aula _processos_fabricação_i_02 rev_19_08_13

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I

ENGENHARIA MECÂNICA

AULA - 2

1Prof. Me. Henrique dos Prazeres Marcelino

Prof. Me. Henrique dos Prazeres Marcelino 2

O que veremos Hoje?

1 – Filme sobre a História das Máquinas Operatrizes;

2 – Tecnologia de Processamento de Materiais:a) Máquinas-ferramentas CNC;b) Robôs;c) Veículos guiados automaticamente (AGV –

automatically guided vehicles);d) Sistemas Flexíveis de Manufatura (FMS – flexible

manufacturing systems);e) Manufatura Integrada por Computador (CIM –

computer-integrated manufacturing).

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Tecnologia de Processamento de Materiais

Avanços na tecnologia fez com que naturalmente os processos de fabricação industriais melhorassem ao longo do tempo;

Nesse contexto iremos abordar alguns conceitos importantes para entendermos a estrutura que envolve sistemas de processamentos modernos de materiais


Máquinas-ferramentas de Controle Numérico Computadorizado (CNC)

São máquinas-ferramentas (Tornos, Fresadoras, Retificas, etc.) que utilizam o computador para controlar suas ações ao invés de controle manual pelo homem.



Essa substituição dá as máquinas:- Mais acurácia;- Mais precisão;- Mais repetitividade no processo.

O uso de máquinas CNC pode também apresentar mais produtividade ao processo devido:

- Eliminação de possíveis erros por parte do operador;


O uso de máquinas CNC pode também apresentar mais produtividade ao processo devido (continuação):

- Melhor controle dos parâmetros de Corte por parte do computador;

- Por causa da substituição da mão de obra cara e habilidosa para operação das máquinas-ferramentas;



ALGUMAS DESVANTAGENS DE MÁQUINAS CNC

• Preferivelmente devem-se utilizar ferramentas compastilhas intercambiáveis;

• Custo elevado da máquina;

• Alto custo de manutenção preventiva e corretiva;

• Manutenção capacitada em eletromecânica (mão deobra e equipamentos);

• Necessita de fundações especiais;

• Necessita de instalações especiais com alimentaçãoelétrica isenta de ruídos, alimentação pneumática, etc.




Algumas máquinas-ferramentas CNC também possuem habilidade para armazenar ferramentas de corte dentro da sua própria estrutura.

Dessa forma, quando um programa solicita uma mudança de ferramenta, a antiga é substituída no estoque e a nova ferramenta é instalada no cabeçote da máquina de maneira automática.


Dispositivo para posicionamento dos suportesde ferramentas em linha, oferecendoflexibilidade de montagem de ferramentaspara múltiplas aplicações.


DISPOSITIVOS DE TROCA DE FERRAMENTASGANG TOOLS



Neste sistema a troca automática deferramentas é realizada através do giro damesma que é comandado pelo programaCNC, deixando a ferramenta na posição detrabalho.

DISPOSITIVOS DE TROCA DE FERRAMENTASTORRE ELÉTRICA


No sistema de revólver a troca é realizada com ogiro do dispositivo, que também é comandadopelo programa CNC, até que a ferramentadesejada fique na posição de trabalho.


DISPOSITIVOS DE TROCA DE FERRAMENTASREVÓLVER



DISPOSITIVOS DE CALIBRAÇÃO DE DESGASTE E QUEBRA DE FERRAMENTAS


No sistema magazine as ferramentas sãoarmazenadas em locais numerados. Um braçocom duas garras tira: de um lado a novaferramenta do magazine e do outro lado aferramenta que estava operando na árvoreprincipal da máquina.


DISPOSITIVOS DE TROCA DE FERRAMENTASMAGAZINE / CARROSSEL

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SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO

• Algumas máquinas apresentam sistemas onde o fluído refrigerante éconduzido através de canais no interior do suporte porta-ferramentas ouda própria ferramenta.

• Outras utilizam mangueiras flexíveis.

• Em alguns casos utiliza-se ar comprimido, evitando a contaminação pelosfluidos refrigerantes.


1000

.. nDVc

D

Vcn

.

1000.

D=44mm

n=868rpm

Vc = 120m/min

n=3472rpm

D=11mm


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A maioria das máquinas CNC pode ser equipada com transportadorautomático de cavacos. O transportador pode ser de esteira mecânica,magnética ou rosca.


Robôs (Manipuladores Industriais)

“São manipuladores automáticos multifunçãoreprogramáveis, tendo diversos graus de liberdade, capazes de manusear materiais, peças, ferramentas ou dispositivos especializados.” (SALCK, 2009)

Os robôs industriais são máquinas que apresentam características semelhantes as humanas. A mais obvia semelhança está nos braços mecânicos utilizados para desempenhar diversas atividades industriais. (GOOVER, 2011)



Os robôs industriais apresentam também a capacidade de reagir a estímulos sensoriais, de comunicar-se com outras máquinas e também de tomar decisões.

(GOOVER, 2011).

O desenvolvimento tecnológico dos robôs seguiu-se paralelamente ao desenvolvimento do controle numérico, e as duas tecnologias são bastante similares.



Tanto os robôs quanto as máquinas com comando número apresentam um controle coordenado de múltiplo eixos (no caso dos robôs chamados de articulações ou juntas em robótica).

(GOOVER, 2011).

Ambos utilizam computadores digitais dedicados como controladores.

Enquanto máquinas CNC são projetadas para desempenhar processos específicos (usinagem, estampagem, corte térmico, etc) os robôs...


Robôs (Manipuladores Industriais)(GOOVER, 2011).

... Os robôs são projetados para uma gama mais ampla de tarefas, entre elas:

- Solda Ponto;- Transferência de materiais;- Carga e descarga de máquinas;- Pintura pulverizada;- Montagem;


Robôs (Manipuladores Industriais)(GOOVER, 2011).

Alguns aspectos que tornam os robôs industriais comercialmente e tecnologicamente importantes são:

- Poder substituir pessoas em ambientes de trabalho perigosos e desconfortáveis;- Desempenhar o ciclo de trabalho com consistência e repetitividade que não podem ser

alcançadas por pessoas;- São controlados por computadores e dessa maneira

podem ser conectados a outros sistemas de computadores para chegar a manufatura integrada por computadores.


ROBÔS MANIPULADORES INDUSTRIAIS



Veículos guiados automaticamente (AGV – automatically guided vehicles)

“São veículos pequenos e autônomos, que movem materiais de e para operações agregadoras de valor.”

(SALCK, 2009)

No contexto da manufatura, embora o transporte e materiais seja inevitável, essa atividade não agrega nenhum valor ao produto.

Por esse motivo, muito gerentes de produção estão buscando a automatização dessa atividade.



(SALCK, 2009)

Os veículos guiados automaticamente (AGV) são um tipo de tecnologia com esse pretexto. Eles são geralmente guiados por cabos instalados sob o piso da fábrica e recebem instruções de um computador central.

http://vercelsteel.com.br/agv.html

http://vercelsteel.com.br/agv.html



Os AGV’s pode ser utilizados para:(SALCK, 2009)

• Promover entregas de componentes e materiais no exato momento em que eles são necessários entre as etapas produtivas de uma fábrica;

• Servir como estações de trabalho móveis como por exemplo em uma linha de montagem de motores de caminhão;



Os AGV’s pode ser utilizados para (continuação):(SALCK, 2009)

• Movimentação de materiais a serem estocados;

• Mover correspondências em escritórios;• Transportar livros em bibliotecas;• Transportar amostras em laboratórios de

hospitais.



(GROOVER, 2011)

AGV de Palete

Carregador de Unidade de Carga

Trem guiado automaticamente sem condutor

TIPOS DE VEÍCULOS


Sistemas Flexíveis de Manufatura (FMS – flexible manufacturing systems)

“São configurações controladas por computador de estações de trabalho semi-independentes, conectadas por manuseio de materiais e carregamento de máquinas automatizados.”

(SALCK, 2009)

Trata-se de um conjunto de tecnologias integradas como:- Estações de Trabalho CNC;

- Instalações de carga/descarga;

- Instalações de transporte e manuseio;

- Sistema central de controle por computador.



A principal particularidade do FMS está relacionada ao aspecto de que todo o sistema, trabalhando em conjunto, tem potencial para ser melhor que a soma das suas partes.

(SALCK, 2009)

O FMS é capaz de manufaturar um componente completo do inicio ao fim do seu processo produtivo.



A flexibilidade das tecnologias individuais de um FMS combinam-se para esse sistema possa ser muito versátil.

(SALCK, 2009)

Dessa maneira uma sequência de produtos, todos diferentes mas dentro de um “pacote” de capacitações do sistema, pode ser processada no FMS em qualquer ordem e sem trocas demoradas.



O conceito de “pacote” de capacitações é extremamente importante para o FMS.

(SALCK, 2009)

Tendo em vista que um conjunto de máquinas dentro de um FMS tem limitações de tamanho e forma dos materiais que pode processar.



(AZEVEDO, 2013)


http://dainf.ct.utfpr.edu.br/~maziero/doku.php/so:celula_flexivel_de_manufatura

Compostos por Máquinas

Ferramentas comandas por

Comando Número

Comutadorizados e Robôs

trabalhando em conjunto para

matérias-primas em peças

manufaturadas (MAZIERO, 2013)




http://rishivadher.blogspot.com.br/2011/03/importancia-das-automacao-das-coisas.html


http://rishivadher.blogspot.com.br/2011/03/importancia-das-automacao-das-coisas.html


Manufatura Integrada por Computador (CIM – computer integrated manufacturing)

É a integração do monitoramento baseado em computador e controle de todos os aspectos dos processo de manufatura.

(SALCK, 2009)

Disponibilizando os dados em um banco de dados comum que se comunica entre todos os equipamentos (máquinas e computadores) por meio de uma rede.



Enquanto o FMS integra aquelas atividades que dizem respeito diretamente ao processo de transformação mas não inclui atividade como:

- projeto;- Programação.

(SALCK, 2009)



(SALCK, 2009)

O CIM tem como objetivo atender um aspecto mais amplo de integração, envolvendo uma combinação de tecnologias:

- CAD/CAM;- FMS;- AGV’s;- Robótica;- Softwares de programação



(SALCK, 2009)

Nos casos em que as atividades CIM da organização são integradas com outras funções, e muitas vezes até mesmo com fornecedores e clientes, elas são chamadas de “Empreendimento Integrado por Computador” (CIE – computerintegrated enterprise);


Resumo das tecnologias de processamento de materiais

(SALCK, 2009)Maquinas Ferramentas CNC:

O que faz? Desempenha os mesmos tipos de corte de metal e operações de forma que realizava antes, mas com controle por computador;

Como Faz? Instruções reprogramadas são lidas pelo computador que ativa o sistema de controle físico na máquina-ferramenta;

Que vantagens oferece? Precisão, acurácia, uso otimizado das ferramentas que maximizam sua vida útil e o aumento da produtividade do trabalho;

Que restrições impõe? Custo de capital maior que o de tecnologia manual. Requer funcionários capacitados para reprogramar as instruções de controle por computador.



(SALCK, 2009)Robô:

O que faz? Move e manipula, produtos, peças e ferramentas;

Como Faz? Opera por meio de um braço programável e controlado por computador (muitas vezes com múltiplas junções/articulações);

Que vantagens oferece? Pode ser usado em situações perigosas ou desconfortáveis para humanos, ou em tarefas extremamente repetitivas. Desempenha tarefas repetitivas a um custo menor que os humanos e oferece maior precisão e capacidade de repetição;

Que restrições impõe? Não pode executar funções que necessitem de resposta sensorial delicada ou julgamento sofisticado.



(SALCK, 2009)Veículo guiado automaticamente (AGV):

O que faz? Move material entre operações;

Como Faz? Veículos com energia independente guiados por cabos alternados e controlados por computador;

Que vantagens oferece? Movimento independente, flexibilidade de rota e flexibilidade de uso no longo prazo;

Que restrições impõe? Custo de capital consideravelmente maior que os sistemas alternativos (esteiras transportadoras).



(SALCK, 2009)Sistema flexível de manufatura (FMS):

O que faz? Produz completamente uma gama de componentes sem intervenção humana significativa no processo;

Como Faz? Integra tecnologias programáveis como máquinas-ferramentas, dispositivos de manuseio de materiais, AGV’s e robôs por meio de controle centralizado de computador ;

Que vantagens oferece? Tempos de atravessamento mais rápidos, maior utilização dos equipamentos, menores estoques em processo, maior consistência de qualidade, maior flexibilidade de produtos;

Que restrições impõe? Custo de capital muito elevados com retornos incertos; Requer habilidade de programação e pode ser vulnerável a quebras (o que pode fazer parar todo o sistema);



(SALCK, 2009)Manufatura Integrada por Computador (FMS):

O que faz? Coordena o processo de manufatura de uma peça, componente ou produto;

Como Faz? Conecta e integra a tecnologia de informação que forma a fundação da tecnologia do projeto (CAD), tecnologia de manufatura (FMS), manuseio de materiais (AGV’s ou Robôs) e gestão imediata dessas atividades (programação, carregamento e monitoramento);

Que vantagens oferece? Tempos de atravessamento mais rápidos, flexibilidade quando comparados com outras tecnologias e potencial para uma produção não supervisionada pelo homem;

Que restrições impõe? Custo de capital extremamente altos, grandes problemas técnicos de comunicação entre as diferentes partes do sistema, além de alguma vulnerabilidade a falhas e quebras.


AZEVEDO, D. F. O. CIM, FMS e CAM (Apresentação para Aula de Processos de Fabricação I). Universidade de Mogi das Cruzes (UMC), 2013

GROOVER, M. Automação Industrial e Sistemas de Manufatura. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011

MAZIERO, C. A. Sistemas Operacionais: Células de Manufatura (Anotações de aula pela Internet: http://dainf.ct.utfpr.edu.br/~maziero/doku.php/so:celula_flexivel_de_manufatura(acesso em 19/08/13);

SLACK, N.; CHAMBERS, S.; JOHNSTON, R. Administração da Produção. São Paulo: Atlas, 2009

Referências


aula _processos_fabricação_i_02 rev_19_08_13

Education