CAD a CAM: sistemas de fabricación

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

• Ingeniaritza

Non nos sorprenderon con todo. De feito, hai tempo que aprendemos a expresar os nomes das organizacións, especialmente por siglas, tanto de partidos políticos (HB, PNV, PSOE,...) como de empresas (FAGOR, RENFE, CAF,...) ou de calquera outra asociación (DYA, EUTG, UEU,...).

Aos poucos, ademais das abreviaturas, cada vez máis as siglas conteñen definicións completas de novos obxectos. Por exemplo, bautizouse un novo imposto como IVE (Imposto sobre o Valor Engadido), una enfermidade como SIDA (Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida). A creación de novas palabras resulta difícil paira a sociedade moderna.

Con todo, aínda nos queda moito por facer. Na actualidade, en calquera xornal de Inglaterra podemos ler liñas como: "The PM toki the MPs that any PC for VIPs should incluído de IDs in thei CVs". Escoitando na radio, o efecto é aínda máis enigmático. E se nos fixamos no vocabulario das siglas que non hai en ningures, atopamos que PM Prime Minister, MP Member of Parliament, PC Policeman, VIP Very Important Person, IDE Identity Card e CV Curriculum Vitae. Para entón, con todo, démonos conta de que se están dando as noticias do tempo, e paira a próxima, claro!

O lector esperto pode dicir que non é posible escoitar este tipo de frases, argumentando que no Reino Unido non hai ningún Documento de Identidade. E é certo, polo momento, pero isto fai aínda máis terrorífica a inundación de siglas: o obxecto foi bautizado antes de nacer!

Así na vida ordinaria, que non se pode esperar do mundo tecnolóxico, onde cada artigo lanza un novo concepto simpático. En poucos anos, no campo da enxeñaría, o CAD (Computer Aided Design), o deseño asistido por computador, e o CAM (Computer Aided Manufacturing), a fabricación asistida por computador, convertéronse en palabras da vida cotiá. E os conceptos que inicialmente foron abstractos fixéronse realidade na actualidade. Por exemplo, cando falamos de CAD, xa non temos en mente a imaxe inexacta dun programa de computador. Volvemos unirnos coa pantalla, o rato e a táboa gráfica, que pola súa flexibilidade convertéronse nun éxito no mercado de sistemas CAD.

CAE (Computer Aided Engineering), enxeñaría asistida por computador, dalgunha maneira, sendo un concepto complementario aos dous anteriores, CIM (Computer Integrated Manufacturing) desexaría implantar a fabricación integrada por computador do sistema CAE durante todo o proceso de fabricación.

Una vez fixadas estas operacións pódese proceder á selección das ferramentas máis adecuadas paira levalas a cabo. Entre os factores determinantes da selección (ATS) destacan as dimensións do volume, o material da ferramenta ou peza e os criterios económicos producidos polas restricións que limitan o proceso de corte. A análise destas últimas é función da CTP, polo que tamén se serve dos ATS CTP.

Así, a determinación dos tres elementos que interveñen no proceso de corte (é dicir, a peza, a máquina e a ferramenta) permite culminar o cálculo das condicións óptimas de corte. O obxectivo do paquete de tecnoloxía de corte é conseguir velocidades de corte, profundidades e avances óptimos, é dicir, condicións de corte que dean lugar á operación máis económica. Este módulo complementa o espazo da CAM. Paira iso procédese á análise da maioría das restricións do proceso.

Estas restricións están constituídas polas características da máquina, o material da peza e a propia ferramenta. En canto á máquina, pódese mencionar a súa potencia, os límites de velocidade e os amasados da peza e ferramenta. O material e a forma da peza delimitan a súa rixidez e por tanto a súa inclinación. Outro tanto se pode dicir da ferramenta. O material da ferramenta fixa ademais a forza máxima paira romper e a súa xeometría establece límites de profundidade e avance. O resultado deste módulo determina ademais a ruta da ferramenta.

Toda a información relativa ao proceso de corte almacenarase nun ficheiro. Cada rexistro deste ficheiro garda a posición da ferramenta e as condicións de corte. Un postprocesador (PP) converterá esta información nunha instrución de control numérico correspondente á máquina exacta, sendo o mecanizado da peza o seguinte paso.

Como xa se indicou, ao estar todos os módulos conectados entre si, bastaría con introducir a xeometría da peza paira, una vez realizado todo o procedemento de forma automática, obter a lista de instrucións de control numérico. Por outra banda, dado que a fiabilidade dos resultados destes programas baséase nos datos introductorios, sobre todo naqueles parámetros que determinan o comportamento dos materiais (que non sempre son o suficientemente rigorosos), o usuario do programa podería rexeitar os resultados producidos automaticamente polo programa, como consecuencia da inexactitud mencionada.

Neste caso, utilizando datos da súa experiencia, pode dar os mesmos pasos que realiza o programa de forma manual, sempre con facilidade paira realizar cálculos rápidos do computador. Desta forma pódese completar a ruta paralela ao sistema mencionado, onde o propio usuario determina a planificación de procesos e a selección de ferramentas e condicións de corte.

Esta é a aproximación á realidade que se esconde tras as siglas que cada día publica a enxeñaría mecánica, na que só conseguimos confirmar as reticencias mencionadas ao principio: chegamos a descubrir que as siglas, ademais das institucións, os impostos, as definicións e os oficios, disfrazan a outras siglas! Porque, á fin e ao cabo, a pregunta que é CAD/ CAM, sendo terrible, ten una única resposta correcta: GI/CAPP/ATS/CTP/PP.

No marco de CÁEA tamén se iniciou o desenvolvemento e a proliferación de programas de computador denominados sistemas de fabricación orientados á automatización e integración de cada etapa do proceso de fabricación. Estes sistemas teñen una base tecnolóxica cada vez máis ampla que lles permite obter resultados máis fiables.

Os estudos de comprensión do proceso de corte, foco da fabricación de pezas por arranque de labra, producíronse desde o momento en que este proceso alcanzou a escala industrial, co obxectivo de obter as condicións óptimas do proceso. O desenvolvemento de ferramentas e materiais de peza, como a crecente rixidez da estrutura de máquinas, provocou o avance da zona das condicións de corte, facendo posible situacións que outrora eran imposibles.

Pero o avance, ademais do ámbito dos materiais, produciuse no procedemento de fabricación. Aquí sitúanse os sistemas CAD/CAM mencionados.

Ao longo da fabricación dunha peza adóitanse seguir uns pasos ou etapas concretas que nos levan do deseño á realización da peza. O obxectivo do sistema de fabricación é dar estes pasos con computador. Cada etapa organízase nun módulo e a saída dun complementa a entrada do seguinte.

En todo proceso de fabricación interveñen tres elementos: máquinas, ferramentas e pezas. Una vez entregada a máquina e realizado o deseño da peza, pódense distinguir cinco etapas ou etapas ao longo do proceso de fabricación por arranque de labra, que completarán o deseño da peza e a ponte até a súa realización:

Introdución á xeometría. (GI Geometry Input) Planificación de
procesos. (CAPP Compu-ter Aided Process Planning) Selección de
ferramentas. (ATS Auto-matic Tool Selection) Tecnoloxía de
corte. (CTP Cutting Technology Package) ,

1. Postprocesador. (PP Post Prol-cessor)

Por tanto, una vez realizada a xeometría da peza (o seu deseño), accédese ao computador. O módulo de introdución xeométrica GI é, en definitiva, un sistema de CAD adaptado paira o tipo de peza a fabricar. Xunto á peza hai que definir a peza en bruto, xa que a comparación de ambos os elementos producirá o volume a montar.

A incidencia da esponjamiento abordará o módulo coñecido como planificación de procesos. A súa función principal consiste en determinar as operacións a realizar no volume de arranque e os campos correspondentes. Ademais, deberá desempeñar outro papel importante: fixar a orde no que deben levar a cabo as operacións, en función de criterios económicos e tolerancias da peza. Así, o CAPP combina CAD e CAM, xa que utiliza elementos de ambos os conceptos.