Aplicação da Programação CNC a um Eléctrodo com Forma de uma Cruzeta

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1 FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA E GESTÃO INDUTRIAL Aplicação da Programação CNC a um Eléctrodo com Forma de uma Cruzeta Concepção e Fabrico Assistido por Computador LICENCIATURA EM ENGENHARIA MECÂNICA 3º ANO 1º Semestre Nuno Miguel Ferreira de Sousa Sónia Maria dos Santos Campos Porto, 6 de Março de 2002

2 Índice Introdução 1. Conceitos CNC 1.1. Eixos Principais Coordenadas absolutas e incrementais Compensação da Ferramenta Programa CNC Funções Preparatórias Funções Auxiliares 5 2. Desenho da cruzeta 6 3. Trajectórias das Fresas para a Realização do Eléctrodo 3.1. Linha Vermelha Exterior Linha Vermelha Interior Linha Azul Interior Linha Azul Exterior Linha Amarela 8 4. Programa de realização do Eléctrodo 4.1. Desbaste do Cobre Boleado da Cruzeta Rasgo da linha de Eixo 31 Conclusão 32 Bibliografia 33

3 Introdução O trabalho proposto foi da realização de uma cruzeta utilizando programação CNC. Normalmente as cruzetas, que frequentemente usamos para pendurar as nossas roupas são produzidas por moldação por injecção de plástico. A moldação por injecção consiste em injectar plástico para uma cavidade formada pela junção de duas meias moldações, sendo a cavidade representativa do negativo da peça. Para a realização da cavidade das duas moldações foi utilizado um eléctrodo com a forma da cruzeta. Este foi optimizado numa fresadora com controlo numérico. Iniciamos o nosso trabalho com a reprodução da cruzeta em AutoCad. Partindo deste e usando programas de intercâmbio entre o AutoCAD e o sistema de CNC (Interaut e o CNCIBM), foi possível obter o programa em CNC das diferentes trajectórias das fresas necessárias para a realização do eléctrodo. Todos os programas das diferentes trajectórias foram apresentados assim como o desenho e respectivas dimensões dos vários tipos de fresas utilizadas. Por fim foi apresentado um simples programa que permite a descida do eléctrodo e controla a erosão da cavidade na respectiva moldação.

4 1. Conceitos de Programação CNC 1.1. Eixos Principais As máquinas de comando numérico estão providas de um número de eixos principais característico. A designação e a descrição dos eixos de cada tipo de máquina de comando numérico é normalizada e convencionalmente designam- se por X, Y, e Z Coordenadas absolutas e incrementais A informação dimensional no plano da peça pode estabelecer-se no sistema de cotagem absoluto ou incremental. Os dados na cotagem absoluta fazem sempre referência a um ponto de referência fixo no plano. As cotas absolutas também são designadas por cotas de referência. Ao usar cotas incrementais, cada medida faz referência à posição anterior. As cotas incrementais são distâncias entre pontos adjacentes que se convertem em coordenadas incrementais ao tomar as coordenadas do último ponto, como a origem de coordenadas para o ponto seguinte Compensação do raio da ferramenta Na maioria dos sistemas CNC modernos, a trajectória calcula-se automaticamente mediante a compensação do raio da ferramenta. Para que o CNC realize a compensação do raio da ferramenta correctamente, é necessário introduzir na tabela das ferramentas o raio da fresa e o lado do contorno final em que se situa a ferramenta. Quando a ferramenta fica à direita da peça, segundo o sentido da maquinagem, programa-se G42 e quando fica à esquerda -G41.

5 1.4. O Programa CNC Quando se programa, deve-se assumir que a peça está estacionaria e que as ferramentas se movem no sistema de coordenadas. Isto possibilita que o controlo da ferramenta de trabalho seja claro e universalmente aceite, fixando as coordenadas correspondentes. O programa de controlo numérico deve ser introduzido no controlador de tal forma que este o entenda. O programa é formado por uma sucessão de blocos. Cada bloco pode conter vários dos seguintes caracteres, acompanhados de um código ou valor: N : Número do bloco; G : Funções preparatórias; X, Y, Z : Cotas dos eixos; F : Velocidade de avanço; S : Velocidade de rotação; T : Número da ferramenta; M : Função auxiliar Funções preparatórias As funções preparatórias programam-se mediante a letra G seguida de dois algarismos. Programam-se sempre a seguir ao número do bloco e servem para determinar a geometria da peça a maquinar e as condições de trabalho do CNC. Indicamos de seguida algumas funções preparatórias usadas no nosso programa de CNC. G00 Posicionamento rápido G01 Interpolação linear G02 Interpolação circular direita (sentido horário) G03 Interpolação circular esquerda (sentido anti-horário) G40 Anulação da compensação/correcção automática da ferramenta G41 Compensação de raio à esquerda G42 Compensação de raio à direita G90 Introdução de coordenadas absolutas G91 Introdução de coordenadas incrementais G92 Fixação dos valores nos eixos Funções Auxiliares As funções auxiliares programam-se mediante o código M2. Ao montar o CNC numa máquina, o fabricante atribui a cada função especifica um código (M00/M99) personalizando a forma em que se deve executar. A codificação das funções auxiliares, assim como as funções preparatórias, faz-se seguindo a norma internacional ISO. Foram utilizadas as seguintes funções auxiliares M30 Fim dos dados M98 Chamada de um subprograma M99 Fim de subprograma com retorno á instrução de chamada Para que o programador não tenha que escrever e/ou introduzir instruções repetidamente, normalmente utilizam-se subprogramas ou subrotinas. Quando se executa o programa principal para uma peça concreta, chama-se a subrotina mediante instruções especiais no ponto adequado, sendo inserida na sequência geral da maquinagem. No final da subrotina, uma instrução devolve o controlo ao programa principal.

6 2. Desenho da Cruzeta Fig 1- Desenho do Eléctrodo nº1 Fig 2- Desenho do Eléctrodo nº2

7 Fig 3. Trajectória da linha amarela para desbaste da zona maciça do rasgo

8 3. Trajectórias das fresas para a realização dos eléctrodos Eléctrodo nº1 Eléctrodo nº Linha Vermelha Exterior CNC1-100/110 CNC2-120/130 CNC3-140/150 CNC11-10/11 CNC12-12/13 CNC13-14/ Linha Vermelha Interior CNC4-240/250 CNC5-220/230 CNC6-200/210 CNC14-24/25 CNC15-22/23 CNC16-20/ Linha Azul Interior CNC7-300/310 CNC17-30/ Linha Azul Exterior CNC8-400/410 CNC9-500/510 CNC18-40/41 CNC19-50/ Linha Amarela CNC10-600/610 CNC20-60/61

9 4. Programa de realização do eléctrodo 4.1. Desbaste do Cobre Programa CNC3,CNC4,CNC13,CNC14 com Fresa Cilíndrica de topo recto de raio de 5mm Programa CNC2,CNC5,CNC12,CNC15 com Fresa Cilíndrica de topo recto de raio de 3mm Programa CNC1,CNC6,CNC11,CNC16 com Fresa Cilíndrica de topo recto de raio de 1mm FIG.4- Fresa Cilíndrica de topo recto

10 4.2. Boleado da cruzeta Programa CNC7,CNC8,CNC17,CNC18 com Fresa boleada de raio de 3mm

11 4.3. Rasgo da linha de eixo Programa CNC9,CNC10,CNC19,CNC20 com Fresa Cilíndrica de topo recto com raio de 1mm. O CNC10 e o CNC20 segundo a trajectória da Linha Amarela. CNC9.ISO % : 500 N 5 G92X0Y0Z10.0 N 10 G00G40G90Z N 15 X Y N 20 Z.000 N 25 M98P 510 L 4 N 30 G00G40G90Z N 35 M30 % % : 510 N 5 G91 G01 Z -.500F600 M03 N 10 G90 N 15 G01G41 X Y F600D11 N 20 G03 X Y I J.000 N 25 G01 X Y N 30 G02 X Y I J.000 N 35 G01 X Y N 40 G03 X Y I J N 45 G01 X Y N 50 G02 X Y I J N 55 G01 X Y N 60 G02 X Y I J N 65 G03 X Y I J N 70 G01 X Y N 75 G03 X Y I J N 80 G01 X Y N 85 G03 X Y I.000 J N 90 G01 X Y N 95 G03 X Y I J N100 G02 X Y I J N105 G01 X Y N110 G02 X Y I J N115 G01 X Y N120 G03 X Y I J N125 G01 X Y N130 G03 X Y I J N135 G01 X Y N140 G02 X Y I J.000 N145 G01 X Y N150 G02 X Y I.000 J N155 G01 X Y N160 G01G40 X Y F600D11 N165 M99 % RAIO MAX. PERMITIDO = 6.000

12 CONCLUSÃO Tivemos oportunidade de aprofundar os nossos conhecimentos na programação CNC e conhecer as sua aplicações. Este trabalho permite a avaliação final dos autores na disciplina de Concepção e Fabrico Assistido por Computador do 3ºAno do Curso de Engenharia Mecânica ministrado pela Faculdade de Engenharia do Porto.

13 Bibliografia Sebenta da Disciplina Concepção e Fabrico Assistido por Computador Controlo Numérico Computorizado, Conceitos, Fundamentais Carlos Relvas Publindústria, Edições Técnicas Curso Básico de Control Numérico femz. es/ cursos/ CNC- Básico/ default. htm Curso Avanzado de Programacion de Control Numérico www. femz. es/ cursos/ CNC-Avanzado/ default.htm