Manual de Prácticas de: Control Numérico

Abstract

Quienes reciben el crédito por las primeras investigaciones sobre control numérico son John Parsons y Frank Stulen en la Parsons Corporation en Michigan, a fines de la década de 1940. Parsons era un contratista de maquinado para la Fuerza Aérea de Estados Unidos y había diseñado un medio que utilizaba datos de coordenadas numéricas a fin de mover la mesa de trabajo de una fresadora y producir piezas complejas para aeronaves. Con base en el trabajo de Parsons, la Fuerza Aérea de Estados Unidos premió con un contrato a esta compañía en 1949, con el fin de estudiar la factibilidad del nuevo concepto de control para máquinas herramienta. El proyecto fue subcontratado para el laboratorio de servomecanismos en el Massachusetts Institute of Technology con el propósito de crear una máquina herramienta prototipo que utilizara el nuevo principio de datos numéricos. El laboratorio del M.I.T. confirmó que el concepto era factible y procedió a adaptar una fresadora vertical de tres ejes, usando controles combinados analógicosdigitales. El sistema mediante el cual se realizaban los movimientos de la máquina herramienta recibió el nombre de control numérico (CN). El funcionamiento de la máquina prototipo se demostró en 1952. La exactitud y la repetibilidad del sistema de control numérico eran mucho mejores que los métodos de maquinado manual disponibles entonces. También era evidente el potencial para reducir el tiempo no productivo en el ciclo de maquinado. Sin embargo, los constructores de máquinas herramienta no estaban dispuestos a invertir las grandes cantidades requeridas para elaborar productos basados en el control numérico. En 1956, la fuerza aérea decidió patrocinar el desarrollo de máquinas herramienta de CN en diversas compañías. Estas máquinas se pusieron en operación en diferentes compañías aéreas entre 1958 y 1960. Pronto fueron evidentes las ventajas del CN y las compañías de la industria aeronáutica y aeroespacial empezaron a hacer pedidos de nuevas máquinas de control numérico. Algunos, incluso, iniciaron la construcción de sus propias unidades. La innovación más importante en la automatización se inició con el Control Numérico (NC) de las máquinas herramienta. A partir de este desarrollo histórico, ha habido un rápido avance en la automatización de la mayoría de los aspectos de manufactura. Estos desarrollos comprenden la introducción de computadoras en la automatización, control numérico computarizado (CNC), control adaptable (AC), robots industriales, diseño, ingeniería y manufactura asistidos por computadora (CAD/CAE/CAM) y sistemas de manufactura integrados por computadora (CIM). El control numérico (NC, por sus siglas en inglés) es un método que controla los movimientos de los componentes de una máquina, insertando instrucciones codificadas en forma de números y letras directamente en el sistema. Éste interpreta en forma automática esos datos y los convierte en señales de salida. A su vez, dichas señales controlan diversos componentes de las máquinas, como la activación y desactivación de la rotación de husillos, cambio de herramientas, movimiento de la pieza de trabajo o de las herramientas a lo largo de trayectorias específicas, activación y desactivación de fluidos de corte. El (CN) es una forma de automatización programable en la cual un programa que contiene datos alfanuméricos codificados controla las acciones de una parte del equipo. Los datos representan posiciones relativas entre una cabeza de trabajo y una pieza de trabajo. La cabeza de trabajo representa una herramienta u otro elemento de procesamiento y la pieza de trabajo es el objeto que se procesa. El principio operativo del CN es controlar el movimiento de la cabeza de trabajo en relación con la pieza de trabajo y la secuencia en la cual se realizan los movimientos. Para apreciar la importancia del control numérico de las máquinas, revisemos brevemente la forma en que se efectúa un proceso como el maquinado tradicional. Después de estudiar los planos de trabajo de una parte, el operador establece los parámetros apropiados del proceso (como velocidad y profundidad de corte, avance, fluido de corte y así sucesivamente), determina la secuencia de las operaciones de maquinado por realizar, sujeta la pieza de trabajo en un dispositivo porta piezas y procede con el maquinado de la parte. Por lo general, dependiendo de la forma de la parte y de la precisión dimensional especificada, este método requiere operadores calificados. El procedimiento de maquinado puede depender del operador específico y, dadas las posibilidades de error humano, tal vez las partes producidas por el mismo operador no sean idénticas. Por lo tanto, la calidad de la parte depende de un operador específico o incluso del mismo operador en cierto día de la semana u hora del día. Debido a la necesidad de mejorar la calidad de los productos y reducir los costos de manufactura, dicha variabilidad en el desempeño, y sus efectos sobre la calidad de los productos, no son ya aceptables. Esta situación puede eliminarse mediante el control numérico.