DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y CONTROL DE UNA MÁQUINA NUMÉRICA RUTEADORA

Abstract

En esta memoria se realizan los estudios y diseos para la construcción de una máquina fresadora CNC. Se abordarán tanto los temas eléctricos, electrónicos y mecánicos, aunque estos últimos no serán tratados en profundidad. El tema central de la memoria será el diseo y construcción de un CNC. En el primer capitulo se establecen los requerimientos y características básicas de la máquina y con estos datos se hace un diseo preliminar y sin detalles de los variados componentes de la máquina. En el capitulo 2 se realiza una investigación de las tecnologías utilizadas en este tipo de máquinas. Los temas más comunes son los motores accionado res de los ejes y sus respectivos controladores, el motor para el husillo principal, los sistemas de control de posición, y los sistemas mecánicos de transmisión y soporte de movimiento lineal. En el capitulo 3 se realizan cálculos de características técnicas de la máquina en función de la producción esperada de esta. Además se realiza un modelo matemático del sistema de transmisión mecánica que más tarde será utilizado para determinar características técnicas de los distintos componentes. En el capítulo 4 se determinan las características técnicas de cada componente utilizando el modelo construido en el capítulo 3 y se realiza la selección de fabricante y modelo para cada uno de ellos. Además se hace una pequea resea de sus capacidades y formas de operación. En el capítulo 5 se realiza el diseo del circuito eléctrico de la máquina, debido a que la etapa de potencia es sencillo, el estudio se centra en las seales de control. Para esto se separan las seales según su carácter eléctrico y función a desarrollar. El detalle de las conexiones se encuentra en el anexo A. En el capítulo 6 se explican los circuitos electrónicos que son necesarios disear y construir. Esto tiene como objetivo el ingreso y salida de varias seales discretas y análogas que son necesarias para que el CNC opere en forma similar a un CNC comercial. El capítulo 7 se explica el lenguaje utilizado por la mayoría de los CNC y de los software tipo CAD/CAM. Este lenguaje será el utilizado por el CNC por lo tanto el conocimiento de este en su uso teórico y práctico es fundamental para la correcta programación del CNC. Este lenguaje es llamado típicamente ''Codigo G'' el cual permite programar en forma sencilla y clara movimientos de herramientas, los que típicamente son lineales o circulares. En el capítulo 8 se desarrollan las diversas rutinas que componen el CNC. Dentro de ellas están las que generan las referencias de velocidad y posición para cada uno de los ejes y las rutinas de control de posición, esta rutina es un algoritmo tipo PID en donde ha sido modificado el término derivativo del controlador. Los resultados de movimientos reales se así como fotografias de las diversas partes de la máquina se muestran en el capítulo 9. Los resultados experimentales que se muestran corresponden a dos movimientos reales uno tipo lineal en tres dimensiones y el otro de tipo helicoidal. Finalmente las conclusiones fmales muestran los logros obtenidos en este trabajo, las proyecciones futuras y las interminables posibles mejoras a que puede ser sometido tanto el diseo eléctrico, electrónico como también mecánico. Junto con el texto se anexa un disco compacto que contiene información detallada de algunos componentes adquiridos y bibliografia en formato digital, además posee los planos tanto eléctricos como electrónicos de la mayoría de las piezas de la máquina. Finalmente se adjunta el programa de control escrito en lenguaje C.