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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROL CNC PARA CREAR
MODELOS Y ESCULTURAS EN TERCERA DIMENSIÓN A PARTIR DE UN
DISEÑO CAD

IVÁN CAMILO GARCIA MUTIS
JUAN GABRIEL LAGOS LÓPEZ
LUIS FERNANDO URREGO PÉREZ
PETER YESID DELGADO PARRA

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE MECATRÒNICA
BOGOTÁ D.C.
2009

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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTROL CNC PARA CREAR
MODELOS YESCULTURAS EN TERCERA DIMENSIÓN A PARTIR DE UN
DISEÑO CAD

IVÁN CAMILO GARCIA MUTIS
JUAN GABRIEL LAGOS LÓPEZ
LUIS FERNANDO URREGO PÉREZ
PETER YESID DELGADO PARRA

Trabajo de grado para obtener el título
De ingeníero mecatrónico

ASESOR:
ROBERTO BOHÓRQUEZ
Ingeniero Electrónico

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE MECATRÓNICA
BOGOTÁ
2009

1

CONTENIDOINTRODUCCIÓN………………………………………………………………………1
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…………………………………………...3
1.1 ANTECEDENTES………………………………………………………………..3
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA……………………..5
1.2.1 Formulación del problema…………………………………………………...6
1.3 JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………….6
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN………………………………………...8
1.4.1 Objetivo general……………………………………………………………….8
1.4.2 Objetivos específicos…………………………………………………………8
1.5ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO………...…………………8
1.5.1 Alcances………………………………………………………………………...8
1.5.2 Limitaciones……………………………………………………………………9
2. MARCO DE REFERENCIA………………………………………………………9
2.1 MARCO TEÓRICO-CONCEPTUAL………….………………………………..9

2.1.1 EL Control Numérico computarizado……………………………………..9
2.1.1.1 Principio de funcionamiento…………………………………………….10
2.1.1.2 Programación en el controlnumérico…………………………………10

2

2.1.1.3 Sistemas de control del movimiento para el CN…………………….13
2.1.2 Interpolación………………………………………………………………….15
2.1.2.1 El Proceso de fresado…………………………………………………….17
2.1.2.2 Tipos de fresadoras………………………………………………………18
2.1.2.3 Partes de la fresadora…………………………………………………….18
2.1.3 Operaciones relacionadas con el fresado………………………………19
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO……………………………………………..24
2.2.1 NORMAS ISO PARA MÁQUINAS DECONTROL NUMÉRICO………..24
3. METODOLOGÍA…………………………………………………………………..26
3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN…………………………………………26
3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN…………………………………………………..26
3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN…….………………..27
3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA……………………….……………………………27
3.5 HIPÓTESIS………………………………………………………………………27
4. DESARROLLO INGENIERIL……………………………………………………28
4.1 PARÁMETROS PARA ELDISEÑO………………………….………………28
4.1.1 Torque de los motores...........................................................................32
4.1.2 Velocidad de corte…………………………………………………..……….36
4.1.3 Resistencia de las vigas horizontales de la mesa de la maquina…..38
4.1.4 Resistencia del material para el acople del motor…….……………….32
4.2 IDENTIFICACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL………….……………….42

3

4.3 ETAPAS DEL PROCESO………………….…………………………………..46
4.3.1 DiseñoCAD/PC……………….………………………………………………46
4.3.2 Conversión CAD/CAM……………………………………………………….47
4.3.3 Comunicación PC-Máquina…………………………...……………………47
4.3.4 Maquinado Pieza……………………………………………..………………47
4.4 SELECCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS…………….…………………………47
4.4.1 Selección de los motores para los tornillos…………………...………..47
4.4.2 Selección del driver del motor paso a paso…………………………….51
4.4.3 Selección Del Sistema DeComunicación……………………………….55
4.4.4 Selección Del Controlador…………………………………………………56
4.4.5 Selección Del Encoder……………………………………………………..58
4.4.6 Selección Del Final De Carrera……………………………………………61
4.5 DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL……………………………………..62
4.6 Análisis del control numérico………………………………………………..62
4.7 DISEÑO DE LA COMUNICACIÓN RS232……………………………………68
4.8 DISEÑO DEL CIRCUITO DE CONTROL…………………………………….72
4.9CONTROL DE POSICIÓN…………………………………………………….73
4.10 CONTROL DE VELOCIDAD…………………….………………………….78
4.11 CONTROL DE LA ACELERACIÓN……………………………………….82
4.12 MODELAMIENTO DINÁMICO DE LOS TORNILLOS………………….92
4.13 ANÁLISIS DE COSTOS Y BENEFICIOS………………………………….94
4.14 MEJORAS A FUTURO……………………………………………………..97

4

4.14.1 Tornillo...