epd030_maquinascnc

8/14/2019 EPD030_MaquinasCNC

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2. Mquinas CNCEste texto introduz o leitor aos conceitos de mquinas ferramentas com controle numrico.

CONTROLE DE MQUINAS

O homem sempre criou utenslios para facilitar sua vida. medida que aumentava seuconhecimento dos fenmenos da natureza, crescia tambm a complexidade desses utenslios, queevoluram at se tornarem mquinas.

Para tornear uma pea, por exemplo, partimos de dispositivos rudimentares, progredimospor meio de tornos mecnicos manuais, tornos acionados por motores eltricos, tornos automticoscom controle mecnico, tornos computadorizados e chegamos s chamadas clulas de torneamento,uma verdadeira minifbrica de peas torneadas.

Evoluo do processo de torneamento

Todas as mquinas devem ter seu funcionamento mantido dentro de condies satisfatrias,de modo a atingir com xito o objetivo desejado. A forma primitiva de controle a manual. Ohomem, por meio de seu crebro e seu corpo, controla as variveis envolvidas no processo. No casodo torno mecnico, por exemplo, de acordo com o material a ser usinado, o torneiro seleciona arotao da placa, o avano a ser utilizado, a quantidade de material a ser removido, e verifica se vaiutilizar ou no fluido de corte etc.

O torneiro o controlador do torno mecnico. Com um instrumento de medio, eleverifica a dimenso real da pea. A informao chega ao seu crebro atravs dos olhos. Tambmatravs dos olhos, o crebro recebe informaes da dimenso desejada, contida no desenho da pea.No crebro, ambas as informaes so comparadas: a dimenso desejada e a dimenso real. Oresultado dessa comparao o desvio uma nova informao, enviada agora atravs do sistemanervoso aos msculos do brao e da mo do torneiro. O torneiro, ento, gira o manpulo do tornonum valor correspondente ao desvio, deslocando a ferramenta para a posio desejada e realizandoum novo passe de usinagem. A seguir, mede novamente a pea e o ciclo se repete at que adimenso da pea corresponda requerida no desenho, ou seja, at que o desvio seja igual a zero.

Mas o homem percebeu que quando tinha que usinar vrias peas iguais, o trabalhotornava-se montono e cansativo. Repetir diversas vezes as mesmas operaes, alm de ser desestimulante, perigoso, pois a concentrao e ateno do operador da mquina diminuem aolongo do dia. O ideal seria se o torno pudesse funcionar sozinho. Bastaria ao operador supervisionar o trabalho, corrigindo algum imprevisto surgido durante o processo.

Assim, o controle manual, exercido pelo homem, foi substitudo pelo controle mecnico.Esse controle era realizado por meio de um conjunto de peas mecnicas, constitudoprincipalmente de cames. Todos esses componentes mecnicos tinham a funo de transformar arotao de um motor eltrico numa seqncia de movimentos realizados pela ferramenta.

TORNOS MECNICOS TORNOS AUTOMTICOS COM CONTROLE MECNICOTORNOS COMPUTADORIZADOS CLULAS DE TORNEAMENTO


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Torno com controle mecnico

A existncia desse controle mecnico fez com que a mquina conseguisse maior independncia em relao ao ser humano. Ela passou a ser uma mquina automtica.

O importante fator que forou os meios industriais a buscar esta automatizao, foi asegunda guerra mundial. Durante a guerra, necessitavam-se de muitos avies, tanques, barcos,navios, armas, caminhes, etc., tudo em ritmo de produo em alta escala e grande preciso, pois aguerra estava consumindo tudo, inclusive a mo de obra. Grande parte da mo de obra masculinaespecializada utilizada pelas fbricas foi substituda pela feminina, o que na poca implicava nanecessidade de treinamento, com reflexos na produtividade e na qualidade. Era o momento certopara se desenvolver mquinas automticas de grande produo, para peas de preciso e que nodependessem da qualidade da mo de obra aplicada.

Mas ainda havia um problema a ser solucionado. A cada novo tipo de pea, os camesprecisavam ser trocados por outros com perfis diferentes. Os demais componentes da mquinaprecisavam ser novamente ajustados. Tudo isso era trabalhoso e demorado. A mquina, semdvida, era automtica, mas adapt-la a um novo servio exigia muitas modificaes. Era umamquina rgida. Era necessrio uma mquina flexvel, capaz de se adaptar facilmente a umamudana no tipo de pea a ser produzida.

Esse problema ficou sem soluo at o desenvolvimento dos computadores na dcada de1950. Os computadores, entre outros benefcios, possibilitaram indstria automatizar suasmquinas de uma maneira que pudessem se adaptar mais facilmente a uma mudana no tipo deproduto. Alm de automticas, finalmente estas eram mquinas flexveis.

Os computadores utilizados para controlar movimentos de mquinas receberam um nome

especial: comandos numricos computadorizados ou controles numricos computadorizados.Abreviadamente, CNC. A primeira implementao de um sistema deste tipo surgiu em 1949 nolaboratrio de Servomecanismo do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), com a unio daFora Area Norteamericana (U.S. Air Force) e a empresa Parsons Corporation of Traverse City,Michigan. Foi adotada uma fresadora de trs eixos, a Hydrotel, da Cincinnati Milling MachineCompany, como alvo das novas experincias. Os controles e comandos convencionais foramretirados e substitudos pelo comando numrico, dotado de leitora de fita de papel perfurado,unidade de processamento de dados e servomecanismo nos eixos. Aps testes e ajustes, ademonstrao prtica da mquina ocorreu em maro de 1952, e o relatrio final do novo sistemasomente foi publicado em maio de 1953. Naquela poca, o comando numrico era muitas vezesmaior que a prpria mquina. Falhava freqentemente e possua uma capacidade de clculo ridculaquando comparado aos atuais CNC.

Aps este perodo, a Fora Area Norteamericana teve um desenvolvimento extraordinrio,

pois as peas complexas e de grande preciso, empregadas na fabricao das aeronaves,principalmente os avies a jato de uso militar, passaram a ser produzidos de forma simples e rpida,reduzindo-se os prazos de entrega do produto desde o projeto at o acabamento final. A cada ano,foi incrementada a aplicao do CN, principalmente na indstria aeronutica. Em 1956 surgiu otrocador automtico de ferramentas, mais tarde em 1958, os equipamentos com controle deposicionamento ponto a ponto e a gerao contnua de contornos, que foram melhorados por estesistema em desenvolvimento. A partir de 1957, houve nos Estados Unidos, uma grande corrida nafabricao de mquinas comandadas por CN, pois os industriais investiam at ento em adaptaesdo CN em mquinas convencionais. Este novo processo foi cada vez mais usado na rotina demanufatura, que a partir deste ano, com todos os benefcios que haviam obtido deste sistema,surgiram novos fabricantes que inclusive j fabricavam seus prprios comandos. Devido ao grandenmero de fabricantes, comearam a surgir os primeiros problemas, sendo que o principal, foi a faltade uma linguagem nica e padronizada. A falta de padronizao era bastante sentida em empresas

que tivessem mais de uma mquina de comandos, fabricados por diferentes fornecedores, cada umdeles tinha uma linguagem prpria , com a necessidade de uma equipe tcnica especializada paracada tipo de comando, o que elevava os custos de fabricao. Em 1958, por intermdio da EIA


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(Eletronic Industries Association) organizou-se estudos no sentido de padronizar os tipos delinguagem. Houve ento a padronizao de entrada conforme padro RS-244 que depois passou aEIA244A ou ASCII. Atualmente o meio mais usado de entrada de dados para o CNC viacomputador, embora durante muitos anos a fita perfurada foi o meio mais usado, assim comooutros com menor destaque. A linguagem destinada a programao de mquinas era a APT(Automatically Programed Tools), desenvolvida pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts em

1956, da para frente foram desenvolvidas outras linguagens para a gerao contnua de contornoscomo AutoPrompt (Automatic Programming of Machine Tools), ADAPT, Compact II, Action, eoutros que surgiram e continuam surgindo para novas aplicaes. Com o aparecimento do circuitointegrado, houve grande reduo no tamanho fsico dos comandos, embora sua capacidade dearmazenamento tenha aumentado, comparando-se com os controles transistorizados.

A figura mostra um torno moderno, controlado por meio de um comando numricocomputadorizado.

Torno com controle numrico

CONTROLES FLEXVEIS

Uma das vantagens do comando numrico em relao aos tipos anteriores de controle a

possibilidade de mudar rapidamente a seqncia de operaes que a mquina deve realizar. Por meio de um programa especfico, essa seqncia alterada para realizar uma determinada seqnciade funes.

Um programa uma lista de instrues escritas numa linguagem que a mquina capaz deentender. Um cozinheiro, para preparar um bolo, deve seguir fielmente os passos descritos nareceita. A mquina tambm precisa obedecer s instrues do programa para executar sua tarefacom perfeio. Mudar o programa de operao da mquina , portanto, muito mais rpido do quefabricar novos cames ou realizar regulagens mecnicas. Voc ainda pode estar se perguntando por que o controle chamado numrico. Um comando numrico, como j vimos, um computador com a misso especial de controlar movimentos de mquinas. E os computadores so mquinaseletrnicas. Logo, s so capazes de distinguir duas situaes ou estados: existncia, ou no, de umcerto valor de tenso eltrica. Se houver tenso, podemos indicar esse estado com o nmero um. Seno houver tenso, usamos o nmero zero: o sistema binrio.

Da, controlamos a mquina usando combinaes de zeros e uns. Mas imagine-seescrevendo um programa usando apenas zeros e uns. Da a necessidade das linguagens deprogramao dos comandos numricos. Elas permitem que a tarefa do programador fique um poucomais fcil, pois essa linguagem acaba sendo intermediria entre a linguagem de mquina (aquelepunhado de zeros e uns) e a linguagem natural do ser humano.

Vejamos um trecho de um programa:

O2000;T05;G97 S1200;M3;M8;G0 X20. Z2.

Para uma pessoa que no conhece a linguagem de programao da mquina, as letras enmeros acima no fazem sentido. A mquina, no entanto, capaz de entender e, o que melhor,


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obedecer s instrues descritas por esses cdigos. Se fssemos traduzir para o portugus, as linhasacima diriam algo assim:

O2000 .............. Esse programa foi batizado com o nmero 2000.T05 .................. Trabalhe com a ferramenta nmero 5.G97 S1200........ A rotao da placa ser igual a 1.200 rpm.

M3 ................... Ligue a placa no sentido horrio (olhando-se da placa para a contraponta).M8 ................... Ligue o fluido de corte.G0 X20. Z2.0 ... Desloque a ferramenta, com o maior avano disponvel na mquina, para

o ponto de coordenadas X = 20 mm e Z = 2 mm.

Com o programa em sua memria, cabe ao comando numrico execut-lo, fazendo comque a mquina obedea s instrues. Mas como isso ocorre? Voc se lembra do controle manualrealizado pelo torneiro ao operar um torno mecnico? Bem, vamos ento estudar como transformar esse controle num controle numrico.

A primeira coisa substituir o crebro do torneiro por um comando numrico. Em seguida,precisamos de algum dispositivo que seja capaz de saber quanto a mquina se deslocou. Assim,seremos capazes de controlar as dimenses da pea. Portanto, devemos substituir o instrumento demedio utilizado no controle manual por um sensor de posio. Um encoder rotativo, por

exemplo. Finalmente, para movimentar a mquina no podemos mais contar com o operador. Seusmsculos, brao, mo, bem como o manpulo da mquina, sero substitudos por um servomotor decorrente alternada. Agrupando-se os novos componentes, podemos observar a malha de controle damquina.

Malha de controle numrico

MQUINAS CONTROLADAS NUMERICAMENTE

Geralmente, quando falamos em mquinas CNC estamos nos referindo a mquinas-ferramenta. No entanto, as mquinas-ferramenta correspondem apenas a um tipo de mquina CNC.Assim, apesar de os comandos numricos serem tradicionalmente usados em mquinas-ferramenta,essa no sua nica aplicao. Em princpio, qualquer mquina que deva ter seu posicionamento,velocidade e acelerao controlados pode ser automatizada por meio deste tipo de controle.

Portanto, mquinas controladas numericamente tambm podem ser encontradas nasindstrias txtil, alimentcia, de embalagens, calados, plsticos etc. Como j vimos, um comandonumrico tem a funo de controlar movimentos. Uma mquina pode possuir vrios movimentos,normalmente classificados em movimentos de translao ou rotao. Costuma-se dizer que cada umdesses movimentos um eixo da mquina, associando-se uma letra a ele. Nas figuras a seguir,temos uma mandriladora com os eixos X, Y e Z, correspondendo respectivamente aos movimentoslongitudinal, vertical e transversal, e uma fresadora com quatro eixos lineares, X, Y, Z e W, e dois

eixos rotativos, B e C.


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Embora uma mquina possa apresentar vrios movimentos, nem sempre ela capaz derealizar todos ao mesmo tempo. Assim, a mandriladora da figura, embora possua trs eixos, pode,devido a restries de hadware e software, ser capaz apenas de realizar dois movimentos ao mesmotempo. Assim, costuma-se dizer nesse caso que, embora a mquina possua fisicamente trs, ela narealidade uma mquina de dois eixos. Logo, eixo pode ser um conceito relacionado a quantosmovimentos a mquina tem ou a quantos movimentos ela pode realizar ao mesmo tempo. Osignificado depende da situao descrita naquele momento.

A cada um dos eixos da mquina associa-se um servomotor, com velocidade e aceleraoque podem ser controladas pelo comando numrico e por drivers. O servomotor representa o elo deligao entre a mecnica e a eletrnica. A eletrnica, num primeiro momento, simplificou a

estrutura mecnica da mquina. Muitas peas deixaram de ser utilizadas graas presena dosservomotores. Esses motores fizeram com que as caixas de mudana de velocidade, compostas por um grande nmero de engrenagens, praticamente desaparecessem. Num torno ou numa fresadoraCNC, a rotao da placa ou do cabeote, bem como as velocidades de translao ou rotao doseixos, estabelecida simplesmente por meio de funes de programao. O comando numrico damquina envia uma ordem ao driver, encarregado do acionamento do motor, e o driver acionadiretamente o motor. Mecanicamente, isso muito mais simples.

A tecnologia eletrnica, alm de permitir simplificar a estrutura mecnica, criandocomandos numricos cada vez mais compactos, confiveis, econmicos e precisos, forou oaprimoramento dos componentes mecnicos. Para evitar que atritos e folgas afetem a preciso damquina, a indstria mecnica desenvolveu componentes cada vez mais sofisticados.

Assim, os fusos de perfil trapezoidal deram lugar ao fusos de esferas recirculantes. As guiasde deslizamento das mquinas tambm foram substitudas por guias lineares, mais precisas e

eficientes. A confiabilidade e vida til desses componentes tambm maior em relao aos fusos eguias tradicionais.

TROCADORES DE FERRAMENTAS

Para aumentar a independncia do operador, a grande maioria das mquinas ferramentaCNC equipada com dispositivos conhecidos como ATCs, sigla de Automatic Tool Changer, ouseja, Trocador Automtico de Ferramentas.

O trocador automtico de ferramentas retira uma ferramenta e coloca outra na posiosubseqente de usinagem. O trocador trabalha com um carrossel, onde so montadas as vriasferramentas participantes do processo de usinagem. Existem vrios modelos de trocadores deferramentas. Nos tornos, o carrossel normalmente chamado de torre. Alguns exemplos de ATCs e

magazines (carrossis) porta-ferramentas podem ser vistos na figura abaixo.


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O magazine (carrossel) porta-ferramentas e o trocador de ferramentas diferenciam asfresadoras dos chamados centros de usinagem. Nos centros de usinagem, a troca de ferramentas realizada automaticamente. Essa evoluo em relao s fresadoras faz dos centros de usinagem asmquinas mais importantes para a implementao de sistemas de usinagem automatizados.

FUNDAMENTOS DA PROGRAMAO CNC

Como j foi citado, a Programao CNC pega a informao usada para uma ferramentaomanual e a converte para uma linguagem que a mquina compreende. Os exemplos a seguir usam alinguagem de programao por palavras-chave, que a mais comumente utilizada hoje em dia.

Programao por Palavras-chave

A programao no formato de palavras-chave para controle numrico controla osmovimentos e as funes da mquina atravs de comandos curtos alfanumricos semelhantes asentenas. Estes comandos consistem em coordenadas, em palavras, e em caracteres. Uma mquinado CNC deve executar as mesmas aes que um operador de uma mquina manual faz paraproduzir uma pea.

O processo para executar uma operao simples em uma mquina rotativa manual e paraconvert-la a formato de palavras-chave como segue: Gire o eixo no sentido horrio com umavelocidade de 600 voltas/min. O operador ajusta a velocidade para girar o eixo no sentido horrio.O comando para uma mquina de CNC N0010 M03 S600; N0010 um nmero da linha. M03diz ao eixo para comear a girar no sentido horrio. S600 diz ao eixo com que velocidade girar. Oponto&vrgula deixa o controle saber que voc terminou este bloco do comando e que hora demover para o comando seguinte. Um comando ou um bloco de informaes so compostos decoordenadas e de caracteres.

Comandos Alfanumricos:O bloco de comando controla a ferramenta da mquina atravs do uso decdigos de letras. Eis as descries abreviadas dos comandos mais comuns identificados pela sualetra-chave:

N a letra que enderea o nmero de linha ou do bloco.

G um cdigo de funo preparatria que seta o modo segundo o qual todas as operaesposteriores sero executadas.

F a taxa de alimentao do eixo controlado.

S seta a velocidade da ferramenta.

T a letra que enderea uma chamada para mudana de ferramenta.

M um funo variada tal como fluido refrigerante on/off, eixo para frente, etc.

H,D so letras-chaves para identificar o armazenamento de ferramentas.

Programa para uma pea:Um programa para uma pea uma srie de blocos de comandos queexecutam movimentos e funes da mquina a fim manufaturar uma pea. Ns usamos o exemplode um programa simples que desbasta o contorno de uma pea retangular de 3 polegadas x 4


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polegadas com uma fresa com ferramenta de 1/2 polegada de dimetro (veja a figura abaixo). Ascoordenadas refletem a posio do centro do ferramenta, assim ns devemos considerar o tamanhodo cortador.

O programa a seguir mostra como produzir a pea da figura acima.

N0010 G00 X- 1.00 Y- 1.00 (ponto 1)N0020 G01 X-.25 Y-.25 F 10.0 (ponto 2)N0030 G01 Y3.25 (ponto 3)N0040 G01 X4.25 (ponto 4)N0050 G01 Y-.25 (ponto 5)N0060 G01 X-.50 (ponto 6)

A primeira linha, N0010 posiciona rapidamente a ferramenta longe do canto esquerdoinferior da pea. Na segunda linha, N0020, G01 move a ferramenta para uma posio que sejavalor de 1 raio da ferramenta esquerda do lado da pea (X-.25). A ferramenta de move com 10polegadas por o minuto (F10). Ela est alinhada agora com o canto esquerda da pea. A linha 30corta o lado esquerdo da pea e posiciona o centro do eixo de corte alm do topo da pea do valor de 1 raio da ferramenta (Y3.25). Isto posiciona a borda da ferramenta para o corte da parte superior da pea. A linha 40 corta o topo da pea. A taxa de alimentao (movimento) ainda 10 polegadaspor o minuto porque ns no a mudamos desde a linha nmero 20. O centro do eixo agoraposicionado a .25 alm da direita da pea. Isto prepara para o corte do lado direito da pea. A linha50 posiciona a ferramenta no ponto 5. O lado direito da pea est agora completo. O centro daferramenta tambm posicionado a 1 raio abaixo da parte inferior da pea, pronto para iniciar outrocorte. A linha 60 corta ento o fundo da pea e movimenta a ferramenta completamente fora da reada pea (X.50).

Agora, consideremos as partes individuais de um programa de pea por palavras-chave.

Locao da Pea (Zero da Pea a Trabalhar):para programar uma pea, o programador devedeterminar onde a referncia zero da pea est localizada. Este zero uma caracterstica da pea quedefine a maioria das dimenses da pea. Todas as dimenses da pea mostrada na figura precedentevm do canto inferior esquerdo, que a escolha lgica para o ponto zero. Bons programadoresescolhem uma caracterstica da pea que seja fcil de se usar.

Nmeros Seqenciais (NXXXX):Os nmeros em seqncia identificam blocos de informaodentro do programa. Na maioria de casos os nmeros em seqncia no so necessrios porque amquina executar blocos de informao na ordem em que os l. Os nmeros seqenciais podem ser muito teis, entretanto, para identificar problemas.

O controlador da mquina pode ser comandado para encontrar blocos da informao por seus nmeros em seqncia.

Funes Preparatrias (Cdigos G):As funes preparatrias ajustam o controle para vriosmovimentos da mquina tais como a interpolao linear (G01) e a translao rpida (G00). Umnmero de dois dgitos precedido por um cdigo G determina o tipo de ao executada dentro do bloco ou da linha de comandos. Os cdigos G ou as funes preparatrias caem sempre em duascategorias: modal ou no-modal. No-modais ou cdigos G one-shot so os cdigos de comandoque permanecem ativos somente no bloco em que so especificados. Os cdigos G modais so os


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cdigos de comando que permanecem ativos at que um outro cdigo de G no mesmo grupo ocancele ou substitua. Se cinco linhas de comando determinam movimentos lineares (alimentao),apenas um G01 necessrio na primeira linha. As quatro linhas seguintes usariam o cdigo G01precedente.

Funo de Controle de Rotao (S):As velocidades radiais do eixo da ferramenta so controladas

com uma palavra-chave constituda da letra S seguida por at quatro dgitos. Ao programar o centroda ferramenta, a velocidade do eixo programada em voltas por minuto (RPM). Uma velocidaderadial de 600 RPM seria programada como S600.

Funes Variadas (M):As funes variadas ou cdigos M executam funes variadas da mquinatais como mudanas de ferramenta, controle do fluido refrigerante, e operaes do eixo. Um cdigoM constitui-se de valor numrico de dois ou trs dgitos precedido por uma letra M. Palavras-chavedo tipo M, como cdigos G, podem ser modais ou no-modais.

Chamada de Ferramenta (T):O bloco de chamada de ferramenta bem direto, embora o centro deusinagem difira ligeiramente de um torno. A chamada da ferramenta comea sempre com um T elogo em seguida o nmero da ferramenta (T02). Uma mudana da ferramenta em um centro deusinagem requer um cdigo variado M06. O controle ento informado qual ferramenta deve

buscar (T02). Um bloco de comandos tpico para mudana da ferramenta N0010 M06 T02. Emum torno, a chamada da ferramenta comea tambm com um T e ento o nmero da ferramenta(T02), seguido do offset da ferramenta. T0202 a chamada da ferramenta nmero 02 com um offsetde nmero 02. Escreve-se 02 porque tipicamente mais de 10 ferramentas e 10 offsets estodisponveis, por exemplo, T1212 (ferramenta 12, offset 12). O offset d ao operador a habilidade decorrigir qualquer erro no tamanho da pea. No necessrio usar um M06 no torno para chamar uma mudana da ferramenta; de fato, um M06 no torno geralmente desconecta o mandril.

Palavras-chave de Eixos (x, y, z):Mquinas ferramentas tpicas tm trs eixos de movimento: x, y, z.A letra correspondente ao eixo pode ser precedida por um sinal de direo (+ ou -). Um bloco decomando simples para posicionar rapidamente a ferramenta da mquina a 1 polegada acima do zerode referncia pode ser exemplificado por esta linha: N0010 G00 Z1.00.

Tipos de Movimento

O movimento da ferramenta ou da mesa controlado de trs maneiras: posicionamentorpido, alimentao linear, e alimentao circular.

Posicionamento Rpido (G00):Um bloco de posicionamento rpido consiste em um cdigopreparatrio ou cdigo G e na coordenada da posio desejada. Um movimento rpido para umaposio de x10, y5, e z1 programado como G00 X10.0 Y5.0 Z1.0. Depois que este bloco comandado, a mquina move-se em uma taxa transversal rpida para esta posio, movendo todosos eixos comandados simultaneamente. A taxa transversal rpida diferente para cada mquinamas varia normalmente de 100 polegadas por minuto at 600 ou mais polegadas por minuto. A taxatransversal rpida pode geralmente ser cancelada usando o interruptor de movimento transversalrpido situado no controle.

Modo de Alimentao Linear (G01):Uma modalidade de alimentao linear G01 move aferramenta para uma posio especfica em uma linha reta e com uma certa velocidade. A taxa dealimentao a velocidade em que os eixos da mquina se movem. Os blocos de alimentao linear representam geralmente blocos de corte. A taxa em que o metal removido controlada atravs deum cdigo F (feed). Tipicamente, fresas usam taxas de alimentao em polegadas minuto (ipm).Tornos, por sua vez, so programados regularmente em polegadas por giro do eixo (ipr). Para fazer um corte em linha reta, o bloco de informao seria: G01 X10.00 F10.00. A ferramenta mover-se-iapara uma posio no eixo-x de 10.00 polegadas com uma taxa de alimentao de 10 polegadas por minuto. Os movimentos em linha reta podem tambm ser angulares. Os controles de uma mquinaCNC so capazes de fazer movimentos simultneos nos dois eixos (x e y).

Exemplo de Interpolao Linear G01:Cdigos G00, G01, e F so do tipo modal. Os comandosmodais permanecem ativos a menos que haja uma mudana de estado devido a um outro cdigo


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preparatrio. Para programar uma srie de movimentos em linha reta, somente um cdigo G01 euma taxa de alimentao so necessrios na primeira linha. As linhas seguintes so controladaspelo G01 e pela taxa de alimentao precedentes. Para mudar a uma modalidade de posicionamentorpido, um G00 usado no comeo da linha. A pea da amostra na figura seguinte incorpora algunsprocedimentos de programao bsicos. O procedimento objetiva o desbaste do contorno da peacom uma profundidade de .500, com uma broca de .50 pol e com uma taxa de alimentao de 5

polegadas por minuto. A primeira parte do programa ajusta o controle usando procedimentospreliminares. A segunda parte do programa ajusta a chamada da ferramenta. A terceira etapa ajustao ponto zero da pea. A quarta parte do programa starta o mandril e ajusta a velocidade de rotaopor minuto. A quinta parte do programa ajusta rapidamente a posio da ferramenta para perto dapea e comea os movimentos lineares de corte. Depois que o perfil da pea foi cortado, a mquinaretorna posio inicial e termina o programa.

O exemplo a seguir demonstra um programa bsico de contorno de uma pea.

N0010 G70 G90; (Programao em polegadas, programao absoluta)N0020 M06 T02; (Troca de ferramenta, ferramenta 2)N0030 G54 X-10.250 Y-8.750 Z-7.525; (G54 e os valores X, Y, e Z informam ao controle onde estsituada a pea na mesa)N0040 M03 S800; (Rotor no sentido horrio, 800 revolues por minuto)N0050 G00 X-1.00 Y-1.00; (Rpido para posio 1 abaixo e a esquerda da pea)N0060 G00 Z. 100 -, (Rpido para cima, mantendo folga de .100 sobre a pea)N0070 G01 Z-.50 F5.0; (Abaixa a ferramenta para uma profundidade .5 com veloc. de 5 pol/min)N0080 G01 X-.25 Y-.25; (Alimenta at a posio 2)N0090 G01 Y2.750; (Alimenta at a posio 3)N0100 G01 X4.75; (Alimenta at a posio 4)N0110 G01 Y.75; (Alimenta at a posio 5)N0120 G01 X2.75; (Alimenta at a posio 6)N0130 G01 Y-. 25; (Alimenta at a posio 7)N0140 G01 X-1.00; (Alimenta at a posio 8)N0150 G28; (Retorna at a posio inicial)

Procedimentos de Programao

Todos os programas CNC, para todos os tipos de mquinas-ferramenta, seguem umprocedimento geral comum:

1. Start Up e/ou Procedimentos preliminares2. Busca de ferramenta3. Bloco de localizao da pea a ser trabalhada4. Controle de velocidade da ferramenta5. Blocos de movimentao da ferramenta6. Retorno

Trocas de Ferramenta:Um cdigo variado M06 chama uma troca de ferramenta, e o cdigo Tinforma ao controle em qual slot do trocador se encontra a ferramenta.


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Definio do Sistema de Coordenadas da Pea:O ajuste do sistema de coordenadas da peareferencia a mquina posio da pea. Embora o ponto da referncia da pea possa estar situadono canto ou em qualquer outra parte da pea, o controle deve ser informado onde fica este ponto namesa da mquina. A tcnica para localizar o zero da pea varia para cada ferramenta. Algunscontroles usam uma tecla para ajustar o ponto zero. A operador usa um tipo de joystick ou teclas demovimento para posicionar o centro do eixo sobre a ponto zero e pressionam ento um boto de

reset para zerar o sistema de coordenadas. Em outros tipos de controles, o WPC ajustadoatravs de um cdigo G. Os sistemas deste tipo usam um G54 ou G92 seguido por dimenses (vejaa figura a seguir).

O sistema de coordenadas G54 um sistema de coordenadas absolutas a partir da posiozero (inicial, ou home) da mquina. descrito com valores negativos porque a pea sempreposicionada esquerda e abaixo nos eixos-x e y. Para encontrar esta posio, o operador posicionao centro do eixo diretamente sobre a referncia da pea usando uma sonda ou apontador e anotaento a posio da mquina. As coordenadas desta posio so colocadas na linha contendo umapalavra-chave G50 ou G54. Um ajuste de coordenadas tpico escrito por exemplo N0010 G54 x-8.500 y-7.250 z-15.765.

O sistema de coordenadas G92 a distncia incremental desde o zero da pea ao centro doeixo. Quando um cdigo G92 chamado, o centro do eixo deve estar na posio pre-programada.Se no estiver, o controle comear a usinar na posio errada. Vamos dizer, por o exemplo, que ocentro do eixo, na posio home, 10 polegadas direita no eixo-x, 5 polegadas no eixo-y, e 8polegadas acima na direo z; o cdigo G92 escrito G92 x10.00 y5.00 z8.00. Se o centro do eixoestiver em qualquer outra posio do zero da pea quando este G92 foi chamado, a ferramentacortar a pea na posio errada. Por esta razo, usar um G92 pode ser muito perigoso! O cdigoG54 de ajuste de WPC muito mais seguro do que um G92. No importa onde o eixo est quandoo G54 chamado, o controle sabe exatamente onde a parte zero encontrada porque uma posioabsoluta, no uma distncia incremental.

O ajuste de coordenadas G92 est a uma distncia incremental do zero da pea at aposio do centro do eixo da mquina. importante Ter em mente que um G54 ou um G92 nomovero a ferramenta da mquina para este ponto mas meramente informa ao controle onde a peaest.

Bloco de Acionamento do Rotor:O acionamento do rotor se d por dois cdigos: M03 informa parainiciar a rotao no sentido horrio, e S1000 informa a velocidade.

Blocos de Movimentao da Ferramenta:Blocos de movimentao da ferramenta consistem nocorpo principal do programa. A ferramenta posicionada e o corte efetuado nestes segmentos doprograma.

Retorno Posio Inicial (home):A ferramenta necessita ser retornada ao ponto inicial sempre queuma mudana da ferramenta ocorrer. Algumas mquinas utilizam um comando G28 para retornar ao home; outros controles retornam ao ponto inicial automaticamente quando uma mudana daferramenta M06 comandada. Quando uma mudana da ferramenta ou um retorno ao home socomandados importante saber anotar como a ferramenta chega l. O eixo-z move-se para cima atum ponto que permita uma folga em relao pea, ou todos os eixos movem-se simultaneamentepara a posio de incio?


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Bloco de Fim de Programa:H um certo nmero de maneiras diferentes de terminar o programa.Alguns controles requerem o desligamento do fluido refrigerante e a parada da rotao atravs decdigos variados individuais. Outros controles terminam o programa, rebobinam o programa edesligam funes variadas com um nico cdigo M30.

Posicionamento Incremental:O Posicionamento absoluto requer que as coordenadas do programade pea seja relacionado a um ponto zero absoluto. O posicionamento incremental, tambmconhecido como posicionamento ponto-a-ponto, define as coordenadas da pea em relao posio final do movimento precedente. Pode ser muito til ao programar uma srie de furoslocalizados incrementalmente na pea. A posio atual do ponto a referncia para a posiocoordenada seguinte.

Este tipo de programao pode aplicar-se parte inteira ou a determinadas sees doprograma. O posicionamento incremental executado pelo uso de um cdigo preparatrio G91.Para retornar para a programao absoluta em qualquer ponto no programa, utiliza-se uma palavra-chave G90.

Interpolao Circular:At este ponto ns discutimos somente movimentos em linha reta. Se umamquina de controle numrico de computador fosse capaz somente de movimentos lineares, seu uso

seria muito limitado. Uma das caractersticas mais importantes de uma mquina CNC suahabilidade de fazer movimentos com cortes circulares. As mquinas CNC so capazes de cortar qualquer arco com um raio especificado. Cortes em arco so conhecidos como interpolao circular. executado atravs de uma palavra-chave G02 ou G03. Para cortar um arco, o programador necessita seguir um procedimento muito especfico.

A informao crtica para cortar um arco o ponto inicial, o sentido do arco, o ponto deextremidade do arco, e a localizao do ponto central. Ao comear a cortar um arco, a ferramenta posicionada j no ponto de comeo do arco. Em seguida, o controle deve informar o sentido do arco(sentido horrio ou sentido anti-horrio). A terceira parte o ponto de extremidade do arco. Altima parte que o controle necessita saber a posio do centro do arco ou o valor do raio do arco.

Ponto Inicial do Arco:O ponto do comeo do arco a coordenada do ponto do comeo do arco. Aferramenta movida para o ponto inicial do arco na linha anterior linha de gerao do arco.

Direo do Arco (G02, G03):Uma interpolao circular pode ser executada em dois sentidos, nosentido horrio ou no sentido anti-horrio. Dois cdigos G especificam o sentido do arco. O cdigoG02 usado para interpolao circular no sentido horrio, e o cdigo G03 usado parainterpolao circular no sentido anti-horrio. Tanto o cdigo G02 como o cdigo G03 so modais eso controlados por um cdigo de alimentao (F), da mesma maneira como uma palavra-chaveG01.

Ponto Final do Arco:O ponto de extremidade do arco simplesmente a posio de x e de y para oponto de extremidade do arco.

Ponto Central do Arco:Para gerar um trajeto do arco, o controlador deve saber onde o centro doarco est. A posio central do arco deve ser programada; x e y so usados especificar o ponto finaldo arco. Ns usamos as letras I e J para descrever o ponto central do arco (x e y) sendo I =coordenada do eixo-x e J = a coordenada do eixo-y. Alguns controladores demandam como esteseixos secundrios so localizados. Na maioria das vezes, a posio central do arco descrita como adistncia incremental do ponto inicial do arco ao centro do arco. Este mtodo de determinar aposio central do arco o mais comum. Em alguns outros tipos de controles, a posio central doarco descrita como a posio absoluta do centro do arco em relao ao zero da pea.

Offset de Comprimento da Ferramenta:Os offsets de comprimento de ferramenta tornam possvel aocontrolador se ajustar aos diferentes comprimentos de ferramenta. Cada ferramenta pode possuir um comprimento diferente, mas os controles da mquina do CNC permitem tratar este problemafacilmente. Os controladores do CNC tm uma rea de memria especial para armazenar offsets decomprimento de ferramenta. O offset de comprimento de ferramenta estabelece a distncia da pontada ferramenta na posio home at a posio zero (em z) da pea a trabalhar (veja a figuraseguinte). Esta distncia armazenada em uma tabela que o programador pode acessar usando umpalavra-chave tipo G ou um cdigo da ferramenta. Uma mquina ferramenta que tenha um


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controle Fanuc usa o cdigo G43. A palavra-chave G43 acompanhada por uma letra auxiliar H epor um nmero do dois dgitos. O G43 diz ao controle para compensar o eixo-z, e o H e o nmeroinformam ao controle qual offset deve chamar da tabela de armazenamento de comprimentos daferramenta. Um comando do tipo offset de comprimento da ferramenta tipicamente acompanhadopor um movimento no eixo-z para ativ-lo.

Um bloco tpico do offset de comprimento de ferramenta N0010 G43 H10 z1.0; Onmero da linha 10. O G43 chama um offset de comprimento de ferramenta, e o H10 o nmerodo offset encontrado no registo 10 do arquivo de offsets de comprimento de ferramenta. O z1.0posiciona a ferramenta 1 polegada acima do zero da pea. sempre uma boa idia manter onmero do registo do offset de comprimento de ferramenta correspondente ao nmero daferramenta. Por o exemplo, se voc estiver usando a ferramenta nmero 10 (T10), tentecorresponde-la ao offset de altura nmero 10 (H10). Em alguns tipos de controle de centro deusinagem, o offset de altura utiliza este esquema de correspondncia automaticamente, ou seja,numa chamada de ferramenta nmero 10, o controle busca automaticamente o registro 10 noarquivo e desloca a ferramenta de acordo com o comprimento da ferramenta.

Offset de Dimetro da Ferramenta:As ferramentas diferem tambm no dimetro, e por issonecessita-se de offsets para esta compensao. Offsets deste tipo controlam o tamanho dos cortes.Num exemplo anterior de programao ns tivemos que compensar para o dimetro da ferramentade .05 deslocando o trajeto da ferramenta para este raio da ferramenta. O controle pode deslocar otrajeto da ferramenta, assim ns podemos programar a pea usando diretamente as coordenadas deprojeto. Isto evita termos que matematicamente calcular o trajeto do cortador. Esta caractersticatambm permite que o programador programe a pea para qualquer cortador utilizado. Sem o offset,o programador deve indicar o tamanho preciso da ferramenta a ser usada e programar o centro doeixo de acordo. Com a compensao automtica do cortador, o tamanho da ferramenta pode ser ignorado e o perfil da pea pode ser programado diretamente. O tamanho exato da ferramenta decorte a ser usada incorporado a um arquivo de offsets e quando o offset chamado, o trajeto daferramenta deslocado automaticamente para compensar o raio da ferramenta.

A compensao do dimetro da ferramenta permite programar a pea, no o trajeto daferramenta. Sem a ajuda da compensao do dimetro do cortador, os clculos matemticosnecessrios para programar o perfil de uma pea com ngulos e raios podem ser muito grandes. Acompensao do cortador pode ser direita ou esquerda do perfil da pea. O offset necessrio determinado a partir de uma posio atrs da ferramenta de corte e esquerda do trajetoprogramado ou direita.


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O sentido da compensao controlado por um cdigo de G (veja a figura acima). Quandouma compensao esquerda desejada, um G41 usado. Para compensar direita, usa-se umapalavra-chave G42. Ao usar os cdigos de compensao do cortador, identifique o offset a ser usado constantes na tabela de offsets. Uma linha tpica de compensao de cortador apareceriaassim:

N0030 G41 D12

Para usar a compensao de cortador, a mquina deve fazer um movimento antes que ocorte real ocorra (veja a figura).

Este movimento permite que o controle avalie sua posio atual e faa o ajuste necessrio apartir do ponto central at o ponto perifrico do cortador. Para cancelar a compensao do cortador e retornar para programao segundo o ponto central da ferramenta, o programador deve provocar um movimento linear para invocar o cancelamento da compensao (G40). Um programa tpicoque utiliza compensaes do comprimento da ferramenta e do dimetro da ferramenta mostrado aseguir.

N0010 G70 G90; (Programao em polegadas, programao absoluta)N0020 M06 T02; (Troca de ferramenta, ferramenta 2)N0030 G54 X-10.250 Y-8.750 Z-7.525; (Definio do zero da pea de trabalho)N0040 M03 S800; (Broca inicia gira no sentido horrio, 800 revolues por minuto)N0050 G00 X-1.00 Y-1.00; (Rpido para posio 1, prximo ao canto inferior esquerdo da pea)N0060 G43 Z.100 H01; (Rpido para baixo mantendo uma folga de .100 sobre a pea, invocandooffset da ferramenta ).N0070 G01 Z-.50 F5.0; (Alimentao para baixo at a profundidade de -.50 com 5 pol/min)N0080 G41 D2 X0.0 Y0.0; (Move e invoca compensao de corte gravada como D2, movimentoat posio 2)N0090 G01 Y3.00; (Movimento at posio 3)N0100 G01 X4.00; (Movimento at posio 4)

N0110 G01 Y-0.25; (Movimento at posio 5)N0120 G40 Y-1.00; (Move e cancela compensao de corte, movimento at posio 6)N0130 G00 Z0.100; (Rpido mantendo folga de .100 sobre a pea)N0150 G28; (Retorna todos os eixos para a posio home)N0160 M06 T0; (Troca de ferramenta, retira a ferramenta e limpa o mandril)N0170 M30 (Rebobina o programa, reseta o controle, e finaliza o programa)

epd030_maquinascnc

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