CAD a CAM: sistemes de fabricació

1989/11/01 Enparantza, Rafa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ingeniaritza

No ens han sorprès no obstant això. De fet, fa temps que vam aprendre a expressar els noms de les organitzacions, especialment per sigles, tant de partits polítics (HB, PNB, PSOE,...) com d'empreses (FAGOR, RENFE, CAF,...) o de qualsevol altra associació (DYA, EUTG, UEU,...).

A poc a poc, a més de les abreviatures, cada vegada més les sigles contenen definicions completes de nous objectes. Per exemple, s'ha batejat un nou impost com a IVA (Impost sobre el Valor Afegit), una malaltia com a SIDA (Síndrome d'Immunodeficiència Adquirida). La creació de noves paraules resulta difícil per a la societat moderna.

No obstant això, encara ens queda molt per fer. En l'actualitat, en qualsevol periòdic d'Anglaterra podem llegir línies com: "The PM toki the MPs that any PC for VIPs should inclòs d'IDs in thei CVs". Escoltant en la ràdio, l'efecte és encara més enigmàtic. I si ens fixem en el vocabulari de les sigles que no hi ha enlloc, trobem que PM Prevalgui Minister, MP Member of Parliament, PC Policeman, VIP Very Important Person, ANEU Identity Card i CV Curriculum vitae. Per a llavors, no obstant això, ens hauríem adonat que s'estan donant les notícies del temps, i per a la pròxima, clar!

El lector despert pot dir que no és possible escoltar aquest tipus de frases, argumentant que al Regne Unit no hi ha cap Document d'Identitat. I és cert, de moment, però això fa encara més terrorífica la inundació de sigles: l'objecte ha estat batejat abans de néixer!

Així en la vida ordinària, què no es pot esperar del món tecnològic, on cada article llança un nou concepte simpàtic. En pocs anys, en el camp de l'enginyeria, el CAD (Computer Aided Design), el disseny assistit per ordinador, i el CAM (Computer Aided Manufacturing), la fabricació assistida per ordinador, s'han convertit en paraules de la vida quotidiana. I els conceptes que inicialment van ser abstractes s'han fet realitat en l'actualitat. Per exemple, quan parlem de CAD, ja no tenim al cap la imatge inexacta d'un programa d'ordinador. Tornem a unir-nos amb la pantalla, el ratolí i la taula gràfica, que per la seva flexibilitat s'han convertit en un èxit en el mercat de sistemes CAD.

CAU (Computer Aided Engineering), enginyeria assistida per ordinador, d'alguna manera, sent un concepte complementari als dos anteriors, CIM (Computer Integrated Manufacturing) desitjaria implantar la fabricació integrada per ordinador del sistema CAU durant tot el procés de fabricació.

Una vegada fixades aquestes operacions es pot procedir a la selecció de les eines més adequades per a dur-les a terme. Entre els factors determinants de la selecció (ATS) destaquen les dimensions del volum, el material de l'eina o peça i els criteris econòmics produïts per les restriccions que limiten el procés de tall. L'anàlisi d'aquestes últimes és funció de la CTP, per la qual cosa també se serveix dels ATS CTP.

Així, la determinació dels tres elements que intervenen en el procés de tall (és a dir, la peça, la màquina i l'eina) permet culminar el càlcul de les condicions òptimes de tall. L'objectiu del paquet de tecnologia de tall és aconseguir velocitats de tall, profunditats i avanços òptims, és a dir, condicions de tall que donin lloc a l'operació més econòmica. Aquest mòdul complementa l'espai de la CAM. Per a això es procedeix a l'anàlisi de la majoria de les restriccions del procés.

Aquestes restriccions estan constituïdes per les característiques de la màquina, el material de la peça i la pròpia eina. Quant a la màquina, es pot esmentar la seva potència, els límits de velocitat i els pastats de la peça i eina. El material i la forma de la peça delimiten la seva rigidesa i per tant la seva inclinació. Un altre punt es pot dir de l'eina. El material de l'eina fixa a més la força màxima per a trencar i la seva geometria estableix límits de profunditat i avanç. El resultat d'aquest mòdul determina a més la ruta de l'eina.

Tota la informació relativa al procés de tall s'emmagatzemarà en un fitxer. Cada registre d'aquest fitxer guarda la posició de l'eina i les condicions de tall. Un postprocesador (PP) convertirà aquesta informació en una instrucció de control numèric corresponent a la màquina exacta, sent el mecanitzat de la peça el següent pas.

Com ja s'ha indicat, en estar tots els mòduls connectats entre si, bastaria amb introduir la geometria de la peça per a, una vegada realitzat tot el procediment de manera automàtica, obtenir la llista d'instruccions de control numèric. D'altra banda, atès que la fiabilitat dels resultats d'aquests programes es basa en les dades introductòries, sobretot en aquells paràmetres que determinen el comportament dels materials (que no sempre són prou rigorosos), l'usuari del programa podria rebutjar els resultats produïts automàticament pel programa, com a conseqüència de la inexactitud esmentada.

En aquest cas, utilitzant dades de la seva experiència, pot fer els mateixos passos que realitza el programa de manera manual, sempre amb facilitat per a realitzar càlculs ràpids de l'ordinador. D'aquesta forma es pot completar la ruta paral·lela al sistema esmentat, on el propi usuari determina la planificació de processos i la selecció d'eines i condicions de tall.

Aquesta és l'aproximació a la realitat que s'amaga després de les sigles que cada dia publica l'enginyeria mecànica, en la qual només hem aconseguit confirmar les reticències esmentades al principi: hem arribat a descobrir que les sigles, a més de les institucions, els impostos, les definicions i els oficis, disfressen a altres sigles! Perquè, al cap i a la fi, la pregunta què és CAD/ CAM, sent terrible, té una única resposta correcta: GI/CAPP/ATS/CTP/PP.

En el marc de la CAU també s'ha iniciat el desenvolupament i la proliferació de programes d'ordinador denominats sistemes de fabricació orientats a l'automatització i integració de cada etapa del procés de fabricació. Aquests sistemes tenen una base tecnològica cada vegada més àmplia que els permet obtenir resultats més fiables.

Els estudis de comprensió del procés de tall, focus de la fabricació de peces per arrencada d'encenall, s'han produït des del moment en què aquest procés va aconseguir l'escala industrial, amb l'objectiu d'obtenir les condicions òptimes del procés. El desenvolupament d'eines i materials de peça, com la creixent rigidesa de l'estructura de màquines, ha provocat l'avanç de la zona de les condicions de tall, fent possible situacions que antany eren impossibles.

Però l'avanç, a més de l'àmbit dels materials, s'ha produït en el procediment de fabricació. Aquí se situen els sistemes CAD/CAM esmentats.

Al llarg de la fabricació d'una peça se solen seguir uns passos o etapes concretes que ens porten del disseny a la realització de la peça. L'objectiu del sistema de fabricació és fer aquests passos amb ordinador. Cada etapa s'organitza en un mòdul i la sortida d'un complementa l'entrada del següent.

En tot procés de fabricació intervenen tres elements: màquines, eines i peces. Una vegada lliurada la màquina i realitzat el disseny de la peça, es poden distingir cinc etapes o etapes al llarg del procés de fabricació per arrencada d'encenall, que completaran el disseny de la peça i el pont fins a la seva realització:

Introducció a la geometria. (GI Geometry Input) Planificació de processos.
(CAPP Compu-ter Aided Process Planning) Selecció d'eines.
(ATS Acte-matic Tool Selection) Tecnologia de tall.
(CTP Cutting Technology Package) ,

1. Postprocesador. (PP Post Pro-cessor)

Per tant, una vegada realitzada la geometria de la peça (el seu disseny), s'accedeix a l'ordinador. El mòdul d'introducció geomètrica GI és, en definitiva, un sistema de CAD adaptat per a la mena de peça a fabricar. Al costat de la peça cal definir la peça en brut, ja que la comparació de tots dos elements produirà el volum a muntar.

La incidència de l'esponjamiento abordarà el mòdul conegut com a planificació de processos. La seva funció principal consisteix a determinar les operacions a realitzar en el volum d'arrencada i els camps corresponents. A més, haurà d'exercir un altre paper important: fixar l'ordre en el qual han de dur-se a terme les operacions, en funció de criteris econòmics i toleràncies de la peça. Així, el CAPP combina CAD i CAM, ja que utilitza elements de tots dos conceptes.