Date post: | 15-Oct-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | dorian-medina |
View: | 321 times |
Download: | 1 times |
of 94
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
I
ndiceCaptulo I: Introduccin ....................................................................................................................... 1
Antecedentes ............................................................................................................................... 1
Taladros manuales ................................................................................................................... 3
Taladros elctricos convencionales con cable..................................................................... 4
Taladros sin cable .................................................................................................................... 4
Taladro Percutor ....................................................................................................................... 4
Taladros de columna................................................................................................................ 4
Taladro Radial ........................................................................................................................... 5
Estado del arte ............................................................................................................................ 5
Planteamiento del problema.................................................................................................... 6
Objetivo general ......................................................................................................................... 6
Objetivos especficos ................................................................................................................ 6
Hiptesis ....................................................................................................................................... 7
Justificacin ................................................................................................................................ 7
Delimitaciones ............................................................................................................................. 8
Captulo II: Marco terico ................................................................................................................... 9
Generalidades de la neumtica .............................................................................................. 9
Introduccin ............................................................................................................................... 9Principales aplicaciones de la neumtica en las industrias............................................... 9
Principales programas utilizados en la simulacin neumtica........................................ 10
Ventajas y desventajas de la neumtica............................................................................. 11
Tendencias actuales de la neumtica ................................................................................. 11
Actuadores neumticos: generalidades ............................................................................ 14
Cilindros neumticos: conceptos y definicin .................................................................... 15
Caractersticas tcnicas para los cilindros neumticos.................................................... 16
Electroneumtica: generalidades ........................................................................................ 20Dispositivos elctricos............................................................................................................ 20
Elementos de retencin ......................................................................................................... 20
Interruptores mecnicos de final de carrera....................................................................... 20
Vlvulas electroneumticas .................................................................................................. 21
Microcontrolador ...................................................................................................................... 22
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
II
El microcontrolador PICf452 ................................................................................................. 22
Programacin del PIC ............................................................................................................ 23
TRIAC........................................................................................................................................... 37
Estructura ................................................................................................................................. 38
Mtodos de disparo ................................................................................................................ 39
Caractersticas generales y aplicaciones .......................................................................... 41
Taladro ........................................................................................................................................ 42
Parmetros de corte del taladrado ...................................................................................... 44
Gestin econmica del taladrado ........................................................................................ 49
Tipos de brocas ...................................................................................................................... 50
Elementos constituyentes de una broca ............................................................................. 51
Portabrocas ............................................................................................................................. 54
Pinzas de apriete cnicas ..................................................................................................... 54
Plantillas de taladrado............................................................................................................ 55
Afiladora de brocas ................................................................................................................ 55
Control de viruta y fluido refrigerante .................................................................................. 55
Normas de seguridad en el taladrado................................................................................. 56
Perfil profesional de los operarios de taladradoras........................................................... 56
Motor de corriente continua .................................................................................................. 58
Principio de funcionamiento .................................................................................................. 58
Diseo del prototipo en Solidworks .................................................................................... 61
Desarrollo ................................................................................................................................... 65
Simulacin en Fluidsim de FESTO ...................................................................................... 75
Conclusiones ............................................................................................................................. 75
ANEXOS ...................................................................................................................................... 79
Anexo 1 .................................................................................................................................... 79
Anexo 2 .................................................................................................................................... 80
Anexo 3 .................................................................................................................................... 80Procedimientos a seguir ........................................................................................................ 81
Cuidado del equipo didctico de neumtica....................................................................... 85
Simbologa hidrulica y neumtica ...................................................................................... 86
Cronograma ............................................................................................................................. 88
Paquete tecnolgico ............................................................................................................... 89
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
III
Referencias y bibliografa ...................................................................................................... 89
Figura 1. Berbiqus ............................................................................................................................... 1
http://c/Users/Dorian/Documents/9.Administraci%C3%B3n%20de%20Proyectos/Final/Dise%C3%B1o%20y%20Automatizaci%C3%B3n%20de%20un%20taladro%20neum%C3%A1tico%20de%20presici%C3%B3n.docx%23_Toc374552398http://c/Users/Dorian/Documents/9.Administraci%C3%B3n%20de%20Proyectos/Final/Dise%C3%B1o%20y%20Automatizaci%C3%B3n%20de%20un%20taladro%20neum%C3%A1tico%20de%20presici%C3%B3n.docx%23_Toc3745523985/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
IV
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
1
Captulo I: Introduccin
Antecedentes
En el Paleoltico Superior los humanos taladraban conchas de moluscos con fines
ornamentales. Se han hallado conchas perforadas de entre 70.000 y 120.000 aos
de antigedad en frica y Oriente Prximo, atribuidas al Homo sapiens sapiens.
En Europa unos restos similares datados de hace 50.000 aos muestran que
tambin el Hombre de Neandertal conoca la tcnica del taladrado.
Taladrar requiere imprimir una rotacin a la herramienta. El procedimiento msantiguo que se conoce para ello es el denominado "arco de violn", que
proporciona una rotacin alternativa. Un bajorrelieve egipcio del ao 2700 a.C.
muestra una herramienta para taladrar piedra accionada de otra manera, mediante
un mango.
A finales de la Edad Media est documentado el uso de taladradoras manuales
llamadas berbiqus.
Ahora bien desde finales del siglo XX el ser humano ha implantado en fbricas,
empresas, centros de produccin, etc. diversos tipos de mecanismos para llegar a
la automatizacin y la implantacin de sistemas neumticos que aporten en el
control de procesos, en la produccin en serie y en la eficiencia de trabajo.
Figura 1. Berbiqus
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
2
Mejorando cada vez ms la rentabilidad y produccin del mismo. Siendo este el
campo en el que se aplica y desarrolla el diseo neumtico ya que este es el
punto de referencia que nos indica que el diseo e implementacin de dichos
sistemas en las ltimas dcadas ha tenido un nivel muy alto de aplicaciones en el
campo de la ingeniera y sobre todo en la industria.
En la actualidad una empresa no es competitiva si no cumple con calidad,
produccin, bajos costos, tiempos, estndares, eficiencia, innovacin, nuevos
mtodos de trabajo, tecnologa, y muchos otros conceptos que hacen que cada
da la productividad sea un punto de cuidado en la planificacin a largo y corto
plazo.
Uno de los caminos para que una empresa pueda crecer y aumentar su
rentabilidad (o su utilidad) es aumentando su productividad. La misma se logra a
travs de la utilizacin de tcnicas y mtodos, los cuales son igualmente
aplicables en empresas manufactureras y de servicio (hospitales, organismos de
gobierno, entre otros).
El taladro es unamquina herramienta donde se mecanizan la mayora de
losagujeros que se hacen a las piezas en los talleres mecnicos. Destacanestasmquinas por la sencillez de su manejo. Tienen dos movimientos: El
derotacin de labroca que le imprime elmotor elctrico de la mquina a travs de
unatransmisin porpoleas yengranajes, y el deavance de penetracin de la
broca, que puede realizarse de forma manual sensitiva o de forma automtica, si
incorpora transmisin para hacerlo.
Segn el tipo de energa que utiliza el taladro puede ser:
Manual Elctrico
Neumtico
Hidrulico
Con Motor de combustin interna
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_herramientahttp://es.wiktionary.org/wiki/es:agujerohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_de_rotaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Brocahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Poleahttp://es.wikipedia.org/wiki/Engranajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Avancehttp://es.wikipedia.org/wiki/Avancehttp://es.wikipedia.org/wiki/Engranajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Poleahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Brocahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_de_rotaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinahttp://es.wiktionary.org/wiki/es:agujerohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_herramienta5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
3
Segn el mecanismo de la herramienta los taladros pueden ser:
-Manuales
-Elctricos convencionales con cable
-Elctricos convencionales sin cable -Taladros percutores
-De Columna
-Radiales
Taladros manuales
Barrena. Consiste bsicamente en una broca con un mango que permite el giro. A
pesar de su antigedad contina usndose en carpintera por su sencillez y
agilidad de uso, principalmente sobre materiales muy blandos y para perforaciones
de poca precisin.
Berbiqu. Es considerado como el predecesor del taladro. Actualmente se utilizamuy poco.
Taladro manual de pecho. Tambin en desuso. Respecto al berbiqu el taladro de
pecho incorpora un engranaje que aumenta la velocidad de la broca. Adems
permita hacer presin con el pecho para facilitar el avance de la broca.
Figura 2. Taladro manual de pecho
http://www.taladrosybrocas.com/wp-content/uploads/2010/09/Taladro-antiguo.jpghttp://www.taladrosybrocas.com/wp-content/uploads/2010/09/Taladro-antiguo.jpg5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
4
Taladros elctricos convencionales con cable
La incorporacin del motor elctrico al mundo del taladro supuso una revolucin
en la comodidad, eficiencia, precisin y calidad de los agujeros realizados.
Tambin proporcionan otras funciones como la de pulir, atornillar o lijar superficies
segn los distintos tipos de brocas o accesorios que se acoplen al taladro.
Taladros sin cable
Un taladro elctrico sin cable proporciona una mayor comodidad y autonoma por
medio de una batera.
Sin embargo puede ofrecer menos potencia que los taladros con cable.
Taladro Percutor
Este tipo de taladros ofrecen la posibilidad de seleccionar un movimiento de
percusin combinado con el de rotacin. Esto facilita la perforacin de materiales
muy duros como el hormign.
Taladros de columna
Compuesto por una mesa sujeta a un eje sobre la cual se sita el material a
perforar (ver figura 4). El movimiento rotatorio de la broca es accionado por un
motor normalmente de induccin mientras que el movimiento vertical o de avance
Figura 3.Taladro sin cable
http://www.taladrosybrocas.com/wp-content/uploads/2010/09/Taladro-sin-cable.jpghttp://www.taladrosybrocas.com/wp-content/uploads/2010/09/Taladro-sin-cable.jpg5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
5
es realizado manualmente con una palanca de profundidad. Permite realizar
agujeros de alta precisin y calidad.
Taladro Radial
A diferencia del taladro de columna, el husillo puede ser ubicado y sujetado a
distintas distancias de la columna. Asimismo, el brazo que sujeta el cabezal puede
girar alrededor de la misma columna. El taladro radial es una herramienta muy
verstil que ofrece un amplio abanico de posibilidades. Es especialmente
apropiado para perforar objetos de gran tamao.
Estado del arte
A lo largo de los aos se han realizado diversos proyectos de automatizacin, a
continuacin se muestra algo de lo ms reciente y de una forma sintetizada.
TITULO AUTOR AO/
LUGAR
APORTACIN
TALADRO
AUTOMTICO
Claudia V.
Guzmn
Cuellar
Jos L.
Hermosillo
2008/
Mxico
El diseo del proyecto que
est basado en el
microcontrolador MC68705 de
Motorola, como elemento
principal de control electrnico,
Figura 4. Taladro de columna
http://www.taladrosybrocas.com/wp-content/uploads/2010/09/Taladro-de-columna1.jpghttp://www.taladrosybrocas.com/wp-content/uploads/2010/09/Taladro-de-columna1.jpg5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
6
Camarena
Guillermo G.
Ornelas
Luis E.Rodrguez
Contreras
se comienza con la aplicacin
de PICs para la
automatizacin de procesos.
Tabla 1.Estado del arte
Planteamiento del problema
De entorno:
Cuando un operador realiza un barrenado, puede llegar a sufrir lesiones o las
piezas pueden contener defectos y, debido a esto no cumplir con los
requerimientos de calidad, en consecuencia se tiene la siguiente pregunta: Cmo
puede hacerse para mantener la seguridad y cuidar la integridad fsica del
operador as como mantener la calidad deseada en las piezas y reducir costos?
De ingeniera:
El control de sistema de barrenado por taladrado usualmente es controlado
mediante PLC, podr ser controlado de manera eficiente mediante un PIC?
Objetivo general
Realizar un prototipo que muestre la automatizacin de un taladro neumtico en el
proceso de barrenado de piezas controlado mediante un microcontrolador PIC,
mejorando su precisin.
Objetivos especficos
Adquirir conocimientos fundamentales de las tecnologas Neumtica tanto
en un plano terico como prctico.
Conocer las ventajas e inconvenientes de los accionamientos neumticos
frente a los accionamientos elctricos.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
7
Realizar el diseo del sistema en Solidworks.
Demostrar la eficiencia del control mediante un PIC en el proceso de
barrenado de piezas.
Realizar la documentacin correspondiente al desarrollo del prototipo.
Finalizar el prototipo con un funcionamiento ptimo.
Presentacin de un prototipo que cumpla con lo requerido en tiempo y
forma.
Elaboracin de un sustento terico.
Conocer el funcionamiento de los principales elementos (actuadores,
vlvulas etc.) y su cometido en los circuitos ms habituales de ambas
tecnologas Conocer la simbologa utilizada en los circuitos de las dos tecnologas. Ser
capaz de entender y concebir circuitos que den respuesta a procesos
sencillos.
Manejar un programa de simulacin para el anlisis y diseo de los circuitos
de ambas tecnologas.
Ser capaz de automatizar procesos sencillos en los que intervienen estas
tecnologas, utilizando para ello microcontrolador.Hiptesis
Si se dispone de un taladro automatizado como una herramienta que facilite el
barrenado de piezas entonces, se puede mejorar la calidad del producto as como
obtener una completa seguridad y, si se implementa el control mediante un PIC,
se puede reducir el costo del proceso.
Justificacin
A menudo, se pierde mucho tiempo en el barrenado de piezas, esto se da porque
no es una operacin tan fcil ni rpida de hacer, esto afecta a la produccin dado
que en ocasiones se retrasa la entrega o existe mucho desperdicio de material
debido a las bajas condiciones de calidad.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
8
Otro factor importante por el cual se desea automatizar el proceso de barrenado
son los accidentes que puede llegar a causar en el personal.
Es por esto que se pretende automatizar el taladro mediante el uso de sensores,
vlvulas cilindros y un PLC, para que de esta manera se pueda asegurar el
proceso y se realice de una manera correcta sin prdidas de tiempo.
Delimitaciones
Se realiza el prototipo del sistema de barrenado de piezas en un modelo a
escala.
El sistema es utilizado slo para el barrenado de piezas. Se utiliza el control mediante PIC sustituyendo al control con PLC.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
9
Captulo II: Marco terico
Generalidades de la neumtica
Introduccin
Hoy en da la automatizacin industrial, a travs de componentes neumticos, es
una de las soluciones ms sencillas, rentables y con mayor futuro de aplicacin en
la industria, por lo que alcanzar un dominio en el conocimiento de esta tcnica
requiere una gran inversin de ciencias como fundamentos fsicos, neumtica y
electroneumtica, mecnica de fluidos, el dominio de simuladores neumticos,
entre otros.
Sin embargo, este captulo presenta de forma resumida las aplicaciones de la
neumtica en las industrias, los principales software utilizados en la simulacin
neumtica, ventajas y desventajas de la neumtica y tendencias actuales de la
misma.
Principales aplicaciones de la neumtica en las industrias
Dentro de la industria, son numerosas las tcnicas utilizadas en la implementacin
de un sistema de automatizacin a travs de la tecnologa neumtica, debido a
que es una tcnica de fcil obtencin, el aire comprimido es empleado en la mayor
parte de las maquinarias modernas puesto que mejora el rendimiento productivo
dentro de la industria.
La tecnologa neumtica tiene como enfoque el estudio del comportamiento y
aplicacin del aire comprimido, ya que ciertas caractersticas de este lo convierten
en una herramienta til para la fabricacin y produccin.
Son las industrias que han implementado esta tecnologa como por ejemplo en la
industria de lcteos, la neumtica es utilizada para el envasado y taponado,
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
10
etiquetaje de botellas. En la industria de aceros es utilizada para taladrar (mando
para sujecin y avance neumtico en un dispositivo de taladrar), mando de
balanzas (dispositivo de envasado dependiente de la posicin de la aguja de la
balanza mediante detectores de proximidad), acabado superficial, transformar
(desbarbado de fundicin en piezas de aluminio), dispositivo de doblado
automtico.
En la industria procesadora de tableros de aglomerado la tecnologa neumtica es
empleada para impulsar la cierra de corte de tableros aglomerado MDF.
Principales programas utilizados en la simulacin neumtica
La automatizacin a travs de la neumtica tiene como fin aumentar la
competitividad de la industria por lo que requiere la utilizacin de nuevas
tecnologas, razn por la cual muchas de las industrias ecuatorianas capacitan a
sus tcnicos tanto con la utilizacin de software simuladores como prcticas en
sus reas de trabajo puesto que cada vez es ms necesario que toda persona
relacionada con la produccin industrial tenga conocimientos sobre la
manipulacin de sistemas neumticos.
Dentro de los programas utilizados enunciamos los siguientes:
Automation Studio (FAMIC TECHNOLOGIES INC).
Pneusim Pro (en ingls SIMPRO).
FluidSim Neumatics (Espaol, ingls. FESTO)
El ms reconocido y utilizado en las industrias es el simulador FluidSIM el cualposee una amplia informacin capaz de servir como material didctico para la
enseanza y simulacin de circuitos neumticos.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
11
Ventajas y desventajas de la neumtica
La neumtica es una fuente de energa de fcil obtencin y tratamiento para el
control de mquinas y otros elementos sometidos a movimientos, motivado a
varias de las industrias ecuatorianas a implementar dicha tecnologa en algunosde sus procesos.
La neumtica ofrece en la industria ventajas de operacin considerables en la
elaboracin de sus productos tales como: disponibilidad compresibilidad y
mantenimiento fcil del aire, facilidad de transporte, es a prueba de incendios y
explosiones y es de fcil control. La fuerza neumtica puede realizar muchas
funciones mejor y ms rpidamente, de forma ms regular y sobre todo durantems tiempo sin sufrir los efectos de la fatiga. Se considera que los circuitos
neumticos son sencillos, de fcil instalacin y aplicacin en la industria. Esta
tecnologa tiene su ventaja ms importante en la flexibilidad y variedad de
aplicaciones en casi todas las ramas de la produccin industria.
La neumtica tiene como deficiencia que en circuitos muy extensos se producen
prdidas de cargas considerables, generando altos niveles de ruidos producidos
por la descarga del aire hacia la atmsfera, las presiones a las que trabajan
normalmente no permiten aplicar grandes fuerzas, no cuenta con mucha potencia
y exactitud en sus operaciones; aun as es un excelente medio y tal vez la mejor
opcin, dependiendo de las caractersticas del trabajo, para suministrar energa.
Tendencias actuales de la neumtica
En la actualidad las tendencias actuales de manejo de la neumtica estn dirigidas
a la construccin de robots de automatizacin o industriales, siendo en estos
utilizados conjuntamente los sistemas neumticos con, sistemas elctricos e
informticos en aplicaciones de automatizacin fija y en serie, y por otro lado en
aplicaciones en mecanismos de trabajo en mquinas herramientas.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
12
Es as que el uso principal que le da la ltima tecnologa a la neumtica aplicada
en robots neumticos en la manipulacin de elementos de reducido peso y que
necesiten una velocidad de traslacin alta.
En mquinas herramientas se est utilizando la fuerza de la neumtica paraaprovechar la misma en desplazamientos rectilneos y giratorios de piezas a
mecanizar o de herramientas de trabajo, fijacin, patrones de verificacin. Es
necesario mencionar que la creacin y construccin de estos robots y
mecanismos es de un valor econmico elevado por lo que su utilizacin no es muy
difundida y aplicada en producciones tpicas de bajo presupuesto.
La neumtica tiene una aplicacin total en el mbito industrial que va desde gras
neumticas hasta la aplicacin de componentes de seguridad en la industriaautomotriz (sistemas de frenado, suspensiones, etc.).
Esta valiosa tecnologa no solo est siendo aplicada en pases desarrollados, sino
tambin en aquellas industrias que estn en sus inicios o en procesos de
crecimiento, ya que la neumtica promete a la industria y a sus procesos de
fabricacin un medio ms barato de automatizacin, lo cual si se utiliza de manera
inteligente, puede traer como resultado bajas en los costos de produccin.
En la actualidad la neumtica conlleva el uso del aire a presin o en depresin
como fuente de energa, para transformarla en energa mecnica visible en
movimientos.
Aire comprimido como portador de energa, generacin, preparacin y distribucin.
El aire comprimido es la mayor fuente de potencia en la industria con mltiples
ventajas. Es segura, econmica, fcil de transmitir movimientos con velocidad.
Su aplicacin es muy amplia para un gran nmero de industrias. Algunasaplicaciones son prcticamente imposibles con otros medios energticos. El costo
del aire comprimido es relativamente econmico frente a las ventajas de la
productividad que representa
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
13
Para garantizar la fiabilidad de un mando neumtico es necesario que el aire
alimentado al sistema tenga un nivel de calidad suficiente. Ello implica considerar
los siguientes factores: presin correcta, aire seco, aire limpio.
Si no se acatan estas condiciones, es posible que se originen tiemposprolongados de inactivacin de las mquinas y, adems, aumentarn los costos
de servicio.
En la prctica se presentan muy a menudo los casos en que la calidad del aire
comprimido desempea un papel primordial. Las impurezas en forma de partculas
de suciedad u xido, residuos de aceite, lubricante y humedad dan origen muchas
veces a averas en las instalaciones neumticas y la destruccin de los elementos
neumticos.
Una clasificacin en grados de calidad segn sea el tipo de aplicacin es el
camino para poder tener un catlogo que nos permita elegir una presencia
correcta segn sea la experiencia. (Ver anexo 1).
Una clasificacin en grados de calidad y una especificacin de los diferentes tipos
de aplicacin ayudan a la determinacin de la calidad correcta en cada caso, (Ver
anexo 2).
Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presin del
aire al valor de trabajo deseado. Los mecanismos y mandos neumticos se
alimentan desde una estacin central.
En un sistema de obtencin de aire comprimido se pueden distinguir las siguientes
estaciones de tratamiento del aire:
Filtrado
Enfriado Secado
Separacin de impurezas slidas, liquidas o de vapor de agua.
El equipamiento necesario para la generacin y preparacin del aire depende de
los requisitos y exigencias de calidad del aire comprimido de acuerdo a la
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
14
estaciones de obtencin del mismo relacionando el tipo de contaminacin que
pueda tener y elemento de preparacin segn se aprecia en el anexo 3.
Consumo de aire
La energa del aire comprimido que alimenta los cilindros se consume
transformndose en trabajo. El aire comprimido ya utilizado fluye a la atmosfera
por el escape durante la carrera de retroceso del mbolo. El clculo del consumo
de aire se explica a continuacin:
Actuadores neumticos: generalidades
Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto
sobre un proceso o automatizado y neumticos haciendo referencia a la fuerza de
trabajo en este caso la neumtica. A los mecanismos que convierten la energa del
aire comprimido en trabajo mecnico se les denomina actuadores neumticos.
Aunque en esencia son idnticos a los actuadores hidrulicos, el rango de
compresin es mayor en este caso, a adems de que hay una pequea diferencia
en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a que estos tienen
poca viscosidad.
Los actuadores debido a sus propiedades son utilizados en una infinidad de usos
tanto industriales como de instrumentacin. En el anexo 4 se muestra los
principales componentes que utilizan fuerza neumtica para su trabajo
dependiendo del tipo movimiento.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
15
Cilindros neumticos: conceptos y definicin
Son dispositivos motrices en equipos neumticos que transforman energa esttica
del aire a presin, haciendo avances y retrocesos en una direccin rectilnea. Se
utilizan ampliamente en el campo de la automatizacin para el desplazamiento
alimentacin o elevacin de materiales o elementos de las mismas mquinas.
Existen diversos tipos de cilindros de acuerdo al trabajo al que van a ser
sometidos, relacionando caractersticas y espacio de trabajo entre los ms
utilizados estn:
Cilindro de simple efecto
En este tipo de cilindro el esfuerzo neumtico va en un solo sentido el otro serealiza por un resorte o fuerzas exteriores, en la Figura 5 se observa su principio
constructivo.
Cilindro de doble efecto
En este tipo de cilindro el esfuerzo neumtico se realiza en ambos sentidos,
teniendo dos entradas de aire comprimido una para el movimiento de avance y
otra para el movimiento de retroceso, como puede apreciar en la Figura 6.
Figura 5. Cilindro de simple efecto
Figura 6. Cilindro de doble efecto
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
16
Cilindro de doble efecto con vstago pasante
En este cilindro existe la a posibilidad de realizar un trabajo en ambos lados del
mismo. Adems la gua del vstago se ve favorecida por tener a ahora 2 puntos
de apoyo (ver Figura 7).
Figura 7. Cilindro de doble efecto con vstago pasante
Cilindro posicionador
En este cilindro es frecuente unir dos o ms cilindros entre s para lograr varias
posiciones en forma estable (ver Figura 8).
Figura 8. Cilindro posicionador
Caractersticas tcnicas para los cilindros neumticos
Fuerza de empuje del cilindro
La fuerza generada en el cilindro, es funcin del dimetro del embolo, de la
presin del aire comprimido y de la resistencia de rozamiento.
Como la fuerza de presin se mide en estado de reposo, la resistencia de
rozamiento corresponde al momento de arranque del embolo. En el caso ms
favorable del movimiento el rozamiento es nulo hasta el estado de reposo. Lafuerza de presin del cilindro puede calcularse por:
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
17
Dnde:
D= dimetro del embolo (m)
d= dimetro del vstago (m)
A= rea del embolo (
)
f= fuerza del muelle (N)
F= fuerza de presin (N)
P= presin de trabajo (Pa)
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
18
Velocidad del mbolo
La velocidad media del mbolo en los cilindros estndar est comprendida entre
0,1 y 1,5 m/seg (6 a 90 m/min) En los cilindros especiales, la velocidad puede
hacerse mayor. La velocidad del mbolo es funcin de la presin del aire, de lafuerza antagonista, de las secciones de las tuberas, de la longitud de las tuberas
entre la vlvula de mando y el cilindro y tambin del dimetro nominal de la vlvula
de mando. Adems la velocidad del embolo tambin puede ser afectada por
vlvulas de estrangulacin o vlvulas de escape rpido.
Carga de pandeo del vstago
En las carreras largas ha de tenerse siempre muy presente la carga de pandeo del
vstago. Los fabricantes construyen sus cilindros teniendo en cuenta ya el
aspecto, y para la generalidad de los cilindros puede escogerse en lugar del
vstago normal uno de mayor seccin. Este problema se acenta particularmente
en los cilindros con sujecin oscilante o con brida trasera para los que se
consideran las longitudes totales del cilindro y del vstago extrado.
En este caso debe prestarse mucha atencin a la longitud de apoyo; y por
consiguiente, es recomendable escoger una longitud de cilindro mayor que la
necesaria para la carrera de trabajo. Para el clculo de la carga por pandeo
permitida debe tomarse por base la frmula de Euler. El peligro de rotura por
pandeo se reduce considerablemente en los vstagos con gua adicional fuera del
cilindro.
Elementos de mando neumticos: vlvulas
Los mandos neumticos estn constituidos por elementos de sealizacin,
elementos de mando y una parte de trabajo. Los elementos de sealizacin y
mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y se denominan
vlvulas. Las vlvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha,
el paro y la direccin, as como la presin o el caudal del fluido enviado por un
compresor de aire comprimido. En lenguaje internacional, el trmino "vlvula" o
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
19
"distribuidor" es el trmino general de todos los tipos tales como vlvulas
antirretorno, de bloqueo, etc.
Las vlvulas comandan e influyen sobre el flujo del medio presurizado. Ellas guan
el medio dosificado y en el momento correcto hacia los componentes que realizanun trabajo.
Dependiendo de su funcin especfica se diferencian distintos tipos de vlvulas:
Direccionales: controlan el inicio, parada, y direccin del medio presurizado.
De bloqueo: bloquean el flujo en un sentido contrario y liberan en sentido
contrario.
De caudal: influyen sobre el caudal del medio que est fluyendo.
De presin: influyen sobre la presin del medio presurizado o bien se
controlan con esta presin.
En la Figura 9 se puede apreciar un circuito neumtico en el que se utilizan 3 tipos
de vlvulas: direccionales, de cierre o bloqueo y de caudal.
Figura 9. Circuito con vlvula de caudal, de cierre y direccional
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
20
Electroneumtica: generalidades
En electroneumtica, la energa elctrica substituye a la energa neumtica como
el elemento natural para la generacin y transmisin de las seales de control que
se ubican en los sistemas de mando.
Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego estn constituidos
bsicamente para la manipulacin y acondicionamiento de las seales de voltaje y
corriente que debern de ser transmitidas a dispositivos de conversin de energa
elctrica a la energa neumtica para lograr activacin de los actuadores
neumticos.
Dispositivos elctricos
El conjunto de elementos que debemos de introducir para lograr el accionamiento
de los actuadores neumticos son bsicamente:
Elementos de retencin
Son empleados, generalmente, para generar la seal de inicio del sistema, o en su
defecto, para realizar paros, ya sea de emergencia o slo momentneos. El
dispositivo ms comn e es el botn pulsador (ver Figura 10).
Figura 10. Pulsador
Interruptores mecnicos de final de carrera
Estos interruptores son empleados, generalmente, para ausencia de algn
elemento, por medio del contacto mecnico entre el interruptor y el elemento a ser
detectado.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
21
Figura 11. Interruptor final de carrera, normalmente abierto
Vlvulas electroneumticas
El dispositivo medular en un circuito electroneumtico, es la vlvula
electroneumtica. Esta vlvula realiza la conversin de energa elctrica,
proveniente de los relevadores a energa neumtica, transmitida a los actuadoreso a alguna otra vlvula neumtica. Esencialmente consiste de una vlvula
neumtica a la cual se le adhiere una bobina sobre la cual se hace pasar una
corriente para generar un campo magntico que, finalmente, generar la
conmutacin en la corredera interna de la vlvula, generando as el cambio de
estado de trabajo de la misma, modificando las lneas de servicio. La
representacin de una vlvula electroneumtica 3/2 de regreso por resorte, es
como lo muestra la Figura 12.
Figura 12. Vlvula electroneumtica
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
22
Microcontrolador
Dentro de los tpicos del curso de Diseo e Implementacin de Sistemas
Digitales, se introdujo como materia del ramo, las aplicaciones y programacin de
los microcontroladores PIC, especficamente el PIC18F452, el cual se us para
crear un sistema de alarma, que tuviera caractersticas varias, como un display, en
el cual el usuario pudiera seleccionar distintas opciones desde un teclado
multiplexado, como asignar Hora/Fecha, supervisar el estado de puertas y
ventanas, etc.
En vista de que este material es nuevo, se pens en la necesidad de crear un
manual que fuese en ayuda de los futuros alumnos del ramo, como tambin de
todos aquellos que se interesen en aprender el uso del PIC.
La finalidad de este manual, es entregar las herramientas iniciales sobre el uso,
programacin y consejos que permitan crear los cimientos necesarios para que el
alumno aprenda los conocimientos bsicos y sea capaz de realizar proyectos
usando las capacidades de estos microcontroladores.
El microcontrolador PICf452
Este integrado de la familia PIC, forma parte de los circuitos integrados de
Microchip Technology Inc., que pertenece a la categora de los
microcontroladores. Presenta caractersticas muy verstiles que le permiten
aplicaciones en un gran nmero de variedades (ver figura 13)
Caractersticas Tcnicas:
Memoria Flash de 32 Kbytes.
Nmero de instrucciones: 16384.
RAM (incluida) de 1536 bytes.
Datos EEPROM 256 bytes.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
23
Caractersticas Perifricas:
Posee 5 puertos I/O, de 8 bits, menos el puerto A que slo tiene 7 bits.
Compatibilidad A/D de 10 bits.
Tiene un generador de oscilacin que le brindan caractersticas de timer.
Figura 13. Configuracin del PIC 18f452
Programacin del PIC
El Kit de desarrollo trae un software en el cual se puede hacer la programacin el
PIC; en primera instancia se puede hacer directamente en lenguaje assembler
usando el set de instrucciones propio del microcontrolador, pero la dificultad de
hacerlo puede ser un tanto grande, sobre todo si no se tiene mucha experiencia en
microcontroladores, o bien, en lenguaje assembler.
Por eso, la opcin ms simple, es la programacin en lenguaje C, al cual se est
ms habituado, otra razn para programar en C, es que ste es un lenguaje de
mayor nivel; lo que implica que no es necesario tener que adaptarse a los distintos
tipos de microcontroladores. No como lo que ocurre en assembler, como este es
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
24
un programa de bajo nivel, implica que cada chip tiene su propio set de
instrucciones y por ende hay que adaptarse a cada uno.
Pero aparecen otras dificultades; como el procedimiento del software de aceptar la
escritura C y transformarla en instrucciones assembler.
Para ello, la solucin es la siguiente: implementar un grabador de PIC propio,
compatible para lenguaje C. El circuito de ste es simple de implementar.
El esquema del circuito fue extrado desde Internet a travs de la pgina
http://www.pablin.com.ar/; (ver figura 14) en donde adems, hay varios otras
opciones e informacin sobre microcontroladores e interesantes temas
relacionados con electrnica.
Figura 14. Diagrama del PIC
Anlisis del circuito del grabador.
Para la alimentacin, usar una fuente de voltaje de 12 v.
Vcc: corresponde al voltaje de alimentacin del PIC, 5 v.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
25
Vpp: corresponde al voltaje de programacin del PIC, 12 v.
Scl: corresponde a la frecuencia de reloj.
Sda: corresponde a la entrada/salida de datos del PIC.
El LED marcado como "PIC" indica cuando no hay presencia de tensin de
programacin (VPP) en el zcalo. Cuando este LED est apagado la tensin est
presente en los zcalos PIC. Nunca insertar o quitar microcontroladores de los
zcalos estando este indicador apagado.
Esto ocurre debido a que desde el PIN 6 llega una pequea corriente a la base del
transistor; lo que hace que ste, del estado saturacin pase a corte y deje fluir
toda la corriente colector emisor que viene a travs de la resistencia de1K.
El inversor que est presente (74LS04) tiene la misin de ser una especie de
buffer, retardando la seal y levantndola; por eso la seal es negada dos veces,
esto fue pensado para aquellas situaciones en que el cable es demasiado largo y
la seal tiende a atenuarse o a presentar ruido.
Arquitectura Harvard
Los microcontroladores PIC 18FXXX poseen arquitectura Harvard, con una
memoria de datos de 1536 Bytes, 256 bytes de EEPROM, una memoria de
programa de 16.384 Instrucciones.
El procesador
Es el elemento ms importante del microcontrolador y determina sus principales
caractersticas, tanto a nivel hardware como software.
Se encarga de direccionar la memoria de instrucciones, recibir la instruccin en su
curso, su descodificacin y la ejecucin de la operacin que implica dicha
instruccin, as como la bsqueda de los operndoos y el almacenamiento del
resultado.
Existen tres orientaciones en cuanto a la arquitectura u funcionalidad de los
procesadores actuales.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
26
CISC: Un gran nmero de procesadores de procesadores usados en los
microcontroladores estn basados en la filosofa CISC (Computadores de Juego
de Instrucciones Complejo). Disponen de ms de 80 instrucciones maquina en su
repertorio algunas de las cuales sonmuy sofisticadas y potentes, requiriendo
muchos ciclos para una ejecucin.
Existen tres orientaciones en cuanto a la arquitectura y funcionalidad de los
procesadores actuales.
RISC: Tanto la industria de los computadores comerciales como la de los
microcontroladores estn decantndose hacia la filosofa RISC (Computadoresde
Juego de Instrucciones Reducido). En estos procesadores el repertorio de
maquine es muy reducido y las instrucciones son simples y, generalmente, seejecutan en un ciclo.
La sencillez y rapidez de las instrucciones permiten optimizar el hardware y el
software del procesador.
SISC: (Computadores de Juego de Instrucciones Especifico): En los
microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas, el juego de
instrucciones, adems de ser muy reducido, es especifico, es decir, las
instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicacin prevista.
El procesador del PIC18F452
El PIC18F452 tiene un procesador de alto rendimiento RISC es capaz de procesar
hasta 10MIPS (con un reloj de 40Mhz) con instrucciones de 16 Bits y un camino
de datos de 8 bits: Adems incorpora un multiplicador de 8x8 en hardware de un
solo ciclo.
La memoria de programa puede direccional hasta 32KB (FLASH) la memoria dedatos hasta 1.5KB, i una EEPROM de 256 bytes.
Las interrupciones disponen de diferentes niveles de prioridad.
Organizacin de la Memoria.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
27
Memoria Interna (RAM).
La memoria interna de datos, tambin llamada archivo de registros (register file),
cada registro de la memoria tiene una direccin de 12bits, es decir que obtenemos
una capacidad de 4096 bytes. El mapa de memoria se divide en 16 bancos de 256bytes, cada uno.
La memoria de datos est dividida en dos reas. Una de ellas corresponde al
banco de Registro de Propsito General (GPR), y la otra dedicada a los Registros
de Funciones Especiales (SFR), que controlan los recursos y perifricos del
microcontrolador. Las dos reas estn repartidas en Bancos, que se selecciona n
mediante ciertos bits destinados a ese propsito que se hallan en el Registro de
Seleccin de Banco (BSR). Cuando se realiza un acceso a una posicin situadafuera de los bancos. Se ignoran los bits del BSR.
El Registro de Seleccin del banco se emplea en conmutacin de bancos en el
rea de la memoria de datos, los 4 bits bajos del BSR determina a que banco se
acceder (ver figura 15).
Figura 15. Organizacin de la memoria interna RAM
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
28
Memoria de Programa.
El contador de Programa PC, tiene un tamao de 21 bits y proporciona la direccin
de la instruccin a la que se accede. Con 21 bits se puede direccional hasta 2
Mbytes de memoria de programa. La memoria de programa la utilizaremos en elproyecto para el cdigo.
Los microcontroladores dotados de memoria EEPROM una vez instalados en el
circuito, pueden grabarse y borrarse cuantas veces se quiera sin ser retirados de
dicho circuito. Para ello se usan grabadores en circuito que confieren una gran
flexibilidad y rapidez a la hora de realizar modificaciones en el programa de
trabajo.
El nmero de veces que puede grabarse y borrarse una memoria EEPROM es
finito, por lo que no es recomendable una reprogramacin contina. Son muy
idneos para la enseanza y la Ingeniera de diseo.
Se va extendiendo en los fabricantes la tendencia de incluir una pequea zona de
memoria EEPROM en los circuitos programables para guardar y modificar
cmodamente una serie de parmetros que adecuan el dispositivo a las
condiciones del entorno.
La EEPROM la utilizaremos para almacenar las secuencias a enviar para el
sensor a travs del PUERTO B.
En los microcontroladores tradicionales todas las operaciones se realizan sobre el
acumulador. La salida del acumulador est conectada a una de las entradas de la
Unidad Aritmtica y Lgica (ALU), y por lo tanto ste es siempre uno de los dos
operndoos de cualquier instruccin. Por convencin, las instrucciones de simple
operando (borrar, incrementar, decrementar, complementar), actan sobre el
acumulador. La salida de la ALU va solamente a la entrada del acumulador, por lo
tanto el resultado de cualquier operacin siempre quedara en este registro. Para
operar sobre un dato de memoria, luego realizar la operacin siempre hay que
mover el acumulador a la memoria con una instruccin adicional.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
29
En los microcontroladores PIC, la salida de la ALU va al registro W y tambin a la
memoria de datos, por lo tanto el resultado puede guardarse en cualquiera de los
dos destinos. En las instrucciones de doble operando, uno de los dos datos
siempre debe estar en el registro W, como ocurra en el modelo tradicional con el
acumulador. En las instrucciones de simple operando el dato en este caso se toma
de la memoria (tambin por convencin). La gran ventaja de esta arquitectura es
que permite un gran ahorro de instrucciones ya que el resultado de cualquier
instruccin que opere con la memoria, ya sea de simple o doble operando, puede
dejarse en la misma posicin de memoria o en el registro W, segn se seleccione
con un bit de la misma instruccin. Las operaciones con constantes provenientes
de la memoria de programa (literales) se realizan solo sobre el registro W. (Figura
16, Figura 17).
Figura 16. Microprocesador tradicional Figura 17. Microcontrolador PIC
Contador de programa
Este registro, normalmente denominado PC, es totalmente equivalente al de todos
los microprocesadores y contiene la direccin de la prxima instruccin a ejecutar.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
30
Se incrementa automticamente al ejecutar cada instruccin, de manera que la
secuencia natural de ejecucin del programa es lineal, una instruccin despus de
la otra. Algunas instrucciones que llamaremos de control, cambian el contenido del
PC alterando la secuencia lineal de ejecucin.
Dentro de estas instrucciones se encuentran el GOTO y el CALL que permiten
cargar en forma directa un valor constante en el PC haciendo que el programa
salte a cualquier posicin de la memoria. Otras instrucciones de control son los
SKIP o salteos condicionales, que producen un incremento adicional del PC sise
cumple una condicin especfica, haciendo que el programa saltee, sin ejecutar, la
instruccin siguiente.
El PC es un registro de 21bits en los 18F452, lo que permite direccionar 2Mbytesde memoria de programa.
Puertos de Entrada/Salida.
La principal utilidad de las patitas que posee la cpsula que contiene un
microcontrolador es soportar las lneas de E/S que comunican al computador
interno con los perifricos exteriores.
Segn los controladores de perifricos que posea cada modelo de
microcontrolador, las lneas de E/S se destinan a proporcionar el soporte a las
seales de entrada, salida y control.
Los microprocesadores PIC18F452 tienen cinco puertos de entrada/salida paralelo
de usos generales llamados PUERTO A, PUERTO B, PUERTO C, PUERTO D y
PUERT E. Algunos pines de estos puertos estn multiplexados con funciones
especficas de algunos perifricos. Se puede la funcin mediante el software.
Cada puerto tiene tres registros de operacin:
-El registro TRIS que determina la direccin del puerto (1 = entrada,0 = salida).
-El registro PORT que establece los niveles ledos a los pines delpuerto.
-El registro LAT como alternativa al registro anterior.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
31
Puerto A
Se trata de un puerto bidireccional de 7 bits. Mediante el registro TRISA hemos
configurados los pines de la siguiente manera:
Tabla 2: Pines Puerta A
Puerto B
Se trata de un puerto bidireccional de 8 bits. Mediante el registro TRISB hemos
configurado 2 pines como salidas para sacar las seales de control del sensor i 1
pin como entrada para recibir la salida del sensor.
Tabla 3: Pines Puerta B
Puerto C
Se trata de un puerto bidireccional de 8 bits. Mediante el registro TRISC
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
32
Se ha configurado 2 pines como entradas por donde se envan los datos de la
comunicacin I2C, y hemos configurado 5 pines como salida que van hacia la A/D
externa.
Tabla 4: Pines Puerta C
Puerto D
Se trata de un puerto bidireccional de 8 bits. Mediante e l registro TRISD solo
hemos configurado un pin como salida que va hacia la A/D externa.
Tabla 5: Pines Puerta D
Interrupciones.
Este sistema consiste en un mecanismo por el cual un evento interno o externo,
asincrnico respecto del programa, puede interrumpir la ejecucin de ste
produciendo automticamente un salto a una subrutina de atencin, de manera
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
33
que pueda atender inmediatamente el evento, y retomar luego la ejecucin del
programa exactamente en donde estaba al momento de ser interrumpido. Este
mecanismo es muy til por ejemplo para el manejo de timers o rutinas que deben
repetirse peridicamente (refresh de display, antirebote de teclado, etc.), deteccin
de pulsos externos, recepcin de datos, etc.
Funcionamiento
En los 18FXX las interrupciones se comportan casi exactamente igual que las
subrutinas. Desde el punto de vista del control del programa, al producirse una
interrupcin se produce el mismo efecto que ocurrira si el programa tuviese un
CALL 0004h en el punto en que se produjo la interrupcin. En uno de los registros
de control del sistema de interrupciones existe un bit de habilitacin general deinterrupciones GIE, que debe ser programado en 1 para que las interrupciones
puedan actuar. Al producirse una interrupcin, este bit se borra automticamente
para evitar nuevas interrupciones. La instruccin RETFIE que se utiliza al final de
la rutina de interrupcin, es idntica a un retorno de subrutina, salvo que adems
coloca en uno automticamente el bit GIE volviendo a habilitar las interrupciones.
Dentro de la rutina de interrupcin, el programa deber probar el estado de los
flags de interrupcin de cada una de las fuentes habilitadas, para detectar cual fue
la que causo la interrupcin y as decidir qu accin tomar. (Figura 18)
Figura 18. Lgica de las interrupciones
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
34
Perro guardin o Watchdog.
Cuando el computador personal se bloquea por un fallo del software u otra causa,
se pulsa el botn del reset y se reinicializa el sistema. Pero un microcontrolador
funciona sin el control de un supervisor y de forma continuada las 24 horas del da.El Perro guardin consiste en un temporizador que, cuando se desborda y pasa
por 0, provoca un reset automticamente en el sistema.
Se debe disear el programa de trabajo que controla la tarea de forma que
refresque o inicialice al Perro guardin antes de que provoque el reset. Si falla el
programa o se bloquea, no se refrescar al Perro guardin y, al completar su
temporizacin, ladrar y ladrar hasta provocar el reset.
Estado de reposo o de bajo consumo.
Son abundantes las situaciones reales de trabajo en que el microcontrolador debe
esperar, sin hacer nada, a que se produzca algn acontecimiento externo que le
ponga de nuevo en funcionamiento. Para ahorrar energa, (factor clave en los
aparatos porttiles), los microcontroladores disponen de una instruccin especial
(SLEEP en los PIC), que les pasa al estado de reposo o de bajo consumo, en el
cual los requerimientos de potencia son mnimos. En dicho estado se detiene el
reloj principal y se congelan sus circuitos asociados, quedando sumido en un
profundo sueo el microcontrolador. Al activarse unainterrupcin ocasionada por
el acontecimiento esperado, el microcontrolador se despierta y reanuda su trabajo.
Encapsulado.
El PIC18F452 est disponible en varios formatos nosotros utilizaremos el
encapsulado DIP.
Este es el encapsulado ms empleado en montajes por taladro pasante en placa.Este puede ser cermico (marrn) o de plstico (negro). Un dato importante en
todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen, en los circuitos
es de vital importancia este dato, as en este tipo el estndar se establece en 0,1
pulgadas (2,54 mm).
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
35
Tabla 6: Pines del microcontrolador
Oscilador.
Todos los microcontroladores disponen de un circuito oscilador que genera una
onda cuadrada de alta frecuencia, que configura los impulsos de reloj usados en la
sincronizacin de todas las operaciones del sistema.
Generalmente, el circuito de reloj est incorporado en el microcontrolador y solo se
necesitan unos pocos componentes exteriores para seleccionar y estabilizar la
frecuencia de trabajo. Dichos componentes suelen consistir en un cristal de cuarzo
junto a elementos pasivos o bien un resonador cermico o una red R-C.
Aumentar la frecuencia de reloj supone disminuir el tiempo en que se ejecutan las
instrucciones pero lleva aparejado un incremento del consumo de energa.
Puertos de Comunicacin.
Para dotar al microcontrolador de la posibilidad de comunicarse con otros
dispositivos externos, otros buses de microprocesadores, buses de sistema, buses
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
36
de redes y poder adaptarlos con otros elementos bajo otras normas y protocolos
algunos modelos disponen de recursos que se lo permiten.
Mdulo MSSP
EL mdulo MSSP (Master Synchronous Port) es un puerto de comunicacin serial
sncrona half y full duplex y orientado para comunicaciones con componentes
externos.
Puede funcionar en dos modos de comunicacin:
-SPI Serial Peripheral Interface
-I2C Inter-Integrated Circuit
Mdulo Usart
El Puerto USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) es
un puerto serial orientado a establecer comunicacin con equipos con protocolo
EIA-232.
Hasta 2 puertos seriales Usart pueden estar incorporados en algunos PIC18.Cada
puerto serial puede ser configurado en forma distinta.
Puede funcionar en los siguientes modos
-Asncrono - Full Duplex
-Sncrono Master - Half Duplex
-Sncrono Slave - Half Duplex
En nuestro caso utilizaremos el modo asncrono ya que es el estndar del puerto
RS-232 de cualquier ordenador.
Asncrono (full-duplex )
La comunicacin es bidireccional. La patota RC6/TX acta como lnea de
transmisin y la RC7/RX como lnea de recepcin. Cada dato lleva un bit de inicio
y otro de stop. En este modo se transmiten tramas de 10 bits con codificacin
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
37
NRZ, es decir tenemos un bit de inicio a nivel bajo, 8 bits de datos y un bit final de
trama a nivel alto.
Sincrono (semiduplex)
Comunicacin unidireccional. Una sola lnea para los datos que se implementan
sobre la patita RC7/RX. En el modo master la seal de reloj sale por la patita
RC6/TX. En el modo esclavo entra por ella (figura 19).
Figura 19. Diagrama de bloques del transmisor de la USART
TRIAC
El TRIAC es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para
controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que
conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversin de la tensin o al
disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento. El TRIAC puede ser
disparado independientemente de la polarizacin de puerta, mediante una
corriente de puerta positiva o negativa.
Figura 20. Smbolo del TRIAC.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
38
En la Figura 20 se muestra el smbolo esquemtico e identificacin de las
terminales de un triac, la nomenclatura nodo 2 (A2) y nodo 1 (A1) pueden ser
reemplazados por Terminal Principal 2 (T2) y Terminal Principal 1 (T1)
respectivamente.
Estructura
La estructura contiene seis capas como se indica en la figura 21, aunque funciona
siempre como un tiristor de cuatro capas. En sentido T2-T1 conduce a travs de
P1N1P2N2 y en sentido T1-T2 a travs de P2N1P1N4. La capa N3 facilita el
disparo con intensidad de puerta negativa. La complicacin de su estructura lo
hace ms delicado que un tiristor en cuanto a di/dt y dv/dt y capacidad para
soportar sobre intensidades. Se fabrican para intensidades de algunos amperios
hasta unos 200 (A) eficaces y desde 400 a 1000 (V) de tensin de pico
repetitivo. Los TRIAC son fabricados para funcionar a frecuencias bajas; los
fabricados para trabajar a frecuencias medias son denominados alternistores.
El TRIAC acta como dos rectificadores controlados de silicio (SCR) en paralelo
Figura 3, este dispositivo es equivalente a dos "latchs"( transistores conectados
con realimentacin positiva, donde la seal de retorno aumenta el efecto de la
seal de entrada).
Figura 21. Estructura bsica del TRIAC.
La diferencia ms importante que se encuentra entre el funcionamiento de un
TRIAC y el de dos tiristores es que en este ltimo caso cada uno de los
dispositivos conducir durante medio ciclo si se le dispara adecuadamente,
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
39
bloquendose cuando la corriente cambia de polaridad, dando como resultado una
conduccin completa de la corriente alterna. El TRIAC, sin embargo, se bloquea
durante el breve instante en que la corriente de carga pasa por el valor cero, hasta
que se alcanza el valor mnimo de tensin entre T2 y T1, para volver de nuevo a
conducir, suponiendo que la excitacin de la puerta sea la adecuada.
Esto implica la prdida de un pequeo ngulo de conduccin, que en el caso de
cargas resistivas, en las que la corriente est en fase con la tensin, no supone
ningn problema. En el caso de cargas reactivas se debe tener en cuenta, en el
diseo del circuito, que en el momento en que la corriente pasa por cero no
coincide con la misma situacin de la tensin aplicada, apareciendo en este
momento unos impulsos de tensin entre los dos terminales del componente
(figura 22).
Figura 22. Configuracin del TRIAC
Mtodos de disparo
El TRIAC posee dos nodos denominados (MT1 y MT2) y una compuerta G. La
polaridad de la compuerta G y la polaridad del nodo 2, se miden con respecto al
nodo 1.
El triac puede ser disparado en cualquiera de los dos cuadrantes I y III mediante la
aplicacin entre los terminales de compuerta G y MT1 de un impulso positivo o
negativo. Esto le da una facilidad de empleo grande y simplifica mucho el circuito
de disparo. Veamos cules son los fenmenos internos que tienen lugar en los
cuatro modos posibles de disparo.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
40
El primer modo del primer cuadrante designado por I (+), es aquel en que la
tensin del nodo MT2 y la tensin de la compuerta son positivas con respecto al
nodo MT1 y este es el modo ms comn (Intensidad de compuerta entrante).
La corriente de compuerta circula internamente hasta MT1, en parte por la unin
P2N2 y en parte a travs de la zona P2. Se produce la natural inyeccin de
electrones de N2 a P2, que es favorecida en el rea prxima a la compuerta por la
cada de tensin que produce en P2 la circulacin lateral de corriente de
compuerta. Esta cada de tensin se simboliza en la figura por signos + y -. Parte
de los electrones inyectados alcanzan por difusin la unin P2N1 que bloquea el
potencial exterior y son acelerados por ella inicindose la conduccin.
Disparo por corriente continua
En este caso la tensin de disparo proviene de una fuente de tensin continua
aplicada al TRIAC a travs de una resistencia limitadora de la corriente de puerta.
Es necesario disponer de un elemento interruptor en serie con la corriente de
disparo encargado de la funcin de control, que puede ser un simple interruptor
mecnico o un transistor trabajando en conmutacin(ver figura 23).
Este sistema de disparo es el normalmente empleado en los circuitos electrnicos
alimentados por tensiones continuas cuya funcin sea la de control de unacorriente a partir de una determinada seal de excitacin, que generalmente se
origina en un transductor de cualquier tipo.
Figura 23. Disparo de corriente continua del TRIAC
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
41
Disparo por corriente alterna.
El disparo por corriente alterna se puede realizar mediante el empleo de un
transformador que suministre la tensin de disparo, o bien directamente a partir de
la propia tensin de la red con una resistencia limitadora de la corriente de puertaadecuada y algn elemento interruptor que entregue la excitacin a la puerta en el
momento preciso (figura 24).
Figura 24. Disparo por corriente alterna del TRIAC
Caractersticas generales y aplicaciones
La versatilidad del TRIAC y la simplicidad de su uso le hacen ideal para unaamplia variedad de aplicaciones relacionadas con el control de corrientes alternas.
Una de ellas es su utilizacin como interruptor esttico ofreciendo muchas
ventajas sobre los interruptores mecnicos convencionales, que requieren siempre
el movimiento de un contacto, siendo la principal la que se obtiene como
consecuencia de que el TRIAC siempre se dispara cada medio ciclo cuando la
corriente pasa por cero, con lo que se evitan los arcos y sobre tensiones derivadas
de la conmutacin de cargas inductivas que almacenan una determinada energa
durante su funcionamiento.
Resumiendo, algunas caractersticas de los TRIACS:
-El TRIAC conmuta del modo de corte al modo de conduccin cuando se inyecta
corriente a la compuerta. Despus del disparo la compuerta no posee control
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
42
sobre el estado del TRIAC. Para apagar el TRIAC la corriente andica debe
reducirse por debajo del valor de la corriente de retencin Ih.
-La corriente y la tensin de encendido disminuyen con el aumento de temperatura
y con el aumento de la tensin de bloqueo.
-La aplicacin de los TRIACS, a diferencia de los Tiristores, se
encuentra bsicamente en corriente alterna. Su curva caracterstica refleja un
funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer
cuadrante del sistema de ejes. Esto es debido a su bidireccionalidad.
-La principal utilidad de los TRIACS es como regulador de potencia entregada a
una carga, en corriente alterna.
Caractersticas del TRIAC empleado en el prototipo: 2N 6075BG
Taladro
El taladro es unamquina herramienta donde se mecanizan la mayora de
losagujeros que se hacen a las piezas en los talleres mecnicos. Destacan
estasmquinas por la sencillez de su manejo. Tienen dos movimientos: El
derotacin de labroca que le imprime elmotor elctrico de la mquina a travs de
unatransmisin porpoleas yengranajes, y el deavance de penetracin de la
broca, que puede realizarse de forma manual sensitiva o de forma automtica, si
incorpora transmisin para hacerlo.
Se llama taladrar a la operacin demecanizado que tiene por objeto producir
agujeros cilndricos en una pieza cualquiera, utilizando como herramienta
unabroca. La operacin de taladrar se puede hacer con un taladro porttil, con
una mquina taladradora, en untorno, en unafresadora, en uncentro de
mecanizado CNC o en unamandrinadora.
De todos los procesos de mecanizado, el taladrado es considerado como uno de
los procesos ms importantes debido a su amplio uso y facilidad de realizacin,
puesto que es una de las operaciones de mecanizado ms sencillas de realizar y
que se hace necesario en la mayora de componentes que se fabrican.
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_herramientahttp://es.wiktionary.org/wiki/es:agujerohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_de_rotaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Brocahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Poleahttp://es.wikipedia.org/wiki/Engranajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Avancehttp://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Brocahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fresadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Control_num%C3%A9rico_por_computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Control_num%C3%A9rico_por_computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mandrinadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mandrinadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Control_num%C3%A9rico_por_computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Control_num%C3%A9rico_por_computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fresadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornohttp://es.wikipedia.org/wiki/Brocahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Avancehttp://es.wikipedia.org/wiki/Engranajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Poleahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Brocahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_de_rotaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinahttp://es.wiktionary.org/wiki/es:agujerohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_herramienta5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
43
Las taladradoras descritas en este artculo, se refieren bsicamente a las
utilizadas en lasindustrias metalrgicas para elmecanizado demetales, otros
tipos de taladradoras empleadas en la cimentaciones de edificios y obras pblicas
as como ensondeos mineros tienen otras caractersticas muy diferentes y sern
objeto de otros artculos especficos.
Produccin de agujeros
Los factores principales que caracterizan un agujero desde el punto de vista de su
mecanizado son:
-Dimetro
-Calidad superficial ytolerancia
-Material de la pieza
-Material de la broca
-Longitud del agujero
-Condiciones tecnolgicas del mecanizado
-Cantidad de agujeros a producir
-Sistema de fijacin de la pieza en el taladro.
Casi la totalidad de agujeros que se realizan en las diferentes taladradoras que
existen guardan relacin con la tornillera en general, es decir la mayora de
agujeros taladrados sirven para incrustar los diferentes tornillos que se utilizan
para ensamblar unas piezas con otras de los mecanismos o mquinas de las que
forman parte.
Segn este criterio hay dos tipos de agujeros diferentes los que son pasantes yatraviesan en su totalidad la pieza y los que son ciegos y solo se introducen una
longitud determinada en la pieza sin llegarla a traspasar, tanto unos como otros
pueden ser lisos o pueden ser roscados.
http://es.wikipedia.org/wiki/Metalurgiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sondeo_geot%C3%A9cnicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rugosidad_(mec%C3%A1nica)http://es.wikipedia.org/wiki/Tolerancia_de_fabricaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tolerancia_de_fabricaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Rugosidad_(mec%C3%A1nica)http://es.wikipedia.org/wiki/Sondeo_geot%C3%A9cnicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalurgia5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
44
Respecto de los agujeros pasantes que sirven para incrustar tonillos en ellos los
hay de entrada avellanada, para tornillos de cabeza plana, agujeros de dos
dimetros para insertar tornillos allen y agujeros cilndricos de un solo dimetro
con la cara superior refrentada para mejorar el asiento de la arandela y cabeza del
tornillo. El dimetro de estos agujeros corresponde con el dimetro exterior que
tenga el tornillo.
Respecto de los agujeros roscados el dimetro de la broca del agujero debe ser la
que corresponda de acuerdo con el tipo de rosca que se utilice y el dimetro
nominal del tornillo. En los tornillos ciegos se debe profundizar ms la broca que la
longitud de la rosca por problema de la viruta del macho de roscar (figura 25).
Figura 25. Representacin grfica de los agujeros ciegos roscados
Parmetros de corte del taladrado
Los parmetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de
taladrado son los siguientes:
Eleccin del tipo de broca ms adecuado
Sistema de fijacin de la pieza Velocidad de corte (Vc) de la broca expresada de metros/minuto
Dimetro exterior de la broca u otra herramienta
Revoluciones por minuto (rpm) del husillo portabrocas
Avance en mm/rev, de la broca
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tornillo_(Representaci%C3%B3n).png5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
45
Avance en mm/mi de la broca
Profundidad del agujero
Esfuerzos de corte
Tipo de taladradora y accesorios adecuados
Velocidad de corte
Se define como velocidad de corte lavelocidad lineal de la periferia de la broca u
otra herramienta que se utilice en la taladradora (Escariador,macho de roscar,
etc). La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto (m/min), tiene
que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de
muchos factores, especialmente de la calidad y tipo de broca que se utilice, de la
dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la
velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la mquina son su
gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijacin de la
pieza y de la herramienta.
A partir de la determinacin de la velocidad de corte se puede determinar las
revoluciones por minuto que tendr el husillo portafresas segn la siguiente
frmula:
Donde Vces la velocidad de corte, nes la velocidad de rotacin de la herramienta
y Dces el dimetro de la herramienta.
La velocidad de corte es el factor principal que determina la duracin de la
herramienta. Una alta velocidad de corte permite realizar el mecanizado en menos
tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Los fabricantes de
herramientas y prontuarios de mecanizado, ofrecen datos orientativos sobre la
velocidad de corte adecuada de las herramientas para una duracin determinada
de la herramienta, por ejemplo, 15 minutos. En ocasiones, es deseable ajustar la
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_de_corte&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_de_corte&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_lineal&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Escariadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Macho_de_roscarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Macho_de_roscarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Escariadorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_lineal&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_de_corte&action=edit&redlink=15/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
46
velocidad de corte para una duracin diferente de la herramienta, para lo cual, los
valores de la velocidad de corte se multiplican por un factor de correccin. La
relacin entre este factor de correccin y la duracin de la herramienta en
operacin de corte no eslineal.
La velocidad de corte excesiva puede dar lugar a:
Desgaste muy rpido del filo de corte de la herramienta.
Deformacin plstica del filo de corte con prdida de tolerancia del
mecanizado.
Calidad del mecanizado deficiente.
La velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a:
Formacin de filo de aportacin en la herramienta.
Efecto negativo sobre la evacuacin de viruta.
Baja productividad.
Coste elevado del mecanizado.
Velocidad de rotacin de la broca
Lavelocidad de rotacin del husillo portabrocas se expresa habitualmente
en revoluciones por minuto (rpm). En las taladradoras convencionales hay una
gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor
principal y del nmero de velocidades de lacaja de cambios de la mquina. En las
taladradoras de control numrico, esta velocidad es controlada con un sistema
derealimentacin que habitualmente utiliza unvariador de frecuencia y puede
seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta
una velocidad mxima.
La velocidad de rotacin de la herramienta es directamente proporcional a la
velocidad de corte y al dimetro de la herramienta.
http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_linealhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Revoluciones_por_minutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Caja_de_cambioshttp://es.wikipedia.org/wiki/Realimentaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Variador_de_frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Variador_de_frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Realimentaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Caja_de_cambioshttp://es.wikipedia.org/wiki/Revoluciones_por_minutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_lineal5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
47
Velocidad de avance
El avance o velocidad de avance en el taladrado es la velocidad relativa entre la
pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El
avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en el proceso de
taladrado.
Cada broca puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance
por cada revolucin de la herramienta, denominado avance por revolucin(frev).
Este rango depende fundamentalmente del dimetro de la broca, de la
profundidad del agujero, adems del tipo de material de la pieza y de la calidad de
la broca. Este rango de velocidades se determina experimentalmente y se
encuentra en los catlogos de los fabricantes de brocas.
Adems esta velocidad est limitada por las rigideces de las sujeciones de la
pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la mquina. El
grosor mximo de viruta en mm es el indicador de limitacin ms importante para
una broca.
El filo de corte de las herramientas se prueba para que tenga un valor determinado
entre un mnimo y un mximo de grosor de la viruta.
La velocidad de avance es el producto del avance por revolucin por la velocidad
de rotacin de la herramienta.
Al igual que con la velocidad de rotacin de la herramienta, en las taladradorasconvencionales la velocidad de avance se selecciona de una gama de velocidades
disponibles, mientras que las taladradoras de control numrico pueden trabajar
con cualquier velocidad de avance hasta la mxima velocidad de avance de la
mquina.
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
48
Efectos de la velocidad de avance
Decisiva para la formacin de viruta
Afecta al consumo de potencia
Contribuye a la tensin mecnica y trmica
La elevada velocidad de avance da lugar a:
Buen control de viruta
Menor tiempo de corte
Menor desgaste de la herramienta
Riesgo ms alto de rotura de la herramienta
Elevada rugosidad superficial del mecanizado.
La velocidad de avance baja da lugar a:
Viruta ms larga
Mejora de la calidad del mecanizado
Desgaste acelerado de la herramienta
Mayor duracin del tiempo de mecanizado
Mayor coste del mecanizado
Tiempo de mecanizado
Para poder calcular el tiempo de mecanizado de un taladro hay que tener en
cuenta la longitud de aproximacin y salida de la broca de la pieza que se
mecaniza. La longitud de aproximacin depende del dimetro de la broca.
Fuerza especfica de corte
La fuerza de corte es un parmetro necesario para poder calcular la potencia
necesaria para efectuar un determinado mecanizado. Este parmetro est en
funcin del avance de la broca, de la velocidad de corte, de la maquinabilidad del
material, de la dureza del material, de las caractersticas de la herramienta y del
5/25/2018 Dise o y Automatizaci n de Un Taladro Neum tico de Presici n 2
http:///reader/full/diseno-y-automatizacion-de-un-taladro-neumatico-de-presici
49
espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente