Trabalho Completo Cnc

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Categoria: Tecnologia

Enviado por: everton 19 setembro 2012

Palavras: 31452 | Páginas: 126

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Comandos Numéricos Computadorizados Prof. André Pimentel

Versão 04 apmoreira@ifce.edu.br

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ

COMANDOS NUMÉRICOS COMPUTADORIZADOS

TORNO E CENTRO DE USINAGEM

Fortaleza, Março de 2010

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Versão 04 apmoreira@ifce.edu.br

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ

COMANDOS NUMÉRICOS COMPUTADORIZADOS

TORNO E CENTRO DE USINAGEM

Versão 04

O objetivo dessa apostila é reunir conceitos, fundamentos de

programação e operação de máquinas CNC´s 2D e 3D. Assim,

alguns materiais aqui apresentados foram coletados em livros,

catálogos, revistas, apostilas e fontes diversas da internet. Caso

algum material esteja protegido por direitos autorais, por gentileza

entrar em contato com o autor, através do e-mail:

apmoreira@ifce.edu.br, para sejam tomadas as devidas providências.

MOREIRA, André Pimentel. COMANDOS NUMÉRICOS

COMPUTADORIZADOS - TORNO E CENTRO DE USINAGEM.

Fortaleza: IFCE, 2010.

Fortaleza, Março de 2010

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INDICE

PÁG

1. Introdução 6

2. Histórico do CNC 8

2.1 Breve Histórico 9

3. Vantagens e Desvantagens 9

3.1 Vantagens 9

3.2 Desvantagens 10

4. Principio de Funcionamento do CNC 10

4.1 Motores 12

4.1.1 Motores de Corrente Contínua 12

4.1.2 Motores de Passo 12

4.1.3 Servomotores 13

4.2 Sensores 14

4.2.1 Encoders 15

4.2.2 Encoder Absoluto 16

4.2.3 Encoder Incremental 18

5. Etapas da Usinagem com Tecnologia CNC 19

6. Coordenadas Cartesianas 21

7. Linguagem de Programação 26

7.1 Linguagem de Programação Automática-APT 26

7.2 Linguagem EIA/ISO 26

7.3 Linguagem Interativa 26

7.4 Produção Gráfica Via CAM 27

8. Estrutura do Programa 27

8.1 Caracteres Especiais 27

8.2 Funções de Posicionamento 28

8.3 Funções Especiais 28

9. Sistema de Interpolação 29

9.1 Interpolação Linear 29

9.2 Interpolação Circular 30

9.3 Coordenadas Polares 30

10. Pontos de Referências 31

10.1 Ponto Zero Máquina 31

10.2 Ponto de Referência 31

10.3 Ponto Zero da Peça 31

11. Codificação ISO para Suporte e Pastilhas

Intercambiáveis

32

12. Meios de Fixação de Peças e Ferramentas 34

13. Funções Preparatórias de Deslocamento 37

13.1 Funções Preparatórias (G) 37

13.2 Lista das Funções Preparatórias para o Comando GE

Fanuc 21i – Centro de Usinagem

37

13.3 Lista de Funções Miscelâneas ou Auxiliares 38

13.4 Lista das Funções Preparatórias para o Comando GE

Fanuc – Torno Vulcanic Gold 160

40

Exercícios – Parte 01 42

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14. Sintaxe das Funções 51

Função G00 – Avanço Rápido 51

Função G01 – Interpolação Linear 51

Funções G02/G03 – Interpolação Circular 51

Funções C e R 53

Interpolação Helicoidal 54

Função G04 – Tempo de Permanência 55

Funções G15 e G16 – Coordenadas Polares 55

Funções G17, G18 e G19 57

Funções G40, G41 e G42 – Compensação do Raio da

Ferramenta

58

Funções G43, G44 e G49 – Compensação do

Comprimento da Ferramenta

59

Funções G50.1 e G51.1 – Imagem Espelho 60

Função G52 – Sistema de Coordenada Local 61

Função G53 – Sistema de Coordenada de Máquina 61

Funções G54 a G59 e G54.P1 a G54.P48 62

Funções G68 e G69 – Rotação do Sistema de

Coordenadas

63

14.1 Ciclos Fixos de Usinagem 63

Função G33 – Roscamento Manual 66

Função G37 – Ciclo de Roscamento Automático 68

Função G66 – Ciclo Automático de Desbaste

Longitudinal

69

Função G70 – Ciclo Fixo de Acabamento 72

Função G71 – Remoção de Material por Torneamento 72

Função G72 - Remoção de Material por Faceamento 74

Função G73 – Furação com Quebra Cavaco (Pica-

Pau) – Centro de Usinagem

76

Função G74R – Furação Pica-Pau – Torno 77

Função G74 – Torneamento de Perfil Simples 78

Função G75 – Ciclo Fixo de Faceamento 80

Função G75R – Ciclo Fixo de Canais 81

G74 – Roscamento Com Macho à Esquerda – Mandril

Flutuante

83

G74M29 – Roscamento Com Macho à Esquerda –

Macho Rígido

83

Função G76 – Mandrilamento – Fino Acabamento 85

Função G76 – Ciclo de Abertura de Rosca Múltipla 86

Função G80 – Cancelamento de Ciclo Fixo 87

Função G81 – Furação / Mandrilamento - Sem

Descarga

87

Função G82 – Furação / Mandrilamento – Sem

Descarga e com Dwell

88

Função G83 – Furação com Descarga 89

Função G84 – Roscamento com Macho à Direita –

Mandril Flutuante

90

Função G85 – Mandrilamento – Alargador 91

Função G86 – Mandrilamento – Melhor Acabamento 91

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Função G87 - Mandrilamento Tracionado 92

Função G88 – Mandrilamento com Retorno Manual 93

15. Sub-Programas 95

Função M98 95

Função M99 95

16. Tabelas e Fórmulas Usadas na Programação CNC 95

17. Softwares de Simulação de Programação de CNC 98

17.1 Filius III 98

17.2 CNCSimulator 98

17.3 EditCNC 99

17.4 Simulator 99

17.5 Swansoft CNC 100

17.6 Exemplo de Programação - Software de Simulação

CNC Simulator

109

17.7 Exemplo de Programação - Software de Simulação

Swansoft CNC

112

18. Como Evitar Colisões em Máquinas CNC 117

19. Exemplo de Programação em Centro de Usinagem 121

Exercícios – Parte 02 123

Referências Bibliográficas 138

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1. INTRODUÇÃO

Desde os tempos mais remotos nas mais antigas civilizações, o homem

busca racionalizar e automatizar o seu trabalho, por meio de novas técnicas. A

automação simplifica todo tipo de trabalho, seja ele físico ou mental. O exemplo

mais comum da automação do trabalho mental é o uso da calculadora

eletrônica. No cotidiano observa-se cada vez mais a automação e a

racionalização dos trabalhos físicos em geral, por exemplo: Na agricultura

vêem-se novos e sofisticados tratores que substituem a enxada, e outros meios

de produção. A cada nova geração de novos produtos, observa-se em cada

modelo uma evolução que faz com que os esforços físicos e mentais sejam

reduzidos.

A revolução industrial pode ser dita que se iniciou com o escocês James

Watt (projetando a máquina a vapor), deste modo ele também criou a

necessidade pela indústria de máquinas ferramentas.

Hoje, controle numérico computadorizado (CNC) são máquinas

encontradas em quase todos os lugares, das pequenas oficinas de usinagem

as grandiosas companhias de manufatura. Na realidade quase não existem

produtos fabris que não estejam de alguma forma relacionadas à tecnologia

destas máquinas ferramentas inovadoras. Todos envolvidos nos ambientes

industriais deveriam estar atentos ao que se é possível fazer com estas

maravilhas tecnológicas. Por exemplo, o projetista de produto precisa ter

bastante conhecimento de CNC para aperfeiçoar o dimensionamento e

técnicas de tolerância das peças produtos a serem usinadas nos CNCs.

O projetista de ferramentas precisa entender de CNC para projetar as

instalações e as ferramentas cortantes que serão usadas nas máquinas CNC.

Pessoas do controle de qualidade deveriam entender as máquinas CNC

usadas em suas companhias para planejar controle de qualidade e controle de

processo estatístico adequadamente. Pessoal de controle de produção deveria

conhecer esta tecnologia de suas companhias para definirem os tempos de

produção de modo realístico. Gerentes, supervisores, e líderes de time

deveriam entender bem de CNC para se comunicarem inteligentemente com

trabalhadores da mesma categoria. E não precisaríamos nem dizer nada sobre

os programadores CNC, as pessoas de organização, operadores, e outros

trabalhando diretamente ligados com os equipamentos CNC eles têm que ter

um entendendo muito bom desta tecnologia.

O Controle Numérico (CN), e sua definição mais simples, é que todas as

informações geométricas e dimensionais contidas em uma peça, conhecida por

meio de desenhos e cotas (números), seriam entendidas e processadas pela

máquina CNC, possibilitando a automação da operação. Atualmente, a

utilização do Controle Numérico Computadorizado (CNC), é a saída mais

apropriada para a solução dos mais complexos problemas de usinagem. Onde

anteriormente se exigia uma máquina ou uma ferramenta especial, atualmente

é feito com o CNC de uma forma muito simples. O Comando Numérico

Computadorizado (CNC) é um equipamento eletrônico que recebe informações

da forma em que a máquina vai realizar uma operação, por meio de linguagem

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própria, denominado programa CNC, processa essas informações, e devolveas

ao sistema através de impulsos elétricos. Os sinais elétricos são

responsáveis pelo acionamento dos motores que darão à máquina os

movimentos desejados com todas as características da usinagem, realizando a

operação na seqüência programada sem a intervenção do operador. O CNC

não é apenas um sistema que atua diretamente no equipamento, ele deve ser

encarado como um processo que deve ser responsável por mudanças na

CULTURA da empresa. Isto quer dizer que, para que se tenha um melhor

aproveitamento de um equipamento CNC, é interessante que se tenha uma

boa organização, principalmente no que se refere ao processo de fabricação,

controle de ferramentais (fixação, corte e medição) e administração dos tempos

padrões e métodos de trabalho.

Segundo Rocha, o torno CNC é basicamente um torno com controle

numérico computadorizado construído inicialmente para produção de peças de

revolução ou cilíndrica que vem dotado de duas bases as quais são chamadas

de barramento sobre as quais correm dois eixos sendo um o eixo X (eixo que

determina o diâmetro da peça) e outro o eixo Z (eixo que determina o

comprimento da peça), a fixação da peça é feita por castanhas fixadas em uma

placa que vem acoplada ao eixo central da máquina o qual é chamado de eixo

arvore, e também podemos usar o ponto que é fixado em um corpo que

normalmente fica no barramento do eixo Z na posição contraria a placa e a

luneta que fica entre a placa e ponto que é geralmente usada para fixar peças

longas.

Em termos simples, o objetivo de uma máquina - ferramenta com CNC é

fazer com que as ferramentas de corte ou usinagem sigam, automaticamente,

uma trajetória pré-programada através de instruções codificadas, com a

velocidade da trajetória e a rotação da ferramenta ou peça também préprogramadas.

Há diversas formas de executar essa programação, algumas

manuais, outras auxiliadas por computador (CAP – Computer Aided

Programming). Existem também casos em que o próprio CNC pode ser

utilizado para auxiliar na programação, usando métodos interativos com o

operador. Os tornos utilizam os códigos G e M respeitando a norma ISO com

algumas exceções que variam de acordo com os fabricantes da máquina.

As escolhas da ferramenta são feitas quanto ao perfil do inserto, quebra

cavacos e classe do material do inserto que é normalmente determinada pelo

material a ser usinado (quanto a suas ligas e dureza). OBS: normalmente a

usinagem é feita com refrigeração de óleo solúvel em água a qual deve ser

abundante e direcionada.

2. HISTÓRICO DO CNC

No processo de pesquisa para melhoria dos produtos, aliado ao

desenvolvimento dos computadores, foi possível chegar às primeiras máquinas

controladas numericamente. O principal fator que forçou os meios industriais a

essa busca, foi a segunda guerra mundial. Durante a guerra, as necessidades

de evolução foram de papel decisivo, necessitavam-se de muitos aviões,

tanques, barcos, navios, armas, caminhões, etc., tudo em ritmo de produção

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em alta escala e grande precisão, pois a guerra estava consumindo tudo,

inclusive com a mão de obra. Grande parte da mão de obra masculina utilizada

pelas fábricas como especializada, foi substituída pela feminina, o que na

época implicava na necessidade de treinamento, com reflexos na produtividade

e na qualidade. Era o momento certo para se desenvolver máquinas

automáticas de grande produção, para peças de precisão e que não

dependessem da qualidade da mão de obra aplicada. Diante deste desafio,

iniciou-se o processo de pesquisa onde surgiu a máquina comandada

numericamente. A primeira ação neste sentido surgiu em 1949 no laboratório

de Servomecanismo do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), com a

união da Força Aérea Norte americana (U.S. Air Force) e a empresa Parsons

Corporation of Traverse City, Michigan. Foi adotada uma fresadora de três

eixos, a Hydrotel, da Cincinnati Milling Machine Company, como alvo das

novas experiências. Os controles e comandos convencionais foram retirados e

substituídos pelo comando numérico, dotado de leitora de fita de papel

perfurado, unidade de processamento de dados e servomecanismo nos eixos.

Após testes e ajustes, a demonstração prática da máquina ocorreu em março

de 1952, e o relatório final do novo sistema somente foi publicado em maio de

1953. Após este período, a Força Aérea Norte americana teve um

desenvolvimento extraordinário, pois as peças complexas e de grande

precisão, empregadas na fabricação das aeronaves, principalmente os aviões a

jato de uso militar, passaram a ser produzidos de forma simples e rápida,

reduzindo-se os prazos de entrega do produto desde o projeto, até o

acabamento final. A cada ano, foi incrementada a aplicação do CN,

principalmente na indústria aeronáutica. Em 1956 surgiu o trocador automático

de ferramentas, mais tarde em 1958, os equipamentos com controle de

posicionamento ponto a ponto e a geração contínua de contornos, que foram

melhorados por este sistema em desenvolvimento. A partir de 1957, houve nos

Estados Unidos, uma grande corrida na fabricação de máquinas comandadas

por CN, pois os industriais investiam até então em adaptações do CN em

máquinas convencionais. Este novo processo foi cada vez mais usado na

rotina de manufatura, que a partir deste ano, com todos os benefícios que

haviam obtido deste sistema, surgiram novos fabricantes que inclusive já

fabricavam seus próprios comandos. Devido ao grande número de fabricantes,

começaram a surgir os primeiros problemas, sendo que o principal, foi a falta

de uma linguagem única e padronizada. A falta de padronização era bastante

sentida em empresas que tivessem mais de uma máquina de comandos,

fabricados por diferentes fornecedores, cada um deles tinha uma linguagem

própria , com a necessidade de uma equipe técnica especializada para cada

tipo de comando, o que elevava os custos de fabricação. Em 1958, por

intermédio da EIA (Eletronic Industries Association) organizou-se estudos no

sentido de padronizar os tipos de linguagem. Houve então a padronização de

entrada conforme padrão RS-244 que depois passou a EIA244A ou ASC II.

Atualmente o meio mais usado de entrada de dados para o CNC é via

computador, embora durante muitos anos a fita perfurada foi o meio mais

usado, assim como outros com menor destaque. A linguagem destinada a

programação de máquinas era a APT (Automatically Programed Tools),

desenvolvida pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts em 1956, daí para

frente foram desenvolvidas outras linguagens para a geração contínua de

contornos como AutoPrompt (Automatic Programming of Machine Tools),

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ADAPT, Compact II, Action, e outros que surgiram e continuam surgindo para

novas aplicações. Com o aparecimento do circuito integrado, houve grande

redução no tamanho físico dos comandos, embora sua capacidade de

armazenamento tenha aumentado, comparando-se com os controles

transistorizados. Em 1967 surgia no Brasil as primeiras máquinas controladas

numericamente, vinda dos Estados Unidos. No início da década de 70, surgem

as primeiras máquinas CNC (Controle Numérico Computadorizado), e no Brasil

surge as primeiras máquinas CN de fabricação nacional. A partir daí, observase

uma evolução contínua e notável concomitantemente com os computadores

em geral, fazendo com que os comandos (CNC) mais modernos, empreguem

em seu conceito físico (hardware) tecnologia de última geração. Com isso, a

confiabilidade nos componentes eletrônicos aumentou, aumentando a

confiança em todo sistema. Obs: Comando CN é aquele que executa um

programa sem memorizá-lo, e a cada execução, o comando deve realizar a

leitura no veículo de entrada. O comando CNC é aquele que após a primeira

leitura do veículo de entrada, memoriza o programa e executa-o de acordo com

a necessidade, sem a necessidade de nova leitura.

2.1 BREVE HISTÓRICO

1940 - MARK I: primeiro computador construído por harvard e pela IBM

1949 - contratos da PARSON COM A USAF para fabricarem máquinas

equipadas com CN

1952 - MIT E PARSON colocam em funcionamento o primeiro protótipo CN

1957 - início da comercialização do CN

1967 - primeiras máquinas do CN no BRASIL

1970 - aplicações dos primeiros comandos a CNC

1971 - fabricado pela a ROMI o primeiro torno com comando CN (COMANDO

SLO-SYN)

1977 - comandos numéricos com CNC usando tecnologia dos

microprocessadores

1980 - sistemas flexíveis de fabricação são aplicados em larga escala

3. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CNC

3.1 VANTAGENS

As principais vantagens do CNC sobre o CN de acordo com Diniz (1990)

referem-se principalmente às possibilidades de alterar o programa durante a

sua execução (diretamente através do teclado da máquina) e de saída de

programas memorizados através de perfuradora de fita de papel ou teleimpressora,

além de utilizar ciclos fixos de usinagem e empregar sub-rotinas. O

CNC evoluiu também para um esquema de comando numérico direto ou

distribuído (CND), que consiste em um controle ou conexão central de um

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grupo de MFCN ou CNC por uma unidade central de computador, em tempo

real. Desta forma, acentuam-se como principais vantagens no CNC:

- aumento da flexibilidade;

- redução nos circuitos de "hardware" e simplificação dos remanescentes bem

como disponibilidade de programas automáticos de diagnósticos, diminuindo

pessoal de manutenção;

- eliminação do uso de fita perfurada;

- aumento das possibilidades de corrigir programas (edição);

- possibilidade do uso de equipamentos periféricos computacionais;

- ”display" para operação.

- a intervenção de operador relacionada a peças produto é drasticamente

reduzida ou eliminada.

- peças consistentes e precisas

- repetibilidade

- tempos de "setup" muito curtos.

Atualmente, a maioria das máquinas é do tipo CNC. Mesmo aquelas NC,

em sua maior parte, foram convertidas em CNC através de operações de

retrofiting.

3.2 DESVANTAGENS

- Investimento inicial elevado (30.000 a 1.500.000 euros)

- Manutenção exigente e especializada

- Não elimina completamente os erros humanos

- Necessita operadores mais especializados

- Não tem vantagens tão evidentes para séries pequenas e muito pequenas.

4. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DO CNC

A função mais básica de qualquer máquina CNC é o controle de

movimento automático, preciso, e consistente. Todos os equipamentos CNC

que tenha duas ou mais direções de movimento, são chamados eixos. Estes

eixos podem ser preciso e automaticamente posicionados ao longo dos seus

movimentos de translação. Os dois eixos mais comuns são lineares (dirigido ao

longo de um caminho reto) e rotativos (dirigido ao longo de um caminho

circular).

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Em vez de serem movimentadas virando manivelas manualmente como

é feito em máquinas ferramentas convencionais, as máquinas CNCs têm seus

eixos movimentados sob controle de servomotores do CNC, e guiado pelo

programa de peça. Em geral, o tipo de movimento (rápido, linear e circular),

Para os eixos se moverem, a quantidade de movimento e a taxa de avanço

(feed rate) é programável em quase todas máquinas ferramentas CNC. A figura

1 mostra o controle de movimento de uma máquina convencional. A figura 2

mostra um movimento de eixo linear de uma máquina CNC.

Todas as máquinas devem ter seu funcionamento mantido dentro de

condições satisfatórias, de modo a atingir com êxito o objetivo desejado. A

forma primitiva de controle é a manual. O homem, por meio de seu cérebro e

seu corpo, controla as variáveis envolvidas no processo. No caso do torno

mecânico, por exemplo, de acordo com o material a ser usinado, o torneiro

seleciona a rotação da placa, o avanço a ser utilizado, a quantidade de material

a ser removido, e verifica se vai utilizar ou não fluido de corte etc.

O torneiro é o controlador do torno mecânico. Com um instrumento de

medição, ele verifica a dimensão real da peça. A informação chega ao seu

cérebro através dos olhos. Também através dos olhos, o cérebro recebe

informações da dimensão desejada, contida no desenho da peça. No cérebro,

figura 1 - funcionamento convencional

figura 2 - funcionamento automático

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ambas as informações são comparadas: a dimensão desejada e a dimensão

real. O resultado dessa comparação – o desvio – é uma nova informação,

enviada agora através do sistema nervoso aos músculos do braço e da mão do

torneiro. O torneiro, então, gira o manípulo do torno num valor correspondente

ao desvio, deslocando a ferramenta para a posição desejada e realizando um

novo passe de usinagem. A seguir, mede novamente a peça e o ciclo se repete

até que a dimensão da peça corresponda à requerida no desenho, ou seja, até

que o desvio seja igual a zero. Na figura 3 é mostrado o sistema de

realimentação em malha fechada do funcionamento do posicionamento do

CNC.

4.1 MOTORES

Existe diversos tipo de motores que podem ser usados para movimentar

uma máquina CNC. Entre as soluções mais usadas podemos citar a

movimentação através de motores de passo, motor de correntes continua com

encoder e servomotores.

4.1.1 MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA

São motores de custo elevado e, além disso, precisam de uma fonte de

corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada

comum em contínua. Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos

limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu

uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo

muito mais alto da instalação, ou no caso da alimentação usada ser contínua.

4.1.2 MOTORES DE PASSO

Muitos dispositivos computadorizados (drives, CDRom etc.) usam

motores especiais que controlam os ângulos de giro de seus rotores. Em vez

de girar continuamente, estes rotores giram em etapas discretas; os motores

figura 3 – sistema de realimentação do posicionamento

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que fazem isso são denominados 'motores de passo'. O rotor de um motor de

passo é simplesmente um ímã permanente que é atraído, seqüencialmente,

pelos pólos de diversos eletroímãs estacionários, como é ilustrado na figura 4.

Num motor de passo, o rotor é atraído por um par de pólos do estator e

a seguir, por outro. O rotor movimenta-se por etapas discretas, pausando em

cada orientação, até que novo comando do computador ative um jogo

diferente de eletroímãs. O controle é bem fácil de ser implementado, além

disso, é a solução mais barata para fazer controle de posicionamento, porém

como pontos negativos é o fato do motor induzir vibrações, e ter ainda por

cima uma velocidade um pouco limitada.

4.1.3 SERVOMOTORES

O servomotor é uma máquina síncrona composta por uma parte fixa (o

estator) e outra móvel (o rotor). O estator é bobinado como no motor elétrico

convencional, porém, apesar de utilizar alimentação trifásica, não pode ser

ligado diretamente à rede, pois utiliza uma bobinagem especialmente

confeccionada para proporcionar alta dinâmica ao sistema. O rotor é composto

por ímãs permanentes dispostos linearmente e um gerador de sinais (resolver)

instalado para fornecer sinais de velocidade e posição. São exigidos, dinâmica,

controle de rotação, torque constante e precisão de posicionamento. As

características mais desejadas nos servomotores são o torque constante em

larga faixa de rotação (até 4.500 rpm), uma larga faixa de controle da rotação e

variação e alta capacidade de sobrecarga.

Circuito de Controle - O circuito de controle é formado por componentes

eletrônicos discretos ou circuitos integrados e geralmente é composto por um

oscilador e um controlador PID (Controle proporcional integrativo e derivativo)

que recebe um sinal do sensor (posição do eixo) e o sinal de controle e aciona

o motor no sentido necessário para posicionar o eixo na posição desejada

conforme a figura 5.

figura 4 – funcionamento do motor de passo

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Os servos possuem três fios de interface, dois para alimentação e um

para o sinal de controle. O sinal de controle utiliza o protocolo PWM

(modulação por largura de pulso) que possui três características básicas:

Largura mínima, largura máxima e taxa de repetição. A largura do pulso de

controle determinará a posição do eixo.

Uma vez que o servo recebe um sinal de, por exemplo, 1,5 ms, ele

verifica se o potenciômetro está na posição correspondente, se estiver, ele não

faz nada. Se o potenciômetro não estiver na posição correspondente ao sinal

recebido, o circuito de controle aciona o motor até que a posição seja correta.

Na figura 6 é mostrado o exemplo de servomotores.

4.2 SENSORES

São dispositivos que mudam seu comportamento sob a ação de uma

grandeza física, podendo fornecer diretamente ou indiretamente um sinal que

indica esta grandeza. Quando operam diretamente, convertendo uma forma de

sinal em outro, são chamados transdutores. Os de operação indireta alteram

figura 5 – PWM do servomotor

figura 6 – servomotores

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suas propriedades, como a resistência, a capacitância ou a indutância, sob

ação de uma grandeza, de forma mais ou menos proporcional.

O sinal de um sensor pode ser usado para detectar e corrigir desvios em

sistemas de controle, e nos instrumentos de medição, que freqüentemente

estão associados aos SC de malha aberta (não automáticos) e Malha fechada

(automáticos), orientando o usuário.

Existem muitos tipos e modelos de sensores. Podemos utilizá-los para

diversos fins, mas vamos abordar os sensores de posicionamento. Um

exemplo de aplicação desses sensores é em maquinário CNC, onde podem ser

encontradas nas torres (Z) e mesas (X e Y), nos magazines de ferramentas,

mouse, impressoras e etc. Outro exemplo de aplicação é em robôs

manipuladores que requerem movimentos precisos de posicionamento, ou

também em antenas radares, telescópios, etc. Os

4.2.1 ENCODERS

Os encoders (figura 9) são transdutores de movimento capazes de

converter movimentos lineares ou angulares em informações elétricas que

podem ser transformadas em informações binárias e trabalhadas por um

programa que converta as informações passadas em algo que possa ser

entendido como distância, velocidade, etc. Em outras palavras, o encoder é

uma unidade de realimentação que informa sobre posições atuais de forma que

possam ser comparadas com posições desejadas e seus movimentos sejam

planejados.

Os encoders possuem internamente um ou mais discos (máscaras)

perfurado, que permite, ou não, a passagem de um feixe de luz infravermelha,

gerado por um emissor que se encontra de um dos lados do disco e captado

por um receptor que se encontra do outro lado do disco, este, com o apoio de

um circuito eletrônico gera um pulso. Dessa forma a velocidade ou

posicionamento é registrado contando-se o número de pulsos gerados.

figura 7 – encoder

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Os encoders podem ser lineares ou rotativos, sendo o rotativo o mais

comum. São fabricados em duas formas básicas: codificador absoluto, onde

uma única palavra correspondente a cada posição de rotação do eixo, assim

não perdem a real posição no caso de uma eventual queda da tensão de

alimentação (até mesmo se deslocados) e o codificador incremental, o que

produz pulsos digitais quando o eixo gira, permitindo a medição da posição

relativa do eixo. A maioria dos codificadores rotativos possui um disco de vidro

ou de plástico com um código radial padrão organizado em faixas, conforme a

figura 7.

4.2.2 ENCODER ABSOLUTO

O disco óptico do codificador absoluto é projetado para produzir uma

palavra digital que distingue de N distintas posições do eixo. Por exemplo, se

há 8 pistas, o encoder é capaz de produzir 256 posições distintas ou uma

resolução angular de 1,406 (360 / 256) graus. Os tipos mais comuns de

codificação numérica utilizada no codificador absoluto são os códigos binários

e código Gray.

Para exemplificar o seu funcionamento, vamos utilizar um encoder

absoluto de 4 bits, como mostrado na figura 8.

figura 8 – encoder de 4 bits

17

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Os padrões associados geram combinações digitais que podem ser

vistas na tabela 1

.

O código Gray é projetado para que apenas uma faixa mude a cada

estado de transição, ao contrário do código binário onde múltiplas faixas (bits)

mudança em certas transições. Este efeito pode ser visto claramente na Tabela

1. Pelo código Gray, a incerteza durante uma transição é apenas uma

contagem, ao contrário com o código binário, onde a incerteza pode ser

múltiplas contagens.

O problema está em certas transições. Veja por exemplo a transição

entre a posição 0111 e a posição 1000. Nesta fronteira, o valor de quatro bits

deve mudar ao mesmo tempo. Durante este transiente, digamos que o sistema

de leitura passe por algum tempo pela posição 1111 (porque, digamos, o

mecanismo de leitura do quarto bit funciona ligeiramente mais rápido, ou

porque ao passar pela fronteira o mecanismo oscila um pouco entre o zero e o

um). Neste caso, o sistema indicaria temporariamente a posição 1111, que não

está nem próxima a nenhuma das posições da fronteira.

Para converter binário em Gray, comece com o bit mais significativo e

use-o como o Gray MSB. Em seguida, compare o binário MSB com o próximo

bit, se eles forem iguais então o bit na codificação Gray será 0, se forem

diferentes será 1. Repita a operação até o último bit.

Tabela 1 – combinações digitais

18

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4.2.3 ENCODER INCREMENTAL

O codificador incremental possui uma construção mais simples do que o

codificador absoluto. É constituída por duas faixas e sensores cujos resultados

são chamados canais A e B. Quando o eixo gira, pulsos ocorrem sobre estes

canais com uma freqüência proporcional à velocidade do eixo e a relação de

fase entre os sinais produz o sentido de rotação. O código de um disco padrão

com duas faixas e saída de sinais A e B são ilustradas na figura 10. Através da

contagem do número de pulsos e conhecendo a resolução do disco, o

movimento angular pode ser medido. Muitas vezes um terceiro canal de saída,

chamado INDEX, produz um pulso por revolução, que é útil em plena contagem

revoluções. É também útil como uma referência para a definição de uma

referência (zero).

figura 9 – (a) encoder absoluto, (b) encoder incremental

(a)

(b)

figura 10 – codificação incremental

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5. ETAPAS DA USINAGEM COM TECNOLOGIA CNC

A tecnologia de comando numérico computadorizado, CNC, trouxe

vantagens como velocidade, precisão, repetibilidade e flexibilidade. Mas, ao

contrário do que se pode pensar, estas vantagens só tem efeito após a peça

piloto ter sido usinada. Isto ocorre devido ao tempo necessário para se obter

uma única peça através do CNC, que é bastante longo, chegando a ser

superior à usinagem convencional. Normalmente, em CNC, os seguintes

passos são seguidos:

5.1 RECEBIMENTO DO DESENHO

Da mesma forma como no processo convencional, a primeira etapa da

usinagem inicia-se através do recebimento do desenho da peça que deve ser

analisado, interpretado e compreendido. É muito importante observar as notas,

que algumas vezes trazem detalhes como chanfros ou raios de concordância

que não estão graficamente representados.

5.2 DESENHO EM CAD

O ideal para trabalhar em CNC é receber o desenho em CAD. Caso isto

não ocorra e dependendo da complexidade da peça, deve-se desenha-la pois

muitas das coordenadas necessárias à programação estão implícitas nos

desenhos cotados de forma padrão, e em muitos casos seu cálculo é complexo

e sujeito a erros. Já, a obtenção de dados do desenho em CAD ocorre de

forma rápida e precisa.

É de grande importância definir neste momento o ponto de referência

que será utilizado para a programação, ou seja, deve-se escolher o ponto zeropeça.

Caso o desenho tenha sido recebido em CAD deve-se move-lo de modo

que o ponto escolhido seja posicionado nas coordenadas X=0 e Y=0.

5.3 PLANEJAMENTO DO PROCESSO

Também, da mesma forma como ocorreria na usinagem convencional,

deve-se realizar a etapa do planejamento do processo de usinagem. Esta é,

com certeza, a etapa mais importante e mais complexa de todo o

procedimento, pois envolve a definição da forma de fixação da peça na

máquina, a definição da seqüência de usinagem, a escolha das ferramentas

para cada etapa do processo e a determinação dos dados tecnológicos para

cada ferramenta (velocidade de corte, velocidade de avanço, rotação da

ferramenta, profundidade de corte, número de passadas, rotação da

ferramenta, etc.).

Destaca-se nesta fase a definição da fixação da peça na máquina.

Dependendo da peça em questão pode-se utilizar dispositivos padrões como

uma morsa ou grampos de fixação, mas algumas vezes deve-se projetar e

construir um dispositivo específico que atenda a características próprias de

cada situação. Exemplo disto seria a necessidade de se soltar a peça no meio

do programa para virá-la e fixá-la novamente para continuar a usinagem, mas

garantindo as relações geométricas com a fixação inicial.

20

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5.4 LEVANTAMENTO DAS COORDENADAS

Conhecida a forma de fixação da peça e o processo de usinagem podese

voltar ao CAD e realizar o levantamento das coordenadas que serão

relevantes na programação. Deve-se prever pontos de entrada e saída da

ferramenta e observar possíveis colisões com detalhes da peça e também com

o próprio dispositivo de fixação.

5.5 PROGRAMAÇÃO

Tendo em mãos as coordenadas obtidas do desenho da peça e

conhecendo a seqüência de operações pode-se escrever o programa. É

importante que o programa seja bem comentado, facilitando as possíveis

alterações e correções que possam ser necessárias. O uso de sub-rotinas deve

ser explorado, tornando-o menor e de mais fácil manutenção. Deve-se explorar

todos os recursos que a máquina oferece para tornar o programa menor e mais

eficiente, tais como ciclos de desbastes internos, ciclos de furação, rotação de

coordenadas e deslocamento de referência entre outros. No caso de se utilizar

um software para a programação, deve-se fazer a transmissão do programa

para a máquina.

5.6 SIMULAÇÃO GRÁFICA

Na realidade esta etapa ocorre juntamente com a programação, mas

devido a sua importância será destacada como uma fase específica. A

simulação gráfica é uma ferramenta que deve ser explorada ao máximo, pois

permite detectar erros de programação que podem por em risco a peça, as

ferramentas, o dispositivo de sujeição e até mesmo a máquina.

Deve-se utilizar principalmente o recurso de zoom para verificar

pequenos detalhes e também a simulação em ângulos diferentes (topo, frontal,

lateral, etc.). Mesmo quando se utiliza um software de simulação gráfica, devese

realizar a simulação fornecida pela máquina, para garantir que o programa

está funcional.

Uma observação importante é que algumas funções do programa só

podem ser simuladas corretamente após realização do setup de ferramentas

(que será discutido mais adiante) pois dependem dos valores do diâmetro para

serem calculadas. Mesmo assim, é um bom momento para verificar a

existência de erros grosseiros (sinal invertido, coordenadas trocadas, falta de

uma linha, etc.).

5.7 MONTAGENS

É a primeira etapa de setup da máquina. Deve-se montar o dispositivo

de fixação e as ferramentas. A montagem do dispositivo de fixação da peça é

cercada de cuidados, pois se deve limpar cuidadosamente a mesa de trabalho

da máquina e a superfície de apoio do dispositivo. Além disto, sua fixação deve

observar, quando necessário, o paralelismo com os eixos de trabalho, através

da utilização de um relógio apalpador (normalmente fixado no fuso da

máquina).

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Na montagem das ferramentas deve observar uma cuidadosa limpeza

dos suportes além de garantir um bom aperto, evitando que ela se solte

durante a usinagem. Durante a fixação das ferramentas nos suportes deve-se

buscar mante-las o mais curtas possível, de modo a evitar flanbagens e

vibrações, mas não se pode esquecer de verificar a possibilidade de impacto

do suporte da ferramenta com obstáculos oferecidos pela peça ou pela fixação.

Por fim, quando da instalação das ferramentas na máquina, deve-se

ajustar os bicos de fluido refrigerante de modo que todas as ferramentas sejam

refrigeradas.

5.8 SETUP DE FIXAÇÃO E FERRAMENTAS

Após a instalação do dispositivo de fixação e do ferramental deve-se

informar ao CNC as características que os definem. No caso do dispositivo de

fixação deve-se informar as coordenadas X e Y que foram utilizadas como

referência na programação, ou seja, deve-se definir o zero-peça.

Para cada ferramenta deve-se informar o seu diâmetro e o seu

comprimento (referência do eixo Z). Após esta etapa pode-se realizar com

segurança a simulação gráfica oferecida pelo CNC da máquina.

5.9 EXECUÇÃO PASSO-A-PASSO

Após realizado todo o setup da máquina e a depuração do programa

através da simulação gráfica pode-se finalmente executar a primeira peça,

denominada normalmente de peça piloto, que sempre que possível não deve

fazer parte do lote, já que existe grande possibilidade de ocorrerem falhas não

previstas. Sua execução é realizada no modo passo-a-passo, ou seja, cada

linha do programa só será executada após liberação realizada pelo operador.

Além disso, a velocidade de movimentação pode ser controlada permitindo

realizar aproximações lentas e seguras. Pode-se ligar e desligar o fluido

refrigerante a qualquer instante de modo a permitir melhor visualização dos

movimentos. Esta etapa permite verificar detalhes não previstos na etapa de

programação e não visualizados na simulação.

Quando se encontra alguma linha com algum erro ou necessidade de

alteração pode-se parar a usinagem, afastar a ferramenta da peça, alterar o

programa e reiniciar a partir desta linha, continuando a analisar o programa.

5.10 EXECUÇÃO DO LOTE

Após a execução passo-a-passo ter sido concluída com sucesso e todas

as correções necessárias terem sido realizadas pode-se passar a execução

das peças do lote. É a etapa final onde as vantagens da tecnologia CNC vão

surgir.

Resumindo, tem-se as seguintes etapas:

1. Recebimento do desenho.

2. Desenho em CAD.

3. Planejamento do processo.

4. Levantamento das coordenadas.

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5. Programação.

6. Simulação gráfica.

7. Instalação das ferramentas.

8. Setup de ferramentas.

9. Execução passo-a-passo.

10. Execução do lote.

6. COORDENADAS CARTESIANAS

A máquina--ferramenta CNC possui uma posição fixa. Normalmente, a

substituição da ferramenta e a programação do ponto zero absoluto,

posteriormente descritas, são executadas nesta posição. Esta posição é

designada como ponto de referência.

Todas as máquinas-ferramenta CNC são comandadas por um sistema

de coordenadas cartesianas (fig. 11) na elaboração de qualquer perfil

geométrico. A nomenclatura dos eixos e movimentos está definida na norma

internacional ISO 841 (numerical control of machines) e é aplicável a todo tipo

de máquina-ferramenta. Os eixos rotativos são designados com as letras A, B e

C; os eixos principais de avanço com as letras X, Y e Z.

Um sistema de coordenadas garante a localização de um ponto. Em

fresadoras utiliza-se um sistema de três coordenadas, padronizadas de X, Y e

Z e que definem um ponto no espaço. Por convenção o Z sempre é o eixo que

gira. No caso de uma fresadora vertical o eixo vertical será o Z e terá valores

positivos para cima. Dos eixos que restam o maior é denominado de X e terá

valores positivos para a direita (eixo horizontal longitudinal,). Assim fica o ultimo

eixo será o Y com valores positivos indo em direção à máquina (horizontal

transversal), como mostrado na figura 12.

figura 11 – coordenadas cartesianas

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O sistema de eixos pode ser facilmente representado com auxílio da

mão direita, onde o polegar aponta para o sentido positivo do eixo X, o

indicador para o sentido positivo do Y, e o dedo médio para o sentido positivo

do Z (Centro de Usinagem). Este sistema é denominado Sistema de

Coordenadas Dextrógeno, pois possui três eixos perpendiculares entre si, que

podem ser representados com o auxílio dos dedos da mão direita, conforme a

figura 13.

Uma pergunta ainda pode estar havendo na cabeça de muitas pessoas,

mas eu já ouvi falar de máquinas de seis, sete ou até mais eixos, como seria

isto?

Realmente isso existe, embora sejam máquinas extremamente

especiais, elas existem, alem dos eixos lineares primários pode haver outros

três eixos lineares, que são conhecidos como eixos lineares secundários, e

suas disposições são da seguinte maneira, se o eixo é paralelo ao X se

chamará U, se paralelo a Y o nome será V, se paralelo ao eixo Z recebe o

nome de W; Deste modo já se somam nove eixos possíveis em uma máquina

CNC; porém isto não para por aí, pois pode haver máquinas de até 15 eixos.

A ferramenta movimenta--se dentro do sistema de coordenadas

especificado pelo CNC, de acordo com o programa de comando elaborado com

base no sistema de coordenadas do desenho da peça, e corta a peça com o

contorno especificado no desenho. Portanto, para que o contorno da peça

definido no desenho possa ser corretamente cortado, os dois sistemas de

coordenadas têm de ser definidos na mesma posição.

.

figura 12 – representação dos eixos

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Os quadrantes são definidos a partir de uma origem pré determinada,

que no caso do torno é determinado por uma linha perpendicular a linha de

centro do eixo árvore, e obedecem sempre a mesma ordem independente do

tipo de torre utilizada (torre Traseira ou torre Dianteira), portanto o sinal positivo

ou negativo introduzido na dimensão a ser programada é dado em função do

quadrante onde a ferramenta atuará. Na figura 14 pode ser visto o sistema de

coordenadas do torno com torre traseira e dianteira.

Todo o movimento da ponta da ferramenta é descrito neste plano XZ,

em relação a uma origem pré-estabelecida (X0, Z0). Lembrar que X é sempre a

medida do raio ou diâmetro, e que aumenta à medida que o diâmetro aumenta,

e Z é sempre a medida em relação ao comprimento.

6.1 COORDENADAS ABSOLUTAS E INCREMENTAIS

No sistema de programação CNC é possível utilizar dois tipos diferentes

de coordenadas:

• Coordenadas absolutas

• Coordenadas incrementais

figura 13 – Regra da mão direita

figura 14 – Sistema de coordenadas do torno

(torre traseira)

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Define-se como sistema de coordenadas absolutas o sistema de

coordenadas onde o ponto a ser atingido pela ferramenta é dado tomando-se

como referência o “zero-peça”.

Define-se como sistema de coordenadas incrementais o sistema de

coordenadas onde o ponto a ser atingido pela ferramenta é dado tomando-se

como referência o ponto anterior. Para a utilização deste tipo de sistema de

coordenadas deve-se raciocinar no Comando Numérico Computadorizado da

seguinte forma: da posição em que parou a ferramenta, quanto falta para

chegar ao próximo ponto?

Para a programação CNC é fundamental conseguir analisar um desenho

e obter dele suas coordenadas. Nos desenhos à seguir pode-se observar as

coordenadas de uma figura bastante simples em duas situações diferentes.

Nestes dois casos o sistema de coordenadas estará desenhado para auxiliar

nesta tarefa. Observando o desenho da figura 14, deve-se analisar os dados da

tabela com as coordenadas de cada vértice, indicados pelas letras A até H.

O exemplo anterior mostra o uso de coordenadas absolutas (baseadas

em uma referência fixa). Pode-se trabalhar com coordenadas incrementais, que

sempre se relacionam com o ponto anterior (em outras palavras, a posição

atual é sempre a origem). A figura 15 apresenta um perfil onde se considera o

ponto A como sendo o ponto inicial. A tabela está preenchida com as

coordenadas incrementais.

figura 14 – sistema de coordenadas absolutas

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Durante o desenvolvimento de um programa CNC pode-se utilizar tanto

coordenadas absolutas como coordenadas incrementais, e alternar entre dois

sistemas a qualquer momento.

7. LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO

São diversos os meios de elaboração de programas CNC, sendo os

mais usados:

7.1 LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO AUTOMÁTICA APT

No surgimento do CN, no início dos anos 50, a primeira linguagem de

programação utilizada foi a APT (Automatic Programmed Tool). Atualmente só

é utilizada como ferramenta auxiliar na programação de peças com geometrias

muito complexas, principalmente para máquinas de 4 e 5 eixos. A linguagem

APT é uma linguagem de alto nível.

7.2 LINGUAGEM EIA/ISO

Linguagem de códigos, também conhecida como códigos G. É na

atualidade a mais utilizada universalmente, tanto na programação manual,

como na programação gráfica, onde é utilizado o CAM. Os códigos EIA/ISO

foram criados antes mesmo do aparecimento das máquinas CNC, eles eram

usados nos escritórios em máquinas de escrever automáticas que utilizavam

cartões perfurados. A linguagem EIA/ISO é considerada de baixo nível.

7.3 LINGUAGEM INTERATIVA

Programação por blocos parametrizados possui blocos prontos e não

usa códigos. Ex. linguagem MAZATROL aplicando às máquinas MAZAK.

figura 15 – sistema de coordenadas incrementais

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7.4 PRODUÇÃO GRÁFICA VIA "CAM" (COMPUTER AIDED

MANUFACTURING)

Não é mais uma linguagem de programação e sim uma forma de

programar em que o programador deverá possuir os conhecimentos de:

processos de usinagem; materiais; ferramentas e dispositivos para usinagem;

informática para manipulação de arquivos; máquinas (avanços, rotações e

parâmetros); domínio de um software de CAD e um de CAM.

Descrevendo de uma maneira simplificada, apenas para fácil

entendimento, o programador entra com o desenho da peça, que pode ser feito

no próprio CAM ou em desenhos recebidos do CAD (Computer Aided

Designe), define matéria - prima (tipo e dimensões), ferramentas e demais

parâmetros de corte, escolhe o pós-processador de acordo com a máquina que

fará a usinagem e o software de CAM se encarregará de gerar o programa,

utilizando os códigos da linguagem EIA/ISO.

8 ESTRUTURA DO PROGRAMA

A estrutura de programação para máquinas CNC utilizando a Norma ISO

6983 é estruturada com os seguintes dados: identificação, cabeçalho, dados da

ferramenta, aproximação, usinagem do perfil da peça, fim de programa.

O programa CNC é constituído de:

· Caracteres: É um número, letra ou símbolo com algum significado para o

Comando.(Exemplo:2, G, X, /, A, T).

· Endereços: É uma letra que define uma instrução para o comando.

(Exemplo: G, X, Z, F).

· Palavras: É um endereço seguido de um valor numérico. (Exemplo: G01

X25 F0.3).

· Bloco de Dados: É uma série de palavras colocadas numa linha,

finalizada pelo caractere; (Exemplo: G01 X54 Y30 F.12;)

· Programa: É uma série de blocos de dados (Finalizada por M30).

8.1 CARACTERES ESPECIAIS

(;) - Fim de bloco: (EOB - End of Block). Todo bloco deve apresentar um

caractere que indique o fim do bloco.

/ - Eliminar execução de blocos, número seqüencial de blocos

( ) - Comentário : Os caracteres parênteses permitem a inserção de

comentários. Os caracteres que vierem dentro de parênteses são

considerados comentários e serão ignorados pelo comando.

MSG - Mensagem ao operador, exemplo: MSG ( “mensagem desejada” )

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8.2 FUNÇÕES DE POSICIONAMENTO

O comando trabalha em milímetros para palavras de posicionamento

com ponto decimal.

Função X – Aplicação: Posição no eixo transversal (absoluta). X20; ou X-5;

Função Z – Aplicação: Posição no eixo longitudinal (absoluta). Z20; ou Z-20;

Função U – Aplicação: Posição no eixo transversal (incremental). U5; ou U-5;

(Usado em programação feita em coordenadas absolutas)

Função W – Aplicação: Posição no eixo longitudinal (incremental). W5; ou W-5;

(Usado em programação feita em coordenadas absolutas)

8.3 FUNÇÕES ESPECIAIS

Função O (usada no comando GE Fanuc 21i). Todo programa ou subprograma

na memória do comando é identificado através da letra “O” composto

por até 4 dígitos, podendo variar de 0001 até 9999.

Para facilitar a identificação do programa, recomenda-se inserir um

comentário, observando-se o uso dos parênteses. Ex.: O5750 (Flange do eixo

traseiro);

Função N

Define o número da seqüência. Cada seqüência de informação pode ser

identificada por um número de um a quatro dígitos, que virá após a função N.

Esta função é utilizada em desvios especificados em ciclos, e em procura de

blocos.

Exemplo:

N50 G01 X10;

N60 G01 Z10;

Não é necessário programar o número de seqüência em todos os blocos

de dados. A seqüência aparecerá automaticamente após a inserção de cada

bloco de dados, a não ser que seja feita uma edição fora da seqüência do

programa ou após sua edição completada.

Função F

Geralmente nos tornos CNC utiliza-se o avanço em mm/rotação, mas

este também pode ser utilizado em mm/min. O avanço é um dado importante

de corte e é obtido levando-se em conta o material, a ferramenta e a operação

a ser executada. F0.3 ; ou F.3 ;

Função T

A função T é usada para selecionar as ferramentas informando à

máquina o seu zeramento (PRE-SET), raio do inserto, sentido de corte e

corretores. Programa-se o código T acompanhado de no máximo quatro

dígitos. Os dois primeiros dígitos definem a localização da ferramenta na torre

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e seu zeramento (PRE-SET), e os dois últimos dígitos definem o número do

corretor de ajustes de medidas e correções de desgaste do inserto.

Exemplo: T0202. O giro de torre e o movimento dos carros não podem estar no

mesmo bloco que a função T, ela deve ser programada em uma linha de

maneira isolada. Importante: O raio do inserto (R) e a geometria da ferramenta

(T) devem ser inseridos somente na página de geometria de ferramentas.

9 SISTEMAS DE INTERPOLAÇÃO

Os sistemas de interpolação usados na programação de máquinas CNC

são classificados em linear e circular.

9.1 INTERPOLAÇÃO LINEAR

A interpolação linear é uma linha que se ajusta a dois pontos. Por

exemplo, você deseja mover só um eixo linear em um comando. Você quer

mover o eixo X a uma posição com um avanço lento à direita do zero do

programa. Considerando que o comando fosse X10. (assumindo o modo

absoluto e em mm). A máquina removeria uma linha perfeitamente reta neste

movimento (desde que só um eixo está movendo).

Agora digamos que desejo para incluir um Y eixo movimento a uma

posição de 10 milímetros em relação ao zero do programa (e juntamente com o

Y atuasse o X voltando a zero). Nós diremos que você está tentando fazer um

chanfro na peça produto com este comando. Para caminhar numa linha

perfeitamente reta e chegar ao ponto de destino programado nos dois eixos

juntos, tem que haver uma sincronização dos eixos X e Y nestes movimentos.

Também, se a usinagem ocorrer durante o movimento, uma taxa de movimento

(feedrat) também deve ser especificada. Isto requer interpolação linear.

O movimento 2 da figura 16, foi gerado com interpolação linear. Saiba

que para máquina não ocorreu um único movimento, mas sim uma serie de

movimentos minúsculos cujo tamanho do passo é igual à resolução da

máquina, normalmente 0.001mm.

figura 16 – interpolação linear

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Durante comandos de interpolações lineares, o controle precisa,

automaticamente, calcular uma série de movimentos minúsculos, enquanto

mantêm a ferramenta tão perto do caminho linear programado. Com as

máquinas CNC de hoje, fica a impressão que a máquina está formando um

movimento de linha perfeitamente reta.

9.2 INTERPOLAÇÃO CIRCULAR

Em modo semelhante, requerem muitas aplicações para máquinas CNC,

por exemplo, que a máquina possa formar movimentos circulares. Aplicações

para movimentos circulares incluem raio de concordância entre faces de peças,

furos circulares de grandes e pequenos diâmetros, etc. Este tipo de movimento

requer interpolação circular. Como com interpolação linear, o controle gerará

minúsculos movimentos que se aproximam o máximo de caminho circular

desejado. A figura 17 mostra o que acontece durante interpolação circular.

A trajetória da ferramenta é percorrida com uma orientação circular, com

qualquer raio, nos sentido horário e anti-horário, e com qualquer velocidade

entre 1 a 5000 mm/min.

Algumas informações são necessárias para a programação de arcos,

tais como:

- ponto final do arco,

- sentido do arco,

- centro do arco (pólo)

9.3 COORDENADAS POLARES

Até agora o método de determinação dos pontos era descrito num

sistema de coordenadas cartesianas, porém existe outra maneira de declarar

os pontos, que são as coordenadas polares (fig.18), neste caso, em função de

ângulos e centros.

O ponto, a partir do qual saem as cotas chama-se “pólo” (centro dos

raios).

figura 17 – interpolação circular

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10 PONTOS DE REFERÊNCIA

10.1 PONTO ZERO DA MÁQUINA: M

O ponto zero da máquina (fig. 19) é definido pelo fabricante da mesma. Ele é o

ponto zero para o sistema de coordenadas da máquina e o ponto inicial para todos os

demais sistemas de coordenadas e pontos de referência.

10.2 PONTO DE REFERÊNCIA: R

O ponto de referência (fig. 20) serve para aferição e controle do sistema de

medição dos movimentos da máquina. Ao ligar a máquina, sempre se deve deslocar o

carro até esse local, antes de iniciar a usinagem. Este procedimento define ao

comando a posição do carro em relação ao zero máquina.

10.3 PONTO ZERO DA PEÇA: W

figura 19 – simbologia do zero máquina

figura 20 – simbologia do ponto de referência

figura 21 – simbologia do zero peça

figura 18 – interpolação polar

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O ponto zero peça (fig. 21) é definido pelo programador e usado por ele

para definir as coordenadas durante a elaboração do programa. Recomenda-se

colocar o ponto zero da peça de tal forma que se possam transformar

facilmente as medidas do desenho da peça em valores de coordenadas

positivas. No caso do torno é comum estabelecer esse ponto no encosto das

castanhas da placa ou na face da peça, conforme pode ser visto na figura 22.

11 CODIFICAÇÃO ISO PARA SUPORTE E PASTILHAS

INTERCAMBIÁVEIS

A cada dia novas tecnologias são apresentadas para diminuir cada vez mais o

tempo e melhorar a qualidade de usinagem. Uma vantagem que oferece o porta

ferramenta intercambiável para torno e fresas, é que quando a aresta é trocada, este

mantém a repetibilidade das dimensões e do acabamento. É verdade que o custo

inicial de um porta ferramenta intercambiável é maior do que uma ferramenta soldada.

Porém o porta ferramenta passa a ser um novo equipamento da máquina, ao passo

que a ferramenta soldada após perder o corte, deva ser retirada para uma nova

afiação, ocasionando assim outra regulagem da nova ferramenta, e depois da pastilha

completamente gasta a haste será descartada.

O código NBR 6450 ISO para pastilhas intercambiáveis inclui 9 símbolos,

representados por Letras e Números, que definem formas, tipos e parâmetros

dimensionais das mesmas. O oitavo e nono símbolos são usados somente quando

necessário, e o fabricante pode ainda adicionar um décimo símbolo opcional, que

separado por um hífen pode ser usado por opções de simbologia própria, ou seja,

especificações do fabricante. Alguns fabricantes utilizam as seguintes nomenclaturas:

· QF – operações de acabamento fino

· QM- operações de semi-acabado

· QR – operações de desbaste

Um exemplo de especificação de pastilha pode ser visto na figura 23. Na figura 24

é descrita o detalhamento da codificação.

figura 22 – posições do zero peça no torno

figura 23 – codificação para pastilhas intercambiáveis

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O código ISO para suportes porta pastilhas externo inclui 10 símbolos,

representados por Letras e Números que definem formas, tipos e parâmetros

dimensionais dos mesmos. O fabricante pode ainda adicionar um décimo primeiro

símbolo opcional, separado por um hífen, no qual pode fazer uso de opções de

simbologia própria, ou seja especificação do fabricante. Exemplo de especificação de

suporte porta pastilha: PCLNR 20 20 K 12.

figura 24– Detalhamento da codificação para pastilhas intercambiáveis

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12 MEIOS DE FIXAÇÃO DE PEÇAS E FERRAMENTAS

A fixação de peças em torno CNC através de placa com 3 castanhas podem ser

acionadas de forma manual (figura 23) ou de forma automática com abertura e

fechamento através de comando contido no programa CNC. Quando necessário,

também podem ser programados posicionamentos da contra-ponta, avanço e

retrocesso do mangote e luneta, para uma melhor fixação (figura 24).

Nos processos de usinagem, poucas as peças podem ser usinadas com uma

única ferramenta. Por este motivo, o sistema de troca de ferramentas em máquinas

CNC vem sendo otimizado pelos fabricantes. Nos tornos CNC a troca de ferramentas

pode ser realizada automaticamente. Numa forma de minimizar os tempos passivos

durante a execução de um trabalho pode-se utilizar um suporte porta-ferramentas

capaz de fixar várias ferramentas. Neste sistema, a troca das ferramentas utilizadas é

comandada pelo programa CNC, necessitando apenas dos posicionamentos corretos

das ferramentas, evitando assim as paradas no programa para eventuais trocas

manuais das mesmas.

figura 23 – fixação manual de peças

figura 24 – fixação de peças com luneta e contra ponta

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Os tornos possuem dispositivos de concepções que se diferenciam em função

da quantidade de ferramentas a serem usadas. Podemos assim destacar alguns

desses dispositivos:

• Gang tools: dispositivo dotado de rasgos T para posicionamento dos suportes de

ferramentas, oferecendo flexibilidade de montagem de ferramentas para múltiplas

aplicações. A fixação gang tools pode ser visto na figura 25.

• Torre elétrica: Neste sistema a troca automática de ferramentas é realizada através

do giro da mesma que é comandado pelo programa CNC, deixando a ferramenta na

posição de trabalho. A fixação através de torre elétrica pode ser visto na figura 26.

• Revolver: No sistema de revolver a troca é realizada com o giro ou tombo do mesmo,

que também é comandado pelo programa CNC, até que a ferramenta desejada fique

figura 25 – fixação de ferramentas – tipo gang tools

figura 26 – fixação de ferramentas – tipo torre elétrica

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na posição de trabalho. A fixação através de dispositivo revolver pode ser visto na

figura 27.

• Magazine: No sistema magazine de modo geral, a troca de ferramentas é realizado

por um braço com duas garras. O programa posiciona a próxima ferramenta do

magazine que entra em ação e interrompe a usinagem. Um braço com duas garras

entra em ação, tirando de um lado a nova ferramenta do magazine e do outro lado a

ferramenta que estava operando na árvore principal da máquina. As posições das

ferramentas se invertem pelo giro de 180 graus do braço de garras o qual logo após

introduz as ferramentas em seus lugares e são de modo geral comandados com lógica

direcional. A fixação através de dispositivo revolver pode ser visto na figura 28.

figura 28 – fixação de ferramentas – tipo magazine

figura 27 – fixação de ferramentas – tipo revolver

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13 FUNÇÕES PREPARATÓRIAS DE DESLOCAMENTO

13.1 FUNÇÕES PREPARATÓRIAS ( G )

As funções preparatórias indicam ao comando o modo de trabalho, ou seja,

indicam à máquina o que fazer, preparando-a para executar um tipo de operação, ou

para receber uma determinada informação. Essas funções são dadas pela letra G,

seguida de um número formado por dois dígitos (de 00 a 99 no caso do comando GE

Fanuc 21i).

As funções podem ser:

MODAIS – São as funções que uma vez programadas permanecem na memória do

comando, valendo para todos os blocos posteriores, a menos que modificados ou

cancelados por outra função da mesma família.

NÃO MODAIS – São as funções que todas as vezes que requeridas, devem ser

programadas, ou seja, são válidas somente no bloco que as contém.

13.2 LISTA DAS FUNÇÕES PREPARATÓRIAS PARA COMANDO GE

FANUC 21 I – CENTRO DE USINAGEM

G00 - Avanço rápido

G01 - Interpolação linear

G02 - Interpolação circular horária

G03 - Interpolação circulara anti-horária

G04 - Tempo de permanência

G10 – Entrada de dados

G11 – Cancela entrada de dados

*G15 – Cancela a programação polar

G16 – Ativa a programação po