Informe sobre el producto - Siemens PLM Software
Informe sobre el producto - Siemens PLM Software
Informe sobre el producto - Siemens PLM Software
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Informe</strong> <strong>sobre</strong> <strong>el</strong> <strong>producto</strong><br />
Dr. Charles Clarke<br />
INFORME SOBRE EL PRODUCTO DEL<br />
FRESADO CON TURBOMAQUINARIA NX<br />
Impulsores de mercado ................................................................................... 3<br />
Aplicaciones especializadas existentes .......................................................... 4<br />
Una nueva generación de software que brindan flexibilidad........................... 4<br />
Operaciones especializadas para blisks y propulsores ............................ 5<br />
Desbastado controlado ...................................................................... 6<br />
Flexibilidad en la s<strong>el</strong>ección de patrones ............................................ 6<br />
Fresado de restos ............................................................................... 7<br />
Control d<strong>el</strong> eje de la herramienta ....................................................... 7<br />
Trabajo con geometría 3D de calidad deficiente ...................................... 8<br />
El valor de una solución CAD-CAM completa .......................................... 8<br />
Conclusión ....................................................................................................... 9
<strong>Informe</strong> <strong>sobre</strong> <strong>el</strong> <strong>producto</strong> FRESADO CON TURBOMAQUINARIA NX CAM<br />
Introducción<br />
La tecnología CAD/CAM ha progresado hasta un punto donde las funciones que<br />
alguna vez se consideraron avanzadas como la programación de 5 ejes, ahora<br />
son comunes. Sin embargo, los avances de la tecnología permiten a los<br />
proveedores de software entrar en áreas más especializadas y, así, brindar<br />
mejores niv<strong>el</strong>es de valor a sus clientes. El resultado son nuevas aplicaciones de<br />
extensión CAD/CAM (con frecuencia denominados complementos) que abordan<br />
los requerimientos específicos en industrias específicas con un alto grado de<br />
precisión y desempeño. Estas aplicaciones complementarias disminuyen la<br />
necesidad de utilizar aplicaciones especialistas e independientes que operan fuera<br />
de los sistemas estándares de la empresa.<br />
Este informe analiza un ejemplo de estas nuevas aplicaciones avanzadas con <strong>el</strong><br />
módulo de fresado con turbomaquinaria NX que <strong>Siemens</strong> <strong>PLM</strong> ha presentado<br />
a su gama de soluciones para la manufactura de partes en NX 7.<br />
El nuevo software se ha desarrollado de manera muy estrecha con clientes clave:<br />
es un mercado que <strong>Siemens</strong> <strong>PLM</strong> domina desde una perspectiva CAD/CAM<br />
genérica con empresas como Pratt and Whitney, GE Aircraft Engines,<br />
Rolls-Royce y muchos de los mayores fabricantes y proveedores de motores de<br />
aeronaves y de generación de energía que han sido clientes significativos para<br />
<strong>Siemens</strong>. También, divisiones internas como <strong>Siemens</strong> Power Generation son<br />
usuarios importantes d<strong>el</strong> software.<br />
Dr. Charles Clarke<br />
Charles Clarke es un reconocido consultor y escritor de CAD/CAM/CAE,<br />
<strong>PLM</strong> y temas r<strong>el</strong>acionados. Con una formación en ingeniería, en la industria<br />
CAD/CAM y con experiencia directa en planeación e implementación de<br />
estos sistemas para compañías de alto perfil, tiene una buena experiencia<br />
<strong>sobre</strong> la cual basar las evaluaciones y revisiones de <strong>producto</strong>s. Dr. Clarke<br />
es un colaborador habitual de numerosas revistas de la industria en <strong>el</strong><br />
Reino Unido y a niv<strong>el</strong> internacional.<br />
2 Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke
FRESADO CON TURBOMAQUINARIA NX CAM<br />
Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke<br />
Impulsores de mercado<br />
<strong>Informe</strong> <strong>sobre</strong> <strong>el</strong> <strong>producto</strong><br />
Los sistemas de turbinas más recientes ofrecen altos niv<strong>el</strong>es de eficiencia en<br />
muchas aplicaciones desde generación de energía hasta propulsión de<br />
aeronaves. Esta es una de las razones d<strong>el</strong> continuo aumento de la demanda de<br />
componentes de varias hojas que son <strong>el</strong>ementos fundamentales de los motores<br />
de turbina.<br />
Un desarrollo de la última década es una transición a discos de turbina de<br />
motores aeroespaciales (con frecuencia denominados blisks) que se fabrican<br />
como un componente en lugar de un ensamble de un conjunto de hojas<br />
separadas que luego se adjuntan a un cubo r<strong>el</strong>ativamente complejo. La parte<br />
individual generalmente es más liviana y esto contribuye a una eficiencia<br />
adicional. La tendencia a utilizarlas se ha trasladado desde las aplicaciones<br />
militares a las comerciales, lo que provoca <strong>el</strong> volumen adicional.<br />
Sin embargo, <strong>el</strong> maquinado de blisks de varias hojas o propulsores plantea una<br />
exigencia adicional en la programación de control numérico necesaria para<br />
manejar <strong>el</strong> tipo de máquina-herramienta avanzada de varios ejes<br />
Generalmente, <strong>el</strong> software genérico<br />
utilizada para este trabajo. Aunque muchos proveedores CAM<br />
CAM de 5 ejes no ofrece las<br />
operaciones especiales diseñadas <strong>el</strong>igen estos componentes exigentes para ilustrar <strong>el</strong> software de 5<br />
especialmente para una ejes, la prueba real viene en la programación productiva.<br />
programación fácil y efectiva de los Lamentablemente en muchos casos <strong>el</strong> software de 5 ejes<br />
componentes de la turbomaquinaria.<br />
estándar no sólo desde varios ejes, también tiene <strong>el</strong> objetivo de<br />
ser multipropósito. Generalmente, <strong>el</strong> software genérico CAM de 5 ejes no ofrece<br />
las operaciones especiales diseñadas especialmente para una programación<br />
fácil y efectiva de los componentes de la turbomaquinaria.<br />
3
<strong>Informe</strong> <strong>sobre</strong> <strong>el</strong> <strong>producto</strong> FRESADO CON TURBOMAQUINARIA NX CAM<br />
Ejemplo de un mod<strong>el</strong>o<br />
de blisk que se puede<br />
programar utilizando la<br />
aplicación de fresado con<br />
turbomaquinaria de NX CAM.<br />
Aplicaciones especializadas existentes<br />
Durante algún tiempo la tarea especializada de programar y maquinar tipos de<br />
componentes como las hojas de turbina, blisk y propulsores más complejos se ha<br />
logrado utilizando máquinas-herramienta especializadas y software de<br />
programación de control numérico proporcionado por la máquina-herramienta<br />
o adquirido de manera separada a un proveedor de software muy especializado. Para<br />
muchas empresas éste no es un escenario ideal, al menos desde la perspectiva<br />
d<strong>el</strong> software, ya que en lugar de eso utilizarían una aplicación que sea coherente<br />
con <strong>el</strong> resto sus operaciones. Aparte de tener que tratar con varios proveedores,<br />
y de enfrentar la transferencia o conversión de datos, también es un problema de<br />
administración de datos y un problema de control de revisión. Para las empresas<br />
más grandes es una preocupación de que dichas aplicaciones excepcionales<br />
tiende a residir fuera d<strong>el</strong> sistema de administración de datos d<strong>el</strong> <strong>producto</strong> (PDM), lo<br />
que se agrega al costo de la administración eficiente de datos. Además, estos<br />
paquetes únicos y especializados pueden ser demasiado costosos para comprarlos<br />
y mantenerlos.<br />
Una nueva generación de software que brindan flexibilidad<br />
Con la última versión de NX, <strong>Siemens</strong> <strong>PLM</strong> <strong>Software</strong> presentó una aplicación de<br />
extensión especializada para su software NX CAM establecido que está<br />
totalmente centrada en <strong>el</strong> maquinado de componentes de turbomaquinaria.<br />
Cuando <strong>Siemens</strong> <strong>PLM</strong> habla de turbomaquinaria, no sólo está hablando de blisks<br />
y propulsores, la aplicación también se podría utilizar para propulsores u otras<br />
partes rotativas de varias hojas. El término de marketing general para todas estas<br />
áreas es turbomaquinaria.<br />
4 Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke
FRESADO CON TURBOMAQUINARIA NX CAM <strong>Informe</strong> <strong>sobre</strong> <strong>el</strong> <strong>producto</strong><br />
Un objetivo clave de este nuevo software de turbomaquinaria NX es permitir<br />
a los usuarios hacer esta compleja programación lo más fácil posible. El sistema<br />
proporciona opciones específicas que ponen al usuario en <strong>el</strong> contexto de la<br />
turbomaquinaria. La idea es simplemente s<strong>el</strong>eccionar la geometría y decirle al<br />
software <strong>el</strong> tipo de hojas en las que está interesado y la operación que necesita.<br />
Luego presione <strong>el</strong> botón “ir” y <strong>el</strong> sistema volverá con trayectorias de herramientas<br />
sin acanalar y sin colisiones para todo <strong>el</strong> componente sin necesidad de hacer<br />
ediciones o modificaciones. Con un software genérico probablemente tardaría<br />
horas en generar una trayectoria de herramientas sólo entre dos hojas con un<br />
divisor. Con <strong>el</strong> fresado con turbomaquinaria NX tarda alrededor de dos minutos.<br />
Como todos los fabricantes tienden a hacer las cosas de manera diferente, la<br />
idea con <strong>el</strong> fresado con turbomaquinaria NX era mantener <strong>el</strong> módulo de<br />
maquinado de hojas lo más flexible posible. Hay algunas aplicaciones d<strong>el</strong><br />
software CAD donde sólo puede maquinar entre las hojas siempre y cuando<br />
éstas sean rectas. Si las hojas se curvan desde la cubierta hacia <strong>el</strong> cubo, <strong>el</strong><br />
sistema no podrá maquinarlas. En NX CAM no existen esas restricciones. En<br />
algunos propulsores hay hojas más pequeñas que se llaman divisores entre<br />
medio de las hojas d<strong>el</strong> propulsor principal. Algunos sistemas no le permitirán<br />
especificar ningún divisor y, generalmente, incluso los más poderosos se<br />
detienen en un divisor. En NX puede especificar hasta seis divisores.<br />
Operaciones especializadas para blisks y propulsores<br />
Con la nueva aplicación de NX <strong>el</strong> sistema completo está construido para ser fácil<br />
e instintivo para <strong>el</strong> programador que interactúa con los términos d<strong>el</strong> menú como<br />
hoja, divisor y cubo. Se espera que procese ciertos tipos de geometría, entonces<br />
todo lo que tiene que hacer es especificar dónde están estos tipos de geometría<br />
y <strong>el</strong> sistema hace <strong>el</strong> resto.<br />
Si tiene un divisor entre medio de las hojas principales tiene que decirle al<br />
sistema dónde se encuentran. Luego especifica que desea una operación de<br />
desbastado y especifica la herramienta que desea utilizar. Debe identificar si la<br />
v<strong>el</strong>ocidad de avance y la profundidad de corte radial son apropiados y cualquier<br />
material que desea dejar en la parte. El proceso de especificación tarda alrededor<br />
de un minuto o dos y luego debe decirle al software que vaya y calcule la<br />
trayectoria de herramientas. El tiempo de procesamiento tarda otro minuto o dos,<br />
y ya tiene su trayectoria de herramientas.<br />
Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke 5
<strong>Informe</strong> <strong>sobre</strong> <strong>el</strong> <strong>producto</strong> FRESADO CON TURBOMAQUINARIA NX CAM<br />
Ejemplo de una trayectoria<br />
de herramientas<br />
de desbastado.<br />
Desbastado controlado<br />
Por ejemplo, cuando realice un desbastado puede limitar <strong>el</strong> volumen que desea<br />
<strong>el</strong>iminar en cualquier operación de trayectoria de herramientas de modo que<br />
puede maquinar, por ejemplo, <strong>el</strong> 50% superior de la hoja en una operación. Las<br />
hojas d<strong>el</strong> propulsor tienden a ser largas, entonces a medida que acerca al<br />
extremo de la hoja efectivamente es una viga en voladizo larga y puede obtener<br />
una deflección significativa en la hoja a medida que se maquina. Si la hoja se<br />
endurece por la voluminosidad d<strong>el</strong> blanco durante estas operaciones lo máximo<br />
posible, entonces se minimiza la deflexión debido al maquinado.<br />
Generalmente los usuarios tienden a desbastar <strong>el</strong> 50% superior y luego dan<br />
acabado al 40% superior. Y luego siguen desbastando <strong>el</strong> 50% inferior y dan<br />
acabado al 60% restante. Al tratar aleaciones de titanio duro es común maquinar<br />
en dos profundidades, de modo que haya dos profundidades de desbastado<br />
y dos profundidades de acabado.<br />
Flexibilidad en la s<strong>el</strong>ección de patrones<br />
Aunque la automatización es importante para una programación de control<br />
numérico más corta y más fácil, necesita tener la flexibilidad para trabajar de la<br />
manera que desee. En NX tiene acceso a muchas opciones si desea utilizarlas.<br />
Por ejemplo, NX encontrará automáticamente los bordes anteriores y de salida<br />
de la hoja, pero luego podrá ajustar estas posiciones para obtener la trayectoria<br />
que desee. Puede especificar qué esquina desea utilizar para comenzar <strong>el</strong> patrón<br />
de maquinado; puede especificar <strong>el</strong> tipo de patrón si es ascendente o zigzag; si<br />
desea que la profundidad de corte radial sea desde la hoja izquierda hacia la<br />
hoja derecha; que sea en 20 pasadas o definirlo dando una altura de festón de<br />
0,2 mm o 6 mm de profundidad de corte o un 20% de la herramienta etc.<br />
6 Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke
FRESADO CON TURBOMAQUINARIA NX CAM<br />
Ejemplo de una trayectoria<br />
de herramientas de fresado<br />
de restos.<br />
Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke<br />
Fresado de restos<br />
<strong>Informe</strong> <strong>sobre</strong> <strong>el</strong> <strong>producto</strong><br />
Un área en la que la aplicación de <strong>Siemens</strong> parece ofrecer una ventaja particular<br />
<strong>sobre</strong> otros sistemas es en <strong>el</strong> fresado de restos. El software NX administra un<br />
mod<strong>el</strong>o activo o “en proceso” de la pieza de trabajo de modo que <strong>el</strong> sistema sepa<br />
qué ha sido maquinado y qué material sobra. Por ejemplo, cuando una cortadora<br />
más grande deja material sobrante entre la base de una hoja divisoria y una hoja<br />
principal, NX CAM es capaz de dirigir este material sin cortar automáticamente<br />
solo con hacer clic en un botón. Esto ahorra trabajo de programación y produce<br />
un maquinado mucho más eficiente. La pieza de trabajo en proceso también<br />
trabaja entre torneado y fresado, que también es valioso en la turbomaquinaria<br />
donde las partes rotativas tendrán operaciones de torneado y fresado.<br />
Control d<strong>el</strong> eje de la herramienta<br />
También puede restringir <strong>el</strong> eje de la herramienta y especificar cuánto desea que<br />
la herramienta se ad<strong>el</strong>ante o se rezague. Esto es especialmente importante al<br />
utilizar molinos de bolas o brocas, donde la punta inferior no tiene borde de corte,<br />
de modo que puede crear un borde anterior inclinando la herramienta. Puede<br />
especificar <strong>el</strong> ad<strong>el</strong>antamiento o rezago para <strong>el</strong> borde anterior y <strong>el</strong> borde de salida<br />
por separado y un eje de la herramienta se intercala entremedio. Puede<br />
especificar estos parámetros en la cubierta y en <strong>el</strong> cubo y <strong>el</strong> software intercala los<br />
incrementos requeridos para hacer la transición de uno a otro.<br />
La mayoría de las deflecciones d<strong>el</strong> eje de la herramienta, como las transiciones<br />
de herramientas, tienen lugar cerca de los bordes anteriores y de salida debido<br />
que la mayor parte de su cambio de curvatura se produce en esta región. Para<br />
minimizar esto puede fijar <strong>el</strong> eje de la herramienta al valor cerca d<strong>el</strong> borde<br />
anterior o de salida de la hoja. Puede especificar que entre 20 mm d<strong>el</strong> borde<br />
anterior o de salida mantenga <strong>el</strong> mismo eje de la herramienta para <strong>el</strong> resto de las<br />
pasadas. No deben suceder cambios repentinos en <strong>el</strong> eje de la herramienta ya<br />
que esto puede producir daños en la superficie o la herramienta. A veces un<br />
pequeño cambio en <strong>el</strong> eje de la herramienta puede significar un cambio bastante<br />
significativo en <strong>el</strong> borde de corte de la herramienta. Aquí NX le ayuda a administrar la<br />
v<strong>el</strong>ocidad d<strong>el</strong> cambio d<strong>el</strong> eje de la herramienta. <strong>Siemens</strong> dice que una función<br />
especial para <strong>el</strong> maquinado d<strong>el</strong> borde de la hoja es uno de esos <strong>el</strong>ementos que<br />
han planeado y que esto hará que esta tarea sea fácil y rápida como otras ya<br />
cubiertas en <strong>el</strong> nuevo software mediante una función especial para hojas y blisks.<br />
7
<strong>Informe</strong> <strong>sobre</strong> <strong>el</strong> <strong>producto</strong> FRESADO CON TURBOMAQUINARIA NX CAM<br />
Ejemplo de una simulación<br />
mediante código G utilizando<br />
un mod<strong>el</strong>o de<br />
máquina-herramienta<br />
en NX CAM.<br />
Trabajo con geometría 3D de calidad deficiente<br />
Otros sistemas CAM son muy específicos <strong>sobre</strong> los tipos de geometría 3D que se<br />
pueden utilizar como base para la programación de control numérico en estas<br />
partes complejas. Descubrir y arreglar los problemas con las matemáticas d<strong>el</strong><br />
mod<strong>el</strong>o CAD puede ser una tarea tediosa y lenta. Un gran ahorro de tiempo con<br />
<strong>el</strong> nuevo software NX es que no requiere que resu<strong>el</strong>va estos problemas<br />
geométricos en <strong>el</strong> mod<strong>el</strong>o antes de programar. NX CAM trabaja directamente con<br />
esta geometría importada para crear trayectorias de herramienta limpias sin los<br />
típicos remod<strong>el</strong>ados y correcciones, lo que le ahorra horas de tiempo de<br />
preparación de mod<strong>el</strong>os antes de la programación de control numérico.<br />
El valor de una solución CAD-CAM completa<br />
Una ventaja de la solución NX este software CAM es parte de una completa serie de<br />
aplicaciones que se pueden utilizar en la ingeniería de manufactura donde todo<br />
está conectado a un mod<strong>el</strong>o común de partes. Con NX, <strong>el</strong> programador de control<br />
numérico tiene acceso a una completa caja de herramientas CAD de NX que<br />
permite la creación de un mod<strong>el</strong>o en 3D desde un dibujo si es necesario. Debido al<br />
enfoque de mod<strong>el</strong>o coherente, si se actualiza la geometría, entonces los datos<br />
dependientes, como la trayectoria de herramientas de NX o los programas de<br />
inspección CMM de NX, también se actualizan. También puede usar exactamente<br />
las mismas funciones CAD para mod<strong>el</strong>ar todo lo demás que necesita para<br />
completar <strong>el</strong> proceso desde herramientas y accesorios para un mod<strong>el</strong>o completo<br />
en 3D de la máquina herramienta con la cinemática completa necesaria para la<br />
simulación de maquinado.<br />
8 Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke
FRESADO CON TURBOMAQUINARIA NX CAM <strong>Informe</strong> <strong>sobre</strong> <strong>el</strong> <strong>producto</strong><br />
Conclusión<br />
Debido a la cantidad de ejemplos de demostración de los sistemas CAD que<br />
muestran simulaciones de sus software de 5 ejes aplicados a partes de<br />
propulsores, es posible que piense que cualquier paquete CAM se podría utilizar<br />
para programar estas partes complejas. Aunque la disponibilidad de software<br />
CAM de varios ejes ha aumentado enormemente en los últimos cinco años,<br />
todavía existe una gran diferencia entre los paquetes disponibles en lo que se<br />
puede lograr una vez que se deshace de la versión de demostración. La<br />
diferencia es mayor una vez que los sistemas establecidos como NX CAM<br />
(anteriormente Unigraphics CAM) avanzan a aplicaciones realmente<br />
enfocadas como <strong>el</strong> fresado con turbomaquinaria.<br />
Esta nueva versión lleva a <strong>Siemens</strong> a un nuevo niv<strong>el</strong> de capacidades. Como<br />
siempre, existen más cosas que se podrían haber agregado y <strong>Siemens</strong> dice que<br />
tiene funciones más especializadas que están por venir. Por ejemplo, esperan<br />
agregar un maquinado de filete listo para usar diseñado especialmente para<br />
hojas en lugar de tener que usar las opciones de maquinado de filete estándar<br />
que actualmente viene con NX CAM.<br />
En general, <strong>el</strong> hecho de que NX CAM ya era un sistema muy amplio con<br />
capacidades exhaustivas y comprobadas, esta aplicación debería atraer a los<br />
clientes que desean un buen desempeño en la programación de componentes de<br />
varias hojas, como propulsores y blisks, y que preferirían que viniera con<br />
funciones de soporte adicionales que un gran proveedor CAD/CAM como<br />
<strong>Siemens</strong> ofrece.<br />
Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke 9