Diseño y mecanizado por ordenador (CAD / CAM)

1991/12/01 Barrero, Balere | Yurramendi, Juan Mari Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Diseinua
• Ingeniaritza

Este artículo se completa con el objetivo de aclarar el contenido de las siglas CAD/CAM, más conocidas técnicamente. Dado que el tema es amplio y no tenemos intención de moverse en grandes profundidades, el proceso seguido en esta técnica se representará paso a paso mediante algunos ejemplos.

Aunque aquí se menciona el término diseño, de momento en la mayoría de las empresas el CAD se limita a los dibujos interactivos en dos dimensiones.

Para aprovechar bien las posibilidades que ofrece la tecnología CAD, a partir del dibujo interactivo conviene seguir los siguientes pasos:

• Preparación de menús para tablas.
• Completar la simbología, tanto los símbolos estándar como los propios (cajetines, logotipos, etc.). ).
• Establecer atributos para la extracción de listas de piezas.
• Utilizar paramétricos para piezas similares.
• Utilizar el lenguaje gráfico dentro del CAD para crear nuevas funciones, realizar cálculos, etc.

A la hora de diseñar el nuevo elemento, lo más adecuado es basarlo en un modelo geométrico tridimensional.

Este modelo geométrico tridimensional se puede trabajar con hilo, superficie o sólido. Esto no significa que se utilicen únicamente con hilos, superficies o sólidos. Muchas o la mayoría de las veces se encuentran mezcladas.

En el modelo de hilo la forma del cuerpo viene representada por los bordes. Los resultados de los cortes serán por tanto puntos.

En los modelos superficiales se utiliza la malla y los colores para expresar la forma corporal. La intersección entre superficies o entre superficie y plano suele ser una línea.

En los modelos de sólidos, el elemento aparece como es con colores. Cuando se realiza el corte, el resultado es una superficie.

El modelo de sólido permite investigar la imagen: colores, sombras, diferentes puntos de luz, heces, destellos, interferencias y transparencias.

Un modelo tridimensional, superficial o sólido, permite analizar sus características físicas: superficie, volumen, masa, peso, centro de gravedad, momento de inercia y ejes principales de inercia.

Si en lugar de un solo elemento se investiga el mecanismo, existe también facilidad para analizar otras características. Por ejemplo: idoneidad para el montaje, ajustes, tolerancias, etc.

Si se quiere realizar un análisis de elementos finitos (CAE), tensiones que aparecen dentro del modelo, distribuciones, deformaciones, etc. se realiza un escalado para su análisis.

Tras estos tres pasos (diseño conceptual, diseño consolidado y estudio de características), estamos preparados para realizar planos o pantallazos (hard copy) de este modelo o elemento.

Estos planos serán dibujados por un plotter o rayador en el que las vistas, medidas, perspectivas, cortes, detalles y tiras de materiales que se quieren mostrar se realizan de forma casi automática.

Los avances tecnológicos han sido importantes, tanto por la mejora de las pantallas como por la creación de impresoras térmicas, como por el descenso de los precios de estas herramientas, tanto en el ámbito del marketing como en la documentación técnica, facilitando el uso de imágenes realistas.

De esta forma podemos vender el producto antes de su fabricación y adaptarlo a las necesidades de los clientes.

CAM

En el caso de que sea necesario utilizar un control numérico para trabajar, hacer o manipular la pieza, lo más adecuado es utilizar los datos geométricos generados en el CAD para programar.

Supongamos que hay que mecanizar esa pieza. Por lo tanto, teniendo en cuenta la geometría de la pieza, debemos fijar la geometría de la herramienta, utillajes y fijaciones, condiciones tecnológicas y parámetros de la máquina. Una vez realizado esto se definirá el proceso teniendo en cuenta las entradas, salidas y saltos de la herramienta, las tolerancias de mecanizado y las diferentes formas de mecanizado.

Una vez definida cada operación, se comprueba a través de la pantalla el camino seguido por la herramienta.

Una vez realizado el mecanizado completo se verificará todo el proceso. Realizar las modificaciones oportunas, creando nuevas operaciones, modificando el orden y los parámetros, etc.

Dentro del proceso se establecerán también las operaciones auxiliares: número de programa, interbal entre bloques, formación y detención del eje y taladrina, fin del programa, ciclos, etc.

Una vez definido el proceso de la siguiente manera, el Sistema realiza automáticamente un fichero neutro CLFILE o APT. Este programa neutro debe ser procesado para obtener el programa de mecanizado en función de cada control y máquina.

Para comunicar el control numérico de la máquina y el programa obtenido ya el ordenador, se utiliza el programa de gestión de comunicaciones DNC.

El programa DNC incluye la lectura de los listados del fichero, la recepción, envío, eliminación o copia de programas, la gestión de los parámetros y herramientas de la máquina y la ejecución del programa.

Cuando los programas son grandes y teniendo en cuenta que la memoria del control numérico es pequeña, este programa se ejecuta de infinitas maneras. Es decir, se envía parte del programa desde el ordenador al control y recibe la siguiente parte del ordenador antes de que se vacíe ese buffer o pila durante su ejecución. De esta forma puedes realizar un programa ilimitado y sin cortes.

En el campo de la CAM se recurre cada vez más a Sistemas expertos. Citaremos únicamente algunas de las posibilidades que nos ofrecen: desbaste automático, aparición de los lugares a tratar, colocación de curvas y superficies de control, control de la posición relativa de la herramienta y selección de herramientas y parámetros tecnológicos.

Finalmente, la información del modelo geométrico utilizado en el diseño se puede utilizar en las siguientes fases relacionadas con la fabricación: ensayos e inspección de prototipos y control de calidad.