Buch lesen: «Mecanizado CNC 4.0»

Felipe Casado

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Mecanizado CNC 4.0

Felipe Casado

Mecanizado CNC 4.0

Felipe Casado

Mecanizado CNC 4.0

Primera edición, 2020

www.marcombo.com

Diseño de la cubierta: ENEDENÚ DISEÑO GRÁFICO

Maquetación: David Márquez

Corrección: Mónica Muñoz y Manel Fernández

Dirección de producción: M.ª Rosa Castillo

«Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra».

ISBN: 978-84-267-2977-4

Producción del ebook: booqlab.com

Quiero dedicar este libro a mis padres por inculcarme los valores que tengo y espero poder transmitir a mis hijos.

Quiero dar las gracias a mi mujer Isabel, por su apoyo incondicional, y también a mis hermanas y mis hijos.

Inés y Felipe

Índice general

Capítulo 1 Dibujo técnico CAD
Capítulo 2 Metrología
Capítulo 3 Las máquinas convencionales
Capítulo 4 Las máquinas CNC
Capítulo 5 Los materiales
Capítulo 6 Las herramientas
Capítulo 7 La velocidad de corte
Capítulo 8 Aceites de corte y taladrinas
Capítulo 9 Sistemas de amarre, útiles y accesorios
Capítulo 10 Procesos de mecanizado
Capítulo 11 Procesos de torneado
Capítulo 12 Procesos de fresado
Capítulo 13 El control numérico
Capítulo 14 Programación ISO
Capítulo 15 WinUnisoft+
Capítulo 16 Heidenhain TNC 640
Capítulo 17 Información adicional
Capítulo 18 Webgrafía y agradecimientos

Mi nombre es Felipe Casado. Soy un tipo de esos que necesita mancharse las manos y hacer cosas para estar siempre motivado y con ganas de nuevos retos. He trabajado como mecánico, fresador, programador CNC-CAD/CAM y ahora me encuentro impartiendo formación. Me gusta mucho transmitir conocimientos y ver cómo mis alumnos, en pocos meses, son capaces de fabricar piezas en máquinas de control numérico sin ningún conocimiento previo de la profesión. Para mí, es un orgullo muy grande cuando, al final del curso, me dan las gracias y me dicen, incrédulos, que nunca habían imaginado que pudiesen ser capaces de programar una máquina CNC. Está claro que les queda mucho por aprender y mucha viruta que arrancar, pero la base ya la tienen, las ganas también. ¿Qué más hace falta?

Imagen de Hoffmann Group.

Es, gracias a esa motivación que mis alumnos me dan, que me he atrevido a escribir este libro. Quiero poner mi granito de arena y ayudar, o por lo menos intentarlo, a todas aquellas personas que quieran aprender sobre mecanizado. Vamos a aprender casi desde cero todo lo que se necesita saber para comenzar a mecanizar. Vamos a hablar de máquinas, de herramientas, de cómo usarlas y para qué esas herramientas. Vamos a aprender a programar máquinas de control numérico en diferentes idiomas de programación y vamos a practicar programando con simuladores reales. Lo vamos a pasar bien.

Mi idea es la de hacer un libro diferente. Quiero que aprendas, de primera mano, cómo es el trabajo y el día a día en un taller de mecanizado. Tengo en una estantería cantidad de libros sobre mecanizado y programación, gracias a los cuales he aprendido muchas cosas, pero he de reconocer que muchos de esos libros tienen información difícil de comprender, unida a cientos de páginas con información poco útil que hace que termine pasando las hojas sin leer y fijándome solamente en algunas imágenes.

Por eso voy a hablarte a ti y permíteme que te tutee: me gusta el trato cercano con las personas en este mundo tan tecnológico, en el que cada vez nos cuesta más trabajo hablar con la persona que tenemos al lado y, sin embargo, hablamos con Siri, con Cortana o con Alexa; es muy triste. Lo primero que quiero hacer es proponerte un trato: continúa leyendo todo el libro paso a paso y, a cambio, te aseguro que no te defraudaré y que adquirirás unos cuantos conocimientos y una buena base sobre la que seguir avanzando y aprendiendo una profesión muy bonita y, además, con gran demanda de empleo. En todos los capítulos, iremos desgranando información y detalles importantes que debes conocer antes de continuar con el siguiente capítulo.

Los tiempos han cambiado mucho en los últimos años y las máquinas, pero, sobre todo, la forma de trabajar es muy diferente. No podemos aprender una profesión en continuo desarrollo y crecimiento con documentación anticuada; hay que estar continuamente reciclándose y adaptándose a las novedades que van surgiendo. Si no hacemos esto, en pocos años quedamos obsoletos y vemos cómo el trabajo que sabíamos hacer ha cambiado, las máquinas, las herramientas… y nos vamos a encontrar fuera de lugar.

Imagen de Ibarmia.

Nada tienen que ver los talleres de mecanizado de hoy día con aquellos talleres oscuros, sucios, desorganizados y peligrosos que funcionaban hasta hace pocos años. Todavía quedan, eso seguro, pero son pocos. Los talleres modernos son limpios, desde el suelo pintado y señalizado hasta la iluminación, las medidas de seguridad, las propias máquinas modernas con diseños futuristas y colores alegres, lejos de las típicas máquinas pintadas con el famoso verde máquina. Este es solo un ejemplo de lo que te quiero enseñar. Pues, lo mismo que los talleres han cambiado, también lo han hecho las formas de trabajar; las piezas que se fabrican cada vez son más precisas, con mejores acabados y con mucha importancia, tanto funcional como estética.

Hoy fabricas una pieza que puede ser para un avión que se monta en Alemania o para una máquina que se construye en Brasil. Puedes fabricar una prótesis para operar a una persona en Suiza o un simple repuesto para tu vecino de nave que, sin esa pieza, no puede sacar adelante la producción.

Tenemos la suerte de pertenecer a una generación que está comenzando una nueva revolución industrial: LA INDUSTRIA 4.0. La inteligencia artificial, el big data, la conexión de todos los sistemas digitales, las fábricas inteligentes, los nuevos procesos y medios de producción, eso es la industria 4.0.

Imagen de Hoffmann Group.

Necesitamos estar preparados para ser capaces de adaptarnos y avanzar. Las máquinas, los robots y los sistemas automatizados formarán parte de nuestro día a día. Solo depende de ti unirte a esta revolución.

Los talleres cada vez son más seguros para trabajar: lo primero de todo, por las propias máquinas, que cada vez cuentan con más medidas de seguridad y, por supuesto, por la famosa Ley de Prevención de Riesgos Laborales, por la que se obliga a todas las empresas a cumplir una normativa. Pero yo quiero decirte una cosa: sentido común. Con un poco de sentido común que le pongas a tu trabajo, todo irá sobre ruedas. Yo no voy a enseñarte ninguna normativa de prevención de riesgos; yo voy a enseñarte a mecanizar y, por eso, me permito solamente darte un consejo: utiliza siempre gafas de seguridad. Vas a trabajar o trabajas arrancando viruta; eso quiere decir que pequeños fragmentos y virutas de material están continuamente volando por el aire y nuestros ojos corren peligro. Por supuesto, utiliza todos los EPI que te entreguen y sigue siempre las normas de seguridad para el puesto en el que te encuentres.

Para ser un buen profesional, tienes que empezar por cuidar tu puesto de trabajo. Sé organizado, limpio; cuida el material como si fuera tuyo; recoge tus herramientas todos los días al terminar el trabajo; pon cada una en su sitio; trata a las herramientas como corresponde a cada una y, sobre todo, utiliza cada herramienta para lo que fue fabricada y diseñada. ¿Clavarías una punta con tu teléfono móvil? Seguro que no. Todas las herramientas que vas a utilizar en un taller de mecanizado son frágiles y caras y, para que tú puedas hacer bien el trabajo, necesitas esas herramientas y que estén en buenas condiciones.

Imagen de Hoffmann Group.

Cuídalas.

Esta profesión, como la mayoría de las profesiones, es muy extensa y, en algunas partes, compleja y requiere de mucha formación para poder comprender una gran multitud de factores, quizá no tanto por la parte de programación y manejo de las máquinas, sino con respecto a las herramientas, su correcto uso y procedimientos que seguir para un buen mecanizado de los materiales, que son muchos y muy variados, y con unas características que pueden darnos algunos dolores de cabeza a la hora de trabajar con ellos.

Por esta razón, quiero que tengas clara una cosa importante antes de comenzar: mi intención no es la de aburrirte con datos, tablas y normativas difíciles de entender para alguien que está empezando. No te voy a detallar todas y cada una de las máquinas ni todas las herramientas ni todos los procedimientos de corte.

El ritmo que vamos a seguir es el de «generalizar», en la mayoría de los casos, y ceñirnos al día a día, los trabajos más habituales, las máquinas más comunes que vamos a encontrar en la mayoría de los talleres y la «realidad» con la que nos encontramos a la hora de trabajar. Todos los libros nos dan muchos datos, muchos cálculos precisos. Nuestro comercial de maquinaria nos dirá todas las maravillas que podemos hacer con nuestra máquina y nuestro vendedor de herramientas nos va contar lo increíblemente buena que es su herramienta. Por supuesto que eso es cierto, pero hay que ser realista; en ocasiones, no resulta fácil aplicar la teoría.

Imagen de Haas Automation Inc.

Hoy día, casi toda la información que necesitamos está al alcance de la mano, literalmente hablando. Desde nuestro teléfono móvil, podemos acceder a Internet y buscar, en un segundo, información sobre máquinas o herramientas, o bien ver vídeos en YouTube de máquinas trabajando. Y, además, podemos descargar aplicaciones para el móvil que, en su mayoría, son gratuitas. Nos dan mucha información y nos ayudan a realizar casi cualquier cálculo, sin necesidad de ser ingenieros. Te recomiendo que uses estos recursos. Si avanzamos, tenemos que avanzar para todo. No podemos tener un teléfono inteligente que nos diga el tiempo que hace en cualquier parte del mundo en este instante y, luego, usar lápiz y papel para calcular un ángulo.

Si buscas con un poco de interés, en Internet encontrarás información muy valiosa que te ayudará en tu trabajo. En YouTube, tienes multitud de vídeos sobre mecanizado donde puedes ver máquinas trabajando.

He tenido la suerte de ponerme en contacto con importantes fabricantes de maquinaria y herramental durante el proceso de confección de este libro, los cuales, muy amablemente, me han aportado documentación e imágenes que he incluido, consiguiendo un libro didáctico y muy ilustrativo, además de moderno y actual. En las últimas páginas, tienes la información sobre estas empresas y, por supuesto, un agradecimiento a todas ellas. Es imposible incluir a todas, ya que son muchas las que se dedican a esta labor. En España tenemos la suerte de contar con muchos de los fabricantes de máquina herramienta más importantes a nivel mundial, la gran mayoría con una amplia trayectoria y que han sabido adaptarse a los nuevos tiempos y las nuevas tecnologías de forma exitosa.

Por último, antes de empezar, quiero decirte que todas las opiniones que expongo en este libro son personales. No represento a nadie ni vendo ningún producto. No soy comercial ni recibo gratificaciones por publicitar nada. No tengo patrocinadores, no vendo humo y no me gusta la gente que lo vende. Si hago menciones sobre determinadas máquinas, herramientas, utillajes, softwares, etc., es simplemente porque las conozco, las he utilizado y tengo una buena opinión sobre ellas.

¿Comenzamos?

Imagen de Haas Automation Inc.

No podemos empezar este libro sin hablar sobre el dibujo técnico. En tu trabajo, tendrás que reparar piezas usadas; otras veces, tendrás una pieza de muestra y la tendrás que replicar, pero la mayor parte del tiempo te dedicarás a fabricar piezas a partir de un plano. Por esta razón, es muy importante que tengas unos buenos conocimientos sobre dibujo y sepas interpretar un plano sin problemas. Si no entiendes lo que pone en el plano, difícilmente podrás fabricar esa pieza.

En un plano se recoge toda la información acerca de la pieza que se vaya a fabricar. Aquí encontrarás toda la información necesaria para poder hacer tu trabajo. Hallarás las medidas de la pieza, las tolerancias dimensionales, la rugosidad, los tratamientos térmicos y superficiales…

El alzado, la planta, el perfil, las vistas de sección o las roturas son los dibujos que aparecen reflejados en un plano y donde se incluyen las medidas. Pero, para poder dibujar, también es necesario saber utilizar las herramientas de medición. Si tengo una pieza en mis manos y tengo que dibujar un plano para poder fabricarla, voy a necesitar croquizarla. Esto quiere decir que tengo que ir midiendo la pieza por partes e ir dibujándola. Al final, en un plano es tan importante el dibujo como las cotas. Si mi pieza no tiene cotas, es imposible fabricarla.

Hasta hace unos años, los planos se hacían a mano, con regla, escuadra y cartabón.

Comenzábamos dibujando en dos dimensiones. Esto quiere decir que dibujábamos las vistas del alzado o la planta.

Hoy día, esta práctica ya no se usa. Ahora disponemos de programas informáticos que nos ayudan a hacer este trabajo.

El dibujo por ordenador se denomina CAD. Seguro que te suena el programa AutoCAD. Creo que es uno de los programas de dibujo más conocidos, puesto que es utilizado en muchas profesiones.

La manera de dibujar ha cambiado mucho. Dibujamos en tres dimensiones y, gracias a ello, tenemos acceso a todas las caras de la pieza; la podemos girar, rotar, ver desde diferentes ángulos… Este dibujo tridimensional se llama SÓLIDO. Una vez que tenemos el sólido completamente definido, el programa puede generar automáticamente las vistas para hacer el plano.

Existen muchos softwares de diseño, cada cual con unas características distintas. Si nunca utilizaste ningún programa de este tipo, te aconsejo que busques algo de información por Internet sobre los distintos tipos que existen. Vas a encontrarte softwares gratuitos Open Source y otros que requieren de una licencia y que, en su mayoría, suelen tener un precio alto. Es verdad que los programas buenos presentan un precio elevado, pero hay que reconocer que la mayoría de ellos valen cada céntimo, puesto que son programas muy buenos, potentes y hacen muy fácil nuestro trabajo.

Yo he utilizado, durante varios años, un programa llamado SolidWorks y solo puedo hablar maravillas sobre él.

Es un programa exageradamente completo, que dispone de complementos que puedes ir instalando, en función del uso que necesites darle. Puedes hacer esquemas eléctricos, dibujar tuberías, diseñar moldes, chapa plegada, superficies, cálculos… Aunque, solamente con lo básico, ya vas a poder hacer casi cualquier cosa que te imagines.

Esta es una pieza real dibujada con SolidWorks. La idea es ir dibujando todas y cada una de las piezas que necesites.

Una vez que dibujamos varias piezas, podemos hacer un montaje en el que ensamblamos esas piezas y podemos crear nuestra máquina o mecanismo.

De esta forma, podemos comprobar, antes de la fabricación, si nuestras piezas van a encajar bien y si, a la hora de la verdad, todo funcionará correctamente. Puedes hacer simulaciones de movimientos y detectar posibles fallos en el diseño.

Cuando todo está correcto, se realizan los planos de fabricación, donde tenemos las vistas y medidas de todas las piezas.

Gracias a los diseños y a los planos, podemos fabricar todas las piezas que queramos, según las medidas.

Y, como resultado final, tenemos nuestra máquina perfectamente ensamblada y operativa, sin contratiempos y sin tener que hacer modificaciones de última hora.

No hay nada más gratificante, después de tanto esfuerzo, que la sensación de un trabajo bien hecho.

Hoy día, tienes en Internet multitud de páginas web donde descargar archivos CAD de una gran variedad de piezas.

Los propios fabricantes, tanto de máquinas como de herramientas, accesorios, mecanismos, sistemas neumáticos e hidráulicos, componentes eléctricos, etc. son los primeros que ofrecen los archivos CAD de sus productos, para que el diseñador pueda incorporarlos en sus proyectos y, de esta forma, facilitar su labor.

En nuestro caso concreto, nos es de mucha ayuda disponer de los dibujos en tres dimensiones de nuestras propias máquinas, ya que, de esta manera, podemos comprobar desde el ordenador, sin necesidad de interferir en los trabajos que se están realizando en la máquina y verificar si la pieza que necesitamos mecanizar entra dentro de las dimensiones de la máquina, cómo quedaría el útil una vez colocado en la mesa o cómo sujetar la pieza.

Gracias a los softwares CAD y a los archivos que nos ofrecen los fabricantes de utillajes, aumentamos la producción, ya que no perdemos tiempo en hacer pruebas in situ, sino que ya disponemos de toda la información antes de comenzar con el trabajo.

Aquí tienes como ejemplo un centro de mecanizado del fabricante Haas, que ofrece la posibilidad de descargar los archivos de sus máquinas en formatos CAD, para que puedas tener toda la información sobre las dimensiones de la máquina.

Si trabajas en una oficina técnica y tienes que hacer la programación mediante CAD-CAM, sin duda que esta ayuda te será de gran utilidad.

Esta información es muy valiosa. Utilízala.

Tanto si empiezas de cero como si ya tienes conocimientos y quieres convertirte en un auténtico profesional del dibujo con SolidWorks, te recomiendo El gran libro de SolidWorks, escrito por Sergio Gómez González.

En él encontrarás toda la documentación y ejercicios prácticos donde poner a prueba tus conocimientos.

Pero eso lo dejamos para otro momento; ahora vamos a arrancar viruta…