Introdução ao Controlo Numérico Computorizado III Sintaxe de Escrita (G, M, ) João Manuel R. S. Tavares Joaquim Oliveira Fonseca

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1 Introdução ao Controlo Numérico Computorizado III Sintaxe de Escrita (G, M, ) João Manuel R. S. Tavares Joaquim Oliveira Fonseca

2 Edição de programas de CN O sistema de controlo de uma máquina-ferramenta CNC é o responsável por ativar as funções da máquina-ferramenta necessárias para cada sequência particular de operações. Para que tal ocorra, o computador do sistema de controlo tem que ser informado de como tal deverá ser realizado. Esta informação toma a forma de um programa de CN que o operador da máquina (ou programador) introduz no sistema de controlo. O sistema de controlo lê o programa de CN e converte, a informação que contém, em impulsos de controlo para a máquina-ferramenta. O desenvolvimento de um programa de CN é determinado pelo fabricante do sistema segundo regras standard. 2

3 Desenvolvimento de programas de CN Num programa de CN, as operações para maquinar uma peça numa máquina ferramenta são declaradas segundo um formulário que o sistema de controlo pode entender. Para um operador que conheça uma máquina-ferramenta convencional tem de realizar uma planificação do trabalho e utilizar um desenho/esquema da peça para poder processá-la. De acordo com a informação contida nestes documentos, obterá a matéria prima necessária, ferramentas, equipa de manutenção, etc. Depois da preparação, começará imediatamente com as operações de maquinagem. A planificação do trabalho e o desenho indicam ao operador que operações são requeridas. De qualquer forma, o processo e os dados de corte selecionados são, geralmente, decididos/corrigidos apenas no momento que se leva a cabo o processo de maquinagem. 3

4 Desenvolvimento de programas de CN A maquinagem segundo um programa de CN é diferente do convencional: neste caso, todas as operações de maquinagem devem ser estabelecidas previamente e na sequência correta, conjuntamente com as condições de velocidade de avanço, velocidade de corte/rotação, etc., e estes detalhes têm de ser inseridos no programa. Uma vez introduzido o programa no sistema de controlo, este pode executá-lo tantas vezes quantas se deseje. O operador apenas tem de: preparar a máquina; monitorizar as sequências de maquinagem; efetuar a inspeção; carregar, fixar e retirar as peças; substituir as ferramentas desgastadas. 4

5 Desenvolvimento de programas de CN Se algumas operações devem ser realizadas de forma diferente à especificada no programa de CN, devem ser modificadas/introduzidas/anuladas as linhas do programa para tal fim. Num sistema de controlo CNC, tais modificações podem ser realizadas diretamente pelo operador da máquina através da respetiva interface local. 5

6 Desenvolvimento de programas de CN Subrotinas Os programas de CN com sequências repetitivas de maquinagem incluem um número de instruções que podem ter de ser programadas várias vezes. Para que o programador não tenha que escrever e/ou introduzir instruções repetidamente, há formas de preparar secções do programa, para serem repetidas, como subrotinas que são armazenadas separadamente no sistema de controlo. Quando se executa o programa principal para uma peça concreta, chama-se a subrotina mediante instruções especiais no ponto adequado da sequência, sendo a mesma inserida na sequência geral da maquinagem. No fim da subrotina, uma instrução devolve o controlo ao programa principal. 6

7 Desenvolvimento de programas de CN Um programa de CN consta basicamente de instruções. Estas instruções são convertidas pelo sistema de controlo em impulsos de controlo para a máquina ferramenta. Exemplo Se no programa aparece: Deslocamento rápido até X=40, Z=20, isto provoca a ativação dos motores dos eixos X e Z, até chegar à posição X=40, Z=20. As instruções de um programa de CN estão habitualmente acompanhadas de condições adicionais. Por exemplo: Deslocamento rápido até X=40, Z=20 instrução condição adicional 7

8 Desenvolvimento de programas de CN Uma instrução em conjunto com as condições adicionais constituem um bloco de programa. Um programa de CN consiste, portanto, numa sequência de blocos (linhas) de programa como, por exemplo: Os blocos de programa podem identificar-se por números de bloco (por exemplo N10, N20, etc.) e há sistemas de controlo nos quais, por norma, cada bloco de programa é numerado, enquanto noutros sistemas de controlo apenas se numeram aqueles blocos que o programador considera que têm um papel importante no programa. 8

9 Desenvolvimento de programas de CN Exemplos Todos os blocos numerados: Apenas o bloco da mudança de ferramenta numerado: 9

10 Linguagem de programação de CN De acordo com o standard DIN (equivalente à ISO/DIS 6983 e à ISO/DP 6983), as letras A-Z têm o seguinte significado: A B C D E F G Movimento de Rotação sobre um eixo paralelo a X Movimento de Rotação sobre um eixo paralelo a Y Movimento de Rotação sobre um eixo paralelo a Z Memória do offset da correcção automática da ferramenta Segunda velocidade de avanço Velocidade de avanço da ferramenta Função Preparatória (movimento, unidades, etc.) 10

11 Linguagem de programação de CN H I J K L M N O Memória do offset da correcção automática do comprimento da ferramenta Parâmetro da interpolação circular, paralelo ao eixo X Parâmetro da interpolação circular, paralelo ao eixo Y Parâmetro da interpolação circular, paralelo ao eixo Z Contador de repetição Função Auxiliar Número de bloco Endereço de número de programa 11

12 Linguagem de programação de CN P Q R S T U V W Terceiro movimento paralelo ao eixo X, subprograma ou em ciclo fixo Terceiro movimento paralelo ao eixo Y, ou em ciclo fixo Terceiro movimento paralelo ao eixo Z, ou deslocamento rápido segundo o eixo Z, ou parâmetro em ciclo fixo, ou Raio Velocidade de corte (geralmente rotação - RPM) Ferramenta (número) Segundo movimento paralelo ao eixo X Segundo movimento paralelo ao eixo Y Segundo movimento paralelo ao eixo Z 12

13 Linguagem de programação de CN X Y Z Movimento segundo o eixo X Movimento segundo o eixo Y Movimento segundo o eixo Z A linguagem de programação de um sistema de controlo, determina as regras com as quais deverão construir-se os blocos de programa num programa de CN para esse sistema. As bases da linguagem de programação usada nos sistemas de controlo CNC estão normalizadas. 13

14 Linguagem de programação de CN Os blocos de programa consistem num conjunto de palavras de programa que, por sua vez, são compostas por uma letra de endereço seguida de uma sequência de números. Exemplos: N20, G01, F200, S1200. As palavras de programa empregam-se como instruções ou como condições suplementares (funções), dependendo da letra de endereço com que a palavra começa. A letra de endereço de instrução mais importante é a G. As instruções G (G00 a G99) controlam principalmente os deslocamentos de ferramenta (por isso, também são designadas por funções preparatórias ). 14

15 Linguagem de programação de CN As letras de endereço para as funções suplementares são: X, Y, Z, A, B, C, etc.: dados relativos a coordenadas; F: velocidade de avanço; S: velocidade de corte. No manual linguagem de programação do sistema de controlo CNC, o fabricante especifica: que instruções podem ser programadas; que funções preparatórias são possíveis juntar a instruções individuais; que letras de endereço e sequências de números formam as instruções e funções auxiliares. 15

16 Linguagem de programação de CN Quando se introduz um programa de CN, o sistema de controlo verifica se foram respeitadas as regras da linguagem de programação (por exemplo, se podem adicionar funções suplementares a uma instrução). Contudo, a introdução pelo programador de coordenadas erradas apenas se podem detetar durante a execução do programa ou, muitas vezes no controlo dimensional. 16

17 Grupo de Instruções G00, G01, G02, G03 Quando um fabricante de sistemas de controlo (que não siga estritamente as normas estabelecidas) não usa as palavras de programa G00, G01, G02 e G03, é porque terá outras com o mesmo efeito. Estas instruções terão então uma letra de endereço diferente ou serão introduzidas por meio de um teclado simbólico. G00 Deslocamento rápido; G01 Interpolação linear com avanço; G02 Interpolação circular sentido Retrógrado (horário); G03 Interpolação circular sentido direto (anti-horário). 17

18 Grupo de Instruções G00, G01, G02, G03 Os dados das coordenadas necessários às funções preparatórias podem ser introduzidos de várias formas dependendo do tipo de controlo: em dimensões absolutas (G90); em dimensões incrementais (G91); mediante construções com ângulos; em coordenadas polares. 18

19 Instruções de CN Por motivos de simplificação, os sistemas de controlo CNC funcionam de modo que as palavras de programa atuem modalmente, isto é, até que sejam expressamente alteradas. Atuação modal significa que a função permanece ativa até que seja substituída por uma nova instrução ou função preparatória do mesmo grupo. Exemplo: Pode-se evitar 19

20 Deslocamento rápido, G00 A instrução de deslocamento rápido identifica-se com G00. Uma instrução de deslocamento rápido move a ferramenta até ao ponto destino, à máxima velocidade de deslocamento. É necessário introduzir as coordenadas do ponto destino. 20

21 Deslocamento rápido, G00 Programação de CN A trajetória é geralmente uma linha reta que une o ponto atual ao de destino, dado este último pelas coordenadas estabelecidas na função suplementar. Exemplo: Pode-se evitar Utiliza-se o deslocamento rápido para movimentos nos quais a ferramenta não toca, nem tem a possibilidade de tocar a peça, reduzindo assim os tempos não produtivos. 21

22 Deslocamento linear com avanço, G01 As trajetórias são definidas pelo: caminho da ponta da ferramenta, no torneamento; caminho do eixo de rotação da fresa, na fresagem. Ponta da ferramenta Centro da fresa 22

23 Deslocamento linear com avanço, G01 Os desenhos da peça podem dimensionar-se em medidas absolutas ou incrementais. Por esta razão, os sistemas CNC permitem a introdução de coordenadas dos pontos finais em dimensões absolutas ou incrementais. Se é programado G90, as coordenadas do ponto destino, nas instruções de deslocamento tornam-se, para o sistema de controlo, como coordenadas absolutas. Quando se programa G91, o sistema de controlo passa a processar as coordenadas como incrementais. 23

24 Deslocamento linear com avanço, G01 Existem sistemas de controlo nos quais as coordenadas X, Y, Z são tomadas sempre como coordenadas absolutas. Em tais sistemas, as letras U, V, W utilizam-se para coordenadas incrementais. De acordo com as normas, a instrução Deslocamento linear com avanço requer a palavra de programa G01. As seguintes funções suplementares são também necessárias: coordenadas do ponto destino; velocidade de avanço; velocidade de rotação ou de corte. 24

25 Deslocamento linear com avanço, G01 A instrução Deslocamento linear com avanço desloca a ferramenta em linha reta ao ponto destino com a velocidade de avanço introduzida como função suplementar (F). Torno Fresadora 40 mm/min 25

26 Deslocamento linear com avanço, G01 A velocidade de avanço, determina a velocidade com que a ferramenta percorre a peça a maquinar. Esta velocidade depende: da ferramenta (geometria e material); do material a ser maquinado; do acabamento superficial requerido; geometria e rigidez da ferramenta/máquina. Exemplo: G01 X80. Y80. Z20. F40 S1000 Interpretação: X80. Y80. Z20. - Ponto destino; F40 - Velocidade de avanço 40 mm/min; S Velocidade de rotação da árvore 1000 rpm. 26

27 Deslocamento circular Retrógrado (horário) e Direto (antihorário) - G02, G03 As instruções de interpolação circular, G02 e G03, diferenciam-se no seu sentido de rotação (deslocamento). As instruções Interpolação circular retrógrado (horário - G02) e Interpolação circular direta (anti-horário - G03) requerem as seguintes funções suplementares: coordenadas do ponto destino; introdução do raio ou posição do centro do arco; velocidade de avanço; X velocidade de rotação / corte. Z 27

28 Deslocamento circular Retrógrado (horário) e Direto (anti-horário) - G02, G03 O centro do arco introduz-se geralmente em dimensões incrementais relativas ao ponto de início. Assim, utiliza-se as letras de direção I, J e K (para os eixos X, Y, Z). G02 G02 G02 Plano de interpolação - G03 G Efeito do sentido de observação na análise do sentido - 28

29 Deslocamento circular Retrógrado (horário) e Directo (anti-horário) - G02, G03 Exemplo: G02 X60. Y30. I30. J-10. F02 S300 Interpretação: X60. Y30. - Ponto destino; I30 J Centro do arco em dimensões incrementais ao início; F02 - Velocidade de avanço 0.2 mm/ver; S300 - Velocidade de corte 300 m/min. Para uma ferramenta se deslocar no sentido retrógrado (horário) ou direto (anti-horário) depende do sentido para o qual o terceiro eixo aponta quando se observa o contorno. A relação com o sentido dos ponteiros do relógio deve ser preterida em favor da regra da mão direita. 29

30 Deslocamento circular Retrógrado (horário) e Direto (anti-horário) - G02, G03 Quando se programam circunferências ou arcos de circunferência, é também possível utilizar coordenadas polares para definir o ponto final. Y G03. R50. C80. I40. J30. C=80º J=30 I=40 X 30