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1 COMANDOS NUMÉRICOS COMPUTADORIZADOS CENTRO DE USINAGEM FANUC SERIES Oi MC Chapecó, Outubro de Formatação: Ericson André Borghardt 1

2 COMANDOS NUMÉRICOS COMPUTADORIZADOS CENTRO DE USINAGEM FANUC SERIES Oi MC O objetivo dessa apostila foi reunir conceitos, fundamentos de programação e operação de CNC 3D. Assim, alguns materias aqui apresentados foram coletados em livros, catálogos, revistas, apostilas e internet. Caso algum material esteja protegido por direitos autorais, por gentileza entrar em contato com o autor, através do deiwis@ifsc.edu.br, para sejam tomadas as devidas providências. HOSS, Deiwis Lellis. COMANDOS NUMÉRICOS COMPUTADORIZADOS CENTRO DE USINAGEM FANUC Series Oi -MC. Chapecó: IFSC-SC, Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 2

3 Sumário 1 INTRODUÇÃO HISTÓRICO DO CNC RESUMO HISTÓRICO VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CNC VANTAGENS DESVANTAGENS PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DO CNC MOTORES Motores de Corrente Contínua Motores de Passo Servomotores ETAPAS DA USINAGEM COM TECNOLOGIA CNC RECEBIMENTO DO DESENHO DESENHO EM CAD PLANEJAMENTO DO PROCESSO LEVANTAMENTO DAS COORDENADAS PROGRAMAÇÃO SIMULAÇÃO GRÁFICA MONTAGENS SETUP DE FIXAÇÃO E FERRAMENTAS EXECUÇÃO PASSO-A-PASSO EXECUÇÃO DO LOTE COORDENADAS CARTESIANAS COORDENADAS ABSOLUTAS E INCREMENTAIS COORDENADAS POLARES LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO AUTOMÁTICA APT LINGUAGEM EIA/ISO LINGUAGEM INTERATIVA PRODUÇÃO GRÁFICA VIA "CAM" (COMPUTER AIDED MANUFACTURING) ESTRUTURA DO PROGRAMA Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 3

4 8.1 CARACTERES ESPECIAIS FUNÇÕES ESPECIAIS SISTEMAS DE INTERPOLAÇÃO INTERPOLAÇÕES LINEARES INTERPOLAÇÕES CIRCULAR PONTOS DE REFERÊNCIA PONTO ZERO DA MÁQUINA: M PONTO DE REFERÊNCIA: R PONTO ZERO DA PEÇA: W FUNÇÕES PREPARATÓRIAS DE DESLOCAMENTO FUNÇÕES PREPARATÓRIAS (G) LISTAS DAS FUNÇÕES PREPARATÓRIAS COMANDO FANUC Series Oi-MC LISTA DAS FUNÇÕES MISCELÂNEAS OU AUXILIARES EXERCÍCIOS SINTAXE DAS FUNÇÕES Interpolação Helicoidal CICLOS FIXOS SUBPROGRAMAS TABELAS E FÓRMULAS USADAS NA PROGRAMAÇÃO COMO EVITAR COLISÕES EM MÁQUINAS CNC EXEMPLO DE PROGRAMAÇÃO EXERCÍCIOS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 4

5 1 INTRODUÇÃO Desde as 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 veem-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. Hoje, controle numérico computadorizado (CNC) são máquinas encontradas em 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. 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. 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 pré-programadas. 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. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 5

6 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 à segunda guerra mundial. Durante a guerra, necessitavam-se de muitos aviões, tanques, barcos, navios, armas, caminhões, etc., tudo em ritmo de produção em alta escala e grande precisão. 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. 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 para as 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. A demonstração prática da máquina ocorreu em março de 1952, e o relatório final do novo sistema somente foi publicado em maio de 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. 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 á falta de uma linguagem única e padronizada. 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. 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), ADAPT, Compact II, Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 6

7 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. Em 1967 surgia no Brasil as primeiras máquinas controladas numericamente, vinda dos Estados Unidos. A partir daí, observa-se 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 RESUMO HISTÓRICO MARK I: primeiro computador construído por harvard e pela IBM; contratos da PARSON COM A USAF para fabricarem máquinas equipadas com CN; MIT E PARSON colocam em funcionamento o primeiro protótipo CN; início da comercialização do CN; primeiras máquinas do CN no BRASIL; aplicações dos primeiros comandos a CNC; fabricado pela ROMI o primeiro torno com comando CN (COMANDO SLO- SYN); comandos numéricos com CNC usando tecnologia dos microprocessadores; sistemas flexíveis de fabricação são aplicados em larga escala; Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 7

8 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, além de utilizar ciclos fixos de usinagem e empregar sub-rotinas. 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; 3.2 DESVANTAGENS Investimento inicial elevado; Manutenção exigente e especializada; Não elimina completamente os erros humanos; Necessitam operadores mais especializados; Não tem vantagens tão evidentes para séries pequenas e muito pequenas. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 8

9 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). figura 1 -funcionamento convencional 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 as 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. figura 2 -funcionamento automático Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 9

10 4.1 MOTORES Existem diversos tipos 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 corrente continua com encoder e Servomotores 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 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 que fazem isso são denominados 'motores de passo'. O rotor de um motor de passo é simplesmente um ímã permanente que é atraído, sequencialmente, pelos polos de diversos eletroímãs estacionários, como é ilustrado na figura 3. figura 3 funcionamento do motor de passo Num motor de passo, o rotor é atraído por um par de pólos do estator e a seguir, por outro. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 10

11 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 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 rpm), uma larga faixa de controle da rotação e variação e alta capacidade de sobrecarga. 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 aciona o motor no sentido necessário para posicionar o eixo na posição desejada conforme a figura 4. figura 4 PWM do servomotor 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 Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 11

12 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 5 é mostrado o exemplo de servomotores. figura 5 - Servomotores Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 12

13 5 ETAPAS DA USINAGEM COM TECNOLOGIA CNC A tecnologia de comando numérico computadorizado, CNC, trouxe vantagens como velocidade, precisão, repetitividade 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 obter uma única peça através do CNC, que é 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. 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 zero-peça. 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= 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 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 sequencia 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.). Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 13

14 Destaca-se nesta fase a definição da fixação da peça na máquina. Dependendo da peça em questão podem-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. 5.4 LEVANTAMENTO DAS COORDENADAS Conhecida a forma de fixação da peça e o processo de usinagem pode se voltar ao CAD e realizar o levantamento das coordenadas que serão relevantes na programação. Devem-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 sequencia 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. Devem-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, deve se realizar a simulação fornecida pela máquina, para garantir que o programa está funcional. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 14

15 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). 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 manter o mais curta possível, de modo a evitar flambagens e vibrações, mas não se pode esquecer-se 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, devem-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 às características que os definem. No caso do dispositivo de fixação devem-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 Depois de 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 Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 15

16 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-apasso, 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 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; 5. Programação; 6. Simulação gráfica; 7. Instalação das ferramentas; 8. Setup de ferramentas; 9. Execução passo-a-passo; 10. Execução do lote. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 16

17 6 COORDENADAS CARTESIANAS Todas as máquinas-ferramenta CNC são comandadas por um sistema de coordenadas cartesianas (fig. 6) na elaboração de qualquer perfil geométrico. figura 6 coordenadas cartesianas para torno 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, como mostrado na figura 7. 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), conforme a figura 8. figura 7 representação dos eixos figura 8 Regra da mão direita Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 17

18 6.1 COORDENADAS ABSOLUTAS E INCREMENTAIS No sistema de programação CNC é possível utilizar dois tipos diferentes de coordenadas: Coordenadas absolutas (G90); Coordenadas incrementais (G91). 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 9, deve-se analisar os dados da tabela com as coordenadas de cada vértice, indicados pelas letras A até H. figura 9 sistema de coordenadas absolutas (G90) 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 Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 18

19 anterior (em outras palavras, a posição atual é sempre a origem). A figura 10 apresenta um perfil onde se considera o ponto A como sendo o ponto inicial. A tabela está preenchida com as coordenadas incrementais. figura 10 Sistema de coordenadas incrementais (G91) Durante o desenvolvimento de um programa CNC pode-se utilizar tanto coordenadas absolutas como coordenadas incrementais, e alternar entre os sistemas a qualquer momento. 6.2 COORDENADAS POLARES Até agora o método de determinação dos pontos era descrito num sistema de coordenadas cartesianas, porém, existe uma outra maneira de declarar os pontos: em função de ângulos e raios. Esse modo de programação é chamado de sistema de coordenadas polares. Exemplo de programação: PONTO RAIO ÂNGULO A 55 0 B C D E F POLO X0 Y0 Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 19

20 1) Preencha a tabela a seguir com as coordenadas absolutas (G90) de acordo com o desenho ao lado. Coordenadas Absolutas (G90) PONTO X Y A B C D E F G H 2) Preencha a tabela a seguir com as coordenadas Incrementais (G91) de acordo com o desenho ao lado. Coordenadas Incrementais (G91) DE PONTO PARA X Y A B B C C D D E E F F G G H Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 20

21 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. Para este tipo de programação a forma de programação e definido pelo fabricante do comando. Ex. linguagem MAZATROL aplicando às máquinas MAZAK. 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, 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. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 21

22 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 sequencial 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 ). 8.2 FUNÇÕES ESPECIAIS Função O (usada no comando Fanuc Series Oi - MC). Todo programa ou subprograma na memória do comando é identificado através da letra O composto por até 4 dígitos, podendo variar de 0001 até 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 sequencia. Cada sequencia de informação pode ser identificada por Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 22

23 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 sequencia em todos os blocos de dados. A sequencia aparecerá automaticamente após a inserção de cada bloco de dados, a não ser que seja feita uma edição fora da sequencia 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 ; Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 23

24 9 SISTEMAS DE INTERPOLAÇÃO Os sistemas de interpolação usados na programação de máquinas CNC são classificados em linear e circular. 9.1 INTERPOLAÇÕES LINEARES 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 especificado. Isto requer interpolação linear. figura 11 Interpolação linear O movimento 2 da figura 11, 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. Durante comandos de interpolações lineares, o controle precisa, automaticamente, calcular Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 24

25 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 INTERPOLAÇÕES 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 12 mostra o que acontece durante interpolação circular. figura 12 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 conforme os limites da maquina. Algumas informações são necessárias para a programação de arcos, tais como: Ponto final do arco; Sentido do arco; Centro do arco (polo). Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 25

26 10 PONTOS DE REFERÊNCIA 10.1 PONTO ZERO DA MÁQUINA: M figura 13 simbologia do zero máquina O ponto zero da máquina (fig. 13) 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 PONTO DE REFERÊNCIA: R figura 14 simbologia do ponto de referência O ponto de referência (fig. 14) 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 PONTO ZERO DA PEÇA: W figura 15 simbologia do zero peça O ponto zero peça (fig. 15) 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. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 26

27 11 FUNÇÕES PREPARATÓRIAS DE DESLOCAMENTO 11.1 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 Fanuc Series 0i-MC). 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 LISTAS DAS FUNÇÕES PREPARATÓRIAS COMANDO FANUC Series Oi- MC G00 - Avanço rápido G01 - Interpolação linear G02 - Interpolação circular horária G03 - Interpolação circulara anti-horária G04 - Tempo de permanência *G15 Cancela a programação polar G16 Ativa a programação polar *G17 Seleção plano XY G18 Seleção plano XZ G19 Seleção plano YZ G20 Referência de unidade de medida (polegada) G21 Referência de unidade de medida (métrico) G22 Ativa área de segurança G23 Desativa área de segurança G28 Retorna eixos para referência de máquina Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 27

28 *G40 Cancela compensações ativas de raio e comprimento da ferramenta G41 Ativa compensação do raio da ferramenta (à esquerda do perfil) G42 Ativa compensação do raio da ferramenta (à direita do perfil) G43 Ativa a compensação do comprimento da ferramenta (direção +) G44 -Ativa a compensação do comprimento da ferramenta (direção -) *G49 Cancela a compensação do comprimento da ferramenta G50.1 -Cancela a imagem de espelho G51.1 Ativa imagem de espelho G52 Sistema de coordenada local G53 Sistema de coordenada de máquina *G54 Sistema de coordenada de trabalho 1 G55 -Sistema de coordenada de trabalho 2 G56 -Sistema de coordenada de trabalho 3 G57 -Sistema de coordenada de trabalho 4 G58 -Sistema de coordenada de trabalho 5 G59 -Sistema de coordenada de trabalho 6 G65 Chamada de macro G68 Sistema de rotação de coordenadas G69 -Cancela sistema de rotação de coordenadas G73 Ciclo de furação intermitente G74 Ciclo de roscamento (esquerda) G76 Ciclo de mandrilamento G80 Cancela ciclo fixo G81 Ciclo de furação contínua G82 Ciclo de furação contínua com dwell G83 Ciclo de furação intermitente com retorno ao plano R G84 Ciclo de roscamento (direita) G85 Ciclo de mandrilamento (retração em avanço programado) G86 Ciclo de mandrilamento (retração com eixo parado) G87 Ciclo de mandrilamento (rebaixo interno) G88 Ciclo de mandrilamento com retorno manual G89 Ciclo de mandrilamento (dwell+retração com avanço programado) *G90 -Sistema de coordenadas absolutas Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 28

29 G91 -Sistema de coordenadas incrementais G92 Estabelece nova origem G92S -Estabelece limite de rotação (RPM) G94 -Estabelece avanço mm/minuto G95 -Estabelece avanço mm/rotação G96 -Estabelece programação em velocidade de corte constante G97 -Estabelece programação em RPM C -Posicionamento angular do eixo árvore Obs.: os códigos G marcados * são ativados automaticamente ao se ligar a máquina 11.3 LISTA DAS FUNÇÕES MISCELÂNEAS OU AUXILIARES M00 -Parada de programa M01 -Parada de programa opcional M02 -Final de programa M03 -Gira eixo árvore sentido horário M04 -Gira eixo árvore sentido anti-horário M05 -Parada do eixo árvore M08 -Liga refrigeração M09 -Desliga refrigeração M18 -Cancela modo posicionamento eixo árvore M19 -Eixo árvore em modo posicionamento M30 -Final de programa e retorno ao inicio M62 -Liga fluido da bandeja M63 Desliga fluido da bandeja M74 -Liga o transportador de cavacos M75 - Desliga o transportador de cavacos M98 - Chamada de um sub-programa M99 - Retorno de um sub-programa NOTA: Para comandos de fabricantes diferentes uma mesma função pode ter significados diferentes, mas a maioria das funções, o seu significado é comum a quase todos os comandos. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 29

30 12 EXERCÍCIOS 1 Exercício 1 No desenho abaixo, escolha um ponto para o zero-peça, ou seja, para a origem do sistema de coordenadas. Em seguida defina um sentido de usinagem e identifique os pontos meta. Para finalizar preencha a tabela de coordenadas utilizando o sistema absoluto. Exercício 2 No desenho a abaixo, identificar os pontos meta no sentido anti-horário, a partir do ponto A já definido e preencher a tabela de coordenadas utilizando o sistema absoluto. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 30

31 O1000 (EXER.02); N10 G90 G40 G94; N20 M6T01 (FRESA 10MM); N30 G97S6370 M3; N40 G54; N50 G00 X-4 Y41; N60 G43 Z1 H01; N70G42 X-10Y35D01; N80M98P ; N90G00 Z100; N100M30 Ponto X Y R I J A B C D E F G H I J K L M 40-5 N O 32 0 P Q R O1001(SUB 1000); G91G01Z-1 F1000; G90 G03 X-20 Y25 R10 G01 Y12 G02 X-32Y0 I-12 J0 G1 X-35 Y0 G3X-40 Y-5 R5 G1 X-40 Y-25 G3 X-20Y-25 R10 Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 31

32 N90G2X-10Y-15I10 N100 G1X10Y-15 N110 G2 X20Y-25I0J-10 N120 G3X40Y-25 R10 N130 G1X40Y-5 N140 G3 X35Y0 R5 N150 G1X32Y0 N160 G2 X20Y12J12 N170 G1X20Y25 N180 G3X10Y35R10 N190 G1X-10Y35 N200M99 Exercício 3 Baseado nas cotas do exercício anterior, preencha a tabela usando coordenadas incrementais na figura abaixo. Exercício 4 Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 32

33 Preencha a tabela com as coordenadas necessárias. Utilize o sistema absoluto ou incremental conforme for mais indicado. Ponto Sistema X Y R I J A G B 0 40 C 16,38 40 D 22,78 42, E 50 70,02 F 75 70,02 G G H G90 53, I J G K G L M Exercício 5 Marque as coordenadas da tabela abaixo no gráfico XY e desenhe o perfil da peça correspondente. As coordenadas estão no sistema absoluto. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 33

34 Formatação: Ericson André Borghardt 34

35 Exercício 6 Marque as coordenadas da tabela abaixo no gráfico XY e desenhe o perfil da peça correspondente. As coordenadas estão no sistema incremental. O ponto inicial está indicado. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 35

36 Exercício 7 Marque as coordenadas da tabela abaixo no gráfico XY e desenhe o perfil da peça correspondente. As coordenadas estão nos sistema absoluto e incremental. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 36

37 13 SINTAXE DAS FUNÇÕES Função G00 Aplicação: Movimento rápido (aproximação e recuo) Os eixos movem-se para a meta programada com a maior velocidade de avanço disponível na máquina. Sintaxe: G0 X Y Z onde: X = coordenada a ser atingida Y = coordenada a ser atingida Z = coordenada a ser atingida G02 e G03. A função G0 é um comando modal. Esta função cancela e é cancelada pelas funções G01, Função G01 Aplicação: Interpolação linear (usinagem retilínea ou avanço de trabalho) Com esta função obtém-se movimentos retilíneos entre dois pontos programados com qualquer ângulo, calculado através de coordenadas com referência ao zero programado e com um avanço (F) pré-determinado pelo programador. Esta função é um comando modal, que cancela e é cancelada pelas funções G00, G02 e G03. Sintaxe: G1 X Y Z F _ onde: X = coordenada a ser atingida Y = coordenada a ser atingida Z = coordenada a ser atingida F = avanço de trabalho (mm/min) Funções G02, G03 Aplicação: Interpolação circular Esta função executa operação de usinagem de arcos pré-definidos através de uma Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 37

38 movimentação apropriada e simultânea dos eixos. Pode-se gerar arcos nos sentidos horário (G02) e anti-horário (G03), permitindo produzir círculos inteiros ou arcos de círculo, conforme ao exemplo da figura 18. É necessário definir o plano de trabalho dos eixos para o arco (fig 16). Sentido horário ou anti-horário, tem por definição a vista na direção positiva para negativa do eixo que não faz parte do plano de trabalho. a sintaxe abaixo para G02 também é válida para G03. figura 16 definição do plano de trabalho Sintaxe: Para o plano X Y G17G02/G03X Y _Z R F G17G02/G03X Y _I J F Para o plano X Z G18G02/G03X Y _Z R F G18G02/G03X Z _I K F Para o plano Y Z G19G02/G03Y Z _R F G19G02/G03Y Z _J K F onde: Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 38

39 X ; Y; Z = posição final da interpolação I = centro da interpolação no eixo X J = centro da interpolação no eixo Y K = centro da interpolação no eixo Z Z = posição final do arco R = valor do raio (negativo para arco maior que 180 graus) F= avanço de trabalho (opcional, caso já esteja programado) O valor numérico que segue I, J, K é um vetor que parte do ponto de início do arco até o centro do arco, conforme a figura 17. figura 17 definição do centro do arco Quando as coordenadas XYZ são omitidas (o ponto final é o mesmo ponto de partida) e o centro for especificado com I, J, ou K um arco de 360 graus é gerado, porém se for usado a função raio (R), um arco de zero grau é gerado. Exemplo G17 G02 R50 (a ferramenta não se move) figura 18 exemplo de interpolação circular Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 39

40 Função C e R Inserção de chanfro ou canto arredondado Um chanfro ou arredondamento pode ser inserido entre os seguintes movimentos: a) Entre uma interpolação linear e outra interpolação linear b) Entre uma interpolação linear e outra interpolação circular c) Entre uma interpolação circular e outra interpolação linear Sintaxe: C Usado para chanfro R Usado para raio figura 19 exemplo de chanfro e arredondamento Para utilizar essas funções, deve-se programá-las no mesmo bloco da interpolação linear ou circular para que, em função do próximo movimento, seja criado um chanfro ou um arredondamento de canto, como mostrado na figura Interpolação Helicoidal A interpolação helicoidal é um recurso usado para gerar movimentos em forma de espiral, conforme o exemplo da figura 21. Esse método é uma progressão lógica da interpolação circular em que a fresa se movimenta em três dimensões, progredindo para a profundidade do furo enquanto também realiza o movimento da interpolação circular. É um movimento em espiral ou helicoidal. Tal método é indicado para ferramentas com comprimentos mais longos, pois produz forças radiais menores e axiais mais elevadas que a interpolação circular e, portanto, menos Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 40

41 vibrações. A fresa, utilizada para interpolação helicoidal, deve ter capacidade de usinagem em rampa se a intenção for a furação, ou seja, a abertura de um furo a partir de superfície sólida, como mostrado na figura 20. figura 20 furo com interpolação helicoidal Sintaxe: Em sincronismo com o arco XY G17G02/G03X Y I J (R )Z _F Em sincronismo com o arco XZ G18G02/G03X Y I K (R )Y _F Em sincronismo com o arco YZ G19G02/G03Y Z J K (R ) X F figura 21 Interpolação helicoidal (espiral) Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 41

42 Função G4 Aplicação: Tempo de permanência Permite interromper a usinagem da peça entre dois blocos, durante um tempo programado. Por exemplo, para alívio de corte. Sintaxe: G4 F valores programados em segundos G4 S valores programados em nº. de rotações Função G15/G16 Aplicação: ativa e desativa coordenada polar O sistema de coordenadas polares é um modo de programação onde as coordenadas são indicadas através de ângulos e raios. O código G15 cancela a coordenada polar e o código G16 ativa a coordenada polar. A direção positiva (+) do ângulo será um movimento no sentido anti-horário e o sinal negativo (-) será no sentido horário. É necessário fazer a seleção do plano de trabalho A informação de raio será o primeiro do plano selecionado e a informação deângulo será o segundo eixo, conforme a figura 22. O raio e o ângulo podem ser programados tanto em coordenada absoluta como incremental (G90 e G91). Quando o raio é especificado no modo absoluto ele tem início a partir do sistema de coordenadas (X0 Y0) e o ângulo programado em absoluto é considerado a partir da linha de referência positiva de X. Sintaxe: G17/G18/G19 G16 X/Y/Z _ X/Y/Z _ G15 figura 22 coordenadas polares Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 42

43 Nas figuras 23 e 24 são mostradas as diversas formas de programação e exemplos com coordenadas polares. Ângulo e raio em absoluto Raio em incremental e ângulo em absoluto Ângulo e raio em incremental Ângulo e raio em incremental figura 23 formas de coordenadas polares Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 43

44 figura 24 exemplos de coordenadas polares Funções G17, G18, G19 Aplicação: Seleciona Plano de trabalho As funções G17, G18 e G19 permitem selecionar o plano no qual se pretende executar o perfil da peça (fig. 25). Estas funções são modais. Onde: G17 sendo plano de trabalho XY G18 sendo plano de trabalho XZ G19 sendo plano de trabalho YZ figura 25 plano de trabalho Observação: O plano G17 é o mais utilizado para gerar perfis e é ativada automaticamente ao se ligar a máquina. Porém em alguns casos é necessário trabalhar nos demais planos. Funções G40, G41 e G42 Aplicação: Compensação de raio de ferramenta. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 44

45 As funções de compensação de raio de ferramenta foram desenvolvidas para facilitar a programação de determinados contornos. Através delas pode-se fazer programas de acordo com as dimensões do desenho, sem se preocupar com o raio da ferramenta, pois cabe a essas funções calcular os percursos da ferramenta, a partir do raio dela, o qual deve estar inserido na página OFFSET. Assim, a compensação de raio de ferramenta permite corrigir a diferença entre o raio da ferramenta programada e o atual, conforme mostrado na figura 26. Onde: G40 = desativar as compensações de ferramenta ativas. G41 = ativar a compensação de raio da ferramenta, quando a mesma trabalha a esquerda do perfil da peça. G42 = ativar a compensação de raio da ferramenta, quando a mesma trabalha a direita do perfil da peça. Para o cálculo dos percursos da ferramenta o comando necessita das seguintes informações: T (número da ferramenta) e D (número do corretor). Para ativar ou desativar a compensação de raio da ferramenta com as funções G41, G42 ou G40 temos que programar um comando de posicionamento com G0 ou G1, com movimento de pelo menos um eixo do plano de trabalho (preferencialmente os dois). Sintaxe: G41/G42X Y Z _ G40 X Y Z Figura 26 compensação do raio da ferramenta Funções G43, G44 e G49 Ativa e desativa a compensação do comprimento da ferramenta. Essas funções são utilizadas para ativar e desativar a compensação do comprimento da ferramenta, possibilitando a geração dos programas de acordo com o desenho da peça, sem se preocupar com a dimensão da ferramenta, sendo que: G43 = ativa o corretor de comprimento da ferramenta no sentido positivo (+) Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 45

46 G44 = ativa o corretor de comprimento da ferramenta no sentido negativo (-) G49 = cancela o corretor de comprimento da ferramenta O offset de comprimento de ferramenta estabelece a distância da ponta da ferramenta na posição home até a posição zero (em z) da peça a trabalhar (veja a figura 27). Esta distância é armazenada em uma tabela que o programador pode acessar usando uma palavra-chave tipo G ou um código da ferramenta. Uma máquina ferramenta que tenha um controle Fanuc usa o código G43. A palavra-chave G43 é acompanhada por uma letra auxiliar H e por um número de dois dígitos. O G43 diz ao controle para compensar o eixo-z, e o H e o número informa ao controle qual offset deve chamar da tabela de armazenamento de comprimentos da ferramenta. Um comando do tipo offset de comprimento da ferramenta é tipicamente acompanhado por um movimento no eixo-z para ativá-lo Figura 27 compensação do comprimento da ferramenta Sintaxe: Para compensação G43/44Z H Para cancelamento G49Z ouh00 Funções G50. 1 e G51.1 Imagem espelho Pode-se obter imagem espelho de uma respectiva peça programada, a um eixo de simetria, através da função G51. 1, conforme o exemplo da figura 28. Sintaxe: G51.1X Y ; G50.1; Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 46

47 Figura 28 exemplo de imagem espelho Funções G52 Sistema de coordenadas local LCS O sistema de coordenada local (fig. 29) é utilizado para transladar a origem das coordenadas dentro do programa. Para isso, deve-se informar a distância entre o zero -peça ativo (G54, G55,...G59) e a nova origem desejada, juntamente com a função G52. Sintaxe: G52 X Y Z Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 47

48 Figura 29 -Sistema de coordenadas local LCS Funções G53 Sistema de coordenadas de máquina MCS O ponto zero da máquina está estabelecido pelo fabricante da mesma. É a origem do sistema de coordenadas da máquina e é o ponto de início para todos os outros sistemas de coordenadas e pontos de referência da máquina, conforme a figura 30. Este comando cancela o sistema de coordenada de trabalho (G54, G55, G56,..., G59), fazendo com que o comando assuma o zero -máquina, como na figura 29, como referência. A função G53 não é modal, portanto somente é efetiva no bloco que a contém. Deve ser usada somente no modulo absoluto (G90). Figura 30 Sistema de coordenadas Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 48

49 Funções G54 a G59 e G54. 1 P1 a G54.1 P48 Sistema de coordenadas de trabalho WCS O sistema de coordenada de trabalho define como zero um determinado ponto referenciado na peça. Este sistema pode ser estabelecido por uma das seis funções entre G54 a G59. Os valores para referenciamento devem ser inseridos na página TRAB e representa a distância para cada eixo do zero -máquina ao zero peça. A sintaxe para este grupo de funções é somente programar a própria função, isto é, G54, G55, G56, G57, G58 ou G59. Na falta de indicação de uma dessas funções, o comando assume o ultimo programado automaticamente. Portanto, se algum valor estiver inserido na página TRAB, referente ao sistema de coordenadas de trabalho G54 a G59, o zero peça será transladado, mesmo sem programar a referida função. Além dos seis zero peças convencionais (G54 a G59), o comando dispõe de mais 48 zero-peça. Estes são ativados através das funções G54.1 P1 a G54.1 P48 e seus valores também são exibidos na página TRAB. Sintaxe: G54...G59 G54. 1 P1...G54 P48 Funções G68 e G69 Rotação do sistema de coordenadas Um perfil programado pode ser rotacionado. O uso dessa função possibilita que haja uma modificação em um programa utilizando o código de rotação, sempre que a peça tiver sido colocada em algum ângulo rotacionado em relação ao perfil previamente programado. Além disso, quando existir um perfil que deva ser rotacionado várias vezes, o tempo para elaboração e o tamanho do programa podem ser reduzidos em função desse recurso. O exemplo pode ser visto na figura 31. Sintaxe: G _ (G17, G18, ou G19); G68 X Y R (ângulo de rotação a partir da linha positiva X)... G69 -Quando XY (que indicam o centro de rotação) são omitidos, a posição atual onde a função Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 49

50 G68 foi programada é considerada como centro de rotação. -Quando o ângulo de rotação for omitido, o valor referenciado pelo parâmetro 5410 é usado para o sistema de rotação. -(+) direção anti-horária -(-) direção horária -O ângulo de rotação pode ser programado num campo de -360 a 360m graus, com incremento de 0, 001 graus. figura 31 exemplo de rotação de perfil programado 13.2 CICLOS FIXOS Ciclo fixo é um bloco de comando que informa ao CNC como executar uma determinada operação, a qual se fosse programada em comandos simples resultaria em múltiplos blocos. Portanto, o uso de ciclos fixos simplifica a programação, reduzindo o número de blocos do programa. Geralmente consistem em uma sequencia de até seis operações conforme a figura Posicionamento dos eixos XY; 2.Avanço rápido da ferramenta para o ponto R; 3.Usinagem do furo; 4.Operação no fundo do furo; 5.Retração da ferramenta ao ponto R; 6.Retorno ao ponto inicial. Basicamente são três tipos de operações nos ciclos fixos. Tipo 1 Furação; Tipo 2 Roscamento; Tipo 3 Mandrilamento. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 50

51 Obs.: entende-se como mandrilamento, a operação de remoção de cavaco de um furo previamente existente e consiste em tornear o furo, alargar o furo, rebaixar o furo ou chanfrar o furo. Para melhor compreensão é adotada a representação de movimentos conforme figura 32: Figura 32 Sequencia de ciclo fixo O ciclo fixo pode ser programado no modo G90 ou G91. O retorno do eixo Z após a operação do ciclo fixo pode ser feita ao ponto inicial (G98) ou ponto R (G99) conforme mostra a figura 33. O ponto inicial é a posição presente do eixo Z memorizada ao entrar no ciclo fixo. G98 ( Retorno ao ponto Inicial ) G99 ( Retorno ao ponto R ) Figura 33 posicionamento de ciclo fixo Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 51

52 Funções G73 Furação com quebra cavaco (pica-pau) Sua função é fazer um furo até a profundidade definida pelo parâmetro Z, em passos de Q milímetros a F mm/min. Depois de cada passo a ferramenta retorna alguns milímetros (parâmetro interno da máquina), em avanço rápido, para quebrar o cavaco. Em seguida volta a aprofundar um novo incremento Q em avanço programado F, e assim ate encontrar a profundidade Z. A figura 34 ilustra o seu funcionamento. Descrição das operações do ciclo G73. A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R; Penetra o primeiro incremento Q em avanço programado; Retrai 2 mm em avanço rápido (valor d ajustado no parâmetro 5114); Penetra o segundo incremento Q; Retrai novamente 2 mm; Sucessivos cortes Q e retornos d até encontrar o ponto z final; Retrai em avanço rápido ao nível do ponto inicial ou ponto R, conforme G99 ou G98 programado anteriormente. Sintaxe: G (G98/G99)G73X Y Z R Q F K _ Onde: XYZ coordenadas do furo Z posição final em Z R nível de aproximação rápida Q Incremento de corte F Avanço programado para o corte dos incrementos Q K Número de execuções figura 34 Furação com quebra cavaco (pica-pau) Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 52

53 Funções G74 Roscamento com macho à esquerda mandril flutuante e macho rígido O ciclo fixo G74 é utilizado para operação de roscamento com macho à esquerda com mandril flutuante ou macho rígido como mostrado na figura 35 no sentido de rotação anti-horário. Descrição das operações do ciclo G74 O macho aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R Executa a rosca até a profundidade final Z com avanço programado F Cessa a rotação ao final do corte Retrai em avanço programado F com rotação invertida (sentido horário) até o ponto R Permanece neste ponto ou vai para o ponto inicial em avanço rápido, conforme G99 ou G98 previamente programado. Sintaxe: G (G98/G99)G74X Y Z R F K Onde: S Rotação XY Posição do furo Z posição final em Z R nível de aproximação rápida F avanço programado para usinagem e retração K Número de repetições Figura 35 ciclo fixo de roscamento à esquerda Mandril flutuante e macho rígido Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 53

54 Funções G80 Cancelamento do ciclo fixo Esta função deve ser declarada no fim da utilização dos ciclos fixos da família G80 (G81, G82,...) A não declaração dessa função poderá acarretar em sérios problemas de programação. Funções G81 Furação / Mandrilamento sem descarga 36). O ciclo fixo G81 é utilizado para operação sem descarga em furos ou torneamentos (figura Descrição das operações do ciclo G81 A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R; Usina até a profundidade final Z com avanço programado; Retrai a ferramenta em avanço rápido, ao nível do ponto inicial ou ponto R conforme G98 ou G99 programado previamente. Sintaxe: G (G98/G99)G81X Y Z R F K Onde: XY Posição do furo Z posição final em Z R nível de aproximação rápida F avanço programado para usinagem e retração K Número de repetições Figura 36 furação sem descarga Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 54

55 Funções G82 Furação / Mandrilamento sem descarga e com dwell O ciclo fixo G82 é utilizado para operação sem descarga em furos, onde se deseja um tempo de permanência da ferramenta (dwell) no final da usinagem (figura 37). Descrição das operações do ciclo G82 A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R; Usina até a profundidade final Z com avanço programado; Permanece neste ponto um determinado tempo em segundos P; Retrai a ferramenta em avanço rápido, ao nível do ponto inicial ou ponto R conforme G98 ou G99 programado previamente. Sintaxe: G (G98/G99)G82X Y Z R P F K Onde: XY Posição do furo Z posição final em Z R nível de aproximação rápida P Tempo de permanência no final da usinagem (milésimos de segundo) F avanço programado para usinagem e retração K Número de repetições Figura 37 furação sem descarga e com dwell Funções G83 Furação com descarga O ciclo fixo G83 é utilizado para operação de furação com descarga onde se deseja retrações ao nível do ponto R (figura 38). Descrição das operações do ciclo G83. A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R Penetra o primeiro incremento Q em avanço programado Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 55

56 Retrai em avanço rápido ao nível do ponto R Retorna em avanço rápido ao nível anterior menos 1.5 mm (valor referenciado por parâmetro) Usina os demais incrementos Q com sucessivas retrações e retornos até encontrar o ponto final Z Retrai em avanço rápido ao nível do ponto inicial ou ponto R, conforme G99 ou G98 programado anteriormente. Sintaxe: G (G98/G99)G83X Y Z R F Q K Onde: XY Posição do furo Z posição final em Z R nível de aproximação rápida F avanço programado para usinagem dos incrementos Q Q incremento de corte K Número de repetições Figura 38 furação com descarga Funções G84 Roscamento com macho à direita mandril flutuante e macho rígido O ciclo fixo G84 é utilizado para operação de roscamento com macho à direita com mandril flutuante ou macho rígido como mostrado na figura 39 no sentido de rotação horário. Descrição das operações do ciclo G84 O macho aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R; Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 56

57 Executa a rosca até a profundidade final Z com avanço programado F; Cessa a rotação ao final do corte; Retrai em avanço programado F com rotação invertida (sentido anti-horário) até o ponto R; Permanece neste ponto ou vai para o ponto inicial em avanço rápido, conforme G99 ou G98 previamente programado. Sintaxe: G (G98/G99)G84X Y Z R F K Onde: S Rotação XY Posição do furo Z posição final em Z R nível de aproximação rápida F avanço programado para usinagem e retração K Número de repetições Figura 39 Roscamento com macho à direita mandril flutuante e macho rígido Funções G85 Mandrilamento / Alargador O ciclo fixo G85 é normalmente utilizado para operação de alargamento de furo (calibração através de alargador) como mostrado na figura 40. Descrição da função: -A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R -Usina até a profundidade final Z em avanço programado F Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 57

58 -Retrai em avanço programado F, ao nível do ponto inicial ou ponto R, conforme G99 ou G98 previamente programado Figura 40 ciclo fixo mandrilamento / alargador Sintaxe: G (G98/G99)G85X Y Z R F K Onde: XY Posição do furo Z posição final em Z R nível de aproximação rápida F avanço programado para usinagem e retração K Número de repetições Funções G86 Mandrilamento melhor acabamento O ciclo fixo G86 é utilizado para operação de calibração onde não se deseja nenhum risco de ferramenta ou apenas um leve risco na vertical da superfície de acabamento, causado durante o movimento de retração. A operação pode ser vista na figura 41. Descrição das operações do ciclo G86 -A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R -Usina até a profundidade final Z com avanço programado F -Cessa a rotação e orienta o eixo -arvore (única posição) -Desloca um incremento programado Q ao longo do eixo X -Retrai a ferramenta em avanço rápido, ao nível do ponto inicial ou ponto R conforme G98 ou G99 programado previamente Sintaxe: G (G98/G99)G86X Y Z R F _K Onde: XY Posição do furo Z posição final em Z Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 58

59 R nível de aproximação rápida F avanço programado para usinagem e retração K Número de repetições Figura 41 ciclo fixo de mandrilamento melhor acabamento Funções G88 Mandrilamento com retorno manual O ciclo fixo G88 é utilizado em operação de calibração com retorno do eixo manualmente. A operação pode ser vista na figura 42. Descrição das operações do ciclo G88 -A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R -Usina até a profundidade final Z em avanço programado F -Permanece neste ponto um determinado tempo em segundos P -O eixo árvore pára -A Ferramenta é retraída manualmente até o ponto R -Neste ponto o eixo árvore é rotacionado no sentido horário -Movimento rápido é feito até o nível inicial Sintaxe: G (G98/G99)G88X Y Z R P F K Onde: XY Posição do furo Z posição final em Z R nível de aproximação rápida F avanço programado para usinagem P Tempo de permanência em segundos no final do corte (1 segundo = 1000) K Número de repetições Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 59

60 Figura 42 ciclo fixo de mandrilamento com retorno manual Funções G89 Mandrilamento / alargador com dwell O ciclo fixo G89 normalmente é utilizado em operação de alargamento de furo (calibração através de alargador), podendo se obter um tempo de permanência da ferramenta no final do corte. A operação pode ser vista na figura 43. Descrição das operações do ciclo G89 -A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R -Usina até a profundidade final Z com avanço programado F -Permanece neste ponto um determinado tempo em segundo P -Retrai a ferramenta em avanço rápido, ao nível do ponto inicial ou ponto R conforme G98 ou G99 programado previamente Figura 43 ciclo fixo de mandrilamento / alargador com dwell Sintaxe: G (G98/G99)G89X Y Z R P F K Onde: XY Posição do furo Z posição final em Z R nível de aproximação rápida F avanço programado para usinagem e retração P Tempo de permanência em segundos no final do corte (2 segundo = 2000) K Número de repetições Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 60

61 14 SUBPROGRAMAS M98 Chamada de subprograma O comando M98 faz com que o processamento do programa passe a ser executado no subprograma indicado pelo parâmetro P. Além disto, pode-se definir quantas vezes o subprograma será executado através dos quatro últimos dígitos após o parâmetro P e o numero do programa. Sintaxe: M98 P M99 Retorno ao programa principal No final de um subprograma deve-se utilizar este comando, que não possui parâmetros, para que o processamento retorne ao programa que o chamou para a linha logo após M98. Sintaxe:...M99 Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 61

62 15 TABELAS E FÓRMULAS USADAS NA PROGRAMAÇÃO Definição dos parâmetros de corte Em função do material a ser usinado, da ferramenta utilizada e da operação executada, o programador deve estabelecer as velocidades de corte, os avanços e as potências requeridas da máquina. Os cálculos necessários na obtenção de tais parâmetros são: Velocidade de corte (VC) A velocidade de corte é uma grandeza diretamente proporcional ao diâmetro e a rotação da árvore, dada pela fórmula: Onde: Vc = Velocidade de corte (m/min) D = Diâmetro da ferramenta (mm) RPM = Rotação do eixo árvore (rpm) Na determinação da velocidade de corte para uma determinada usinagem, a rotação é dada pela fórmula: Avanço (F) O avanço de corte é obtido levando-se em conta o material, a ferramenta e a operação a ser executada. Geralmente nos centros de usinagens utiliza-se o avanço em mm/min, mas este pode ser também definido em mm/rot. Onde: fz = Avanço por dente (mm) z = Número de dentes RPM = Rotação do eixo árvore Profundidade de corte (ap) Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 62

63 A profundidade de corte é um dado importante para usinagem e é obtido levando-se em conta o tipo da ferramenta, geralmente estabelecida pelo fabricante da mesma em catálogos em mm. Potência de corte (Nc) em [cv] Para evitarmos alguns inconvenientes durante a usinagem tais como sobrecarga do motor e conseqüente parada do eixo-árvore durante a operação, faz-se necessário um cálculo prévio da potência a ser consumida, que pode nos ser dada pela fórmula: onde: Ks = pressão específica de corte [Kg / mm²], dada pela tabela 2 Ap = profundidade de corte [mm] fn = avanço [mm / rotação] Vc = velocidade de corte [m / min] η= rendimento [para GALAXY 10 = 0,9] Tabela 1 dureza dos materiais Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 63

64 FRESADORA Material a ser usinado Desbaste a) Acabamento b) Fresa de aço rápido Fresa de metal duro Pastilhas de metal duro Velocidade de corte em m/min avanço por dente em mm Velocidade de corte em m/min avanço por dente em mm Velocidade de corte em m/min avanço por dente em mm aço carbono aço liga até 750 N/mm² aço liga até 1000 N/mm² ferro fundido ligas de cobre metal leve a) ,1...0, ,1...0, ,1...0,3 b) ,05...0, ,1...0, ,1...0,2 a) ,1...0, ,1...0, ,1...0,3 b) , , ,1...0, ,1...0,2 a) ,1...0, ,1...0, ,1...0,3 b) ,05...0, ,06...0, ,06...0,15 a) ,15...0, ,1...0, ,1...0,3 b) ,1...0, ,1...0, ,1...0,2 a) ,2...0, ,08...0, ,08...0,15 b) ,1...0, ,05...0, ,05...0,1 a) ,2...0, ,1...0, ,1...0,2 b) ,1...0, ,08...0, ,08...0,15 TORNO Material a ser usinado aço macio aço liga ferro fundido metal não ferroso metal leve plástico Desbaste a) Acabamento b) Ferramenta de aço rápido Velocidade de corte em m/min avanço em mm Penetração em mm Ferramenta de metal duro Velocidade de corte em m/min avanço em mm Penetração em mm a) ,0 8, ,5 10,0 b) ,1 0, ,1 1,0 a) ,8 6, ,0 b) ,1 0, ,1 1,0 a) ,5 10, ,5 10,0 b) ,1 0, ,1 1,0 a) ,5 6, ,5 6,0 b) ,2 2, ,2 2,0 a) ,5 6, ,5 6,0 b) ,1 1, ,1 1,0 a) ,3 3, ,3 3,0 b) ,1 1, ,1 1,0 Tabela 2 Velocidade de corte e avanço para fresadora e torno Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 64

65 16 COMO EVITAR COLISÕES EM MÁQUINAS CNC Colisão, trombada, porrada, batida... é um choque provocado entre partes da máquina em movimento descontrolado, com dispositivos de fixação de peças, ferramentas de corte e outros. Na maioria das vezes, isto acontece na pior situação, ou seja, quando há um deslocamento na velocidade máxima da máquina. Com as velocidades mais rápidas (G0) a cada novo projeto, aliadas a guias de deslocamentos mais sensíveis para evitar atritos, facilitando o deslocamento das guias, cada vez mais uma colisão pode ser catastrófica para a geometria e funcionamento do equipamento. Este risco tem tirado o sono daqueles que confiam grandes investimentos em mãos de colaboradores dos quais indiretamente tornam-se reféns. Fabricantes inteligentes projetam suas máquinas com características cujos finais de cursos dos eixos não permitem a colisão entre as partes da mesma, ou seja, "não há colisão de máquina com máquina". É possível operar uma máquina CNC sem colidir. Analisando as conseqüências provocadas por uma colisão em máquinas CNC atuais, e os recursos que as mesmas disponibilizam para evitar este acidente, pode-se afirmar com certeza que a expressão acima é verdadeira. Por que ocorrem colisões? Uma colisão acontece quando o operador da máquina libera um movimento que considera estar sob controle, ou seja, considera que a seqüência de movimentos se desenvolverá por percursos conhecidos e sem obstrução, e que por uma razão lógica previsível, realiza um movimento brusco inesperado, provocando a colisão. Quando acontece uma colisão? A maioria dos casos de colisão acontece em uma das seguintes situações: A) Colisão com Movimentos em JOG. Movimento em JOG é uma movimentação manual, selecionando-se um determinado eixo para ser movimentado. Através da seleção de uma tecla específica (X/Y/Z/B/C...), e depois através do acionamento de teclas que indicam o sentido do eixo(+/-), ocorre o movimento no sentido indicado. A colisão ocorre quando há uma distração do operador que acaba apertando o sentido invertido, ou não observa que o caminho do deslocamento esta obstruído, ou aperta junto às teclas +/-a tecla de movimento rápido, fazendo que o movimento seja com um avanço maior que o JOG normal, não dando tempo de ver que tem obstrução de percurso. Então ocorre a Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 65

66 colisão. B) Teste de Programa. Existem duas situações de processamento de programas que podem ser consideradas em teste. A primeira é quando o programa é totalmente novo e todas as sentenças são de processamento em nível de teste. Nesta situação, ao ser processado, o programa é considerado situação de risco da primeira à última sentença. Outro caso é quando um programa já aprovado e testado em trabalho, em operação de produção, e por alguma razão, por exemplo, otimização, alteração de produto ou processo, ou outra qualquer, recebe uma alteração numa simples palavra até em diversas sentenças. Neste caso, mesmo que seja apenas uma simples palavra alterada, passa a ser considerada uma sentença em teste. Todas as sentenças onde houve alguma alteração, por pequena e simples que seja também é considerada em teste, portanto situação de risco. A colisão pode ocorrer em qualquer um dos dois casos, quando considera-se que a programação da sentença em processamento está corretamente escrita e que o deslocamento esta livre de colisão, mas na realidade há algum erro que coloca um movimento num percurso obstruído. Então ocorre a colisão. C) Retomada de Ciclo. Quando um programa esta sendo processado, diversas funções de atuação modal vão sendo memorizadas. As características de atuação de uma função modal depois de memorizada passa a valer para a sentença programada e nas sentenças posteriores, até que outra função do mesmo grupo seja processada e se sobreponha a anterior. Existem funções modais que são chamadas de funções modais básicas, ou seja, quando a máquina é ligada, ou a mesma está em estado de "reset" (interrupção), voltam a valer de forma modal, sem que sejam programadas. Quando um programa está sendo processado em operação no modo automático, com o processamento de uma seqüência de sentenças, diversas funções modais importantes para o desenvolvimento da usinagem são memorizadas. Por diversas razões pode haver uma interrupção do processamento do programa, como parada de energia elétrica, supervisão de ferramentas (quebra, desgaste, vida útil), correção do programa etc, ou com ação da tecla "reset". Com isto voltam a valer as funções básicas. Se a retomada do ciclo acontecer sem critério na seleção correta da linha de programa que seja apropriada para uma retomada segura, e um "ciclo start" (partida do processamento) for acionado, o processamento pode partir da sentença em que parou, desprezando as modais anteriores que necessitariam estar atuando. Neste momento, deveriam estar atuando diversas Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 66

67 funções que não mais estão, por exemplo: ponto de origem das coordenadas, compensação da ferramenta (comprimento/raio), plano de trabalho, e outras. Se, por exemplo, com o sistema de origem de coordenadas errado, haverá colisão no deslocamento, ou se a ferramenta não estiver com o comprimento compensado, o deslocamento de penetração não é mais referência pela ponta da ferramenta e sim pelo nariz da árvore em ferramentas rotativas, ou na face da torre em ferramentas estáticas. Então estes locais serão movimentados para posicionamento na coordenada de penetração programada, colidindo a ponta da ferramenta ao dispositivo ou na peça. Existem inúmeras situações que expõem ao risco de colisão na retomada de ciclo automático. Importante é o cuidado neste momento de risco. D) Substituição de Ferramenta no Processo. Durante uma produção normal em ciclo automático de processamento de um programa que trabalha em produção, sempre ocorre desgaste ou quebra de ferramenta que deve ser substituída por outra reserva. Quando a ferramenta reserva é colocada em operação, passa a ser um elemento de risco, pois poderá haver erro na alimentação dos dados de correção para sua compensação. Pode haver erro na medição. Se a medição é correta, pode haver erro ao anotar o valor medido, ou se medição e anotação do valor são corretos, poderá haver erro na digitação no painel da máquina. Isto faz com que colisões possam ocorrer pela diferença de medidas consideradas nos ajustes e as medidas reais das ferramentas. Neste caso, ao aproximar a ferramenta da peça ou do dispositivo, haverá colisão da ponta da ferramenta que é considerada menor, mas na realidade é maior. E) Colisões por outros motivos diversos Estatisticamente desconsiderados, existem alguns motivos que raramente provocam colisão, mas que devem ser focalizados para estudo e que exigem atenção. Entre eles estão: defeitos na máquina, peça não fixada, dispositivo não fixado, ferramenta solta, seleção errada do programa para a usinagem, agregar algum aditivo em qualquer eixo que não seja considerado no programa etc. Novas situações devem ser observadas e estudadas para que não ocorram riscos de colisão. Raramente ocorrem situações de riscos não consideradas nas observações anteriores. Defeitos na máquina pode ser uma nova situação, e outros são considerados insignificantes. Obs: Estima-se que em torno de 2% dos casos de colisão acontecem na primeira situação (JOG), enquanto 97,9% se enquadram nas situações 2 (Teste de Programa), 3 (Retomada de Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 67

68 Ciclo) e 4 (Substituição de Ferramenta) e apenas 0,1% na quinta situação (outros). Pode-se evitar uma colisão? Se considerarmos que poderemos atuar de forma protegida nas situações de A a E, que defeitos de máquinas podem ser previstos com manutenções preventivas, praticamente eliminamos todas as possibilidades de colisão. Como evitar colisões em máquinas CNC -Parte II Diante do investimento que envolve a aquisição de uma máquina CNC, operála é uma ação de muita responsabilidade. Diante disso, o operador CNC deve ser bem treinado e muito bem pago para realizar esta tarefa. "Operar uma máquina CNC é como dirigir um automóvel. Não se deve ter medo e sim muito cuidado e atenção. A operação é como a matemática, uma ciência exata que não admite erros". Assim conclui-se que a colisão é um choque provocado entre partes da máquina em movimento descontrolado, com dispositivos de fixação de peças, ferramentas de corte e outros. Na maioria das vezes, isto acontece na pior situação, ou seja, quando há um deslocamento na velocidade máxima da máquina. Na maioria dos casos de colisões, acontecem e devem ser evitadas em uma das seguintes situações: PERIGO A - Colisão com Movimentos em JOG Ação preventiva -Diversos cuidados são necessários neste momento. Ao movimentar um eixo, o operador deve visualizar com muita atenção para onde o mesmo se movimenta, e se existe alguma obstrução que possa provocar colisão. Fazer uma movimentação em JOG sem este cuidado é o mesmo que dirigir um automóvel olhando para os lados. É colisão na certa! Se não for possível visualizar o movimento, no caso de o dispositivo estar na frente obstruindo a visão, abre-se a porta e efetua-se a checagem visual de dentro da área de trabalho da máquina. Como em uma máquina CNC não é permitido trabalhar como a porta na área de trabalho aberta, exceto em modo especial, deve-se interromper o movimento, abrir a porta, observar, fechá-la e continuar o movimento. Nunca confiar na sorte. A movimentação só de deve ser realizada quando se certeza de que tudo está sob controle. Outro cuidado que se deve ter na operação em JOG é quando for apertada uma das teclas de seleção do sentido do eixo de deslocamento (+/-), deve-se fechar a chave override (potenciômetro) de avanço para a posição zero, retendo qualquer movimentação do avanço do eixo selecionado. Com a tecla + ou -apertada, abre-se lentamente a chave override e cuidadosamente observa-se o deslocamento. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 68

69 Esta chave reduz ou aumenta proporcionalmente os avanços programados, rotacionando-a em dois sentidos. No sentido anti-horário, é feita a diminuição do avanço programado até o ponto de fechamento total de avanço em zero. No sentido horário, os avanços são aumentados até o valor máximo (normalmente 120% do programado). Se o deslocamento observado estiver correto, no sentido adequado e livre, abre-se o avanço para o deslocamento completo. Nunca apertar logo no início de movimento em JOG, simultaneamente com a tecla "+" ou " " a tecla de avanço rápido. Fazer isto apenas quando o deslocamento lento já tenha se iniciado, e o operador já tenha observado que o deslocamento esta fora de risco de colisão, e que pode ser feito de forma rápida. Nunca aplicar este recurso, no movimento de aproximação "rápida" de ferramenta com peça e dispositivo de fixação, utilizar apenas em afastamento livre de colisão. PERIGO B - Teste de Programa Nesse caso, quando o programa for alterado mesmo que seja apenas uma simples palavra (exemplo: uma cota mudou de X20 para X20.1), passa a ser considerada uma sentença em teste. Toda sentença onde houve alguma alteração, por pequena e simples que seja, também é considerada em teste. Portanto, situação de. Ação preventiva -A execução em "TESTE" de um programa deve ser feita com os mesmos cuidados, tanto num programa "novo", quanto num "alterado". Quando se tratar de um programa novo (try-out), os cuidados descritos adiante devem ser observados da primeira à última sentença em execução. Já no programa alterado, esse cuidado se restringe á região onde existirem sentenças alteradas. Os principais cuidados nos testes de programas são: -Manter o override (potenciômetro) de avanço sempre fechado na posição zero, com isto nenhum movimento acontecerá de surpresa. -Selecionada tecla de modo de trabalho automático, que dará inicio ao processamento do programa selecionado para usinagem, deve-se também selecionar a tecla "single block". Com esta tecla ativada, após o acionamento da "Partida" (Start), é liberada a execução de apenas uma sentença do programa que, após a conclusão da mesma, automaticamente é realizado um ciclo de parada (Stop). A próxima sentença só será executada com o acionamento de nova "Partida", e assim sucessivamente as sentenças vão sendo processadas uma a uma. Com o override (potenciômetro) de avanço fechado na posição zero, nenhum movimento acontece. Com "single block" atuando, havendo uma "Partida" de execução do programa, se houver alguma sentença que contenha uma ação de deslocamento, os movimentos ficarão retidos e os valores a serem deslocados serão mostrados na tela de operação na indicação de Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 69

70 "Deslocamento Restante". Nesse caso, são mostrados na tela os valores a ser deslocados nos respectivos eixos. Como os movimentos ficam retidos, a sentença não é concluída, neste caso o operador poderá observar qual eixo vai se movimentar, quanto e para onde vai ocorrer o deslocamento. Somente após ter "certeza" de que a movimentação vai ocorrer de acordo com previsto, o override deve ser cuidadosamente aberto até completar os deslocamentos dos eixos previstos na sentença. Nessa movimentação de eixos, os valores de "Deslocamento Restante" mostrados na tela vão sendo reduzidos de acordo com a redução da distância entre a posição atual e a posição final programada, até atingir a posição final, quando são zerados todos os eixos. Por estar em "single block", novo "Stop" é realizado. O override deve ser novamente fechado na posição zero, e com nova "Partida" tudo se repete, sentença por sentença, com os mesmos cuidados. Somente após serem observadas todas as sentenças do programa, e que foram testadas na seqüência exata do processo, sem nenhuma modificação, e processadas de forma segura, é que o programa deve ser liberado do modo ""single block" e o override aberto a 100%. Qualquer dúvida interromper e reavaliar a situação. DICAS ESPECIAIS 1 Nunca acreditar que tudo está correto sem que tenha sido testado. 2 Nunca acreditar que um programa foi escrito sem nenhum erro ou coisa parecida. 3 Nunca acreditar que, pelo fato de tudo ter dado certo até determinado ponto do teste, que daí para frente também estará correto. Por exemplo, num processo de 18 ferramentas já passaram pelo teste de programa 17, e tudo estava OK. Não acreditar que a última também esta OK (lembre-se da Lei de Murphy). 4 Desconfie sempre. Prosseguir com o teste, sentença por sentença, da primeira até a última. 5 Em nenhum momento, a "Partida" deve ser acionada com o "override" fora da posição "zero". 6 Em nenhum momento o "override" deve ser aberto para movimentação de eixo, sem que se tenha observado para onde vai ocorrer o deslocamento, e se poderá ocorrer alguma colisão. 7 Somente abrir o "override" com a certeza que tudo está sob controle. 8 Um ciclo automático contínuo somente deverá ser liberado depois que todas as sentenças já foram processadas na seqüência do programa, e que tudo esteja Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 70

71 "correto". PERIGO C -Retomada de Ciclo Ação preventiva -ao interromper o ciclo, deve-se de imediato afastar na distância máxima possível as partes (peça / dispositivos / ferramentas). A retomada deve ser feita em uma sentença especialmente escolhida, onde se possa dar continuidade à usinagem sem nenhum prejuízo ao processo. Em comandos que fazem a busca da sentença escolhida para retomada "Com Cálculo", seleciona-se a sentença onde há o posicionamento da ferramenta em frente ao último local onde houve a penetração da mesma no material usinado. Daí dá-se continuidade ao ciclo com os cuidados descritos adiante. Retomada na sentença "Com cálculo" é quando o comando "varre" o programa desde o início, até a sentença escolhida, memorizando e processando internamente tudo que foi perdido com o "reset". Com isto, torna a memorizar tudo o que estava valendo como função modal, quando da interrupção, reiniciando o processamento do programa, nas mesmas condições anteriores à parada. Quando o comando não tem características de tornar a memorizar as funções necessárias com a retomada "Com Cálculo", deve-se escrever um programa que contenha sentenças que favoreçam a memorização. Em uma sentença escolhida para retomada, devem conter palavras que garantam que as funções modais utilizadas para cada ferramenta, possam ser novamente memorizadas nesta retomada de ciclo. Depois do reposicionamento da sentença, uma "partida" é esperada e os principais cuidados são: 1 Manter o override (potenciômetro) de avanço sempre fechado na posição zero, com isto nenhum movimento acontece de surpresa; 2 Selecionada a sentença para retomada do ciclo em modo de trabalho automático, que dará continuidade ao processamento do programa, deve-se também selecionar a tecla "single block". Com esta tecla "single block" ativada, após o acionamento da "Partida" (Start), é liberada a execução de apenas uma sentença do programa que após a conclusão da mesma, automaticamente é realizado um ciclo de parada (Stop). Somente executando a próxima sentença, com o acionamento de nova "Partida", e assim sucessivamente, as sentenças vão sendo processadas uma a uma; 3 Com o override (potenciômetro) de avanço fechado na posição zero, nenhum movimento acontece. Com "single block" atuando, havendo uma "Partida" de execução Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 71

72 do programa, se houver alguma sentença que contenha uma ação de deslocamento, os movimentos ficarão retidos e os valores a serem deslocados serão mostrados na tela de operação na indicação de "Deslocamento Restante". Neste caso, são mostrados na tela os valores a serem deslocados nos respectivos eixos. Como os movimentos ficam retidos, a sentença ainda não foi concluída, e neste caso o operador poderá observar qual eixo vai se movimentar, quanto, e para onde vai ocorrer o deslocamento. PERIGO D - Substituição de Ferramenta no Processo Ação preventiva -Quando um programa está sendo processado em modo automático contínuo, considera-se que todas as ferramentas que estão trabalhando no processo têm os respectivos corretores (geometria de presset) ajustados adequadamente para a obtenção das medidas desejadas nas superfícies usinadas. Se uma ferramenta do processo desgastar-se ou quebrar, deverá ser substituída por outra gêmea para a realização do mesmo trabalho. Ao introduzir uma ferramenta nova no magazine, ou na torre, deve-se informar em uma tela apropriada os novos valores de correção (geometria de pre-set) para que a usinagem a ser realizada pela mesma obtenha as dimensões desejadas, ou pelo menos próxima disso, para que após medições da peça usinada, se possa realizar um ajuste posterior. Quando a ferramenta nova se posicionar para entrar em operação, manter o override (potenciômetro) de avanço sempre fechado na posição zero, com isto nenhum movimento acontece de forma surpresa; ainda em ciclo automático, com o acionamento da "partida" se dará o processamento da continuidade do programa, deve-se também selecionar a tecla "single block". PERIGO E - Colisões por outros motivos diversos Ação preventiva -Alguns motivos independem da parte operacional, referindo-se mais ao processo e à manutenção da máquina. Colisões por falha de sensores eletrônicos, falha de processamento de CLPs, software ou similar, dispositivo que soltou a peça na usinagem etc., podem ser evitadas via manutenção preventiva com pessoal qualificado. Para evitar problemas de posicionamento de peças, pode-se usar um apalpador de medição para localizar e fazer verificações de posicionamentos e origens. No caso de peças carregadas automaticamente por robô ou mesmo pelo operador, podese supervisionar a exata localização e assento da peça na placa do torno ou dispositivo de fixação em centros de usinagem, utilizando o controle de assento (air check). Esta técnica consiste em supervisionar-se a peça, devidamente encostada em uma superfície de referência do Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 72

73 dispositivo. Esta verificação é realizada por um circuito de ar que é soprado em diversos pequenos orifícios desta superfície. A diferença da vazão/pressão nessa área quando a peça está encostada ou não é diferente. Quando a peça não está encostada, a mesma vazão em área maior de saída de ar faz com que a pressão seja menor, gerando um alarme que interrompe o ciclo, evitando colisões e erros dimensionais de usinagem. Isto poderá supervisionar uma peça fora de posição. A fixação da peça e ferramenta realizadas pelo operador deve ser rigorosamente controlada, para que esteja de acordo com a necessidade do processo. Quando for selecionar um programa para ser processado em usinagem, através da seleção direta, ou da memória de palete, o operador deverá ter um cuidado rigoroso para que não seja selecionado um programa errado. Neste caso é colisão certa, exceto se os cuidados com override e single block tenham sido utilizados no início do processamento do ciclo. Existe uma infinidade de situações adversas. Quando se considera que tudo está sob controle, sempre pode ser executada uma nova operação que provoque uma colisão. Cada caso deve ser rigorosamente observado, se há algum risco de que o processo possa provocar alguma colisão, deve-se sempre buscar uma saída de proteção para cada caso. Se toda vez que houver qualquer intervenção no painel da máquina, e a próxima execução for realizada em single block, com os recursos do override, até que a operação esteja "dominada", é impossível uma colisão. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 73

74 17 EXEMPLO DE PROGRAMAÇÃO Formatação: Ericson André Borghardt 74

75 Formatação: Ericson André Borghardt 75

76 18 EXERCÍCIOS 2 Exercício 8 Escreva um programa para o desenho do perfil abaixo. Exercício 9 Escreva um programa para executar os furos da peça abaixo, de alumínio, utilizando os ciclos de furação e considerando o zero-peça no eixo Z na face superior. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 76

77 Exercício 10 Utilize um subprograma para a furação da peça da figura abaixo. Primeiro utilize T1 para os furos de centro à profundidade de 5 mm, 150 mm/min e 2000 rpm. Depois utilize a broca T2 para os furos de 5 mm de diâmetro à 850 rpm e 200 mm/min. Finalmente utilize T3, que é uma fresa de diâmetro 10 mm, à 480 rpm e 80 mm/min para usinar os rebaixos. Exercício 11 Desenvolva um programa para o desenho abaixo (sugestão utilize G52 e M98) Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 77

78 Exercício 12 Desenvolva um programa para o desenho abaixo. Exercício 13 Desenvolva um programa para o desenho abaixo. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 78

79 Exercício 14 Desenvolva um programa para o desenho abaixo. Exercício 15 Desenvolva um programa para o desenho abaixo. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 79

80 Exercício 16 Desenvolva um programa para o desenho abaixo. Exercício 17 Desenvolva um programa para o desenho abaixo. Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 80

81 Exercício 18 Desenvolva um programa para o desenho abaixo. Exercício 19 Uma placa de aço de baixo carbono deverá ter um rasgo com 8 milímetros de largura por 5 milímetros de altura e 30 milímetros de comprimento, executado por um fresamento de topo em um único passe. A máquina utilizada para executar essa operação será uma fresadora a comando numérico com variação contínua da rotação na faixa entre 60 e rpm. Considere o uso de uma fresa de topo de aço rápido com dois dentes e 8 milímetros de diâmetro, velocidade de corte de 25 m/min e avanço por dente de 0,02 mm. Calcule a rotação, em rpm, a velocidade de avanço, em milímetros por minuto, e o tempo que a ferramenta levará para executar o rasgo (tempo de corte). Exercício 20 Prova prática de usinagem CNC (o desenho será entregue posteriormente) Formatação: Ericson André Borghardt deiwis@ifsc.edu.br 81