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Control Numérico y CAM: pareja de hecho

25/05/2010

Las prestaciones de los sistemas de CAM y de los Controles Numéricos han ido creciendo paralelamente, incrementando la capacidad de interpolación de las máquinas. Este aumento de prestaciones ha supuesto la posibilidad de mecanizar trayectorias complejas a velocidades mayores, en rangos de precisión mucho más estrechos y en condiciones más estables. Además, la integración de arquitecturas base PC en los propios CNC, permite la integración de los sistemas de CAM (o parte de sus módulos) en los CNC pudiendo así los usuarios de las máquinas-herramienta resolver el cálculo de las trayectorias de mecanizado directamente, sin la necesidad de pasar de nuevo por la oficina técnica. Por ello, la tendencia muestra una clara dirección hacia la unión de los controles numéricos y los sistemas de CAM para dar una solución más cerrada y robusta a los usuarios.

Desde la implantación del CNC hasta la actualidad, se han ido dando pasos hacia la convergencia entre los sistemas de programación asistida por ordenador y los controles numéricos integrados en las máquinas. Se puede afirmar que tanto las prestaciones de los sistemas de CAM y de los Controles Numéricos han ido creciendo prácticamente de la mano, incrementando así la capacidad de interpolación de las máquinas. Este incremento de prestaciones ha supuesto la posibilidad de mecanizar trayectorias complejas a velocidades mayores, en rangos de precisión mucho más estrechos y en condiciones más estables.

La introducción de nuevos algoritmos de cálculo e interpolación en los CNC ha permitido la ejecución de programas generados desde el CAM de manera más fiable y directa. Por otro lado, la integración de arquitecturas base PC en los propios CNC, permite la integración de los sistemas de CAM (o parte de sus módulos) en los CNC de forma que los usuarios de las máquinas-herramienta pueden resolver el cálculo de las trayectorias de mecanizado directamente, sin la necesidad de pasar de nuevo por la oficina técnica. Así, la tendencia muestra una clara dirección hacia la unión de los controles numéricos y los sistemas de CAM para dar una solución más cerrada y robusta a los usuarios.

Cálculo de trayectorias de mecanizado mediante sistemas de CAM

A pesar de que se comercializan diferentes sistemas de CAM y que cada uno tiene formas particulares de trabajo, funciones especiales, etc. la generación de un programa de CNC se realiza de una manera similar, partiendo de datos como la geometría de la pieza, la geometría de las herramientas, parámetros de mecanizado, etc. Los sistemas de CAM realizan un cálculo puramente geométrico y generan las trayectorias de mecanizado “apoyando” la herramienta sobre la superficie a mecanizar en cada uno de los puntos. La sucesión de puntos unidos entre si genera el programa de mecanizado.

Lógicamente, el diseño de la pieza representa “la base” sobre la que se van a calcular las trayectorias de mecanizado. El software CAM utiliza la geometría de la pieza como una plantilla para calcular estas trayectorias, al igual que la geometría de la herramienta se utiliza para calcular las compensaciones necesarias para su correcta posición. Internamente, los sistemas de CAM suelen trabajar con el diseño CAD definido con curvas de tipo NURB o B-Spline. Se trata de funciones matemáticas complejas, capaces de representar con gran exactitud formas complejas. Dicho de otro modo: se puede considerar que el modelo CAD es prácticamente exacto.

Por otro lado, una vez definida la herramienta a utilizar en un programa de mecanizado, es necesario también definir un punto de referencia en la misma (la punta de la herramienta, el centro, etc.). Este punto se denomina TCP o Tool Center Point. Para realizar el mecanizado utilizando el TCP como referencia es necesario compensar la geometría de la herramienta respecto del punto de contacto. Así, el CAM calcula el punto de contacto basándose en la geometría CAD y utiliza el dato de la geometría de la herramienta para realizar la compensación.

Los sistemas de CAM se acercan a los CNC

A modo de conclusión, y retomando el título del presente artículo, es importante recalcar que además de los cambios tecnológicos sufridos por los CNC y los sistemas de CAM, ha habido también un gran cambio en el enfoque de los desarrolladores de sistemas de CAM en los últimos años. Hasta hace bien poco, los sistemas de CAM eran software que el usuario adquiría y tenía que implantar en las máquinas que tuviera en el taller, sin mayor acercamiento entre el CAM y el CNC. Se había dado algún paso por los fabricantes de CNC a la hora de probar sus equipos con algunos sistemas de CAM o recomendar algún sistema determinado que demostraba ser el más adecuado para un determinado control. Cabe destacar a aquí a la empresa italiana Fidia que fue una de las pioneras a la hora de integrar un CAM en un CNC: el Hamill©. Sin embargo, se trataba de un CAM propio, desarrollado por el propio Fidia.

No obstante, durante los últimos años se está viviendo un acercamiento continuo entre ambos elementos. Cabe destacar por ejemplo, la integración de Unigraphics NX con los controles Sinumerik de Siemens. Se trata de un acercamiento casi obligado, ya que Siemens compró UGS en enero de 2007 y de esta manera todo queda en casa.

Se han podido ver otros ejemplos que constatan esta aproximación entre CAM y CNC, como por ejemplo el observado en la última Feria EMO celebrada en Milán, donde Mori Seiki presentó los renovados controles de sus máquinas MAPPS IV, se daba la opción de incluir el CAM Esprit. Dicho de otro modo, los CNC de Mori permiten la integración de un CAM desarrollado por un tercero. También cabe destacar como una de las principales novedades de este control, la incorporación de todas las máquinas en un sistema de verificación virtual de programas de mecanizado, aspecto fundamental en la programación de máquinas multitarea y que ha estado siempre relacionado con los sistemas de CAM.

Otro ejemplo se puede encontrar en Fanuc, donde se afirma que se ha comprobado el rendimiento de los CNC de la serie 30i utilizando programas generados por diferentes sistemas de CAM como CATIA de Dassault Systemes, PowerMIl de DelCAM, Gibbs CAM, OpenMind, etc.

Se trata de acercamientos que no se habían dado antes, por lo menos de una forma tan clara, y que desde luego ayudan a eliminar las barreras que todavía existen entre los sistemas CAM y los CNC.

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