FMD 2021 - Estudio (Maquina de Control Numérico)

De Casiopea



TítuloFMD 2021 - Estudio (Maquina de Control Numérico)
AsignaturaFabricación con Medios Digitales 2021
Del CursoFabricación con Medios Digitales 2021
CarrerasDiseño, Diseño Gráfico, Diseño Industrial
2
Alumno(s)Javiera Ramírez Allendes, Rodrigo Parra Ortiz

Estudio primera parte : ¿Que es una máquina de control numérico?"

Introducción

Luego de haber estudiado los conceptos básicos de modelado usando las aplicaciones de Autodesk como Fusion 360, Autocad e Inventor, el profesor nos propuso que en grupos de no más de 4 personas, construir un “CNC”, mediante el uso de las herramientas dispuestas en el taller, principalmente se destacó la posibilidad de usar la cortadora Láser y la impresora 3d.

Captura 12 fmd2021 rodrigo y javiera grupo.png

¿Qué es una máquina de control numérico?

"CNC" son las siglas de “control numérico computarizado” (en inglés “computer numerical control”) y se refiere principalmente al control automático de máquinas herramienta por medio de computadoras y programas especializados que controlan múltiples motores, a diferencia del manejo manual con palancas o volantes.

En pocas palabras, el control numérico computarizado es el uso de una computadora para controlar y monitorear los movimientos de una máquina herramienta. Entre esas máquinas herramienta, tanto estáticas como portátiles, podemos mencionar: fresadora, torno, rectificadora, máquina de corte por láser, por chorro de agua o por electroerosión, estampadora, prensa, brazo robotizado, etc. Las máquinas de gran porte cuentan con una computadora dedicada que forma parte del equipo, y la mayoría dispone de un sofisticado sistema de realimentación que monitorea y ajusta constantemente la velocidad y posición de la herramienta de corte. Las máquinas menos exigentes usadas en talleres admiten el uso de una computadora personal externa.

Indicaciones

La máquina que debíamos construir tenía que cumplir con ciertos requisitos, que la magnitud de la máquina si bien fuera grande no saliera de los confines de la mesa del taller, que el espacio donde la máquina cortará, dibujara o funcionara sería de al menos 30x30 centímetros. Aparte esta debería ser accionada de forma análoga, es decir que no funcionaria mediante mecanismos “eléctricos” como motores, sino que mediante el uso e impulso de nuestro propio cuerpo y su fuerza, usando poleas, engranajes, sistemas de jeringas, elásticos, etc.

Captura 5 fmd2021 rodrigo y javiera grupo.png.png


Estudio segunda parte : Investigación Audiovisual"

Como grupo dedicamos una jornada en la investigación de las máquinas CNC con el fin de averiguar cuál sería la mayor inspiración a realizar como proyecto de la asignatura reuniendo todos los conocimientos entregados durantes las clases y decidimos realizar una inspirada en la que se muestra en el siguiente video. Necesitábamos un mecanismo que pudiera hacer un recorrido en eje y e x y poder al mismo tiempo realizar movimiento en el eje z. Como ejemplo nos fijamos en los juguetes tipo pizarra que a base de dos manillas movían un imán que construían un dibujo; Este mismo procedimiento pero en una máquina.

Captura 10 fmd2021 rodrigo y javiera grupo.png

Luego de decidir el mecanismo a utilizar para la realización del proyecto de la máquina análoga numérica, como grupo decidimos hacer un estudio de los engranajes y cómo estos funcionan para poder crear nuestros propios mecanismos y que estos puedan funcionar de manera fluida y sin cortes e interrupciones. Llegamos a este video, en la cual se puede ver como pasan los engranajes por los rieles, como deben ser estos rieles y cómo estos deben calzar, la forma en la que este mecanismo funciona para luego en la práctica tener el menor número de fallos y arreglos posibles. Además para economizar material y tiempo, buscando la mayor resistencia y durabilidad, en vez de utilizar hilos y objetos impresos de manera 3d, como grupo decidimos hallar una forma de hacer el mismo procedimiento pero con madera.


Posteriormente, luego de ver varios mecanismos, buscábamos un sistema que fuera resistente, que fuera económico en material y en la realización no nos demandara mucho tiempo. Descartamos los sistemas que nos pedían demasiadas impresiones en la impresora 3d ya que construir cada pieza nos significaba mucho tiempo por cada una en el momento de imprimir y queríamos ser solidarios con los demás grupos del taller. También llegamos a este video en la cual se puede ver un sistema manejado por hilos, cubriendo así el uso del eje x y el eje y pero no el eje z y además necesitaríamos un material más resistente que el hilo si queríamos que este proyecto se pudiera conservar con el tiempo y evitar el desgaste por uso del material, así que logramos idealizar una forma de usar estos referentes de manera óptima, resistente y económica utilizando la técnica de los hilos un poco modificada. Captura 4 fmd2021 rodrigo y javiera grupo.png

En este video se puede observar el armado de los elementos para configurar el movimiento del proyecto. Al principio como grupo veíamos este proyecto como una máquina de funcionamiento análogo, el cual tendría movimiento gracias a la fuerza impulsada de nuestro cuerpo a través de estos engranajes, pero con el pasar de la investigación esta idea fue modificada para poder ser configurada de manera computacional a través de arduinos y sensores de movimientos.


Estudio Tercera parte : Primeros Bocetos y conceptos del Cnc"

Primer boceto

Captura 1 fmd2021 rodrigo y javiera grupo.png

Luego de la investigación usando videos en Youtube, como grupo realizamos el primer concepto, que consistía básicamente en la típica máquina CNC accionada por un tornillo sin fin y unos tubos a los costados que permitirían mover, en este caso un lápiz por ambos ejes sin problemas, ahora, como este modelo siempre ha funcionado, o comúnmente, se acciona con motores, sustituimos estos componentes mediante el uso de engranajes y cremalleras que permiten mover al unísonos ambos brazos que sostienen el lápiz. Para esto la máquina se compone de 2 niveles, el primero que es la base y sostiene el cuerpo, el cual tendrá topes que levantaran la segunda planta, esta tendrá cortes a ambos lados, donde los brazos que sostienen el lápiz podrán posicionarse sobre la cremallera y moverse. El problema con esta propuesta es que como requiere que ambos brazos se muevan al mismo tiempo y por ende que quedan a la misma altura siempre que se manipulen, se corre el riesgo de que se traben fácil, ya que como son engranajes es posible que si no se manipulan de manera correcta hay una probabilidad muy alta de que uno de los lados se trabe quedando el fierro que sostiene al lápiz en diagonal, lo cual puede resultar en que la máquina se quiebre o simplemente deje de funcionar correctamente y se traba constantemente.

Por ende el grupo desistió con esta idea, pero no con los rieles, cremalleras y engranajes los cuales pasaron a ser parte del mecanismo de la propuesta final, pero ahora se nos dijo que tal vez no es necesario este tipo de mecanismo por lo cual buscamos otro.



Estudio Cuarta parte : Consolidación del concepto"

Nuevamente nos dispusimos a investigar y encontramos este video el cual podía ser perfectamente llevado al mundo análogo, debido a que cumplía ya con el mecanismo que nos gustaba y propusimos. Adicionalmente permite moverse fácilmente en el eje X e Y, aunque en el eje Z permite mediante un motor levantar el lápiz de la hoja para hacer más gruesa o más fina la línea que se traza, o que simplemente no trace nada. Esta máquina se compone de 2 rieles uno sobre el otro, los cuales mediante unos motores y engranajes pueden mover las cremalleras, la cremallera del eje Y se encuentra adherida al del Eje X, entonces al moverse una se mueve la otra, el eje X tiene adherido el motor con el cual se mueve el lápiz.

Obviamente debemos adecuar ciertas cosas, pero consideramos que esto era lo más cercano a lo que teníamos pensado y queríamos lograr, un mecanismo bastante simple en sí, pero con el cual podíamos trabajar en ambos ejes de manera simple y precisa.


Galeria : Fotos e ilustraciones que fueron de utilidad"