¿Qué es el control numérico? - Conoce sus características y funcionamiento

El control numérico (CN) es un sistema de automatización que permite controlar el movimiento y la posición de una máquina herramienta mediante un programa de software informático. Su importancia en la industria es de gran impacto, principalmente porque reduce los costos de producción. Conoce más sobre el control numérico, todas sus características y cómo funciona este sistema numérico tan eficiente.

¿En qué consiste este sistema de control de máquinas herramienta?

El control numérico consiste en una forma de automatización en la que el equipo de procesamiento se controla a través de números, letras y otros símbolos o caracteres programables. Esto sucede gracias a un programa informático, el cual ofrece las instrucciones para el movimiento y la posición de la máquina herramienta.

Estos programas alimentan a la máquina mediante cintas magnéticas, tarjetas perforadas y otros medios. Sin embargo, hay que diferencias estas máquinas de las máquinas de Control Numérico Computarizado (CNC), las cuales se alimenta de software informático como CAD/CAM.

Carácter de uso común

La norma DIN 66024 y 66025 establecen una serie de caracteres que estandariza el lenguaje de programación y la interfaz para el funcionamiento del control numérico. Los de uso más común son los siguientes:

• N: número de bloque o secuencia.
• G: función preparatoria o modal.
• M: función auxiliar o no modal.
• F: velocidad de avance.
• S: velocidad de giro del husillo.
• T: selección de herramienta.
• X, Y, Z: coordenadas lineales en los ejes principales.
• I, J, K: coordenadas incrementales en los ejes principales.
• A, B, C: coordenadas angulares en los ejes secundarios o rotatorios.
• D: ángulo de rotación en una interpolación circular.
• H: compensación de longitud de la herramienta.
• R: el radio o la altura del arco en una interpolación circular.
• O: etiqueta para saltar a una parte del programa.

Principio de funcionamiento

El funcionamiento de este sistema basa su ejecución a través de una computadora o una unidad específica integrada en la máquina herramienta. Esta envía señales a los servomotores que controlan los ejes de coordenadas de la máquina.

Este sistema recibe información de los sensores que captan el estado y el funcionamiento de la máquina herramienta. Luego ajusta los parámetros de mecanizado según las condiciones.

Este proceso mecánico se puede adaptar a diferentes tipos de máquinas herramienta, como tornos, fresadoras, centros de mecanizado, etc.

Sistema de control numérico

Es el dispositivo que almacena y ejecuta el programa informático que contiene las instrucciones para el movimiento y la posición de la máquina herramienta. Este sistema puede ser una computadora o una unidad específica integrada en la máquina herramienta.

Programa informático

Es el conjunto de datos numéricos y alfanuméricos que definen las coordenadas, las velocidades y trayectorias, así como los tiempos de mecanizado de la pieza. Este programa se puede crear mediante un software específico o mediante un lenguaje de programación estandarizado llamado código G.

¿Qué tipo de máquinas herramienta pueden ser controladas con este sistema?

Existen diferentes tipos de máquinas herramienta que pueden ser controladas mediante el control numérico. Según el tipo de máquina, el dispositivo realiza el mecanizado de la pieza, mediante diferentes procesos: corte, torneado, fresado, taladrado, entre otros.

• Corte: permite cortar una pieza a través de un disco abrasivo, un chorro de agua a presión, un haz láser o un plasma. Esta máquina tiene dos o más ejes principales: eje X y Y, y eje Z.
• Torno: permite mecanizar piezas cilíndricas o cónicas mediante la rotación de la pieza y el avance lineal de una herramienta de corte. Este funciona con dos ejes principales: eje Z y eje X.
• Fresadora: mecaniza piezas con formas variadas y precisas, como ranuras, perfiles, cavidades, engranajes, etc. Además, puede tener varios ejes, según el tipo y la complejidad de la pieza a mecanizar. Los ejes principales son: eje X, eje Y y eje Z.
• Taladro: realiza el mecanizado de agujeros en una pieza mediante la rotación y avance de la broca. Este opera con un solo eje principal, el eje Z.

Estas máquinas también se agrupan en un proceso de mecanizado por control numérico, de acuerdo al tipo de movimiento que realizan. Los movimientos más comunes:

• Movimiento puntual: estas máquinas herramienta realizan un movimiento lineal o circular en uno o dos ejes. Por ejemplo, las taladradoras o las roscadoras.
• Movimiento continuo: son las que hacen el mismo movimiento lineal o circular pero en tres o más ejes, como sucede con los tornos o las fresadoras.
• Movimientos especiales: esta son las máquinas herramienta cuyos movimientos son más complejos o combinados en varios ejes. En este rubro podemos nombrar los centros de mecanizado o las máquinas de electroerosión.

¿Cuáles son las características del sistema control numérico?

Las características del sistema control numérico son muy ventajosas para la industria de la ingeniería. Conoce cuáles son:

• Precisión: el sistema mecaniza piezas con una gran exactitud dimensional y geométrica. En el proceso elimina los errores humanos y las variaciones térmicas o mecánicas.
• Rapidez: permite transformar piezas con una mayor velocidad y eficiencia. Además, minimiza los tiempos muertos y los cambios de herramienta.
• Calidad: ofrece una mayor calidad superficial y estructural. Al mismo tiempo evita las vibraciones que pueden conducir a deformaciones de las piezas.
• Flexibilidad: el sistema ofrece un mecanizado de una gran variedad de formas y materiales. Esto es posible gracias a su adaptabilidad a diferentes requerimientos mediante la modificación del programa informático.
• Economía: este sistema permite reducir los costes de producción y los desperdicios, gracias a que optimiza el uso del material y la energía.

¿Qué hace un operario del control numérico?

Esta figura es la persona que se encarga de realizar las siguientes tareas durante el proceso de mecanizado con la máquina herramienta. Sus funciones son:

• Preparar la máquina herramienta: debe verificar el estado de la máquina herramienta y seleccionar y montar las herramientas adecuadas. También se encarga de ajustar los parámetros de mecanizado y colocar la pieza en el dispositivo de sujeción.

• Introducir el programa informático ya sea mediante un dispositivo de almacenamiento externo, una conexión a una red o un teclado. Además, deberá comprobar que este programa sea correcto y compatible con la máquina herramienta.

• Supervisar el proceso: se encarga de iniciar y detener el proceso de mecanizado. También debe observar el funcionamiento de la máquina herramienta y del sistema de control numérico. El operario también debe intervenir en caso de emergencia o anomalía y realizar las correcciones necesarias.

• Verificar la calidad de la pieza: debe extraer la pieza de la máquina herramienta, limpiarla y medirla con los instrumentos adecuados. Luego, hace una comparación con las especificaciones técnicas para registrar los resultados.

¿Qué tipo de tecnología utiliza el sistema de automatización control numérico?

Este sistema utiliza una serie de tecnologías para poder llevar a cabo su función con resultados exitosos. Aquí mencionamos las más utilizadas.

• Sensores: son dispositivos que captan información sobre el estado y el funcionamiento de la máquina herramienta, como la posición, la velocidad, la temperatura y la presión. Los sensores envían esta información al sistema de control numérico para que pueda ajustar los parámetros de mecanizado.

• Actuadores: estos ejecutan las acciones ordenadas por el sistema de control numérico que se refieren al movimiento, la rotación y el cambio de herramienta. Estos dispositivos pueden ser eléctricos, hidráulicos, neumáticos o mecánicos.

• Interfaces: permiten la comunicación entre el operario y el sistema de control numérico, mediante pantallas, teclados, ratones, joysticks, y otros. Además, facilitan la introducción y la visualización del programa informático y los datos del proceso de mecanizado.

• Redes: ya sean locales o remotas, alámbricas o inalámbricas, las redes permiten la conexión entre diferentes dispositivos del sistema de control numérico. Estos dispositivos son computadoras, unidades de almacenamiento, sensores, actuadores, entre otros.

¿Qué es el software de control numérico?

Es el conjunto de programas informáticos que permiten crear y modificar el programa informático que contiene las instrucciones para el mecanizado de la pieza. El software de control numérico computarizado o CNC, puede ser de dos tipos:

•  Software CAD (Diseño Asistido por Computadora): sirve para diseñar la pieza en tres dimensiones mediante un modelo geométrico. Además, facilita la definición de las dimensiones, las formas y los materiales de la pieza.
• Software CAM (Manufactura Asistida por Computadora): permite generar el programa informático a partir del modelo geométrico creado con el software CAD. Este programa también facilita la definición de las trayectorias, las velocidades, los tiempos y las condiciones de mecanizado.

¿Por qué el control numérico es tan eficiente en la industria de la ingeniería?

Son muchos los aspectos que destacan la eficiencia del sistema de control numérico para la industria de la ingeniería. Algunas razones relevantes son:

• Ofrecen mejor precisión, rapidez y calidad en la fabricación de piezas, comparado con los sistemas convencionales.
• Mejora las estadísticas de reducción de los costes de producción
• Minimiza los errores humanos y ofrece mayor rendimiento.
• Tienen la capacidad de adaptarse a las demandas del mercado y a las innovaciones tecnológicas.