introdução aocontrole numérico

7/31/2019 introduo aocontrole numrico

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CFAC: Introduo ao CNC - I 2009@FEUP/DEMec-SDI

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Introduo ao ControloNumrico Computorizado I

Conceitos Gerais

Joo Manuel R. S. TavaresJoaquim Oliveira Fonseca

22009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I

Bibliografia

Controlo Numrico Computorizado, ConceitosFundamentaisCarlos RelvasPublindstria, Edies Tcnicas

Curso Bsico de Control Numricohttp://www.femz.es/cursos/CNC-Basico/default.htm

Curso Avanzado de Programacion de Control Numricohttp://www.femz.es/cursos/CNC-Avanzado/default.htm


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Componentes das mquinasde comando numrico

Eixos lineares principais X, Y, Z

As mquinas de comando numrico esto providas de umnmero de eixos principais caracterstico.Convencionalmente estes eixos designam-se por X, Y, Z.A designao e a descrio dos eixos de cada tipo demquina de comando numrico normalizada (Z // rvore).Os tornos dispem de dois eixos lineares principais enquantoas fresadoras esto dotadas de trs. (rvore)



Eixos complementares

Algumas mquinas de comando numrico dispem de mesasgiratrias e/ou cabea orientvel. Os eixos sobre os quais giramessas mesas e cabea, so controlados de forma independente e

so designados por eixos complementares de rotao. A suavelocidade tambm regulada de forma autnoma.

Os eixos complementares de rotao (paralelos a X, Y, Z) sodesignados, em programao de CN, por A, B, C.

Devido s exigncias impostas pela complexidade de certas peas,outras mquinas de comando numrico esto dotadas com mais doque trs eixos de deslocamento linear principal.

Os eixos complementares de deslocamento (paralelos a X, Y, Z)so designados, em programao de CN, por U, V, W.


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Eixos complementares

Mesa giratria e cabeabasculante.

Centro de maquinagem com 6eixos (4 lineares e dois giratrios).

C

B

Y

Z

B

W

C



Sistemas CN bsicos

Nas primeiras mquinas ferramentas, dotadas de unidades decontrolo numrico, o programa era implementadoexternamente, e devia ser transferido para o controlador

mediante algum suporte fsico (carto, cinta perfurada,disquete). Estes programas podiam ser iniciados ou paradosmas no podiam ser modificados ou editados.

As correces geomtricas, devidas s dimenses dasferramentas e dos dispositivos de suporte, tinham que serprevistas antecipadamente, durante a programao e ooperador deveria montar as ferramentas segundo asconsideraes efectuadas (correco manual).


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Tipos de controloDe acordo com o tipo de controlo os sistemas CNC subdividem-se em trscategorias segundo um nvel crescente de prestaes: ponto a ponto, paraxial econtnuo.

O controlo ponto a ponto permite, o posicionamento da ferramenta nos pontosprogramados, mediante movimentos simples em cada eixo, e sem corte.

Tal supe que em trabalho no se pode controlar a trajectria da ferramenta.

Dependendo do tipo de controlo, os motores de cada eixo actuamseparadamente ou em conjunto at que seja alcanada a posio desejada.

O controlo ponto a ponto usa-se, por exemplo,em sistemas de soldadura por pontos e furao.

Sequencial SimultneoParcial Simultneo Furao, com posicio-namento sem corte



Tipos de controloO controlo paraxial permite, adicionalmente aosdeslocamentos rpidos em vazio, o avano da ferramenta emcorte, segundo trajectrias paralelas aos eixos de base damquina de comando numrico.

Em tais trajectrias apenas actua um nico motor (o queexecuta o deslocamento ao longo desse eixo) controlando-sea distncia a percorrer e a velocidade do avano.

Ferramenta em corte


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Tipos de controlo

O controlo contnuo permite:

Os deslocamentos rpidos da ferramenta sem corte;

Avanos em corte, paralelos aos eixos de base;

Avanos em corte, at qualquerponto arbitrrio da pea, utilizandointerpolaes lineares ou circulares.

Ferramenta em corte



Tipos de controlo

Existem diferentes nveis de complexidade nos controlos contnuos,em relao capacidade de actuar sobre vrios eixos, emsimultneo, para obter trajectrias das ferramentas por interpolao

mais ou menos complexas. Neste contexto convm distinguir osplanos designados para interpolao. Assim se fala de contorno2D, 2D e 1/2, e 3D.As prestaes de uma mquina de comando numrico no seclassificam pelo nmero de eixos disponveis, mas sim pelonmero de eixos que se podem mover (controlar) de formasimultnea para descrever as trajectrias.

Um controlo de tipo contnuo pode actuar como paraxial ou ponto aponto, e um paraxial s como ponto a ponto. As situaes inversasno so viveis.


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Controlo de funes mquinaEm adio s funes geomtricas para o controlo dosdeslocamentos, os sistemas CNC dispem de outras para agesto da mquina: as funes mquina. O nmero destas ea forma como se executam dependem, tanto da prpriamquina de comando numrico, como das possibilidades daUC.Exemplos de funes mquina:

Ligar a rotao e controlo da velocidade da rvore,posicionamento angular da cabea, ligar o refrigerantede corte, manter a velocidade de avano constante,manter a velocidade de corte constante, mudana daferramenta, ...



Componentes de um sistema de CNC

O corao de um sistema CNC um computador,que se encarrega de realizar todos os clculosnecessrios, bem como, as operaes lgicas de

controlo.

Atendendo a que osistema CNC a ponteentre o operador e amquina-ferramenta,so necessrias asrespectivas interfaces.


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Componentes de um sistema CN

A interface do operador formada pelo painel decontrolo e vrios dispositivos a ele ligados, geralmenterelacionados com o armazenamento (leitor de cintaperfurada, cassete, disquetes, etc.) ou de impresso.

A interface de controlo da mquina-ferramenta que

est subdividida em mltiplas conexes de controlo eque afectam os actuadores dos eixos, da rvoreprincipal, etc., at chegar ao sistema auxiliar de potncia.



Painel de controlo

O aspecto externo do painel de controlo pode variarconsideravelmente em funo do fabricante, noentanto, os componentes que nele aparecem podem-

se agrupar de forma genrica em:

Monitor;

Comandos para o controlo mquina;

Controlos para programao.


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Painel de controlo

Para garantir o funcionamento correcto da mquina decomando numrico e a aceitao das instrues para ocomputador, o painel de controlo apresenta um comutador domodo de operao. Os principais modos de operaopossveis so:

programao (edio e gesto);

modificao dos dados da ferramenta;

funcionamento manual;

funcionamento automtico.



Operar funes auxiliares mquinaOs comandos de controlo mquina iniciam ou paramactividades bsicas da mquina de comando numrico.

Em muitas ocasies trata-se de interruptores ON/OFF

associados a funes individuais (tudo/nada), como porexemplo: ligar/desligar lubrificante de corte ou ligar/parar arvore.

Habitualmente estas funes aparecem representadasmediante um cone (smbolo) inscrito no boto correspondente.

Existem diversos tipos de comandos para comear e controlar oavano dos eixos bsicos da mquina de forma directa: boto,joysticks e volantes elctricos.


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Teclado de programaoNa botoneira que controla as funes de programao, pode-se distinguir as teclas utilizadas para a transcrio dos dadosde entrada (caracteres) e aquelas que iniciam qualquercomando do computador (como a tecla ou).

Para a escrita dos dados, os painis de controlo incorporamum conjunto de caracteres reduzido composto pelas letras

(maisculas) com significado na programao deCN (G, M, F, S, ...), nmeros e operadoresmatemticos elementares (+,-,/ ,.). Com esteconjunto tipogrfico pode-se introduzir o texto doprograma de CN carcter a carcter.



Teclado de programao

Alguns painis incorporam teclas com as funes deprogramao mais importantes ou usuais de forma explcita,o que reduz ou abrevia a introduo do programa. Taisfunes aparecem designadas de forma directa com o seu

texto sobre a tecla ou com um cone que a descreve (tal ocaso dos deslocamentos).

As teclas de comandos do computador utilizam-se para aexecuo de tarefas como a correco, o armazenamento,a listagem e o arranque dos programas de CN, assim como,para a sua reproduo para os perifricos externos. Taiscomandos podem-se identificar porque incorporamabreviaes ou smbolos.


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Equipamento auxiliar externo

Os sistemas de CNC dispem de memria limitada para oarmazenamento de programas (que, como em todos osequipamentos informticos, tende a crescer nos novosmodelos). Assim, necessrio, por diversas causas, dispor derecursos tcnicos capazes de preservar tal informaoexternamente. Por outro lado, nunca se sabe quando se vaiutilizar novamente um programa; repetir a sua edio junto damquina pode ser bastante tediosa e improdutiva.

Os mtodos mais habituais para o armazenamento externo deinformao so a porta RS 232 e a disquete, a fita perfuradae a cassete (em CNC antigos).



Equipamento auxiliar externo

Para levar a cabo a transmisso para os sistemas dearmazenamento (para os dispositivos que gravam e lem)utilizam-se vrias conexes standard(por exemplo a

RS232).Estes standardspor um lado estabelecem a forma decodificar a informao para a sua correcta interpretao, epor outro, a velocidade e as unidades bsicas detransmisso/recepo que garantam a fluidez da mesma.

Estes parmetros estabelecem um protocolo decomunicao. Uma das variveis mais comuns avelocidade de transmisso [bits/s].


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Microprocessador

Os sistemas de CNC incluem um computador que fisicamenteconsiste num ou vrios processadores (CPU), e em circuitosintegrados para armazenamento de dados (mdulos dememria).

A CPU intervm no processamento dos dados do programa(clculos, gesto, memorizao) introduzidos pelo operadorque se traduzem em sinais elctricos que controlam amquina de comando numrico.

Os dados do programa so constitudos por instrues de CNe de inicializao ou estado da mquina e das ferramentas(por exemplo dimenses das ferramentas).



Interface de controlo

As funes que executa uma mquina-ferramenta, no podemser inicializadas de forma directa pelo computador do seusistema CNC. necessria a interveno de um filtro, ouelemento intermdio, que traduza os sinais emitidos e geremambos os dispositivos. A unio entre a mquina-ferramenta eo computador do sistema CNC constituda pela interface decontrolo, que actua sobre cada um dos controladores doseixos e sobre o sistema de alimentao auxiliar depotncia. A interface de controlo tem como funo aconverso dos sinais provenientes do sistema CNC noutrosprprios para os actuadores da mquina-ferramenta, paradesta forma, efectuar as aces ou movimentos programados.


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Posicionamento dos eixos

Independentemente dos componentes que incorporem osistema CNC, e das relaes que se estabelecem entre uns eoutros, aparece sempre um conjunto de dispositivoselectrnicos essenciais para qualquer configurao como, oscomparadores digitais bsicos e os circuitos de controlo.



ComputadorCPU

Interfacede

controlodoseixos

Sistemaauxiliar

depotnciaPainel de

controloMquina

Sistema CNC

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