de su espesor. El espacio que hay entre el hilo de molibdeno y el material conductor, durante el proceso de corte se llama “GAP”, este último valor se encuentra en función de las condiciones de corte.

Entre los materiales que se puede cortar con este procedimiento, son los siguientes:  Aleaciones endurecidas. 

Aceros templados.



Aceros inoxidables.

 

Materiales magnéticos frágiles. Entre otros.

Otras ventajas que ofrece esta máquina herramienta, es para la elaboración de matrices de plásticos y cauchos, como también sirve para refrentado de superficies de materiales conductores de diversas propiedades y para elaborar piezas complejas de secciones constantes. Estructura mecánica La estructura mecánica de esta máquina herramienta está constituida de los siguientes elementos claves:  Cuerpo de la máquina herramienta,  mesa de trabajo  dispositivo del movimiento del cable  guías de los carretes,  sistema de refrigeración, etc. Los dibujos o gráficos que se desean realizar deben ser creados utilizando un software de CAD como el autocad y una extensiones DXF para que pueda ser reconocido el diseño, además la máquina usa un sistema operativo MSDOS El muestra la posición exacta del hilo hasta terminar el diseño que deseamos crear con la máq

Características

Cortador de hilo CNC EDM modelo DK77 Longitud máxima de la pieza a mecanizar: 760 mm Ancho máximo de la pieza a mecanizar: 500 mm Espesor pieza a mecanizar: 80-380 mm Peso máximo de pieza a mecanizar: 320 kg Precisión de corte: ± 0.01 mm

Torno paralelo Es una máquina-herramienta donde el movimiento de corte, que es circular, corresponde a la pieza. La herramienta (cuchilla), que posee el movimiento de avance, se desplaza, siguiendo una trayectoria que va generando la superficie de la pieza, lo que le permite o-tener piezas de revolución, como: Cilindros Conos Esferas Roscas Etc. Se llama torno paralelo porque la disposición del carro principal sobre la bancada le permite mecanizar superficies con generatrices paralelas al de rotación de la pieza. En el torno se colocan piezas cilíndricas con cabezal de 3, cuadradas con cabezal de 4 y también piezas de diversas formas EJES DE MOVIMIENTO EN EL TORNO PARALELO. El torno paralelo es una máquina que trabaja en el plano, porque solo tiene dos ejes de trabajo, (Z y X), trabaja con un mínimo de 45rpm hasta un máximo de 1800 rpm Eje Z de movimiento: El movimiento según el Z es el que corresponde con la dirección del husillo principal, que es el que proporciona la potencia de corte, y es paralelo a las guías de la -ancada. Eje X de movimiento: El X es radial, perpendicular al Z y paralelo a las guías del carro transversal.

Tiene una manguera para el refrigerante y un sistema de engranaje con el que regula la velocidad para que automáticamente se genere la forma que se desea, además tiene un mandril que contiene 3 muelas y al porta cuchillas. Contiene las siguientes herramientas de corte: Cuchillas.- Sirven para hacer derrastes y son moldeables. Insertos.- Permiten derrastar materiales más duros; éstos, a diferencia de las cuchillas, no son moldeables ya que vienen con forma y función definida. En él se pueden hacer perforaciones si se cambia el contrapunto, el cual sirve para trabajar con piezas de longitud demasiada exagerada. El torno tiene cuatro componentes principales: Bancada: sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o contrapunto y el carro principal. Cabezal fijo: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de velocidad, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de avance. Además sirve para soporte y rotación de la pieza de trabajo que se apoya en el husillo. Cabezal móvil: el contrapunto puede moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo. La función primaria es servir de apoyo al borde externo de la pieza de trabajo. ·Carros portaherramientas: que son tres: 1. Carro principal, que produce los movimientos de avance en el sentido longitudinal de las guías del torno y profundidad de pasada en refrentado. 2. Carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro principal, avanzando en la operación de refrentado, y determina la profundidad de pasada en cilindrado. 3. Carro orientable o superior, su base está apoyada sobre una plataforma giratoria orientable según una escala de grados sexagesimales, se emplea para el mecanizado de conos, o en operaciones especiales como algunas formas de roscado. El portaherramientas: su base está apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier dirección.

Características HARVEY GH-1440A Longitud máxima del objeto: 1000 mm Volteo sobre bancada: 360 mm Volteo sobre escote: 506 mm Husillo: 38 mm Motor: 3HP, 45-1800 rpm

Fresadora Universal Se denomina fresadora universal a una máquina-herramienta utilizada para realizar diferentes mecanizados por arranque de viruta en piezas de forma prismática. Este tipo de máquinas se caracteriza por trabajar en el espacio mediante el movimiento adecuado de la mesa de trabajo donde se fijan las piezas que deben ser mecanizadas. Esta mesa puede desplazarse a lo largo de tres ejes (X,Y,Z) de movimientos diferentes: Longitudinal, transversal y vertical.

Ejes de movimiento en la fresadora Eje z de movimiento: En este eje, que es el que posee la potencia de corte, va montada la herramienta cortante y puede adoptar distintas posiciones según las posibilidades del cabezal Eje x de movimiento Este eje es horizontal y paralelo a la superficie de sujeción de la pieza Eje y de movimiento Este eje forma con los ejes Z y X un triedro de sentido directo Trabaja como máximo 3600 RPM y como mínimo 70 RPM; tiene un cabezal donde se colocan las herramientas de corte como las cuchillas, además de manivelas manipuladoras que sirven para manipular los ejes. También posee un cabezal superior y uno horizontal con los cuales se pueden hacer engranes y piñones, asimismo, éste puede rotar ciertos grados para darle mayor precisión al trabajo. Al momento de trabajar en ella, se debe fijar la pieza a la mesa de trabajo, permaneciendo ésta estacionaria, mientras que las cuchillas son las que se mueven. A uno de sus costados, posee palancas que realizan diferentes funciones como la de frenar la máquinas y cambiar la velocidad de la misma

Partes 1: Base. 2: El Cuerpo o Columna. 3: Consola. 4: Carro Transversal. 5: Mesa. 6: Puente. 7: Eje Porta Herramientas 1: Base: La base permite un apoyo correcto de la Fresadora en el suelo. 2: El Cuerpo o Columna: El cuerpo o bastidor tiene forma de columna y se apoya sobre la base o ambas forman parte de la misma pieza. Habitualmente, la base y la columna son de fundición aleada y estabilizada. 3: Consola: La consola se desliza verticalmente sobre las guías del cuerpo y sirve de sujeción para la mesa.

4: Carro Transversal: El carro transversal se apoya y puede deslizarse por las guías horizontales de la mésula por medio de las guías. El mecanismo de avance del carro recibe el movimiento de la caja de avance y, a través de este, o directamente de la mésula, se transmite a la mesa. 5: Mesa: La mesa tiene una superficie ranurada sobre la que se sujeta la pieza a conformar. La mesa se apoya sobre dos carros que permiten el movimiento longitudinal y transversal de la mesa sobre la consola. 6: Puente: El puente (1) es una pieza apoyada en voladizo sobre el bastidor y en él se alojan unas lunetas (4) donde se apoya el eje portaherramientas. En la parte superior del puente suele haber montado uno o varios tornillos de cáncamo para facilitar el transporte de la máquina. 7: Eje Porta Herramienta: El Porta Herramientas o Porta Fresas es el apoyo de la herramienta y le transmite el movimiento de rotación del mecanismo de accionamiento alojado en el interior del bastidor. Este eje suele ser de acero aleado al cromo-vanadio para herramientas

FRESADO El fresado se emplea para la obtención de superficies planas y curvadas, de ranuras rectas, de ranuras espirales y de ranuras helicoidales, así como de roscas. Lo mismo que en el torneado este movimiento principal es ejecutado por la pieza, en el fresado es el útil quien lo ejecuta.

Características LUNAN X6336WA Velocidad de giro del husillo: 60-1800 rpm Medida mesa de trabajo: 1250x360 mm Avance (X-Y-Z): 1000x260x350 mm Peso del equipo: 2340 Kg

Centro de Mecanizado CNC Es una maquina herramienta automatizada y controlada por computador, capaz de realizar múltiples operaciones en una misma pieza, utilizando herramientas rotativas de múltiples filos de corte y con la mínima intervención del hombre durante el proceso de mecanizado, incrementando la producción, flexibilidad y precisión. Es como una fresadora y automatizada con movimiento en los eje X,Y,Z. Tiene un código G para que funcione correctamente y puede generar el diseño adecuado; para esto, primeramente se crea el diseño y con el programa INVENTOR CAM generamos el código respectivo para luego transferirlo a la máquina utilizando el programa CIMCO y enviamos el programa y realiza hasta los dibujos mas complejos. En la superior y exterior posee tres luces de diferentes colores: Rojo.- Nos avisa que la máquina tiene problemas como falta de aire, lubricación o que los ejes de referencias se encuentran en cero. Amarillo.- Nos señala que la máquina está trabajando. Verde.- Nos indica si la máquina se encuentra encendida o apagada. Asimismo, posee un donde se regula la forma que debe el diseño y los giros de la máquina, la velocidad del desplazamiento, etc.

Características Velocidad de cabezal: 100-8000 rpm Tamaño mesa de trabajo: 800x320 mm Capacidad del Magazine: 10 Máxima longitud herramienta de corte: 200 mm Máximo diámetro de la herramienta de corte: 60-120 mm

Torno CNC El torno de control numérico, también conocidos como torno CNC es un tipo de máquina herramienta de la familia de los tornos que actúa guiado por una computadora que ejecuta programas controlados por medio de datos alfa-numéricos,1 teniendo en cuenta los ejes cartesianos X,Y,Z. Es todo automatizado, trabaja de 20-2500 RPM, durante el proceso de desarrollo de la pieza y permite hacer cambios de hasta 4 herramientas. Al igual que el Centro de Mecanizado CNC, utiliza un refrigerante para enfriar la máquina; además de códigos, los cuales se insertan en tabletas, para poder definir el recorrido que tendrá la misma; asimismo utiliza insertos, pero a diferencia del torno convencional, éstos poseen alturas definidas. Consta de una torreta, la cual es un porta herramientas que rota. Además, posee un de control, y se puede trabajar manualmente en él. Es eficaz para mecanizar piezas de revolución. Ofrece una gran capacidad de producción y precisión en el mecanizado por su estructura funcional y porque los valores tecnológicos del mecanizado están guiados por el ordenador que lleva incorporado, el cual procesa las órdenes de ejecución contenidas en un software que previamente ha confeccionado un programador conocedor de la tecnología de mecanizado en torno.2 En un sentido amplio se puede decir que un torno CNC, puede hacer todos los trabajos que normalmente se realizan mediante diferentes tipos de torno como paralelos, copiadores, revólver, automáticos e incluso los verticales pueden actuar con control numérico. Su rentabilidad depende del tipo de pieza que se mecanice y de la cantidad de piezas que se tengan que mecanizar en una serie. Por lo que es aconsejable realizar un estudio económico previo antes de decidir el tipo de torno donde se debe mecanizar una pieza.

FUNCIONAMIENTO Los ejes X, Y y Z pueden desplazarse simultáneamente en forma intercalada, dando como resultado mecanizados cónicos o esféricos según la geometría de las piezas. Las herramientas se colocan en portaherramientas que se sujetan a un cabezal que puede alojar hasta 20 portaherramientas diferentes que rotan según el programa elegido, facilitando la realización de piezas complejas. En el programa de mecanizado se pueden introducir como parámetros la velocidad de giro de cabezal portapiezas, el avance de los carros longitudinal y transversal y las cotas de ejecución de la pieza. La máquina opera a velocidades de corte y avance muy superiores a los tornos convencionales por lo que se utilizan herramientas de metal duro o de cerámica para disminuir la fatiga de materiales.

Características Torno DMTG modelo CKE6136Z Distancia entre punto y contrapunto: 750 mm Longitud máxima de la pieza de trabajo: 620 mm Avance de trabajo eje X: 0.01-3000 mm/min. Avance de trabajo eje Z: 0.01-4000 mm/min.

Impresora en 3D Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar "impresiones" de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador. Surgen con la idea de convertir archivos CAD en prototipos reales. A día de hoy son utilizados para la matricería, o la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura, el diseño industrial. El sector en el que este tipo de herramientas resulta más común es el de las prótesis médicas, donde resultan ideales dada la facilidad para adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente. Realiza un prototipado rápido e imprime las piezas en 3D no tiene limitaciones de diseño es decir puede imprimir cualquier cosa la pieza debe tener un espesor mínimo de 1mm, para imprimir usan un polvo cerámico (también se puede imprimir en plástico y metal) e imprime capa por capa. Una hora después de la impresión, se retire el exceso del polvo con un aglutinante y después se da un baño con el mismo para solidificar la pieza. Los diseños se realzan en programas como el AUTOCAD, Inventor,entre otros, Los modelos comerciales son actualmente de dos tipos:  

de compactación, en las que una masa de polvo se compacta por estratos. de adición, o de inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas.

Según el método empleado para la compactación del polvo, se pueden clasificar en:  

Impresoras 3D de tinta: utilizan una tinta aglomerante para compactar el polvo. El uso de una tinta permite la impresión en diferentes colores. Impresoras 3D láser: un láser transfiere energía al polvo haciendo que se polimerice. Después se sumerge en un líquido que hace que las zonas polimerizadas se solidifiquen.

Una vez impresas todas las capas sólo hay que sacar la pieza. Con ayuda de un aspirador se retira el polvo sobrante, que se reutilizará en futuras impresiones.

FUNCIONAMIENTO El proceso de impresión tridimensional es, fundamentalmente, en ir creando un prototipo capa por capa y desde abajo hasta arriba. Para eso la máquina deposita una capa de plástico en polvo, se compacta la zona que le indica el ordenador y se vuelve a repetir el proceso colocando una capa sobre otra hasta que se completa la pieza. Las más famosas impresoras tridimensionales lo que hacen es tomar un archivo .CAD en .STL, que es una versión en monocromo, o un .VRML, que es una versión a color. Los dos se realizan con el proceso anteriormente explicado, en el que se van compactando capa a capa.

Hay dos tipos de impresoras 3D: de tinta y láser. Las primeras utilizan una tinta que funciona como aglomerante y compacta el polvo y permiten imprimir en diferentes colores. Mientras que las segundas lo que hacen es transferir energía al polvo que pasa a estar polimerizado (duro) y después se sumerge en un líquido para que las zonas más duras se solidifiquen. Todavía la tecnología en tres dimensiones es algo muy precario y no funciona de una manera muy veloz. Por ese motivo la inclusión en los hogares está un poco lejos, aunque está claro que poco a poco las diferentes compañías comenzarán a preocuparse más para poder ser los primeros en distribuir esta nueva tecnología a la que cada vez se le está prestando más atención.

Características Resolución de 0.05 mm en XYZ Posee 3 cámaras y laser clase II Precisión XY: hasta 0.0015 pulg Profundidad de campo: 300 mm Precisión volumétrica de 20 µm + 0.1 L / 1000

 Diagramas de flujos de procesos o equipos Cortadora de Hilo INICIO

Se ingresa a la maquina el diseño en un programa CAD (Autocad, Invertor,etc) con extensión DXF NO

Ejecutar el proceso

SI

Hilo de molibdeno entrar en o con cualquier material en la bancada, genera un corto-circuito y luego se convierte en calor permitiendo así derretir de manera precisa el material

Se realiza los cortes según el diseño deseado y aparece en la pantalla de la máquina

La máquina una vez terminada el diseño se detiene

Torno paralelo INICIO

Se coloca el material en la mesa de trabajo NO

SI

Ejecutar el arranque de viruta para acercar la herramienta a la pieza en rotación, mediante el movimiento de ajuste

Al terminar una revolución completa, si no hubiera otros movimientos, debería interrumpirse la formación de viruta; pero como el mecanizado se ha de realizar, además de en profundidad, la herramienta deberá llevar un movimiento de avance.

Según sea éste paralelo o no al eje de giro se obtendrán superficies cilíndricas o cónicas respectivamente.

Se deduce de aquí que las partes esenciales del torno serán, aparte de la bancada, las que proporcionen los tres movimientos, de ajuste, avance y corte.

Fresadora Universal INICIO

Fijar la pieza que se va a trabajar en la mesa de trabajo

NO Poner en marcha el motor para que vaya introduciendo progresivamente la máquina apretando siempre en el sentido opuesto al movimiento de la fresa

SI Desplazar la máquina muy lentamente y de forma regular

Para un corte profundo, por ejemplo cuando se quieran hacer ranuras para ensamblajes, no intente realizarlo de una sola vez. Efectúe mejor varias pasadas

Dosifique la velocidad de funcionamiento de la fresadora, en función de la profundidad del fresado, su ancho y la dureza del material

Centro de Mecanizado CNC

INICIO

Se fija la pieza en la máquina

Se ingresa el diseño el cual debe estar creado por un promgrama CAD(Autocad, Inventor,etc) NO

Ejecutar la máquina usando un código G a través del programa CIMCO

SI Se empiezan a mover las herramientas rotativas de múltiples cortes

Las luces nos indican como esta cuando la maquina esta trabajando, tiene problemas o si se encuentra encendida o apagada

También se pueda operar manualmente a través del

Torno CNC

INICIO

Se fija la pieza en la máquina en la mesa de trabajo NO Ingresar el diseño a través de programa CAD(Autocad, Inventor,etc)

SI Se desplazan los ejes X,Y,Z según la geometría de las piezas

Empiezan a rotar las herramientas ubicadas en el portaherramientas

Se puede regular las velocidades de corte

También se puede operar manualmente mediante el

Impresora en 3D

INICIO

Se enciende el scanner

NO Ingresar el diseño a través de programa CAD(Autocad, Inventor,etc)

SI Se va creando capa por capa desde abajo hasta arriba con polvo de cerámica

Se repite el proceso una capa sobre otra hasta compactar la pieza

El aglutinante le da soporte en general al prototipo, pasado un tiempo y tras secar la mezcla, se mantienen ambas sustancias estables y adheridas hasta quedar sólido.

Retiramos el polvo de cerámica y hacemos la limpieza

 Materias primas e insumos utilizados     

Refrigerantes (cortadora de hilo, tornos, centro de mecanizado CNC, fresadora) Laminas de metales u otro material (cortadora de hilo, tornos, centro de mecanizado CNC, fresadora) Polvo cerámico (impresora en 3D) Aglutinante (impresora en 3D)

 Manejo de desechos solidos, líquidos y gaseosos Los desechos de la materia prima que no se usaron con colocados en bolsas herméticamente cerradas para que no esparza el materia al medio ambiente y se selecciona correctamente los desperdicios de la materia prima. Se tiene mucho cuidado al desechar un refrigerante y no se lo mezcla con la basura convencional ya que este material es toxico.

 Diagrama de planta del laboratorio o taller 4

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3 6

2

1 7

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Entrada Cortadora de Hilo Torno paralelo Fresadora Universal Centro de Mecanizado CNC Torno CNC Impresora en 3D

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 Conclusiones El laboratorio de CAMPRO es un lugar interesante el cual posee una amplia gama de máquinas tanto de mecanizaciones tradicionales como también equipos CNC, además adquirimos muchos conocimientos técnicos, así como también el funcionamiento de las máquinas. Conocimos como operan los equipos Equipos de Mecanización tradicional, equipos CNC. Además aprendimos los diversos software de diseño y que se los ingresa en los equipos CNC tales como los CAD (Autocad, Inventor,etc) y que para ejecutarlos en las máquinas se usa el Código G. Observamos como los prototipos de diseñados en CADs (Autocad, Inventor,etc) podían ser creados mediante la impresora en 3D la cual a través de una serie de procesos crean el prototipo con polvo de cerámica el cual se fue formando por capas y al final se creaba una replica exacta del diseño es decir el prototipo.

 Lecciones aprendidas de la visita En la visita al laboratorio CAMPRO adquirimos muchos conocimientos técnicos en cada una de las máquinas vistas. Conocimos la diferencia entre las máquinas de mecanización tradicionales y los equipos CNC, y la gran ventaja que poseen cada una de los equipos que existe en el laboratorio. Aprendimos el funcionamiento de cada máquina y cada una de sus aplicaciones en diversos procesos relacionados con la Ingeniería Mecánica.