APLICATIVO CAD/CAM DEDICADO PARA UTILIZAÇÃO DE CICLOS DE USINAGEM DE TORNEAMENTO

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1 7º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO 7 th BRAZILIAN CONGRESS ON MANUFACTURING ENGINEERING 20 a 24 de maio de 2013 Penedo, Itatiaia RJ - Brasil May 20 th to 24 th, 2013 Penedo, Itatiaia RJ Brazil APLICATIVO CAD/CAM DEDICADO PARA UTILIZAÇÃO DE CICLOS DE USINAGEM DE TORNEAMENTO Marco Aurélio da Fontoura Gonçalves, 1 Alexandre Dias da Silva, 2 Flavio José Lorini, 3 1 Universidade Federal de Santa Maria,CTISM-UFSM, Avenida Roraima, 1000, CEP , Santa Maria, RS. 2 Universidade Federal de Santa Maria,NAFA-CT-UFS, Avenida Roraima, 1000, CEP , Santa Maria, RS. 3 Universidade Federal do Rio Grande do Sul, PROMEC-UFRGS, Sarmento Leite, 425, CEP , Portolegre,RS. Resumo: Este trabalho analisa a aplicabilidade da metodologia para o desenvolvido de um algoritmo computacional de editoração para programação automática de programas CNC para linguagem interativa HEIDENHAIN disponível no comando MCS. O editor CNC foi desenvolvido para usinagem cilíndrica. Para analisar a técnica, o sistema foi testado na usinagem de peças em máquina com comando MCS. Os resultados observados nos testes do sistema mostraram a viabilidade de utilização dessa técnica, que pode representar uma alternativa para pequenas e médias empresas. Possuindo uma interface gráfica amigável, o sistema é uma opção disponível no treinamento de usuários oriundos da linguagem ISO ( G/M ). Palavras-chave: Programação CNC, Torneamento CNC, Comando MCS 1. INTRODUÇÃO A programação CNC pode ser realizada por técnicas tradicionais como a Entrada Manual de Dados MDI (Manual Data Input), onde o programa é inserido diretamente no comando da máquina ou via sistemas computacionais integrados com a máquina (Groover, 2010; Lynch, 1994). Os comandos das máquinas CNC oferecem grande variedade de funções e ciclos de usinagem com a finalidade de facilitar a forma de programação. Com estes recursos o programador evita trabalhar com grande número de blocos de programação, pois os ciclos de usinagem disponíveis nos comandos refinam muitos processos repetitivos na elaboração do programa. A quantidade e qualidade dos ciclos dos comandos fazem parte do valor agregado para a comercialização das máquinas CNC. Como exemplo, na usinagem cilíndrica, os ciclos de usinagem são implementados para realizarem operações como desbastes, abertura de canais, geração de roscas e chanfros, ou outros procedimentos que são normalmente aplicados na manufatura de uma peça (Figueira, 2003; Gibbs, 1994). Este trabalho mostra uma metodologia de elaboração de um editor de programação CNC, destinada ao torneamento cilíndrico especifico para o comando MCS, com característica de elaborar os programas com a linguagem interativa oferecida pelo fabricante e utilizando os ciclos de usinagem disponíveis. A linguagem interativa oferecida pelo comando tem uma sintaxe diferente da linguagem ISO(G/M). A elaboração do editor facilita a adaptação de programadores que utilizam a linguagem padronizada para este comando. 2. METODOLOGIA Os controles MCS aceitam basicamente instruções que podem ser do tipo conversacional MCS ou instruções padronizadas pela norma ISO ou ainda uma mistura delas no mesmo programa (Silva, 2004). A Tabela (1), adaptada do manual (Heidenhan, 1998), mostra uma relação de programação para o comando. Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas 2013

2 Tabela 1. Comparação linguagem convencional e ISO. ISO ( códigos G ) MCS conversacional puro Misto MCS/ISO no mesmo programa %100 :%100 :%100 N010 G90 :CYC CALL 0 :CYC CALL 0 N020 G54 X -150 Z -30 :CYC CALL 4 X A -150 :G54 X-150 Z-30 :CYC CALL 4 Z A -30 N030 G00 X 100 Y 400 Z150 :POS T X A 100 Y A 400 Z :G00 X 100 Y 400 Z150 A 150 F0 N040 T2 D2 M3 S1200 :CYC CALL 2 M3 S1200 T :T2 D2 M3 S D2 N050 G01 X2.5 Y45 F200 :POS X A 2.5 Y A 45 F200 :POS X A 2.5 Y A 45 F200 N060 Y30 :POS Y A 30 :Y30 N070 Z :POS Z A :Z N080 G91 X10 :POS X I 10 :POS X I 10 N090 G90 Z7 F100 :POS Z A 7 F100 :POS Z A 7 F100 N100 X10 Y10 :POS L X A 10 Y A 10 :POS L X A 10 Y A 10 N110 G02 X-10 Y-10 I -10 J -10 F300 M8 :POL X I -10 Y I -10 :POS C X A -10 Y A -10 :POL X I -10 Y I -10 :POS C X A -10 Y A -10 F300 M8 F300 M8 N120 G01 Z10 F200 :POS Z10 F200 :POS Z10 F200 N130 G03 X10 Y10 R20 F400 :POS C X A 10 Y A 10 R20 F400 N140 M30 :CYC CALL 2 M30 :M30 : : :POS C X A 10 Y A 10 R20 F400 Para o estudo da metodologia proposta no trabalho, um projeto de usinagem cilíndrica é definido, contendo operações como desbastes, abertura de canais, geração de roscas e chanfros, ou outros procedimentos que são normalmente aplicados na manufatura de uma peça. A Figura (1) ilustra o projeto proposto para este trabalho, mostrando a imagem do sólido, a folha de trabalho com os dados de usinagem e o dimensionamento para a programação CNC com a linguagem interativa MCS. Empresa: Projeto: Peça didática Nome: Dimensão: Ø 25,4mm x comprimento 40mm Sistema: Peça única Turma: Data: Material: Aço ABNT 1020 Nr. Plano de Trabalho Ferramentas Ident-Nr. / Suporte Velocidade (m/min) Rotação (RPM) Avanço (mm/rot) 1 Desbaste externo 4 / PCLNL 2020K Canal 6 / LF123G B Acabamento 1 / SVJBL 2020K Rosca 7 / SVJBL 2020K Figura 1. Representação da Folha de Trabalho e dimensionamento da peça modelo.

3 A análise da viabilidade desta metodologia será através da implementação de um protótipo de um editor para auxiliar a programação CNC para torneamento, através do desenvolvimento de aplicativo computacional dedicado à editoração de programação automatizada. O sistema será aplicado para explorar os atuais recursos de programação disponíveis nos comandos MCS das máquinas comerciais. A Figura (2) mostra a interface do programa com o usuário, com os botões referentes aos ciclos e a área de edição. Figura 2. Interface de entrada do programa Quando o programador solicitar um ciclo para elaboração do programa CNC, o sistema disponibilizara de uma interface gráfica para facilitar a entrada de dados geométricos e tecnológicos que forem necessários para alimentar o ciclo selecionado. A Figura (3) mostra a interface gráfica com o usuário quando solicitado o ciclo de desbaste longitudinal. Figura 3. Interface do ciclo de desbaste longitudinal

4 Com os dados fornecidos pelo programador, conforme Fig. (3), acionando o botão confirmar o ciclo será montado automaticamente no editor de programação CNC. O editor disponibiliza de funções de edição de texto como complemento de editoração para o programador. A Figura (4) mostra o editor com os dados do ciclo de desbaste longitudinal e na parte superior as funções de editoração. Figura 4. Editor com ciclo montado automaticamente O sistema disponibiliza ainda de um editor e um simulador de trajetórias e uma biblioteca de informações tecnológicas, complementando as ferramentas disponíveis ao programador. A Figura (5) mostra a interface completa disponível para o usuário. Figura 5. Interface do editor CNC

5 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A elaboração do programa CNC para o modelo proposto da Fig. (1), utilizando o editor de programação para linguagem MCS, é realizada neste módulo. O primeiro procedimento é inserir o bloco CYC CALL 0 que da inicio a um programa novo. A Figura (6) mostra este procedimento no editor. Figura 6. Iniciando um programa novo O cabeçalho, onde são estabelecidas as condições e os métodos aplicados à máquina, são inseridas algumas funções M, como verificar contraponto recuado, usar velocidade constante de corte, velocidades máximas permitidas entre outras. A Figura (7) mostra a interface do CYC CALL 2 para a confecção do cabeçalho. È permitido ao usuário chamar quantas vezes necessário esta função. Figura 7. Formando cabeçalho com CYC CALL2 As próximas instruções para a geração do programa é o posicionamento da ferramenta para troca e aproximação. Foi elaborada uma interface de posicionamento para facilitar o programador, não existindo a necessidade de digitação no editor de texto. A Figura (8) mostra esta interface com o devido resultado no editor.

6 Figura 8. Interface de posicionamento A próxima operação de usinagem realizada é o CYC CALL 24 desbaste longitudinal. A Figura (9) mostra a interface e o resultado no editor. Figura 9. Desbaste longitudinal CYC CALL 24

7 Repetindo operações anteriores é reposicionada a ferramenta com novos valores, trocando a ferramenta, alterações nas velocidades, para caracterizar nova operação que será a abertura de canal com o CYC CALL 24. A Figura (10) mostra a interface para esta operação. Figura 10. Abertura de canal CYC CALL 24 Seguindo com esta metodologia é feito novas configurações de velocidades, posicionamento e trocas de ferramentas para os ciclos de desbaste longitudinal e roscas restantes. O LBS SET que é o perfil de usinagem que os ciclos devem seguir entra no final do programa e é extraído do editor gráfico disponível no programa, bastando definir apenas o numero do LBS SET. A Figura (11) mostra a interface para a chamada do perfil, e no editor os blocos que indicam os pontos de limitação do perfil usinado. Figura 11. Chamado do perfil de usinagem LBS SET

8 A Figura (12) mostra o editor com o programa completo do modelo estudado neste trabalho. Protótipo CAD/CAM SERIE 500 :%0.103 :0000.CYC CALL 0 :0001.CYC CALL 2 M 39 M 28 M 68 T 5 D 5 :0003.CYC CALL 2 M 59 S 2500 :0004.CYC CALL 2 M 58 S 230 :0005.POS L X A Z A F 0 M 13 :0007.POS L X A Z A F.250 :0009.CYC CALL 24 DLONG X0 25 Z0 0 X Z1-40 INCR 1.5 PERFIL 1 SOBREMX 0.2 SOBREMZ 0.1 TIPO 1 FERR 0 :0019.POS L X A Z A F 0 :0021.CYC CALL 2 T 6 D 6 :0023.CYC CALL 2 M 59 S 1500 :0024.CYC CALL 2 M 58 S 120 :0025.POS L X A Z A F 0 M 13 :0027.POS L X A Z A F.100 :0029.CYC CALL 22 CANAL X Z1-13 A 2 RECUO 1 B 5 A1 0 A2 0 RI 0 R1/-B1 0 R2/-B2 0 W 3 FERR 0 N CANAIS 1 DIST 0 :0043.POS L X A Z A F 0 :0045.CYC CALL 2 T 7 D 7 :0047.CYC CALL 2 M 59 S 1000 :0048.POS L X A Z A F 0 M 14 :0050.POS L X A Z A F.100 :0052.CYC CALL 33 ROSCA X Z1 3 X Z2-13 AFAST 1 PASSO 1.5 PROF 0.9 ACABAMEN 0.01 TIPO 0 ANG FER 0 N PASSA 3 N VAZIO 1 ANG SAI 0 FERR 0 :0066.POS L X A Z A F 0 M 30 :0068.LBS SET 1 :0069.POS X A :0070.POS Z A :0071.POS L X A Z A :0073.POS Z A :0074.POS X A :0075.RND :0076.POS Z A :0077.POS L X A Z A :0079.LBS SET 0 Figura 12. Programa completo Após a realização da transmissão para a máquina é importante que se realize a execução do programa graficamente no comando da máquina, Fig. (13). Dessa forma pode-se detectar algum erro na trajetória das ferramentas, evitando possíveis colisões na execução do programa. Figura 13. Simulação gráfica no comando da máquina A Figura 14 ilustra as etapas da usinagem da peça.

9 Figura 14 Etapas da manufatura da peça 4. CONCLUSÃO O comando MCS não dispõe de editores computacionais que auxiliem a programação, dificultando a adaptação de programadores ISO ( G/M ) no aprendizado desta linguagem. A metodologia do editor de programação CNC foi elaborada para auxiliar através de uma interface amigável esta dificuldade inicial dos programadores. O editor de programação MCS foi testado por vários semestres em alunos do Curso Técnico em Mecânica, oriundos da programação padronizada. Os obstáculos iniciais de programação foram eliminados, o editor teve aceitação muito boa estimulando o aprendizado e a utilização da nova linguagem de programação. Os resultados observados nos testes do sistema mostraram a viabilidade de utilização dessa técnica, que pode representar uma alternativa para pequenas e médias empresas. Possuindo uma interface gráfica amigável, o sistema é uma opção disponível no treinamento de usuários oriundos da linguagem ISO ( G/M ). A redução do tempo de programação é um fator relevante comparando com a programação manual ou MDI. O método pode ser considerado como uma opção alternativa de ferramenta computacional para a geração de programas CNC.

10 5. BIBLIOGRAFIA Figueira, R.J.C.M. CAD/CAE/CAM/CIM, Instituto Politécnico do Porto, Instituto Superior de Engenharia, Departamento de Engenharia de Informática, Portugal, Lynch, M. Computer numerical control: accessory devices. New York: McGraw-Hill, p. Groover, M.P. Automation, production systems and computer integrated anufacturing. Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1987.Vol1. 357p. Gibbs, D. CNC part programming: a practical guide. London: Cassell Publishers Limited, p. Silva, Sidnei Dominques. CNC Programação de Comando Numérico Computadorizado Torneamento. Editora Érica,2004. pg Heidenhan; User s Manual Conversational Programming, Agosto DIREITOS AUTORAIS Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso incluído no seu trabalho.

11 APPLICATION CAD / CAM DEDICATED TO USE CYCLE MACHINING TURNING Marco Aurélio da Fontoura Gonçalves, 1 Alexandre Dias da Silva, 2 André João de Souza, 3 Flavio José Lorini, 3 Moacir Eckhardt, 1 1 Universidade Federal de Santa Maria,CTISM-UFSM, Avenida Roraima, 1000, CEP , Santa Maria, RS. 2 Universidade Federal de Santa Maria,NAFA-CT-UFS, Avenida Roraima, 1000, CEP , Santa Maria, RS. 3 Universidade Federal do Rio Grande do Sul, PROMEC-UFRGS, Sarmento Leite, 425, CEP , Portolegre,RS. Abstract. This paper analyzes the applicability of the methodology developed for the publishing of a computational algorithm for automatic programming of CNC programs for interactive language HEIDENHAIN command available in MCS. The editor was developed for CNC machining cylindrical. To analyze the technique, the system was tested in machining parts for machine control with MCS. The results observed in tests of the system showed the feasibility of using this technique, which may represent an alternative for small and medium businesses. Possessing a friendly graphical interface, the system is an available option in user training from the ISO language ("G / M"). Keywords: CNC Programming, CNC Turning, MCS Command COPYRIGHT The authors are solely responsible for the content of the printed material included in their work.

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