introduçao cnc

CFAC: Introduo ao CNC - I

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Introduo ao Controlo Numrico Computorizado I Conceitos GeraisJoo Manuel R. S. Tavares Joaquim Oliveira Fonseca

Bibliografia Controlo Numrico Computorizado, Conceitos Fundamentais Carlos Relvas Publindstria, Edies Tcnicas Curso Bsico de Control Numrico http://www.femz.es/cursos/CNC-Basico/default.htm Curso Avanzado de Programacion de Control Numrico http://www.femz.es/cursos/CNC-Avanzado/default.htm

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Componentes das mquinas de comando numricoOs componentes tpicos de uma mquina de comando numrico incluem:

eixos de deslocamento; transmisses; dispositivos de medida de posio e de deslocamento; ferramenta principal ou cabea (rvore); sistemas de aperto das peas; sistemas de mudana das ferramentas; eixos complementares de rotao e de deslocamento.

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Componentes das mquinas de comando numricoEixos lineares principais Na designao das mquinas de comando numrico utiliza-se sempre o conceito de eixos lineares: direces dos deslocamentos principais das partes mveis da mquina como, por exemplo, da mesa porta peas, da cabea, da torreta, etc.

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Eixos de deslocamento de uma fresadora.2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 4

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Componentes das mquinas de comando numricoEixos lineares principais X, Y, Z As mquinas de comando numrico esto providas de um nmero de eixos principais caracterstico. Convencionalmente estes eixos designam-se por X, Y, Z. A designao e a descrio dos eixos de cada tipo de mquina de comando numrico normalizada (Z // rvore). Os tornos dispem de dois eixos lineares principais enquanto (rvore) as fresadoras esto dotadas de trs.

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Componentes das mquinas de comando numricoEixos complementares Algumas mquinas de comando numrico dispem de mesas giratrias e/ou cabea orientvel. Os eixos sobre os quais giram essas mesas e cabea, so controlados de forma independente e so designados por eixos complementares de rotao. A sua velocidade tambm regulada de forma autnoma. Os eixos complementares de rotao (paralelos a X, Y, Z) so designados, 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 do que 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.2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 6

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Componentes das mquinas de comando numricoEixos complementaresZ B

B

CCW

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Mesa giratria e cabea basculante.2009@JST/JOF

Centro de maquinagem com 6 eixos (4 lineares e dois giratrios).7


Componentes das mquinas de comando numricoSistemas CN bsicos Nas primeiras mquinas ferramentas, dotadas de unidades de controlo numrico, o programa era implementado externamente, e devia ser transferido para o controlador mediante algum suporte fsico (carto, cinta perfurada, disquete). Estes programas podiam ser iniciados ou parados mas no podiam ser modificados ou editados. As correces geomtricas, devidas s dimenses das ferramentas e dos dispositivos de suporte, tinham que ser previstas antecipadamente, durante a programao e o operador deveria montar as ferramentas segundo as consideraes efectuadas (correco manual).2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 8

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Componentes das mquinas de comando numricoSistemas CNC (controlados por computador) Presentemente um computador, como UC, permite ao operador comear/terminar o programa e tambm realizar modificaes (editar) sobre o mesmo, junto da mquina, manipulando os dados atravs de perifricos de entrada e de sada. As dimenses das ferramentas (comprimento, raio, etc.) definem-se durante a operao ou na inicializao das mesmas, de forma independente do programa. Estes dados so automaticamente incorporados na programao (cdigos prprios) durante a execuo para que sejam levadas a cabo as correces pertinentes. Por esta razo o operador pode, no incio do trabalho, editar os programas com menos informao, limitando-se nessa fase a designar as ferramentas (correco automtica).2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 9

Componentes das mquinas de comando numricoTipos de controlo Os conceitos de interpolao linear ou circular esto relacionados com os deslocamentos dos eixos bsicos das mquinas de comando numrico: Interpolao linear: Neste tipo de trajectria o sistema de CNC calcula um conjunto de posies intermdias ao longo de um segmento de recta definido entre o ponto inicial e o final. Durante o deslocamento, de uma posio intermdia a outra, os movimentos de cada um dos eixos considerados corrigem-se continuadamente, de maneira que a trajectria no se desvie, da recta terica definida, mais do que a tolerncia permitida. Interpolao circular: O sistema CNC calcula um conjunto de posies intermdias ao longo do segmento circular definido entre o pontos inicial e final. Durante o deslocamento, de uma posio intermdia a outra, os movimentos de cada um dos eixos considerados corrigemse continuadamente, de maneira que a trajectria no se desvie, do arco de circunferncia terico, mais do que a tolerncia permitida.2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 10

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Componentes das mquinas de comando numricoTipos de controloDe acordo com o tipo de controlo os sistemas CNC subdividem-se em trs categorias segundo um nvel crescente de prestaes: ponto a ponto, paraxial e contnuo. O controlo ponto a ponto permite, o posicionamento da ferramenta nos pontos programados, 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 actuam separadamente ou em conjunto at que seja alcanada a posio desejada.Sequencial Simultneo Parcial SimultneoFurao, com posicionamento sem corte

O controlo ponto a ponto usa-se, por exemplo, em sistemas de soldadura por pontos e furao.2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 11

Componentes das mquinas de comando numricoTipos de controloO controlo paraxial permite, adicionalmente aos deslocamentos rpidos em vazio, o avano da ferramenta em corte, segundo trajectrias paralelas aos eixos de base da mquina de comando numrico. Em tais trajectrias apenas actua um nico motor (o que executa o deslocamento ao longo desse eixo) controlando-se a distncia a percorrer e a velocidade do avano.Ferramenta em corte

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Componentes das mquinas de comando numricoTipos de controlo O controlo contnuo permite:

Os deslocamentos rpidos da ferramenta sem corte; Avanos em corte, paralelos aos eixos de base;Ferramenta em corte

Avanos em corte, at qualquer ponto arbitrrio da pea, utilizando interpolaes lineares ou circulares.

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Componentes das mquinas de comando numricoTipos de controloExistem diferentes nveis de complexidade nos controlos contnuos, em relao capacidade de actuar sobre vrios eixos, em simultneo, para obter trajectrias das ferramentas por interpolao mais ou menos complexas. Neste contexto convm distinguir os planos designados para interpolao. Assim se fala de contorno 2D, 2D e 1/2, e 3D. As prestaes de uma mquina de comando numrico no se classificam pelo nmero de eixos disponveis, mas sim pelo nmero de eixos que se podem mover (controlar) de forma simultnea para descrever as trajectrias. Um controlo de tipo contnuo pode actuar como paraxial ou ponto a ponto, e um paraxial s como ponto a ponto. As situaes inversas no so viveis.2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 14

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Componentes das mquinas de comando numricoControlo de funes mquina Em adio s funes geomtricas para o controlo dos deslocamentos, os sistemas CNC dispem de outras para a gesto da mquina: as funes mquina. O nmero destas e a forma como se executam dependem, tanto da prpria mquina de comando numrico, como das possibilidades da UC. Exemplos de funes mquina:

Ligar a rotao e controlo da velocidade da rvore, posicionamento angular da cabea, ligar o refrigerante de corte, manter a velocidade de avano constante, manter a velocidade de corte constante, mudana da ferramenta, ...CFAC: Introduo ao CNC - I 15

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Componentes das mquinas de comando numricoComponentes de um sistema de CNC O corao de um sistema CNC um computador, que se encarrega de realizar todos os clculos necessrios, bem como, as operaes lgicas de controlo. Atendendo a que o sistema CNC a ponte entre o operador e a mquina-ferramenta, so necessrias as respectivas interfaces.2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 16

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Componentes das mquinas de comando numricoComponentes de um sistema CN

A interface do operador formada pelo painel de controlo e vrios dispositivos a ele ligados, geralmente relacionados com o armazenamento (leitor de cinta perfurada, cassete, disquetes, etc.) ou de impresso. A interface de controlo da mquina-ferramenta que est subdividida em mltiplas conexes de controlo e que afectam os actuadores dos eixos, da rvore principal, etc., at chegar ao sistema auxiliar de potncia.

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Componentes das mquinas de comando numricoPainel de controlo O aspecto externo do painel de controlo pode variar consideravelmente em funo do fabricante, no entanto, os componentes que nele aparecem podemse agrupar de forma genrica em:

Monitor; Comandos para o controlo mquina; Controlos para programao.CFAC: Introduo ao CNC - I 18

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Componentes das mquinas de comando numricoPainel de controlo Para garantir o funcionamento correcto da mquina de comando numrico e a aceitao das instrues para o computador, o painel de controlo apresenta um comutador do modo de operao. Os principais modos de operao possveis so:

programao (edio e gesto); modificao dos dados da ferramenta; funcionamento manual; funcionamento automtico.CFAC: Introduo ao CNC - I 19

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Componentes das mquinas de comando numricoOperar funes auxiliares mquina Os comandos de controlo mquina iniciam ou param actividades bsicas da mquina de comando numrico. Em muitas ocasies trata-se de interruptores ON/OFF associados a funes individuais (tudo/nada), como por exemplo: ligar/desligar lubrificante de corte ou ligar/parar a rvore. Habitualmente estas funes aparecem representadas mediante um cone (smbolo) inscrito no boto correspondente. Existem diversos tipos de comandos para comear e controlar o avano dos eixos bsicos da mquina de forma directa: boto, joysticks e volantes elctricos.2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 20

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Componentes das mquinas de comando numricoTeclado de programao Na botoneira que controla as funes de programao, podese distinguir as teclas utilizadas para a transcrio dos dados de entrada (caracteres) e aquelas que iniciam qualquer comando do computador (como a tecla ou ). Para a escrita dos dados, os painis de controlo incorporam um conjunto de caracteres reduzido composto pelas letras (maisculas) com significado na programao de CN (G, M, F, S, ...), nmeros e operadores matemticos elementares (+,-,/ ,.). Com este conjunto tipogrfico pode-se introduzir o texto do programa de CN carcter a carcter.2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 21

Componentes das mquinas de comando numricoTeclado de programaoAlguns painis incorporam teclas com as funes de programao mais importantes ou usuais de forma explcita, o que reduz ou abrevia a introduo do programa. Tais funes aparecem designadas de forma directa com o seu texto sobre a tecla ou com um cone que a descreve (tal o caso dos deslocamentos). As teclas de comandos do computador utilizam-se para a execuo 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. Tais comandos podem-se identificar porque incorporam abreviaes ou smbolos.

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Componentes das mquinas de comando numricoEquipamento auxiliar externo Os sistemas de CNC dispem de memria limitada para o armazenamento de programas (que, como em todos os equipamentos informticos, tende a crescer nos novos modelos). Assim, necessrio, por diversas causas, dispor de recursos tcnicos capazes de preservar tal informao externamente. Por outro lado, nunca se sabe quando se vai utilizar novamente um programa; repetir a sua edio junto da mquina pode ser bastante tediosa e improdutiva. Os mtodos mais habituais para o armazenamento externo de informao so a porta RS 232 e a disquete, a fita perfurada e a cassete (em CNC antigos).2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 23

Componentes das mquinas de comando numricoEquipamento auxiliar externo Para levar a cabo a transmisso para os sistemas de armazenamento (para os dispositivos que gravam e lem) utilizam-se vrias conexes standard (por exemplo a RS232). Estes standards por um lado estabelecem a forma de codificar a informao para a sua correcta interpretao, e por outro, a velocidade e as unidades bsicas de transmisso/recepo que garantam a fluidez da mesma. Estes parmetros estabelecem um protocolo de comunicao. Uma das variveis mais comuns a velocidade de transmisso [bits/s].2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 24

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Componentes das mquinas de comando numricoMicroprocessador Os sistemas de CNC incluem um computador que fisicamente consiste num ou vrios processadores (CPU), e em circuitos integrados para armazenamento de dados (mdulos de memria). A CPU intervm no processamento dos dados do programa (clculos, gesto, memorizao) introduzidos pelo operador que se traduzem em sinais elctricos que controlam a mquina de comando numrico. Os dados do programa so constitudos por instrues de CN e de inicializao ou estado da mquina e das ferramentas (por exemplo dimenses das ferramentas).2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 25

Componentes das mquinas de comando numricoInterface de controlo As funes que executa uma mquina-ferramenta, no podem ser inicializadas de forma directa pelo computador do seu sistema CNC. necessria a interveno de um filtro, ou elemento intermdio, que traduza os sinais emitidos e gerem ambos os dispositivos. A unio entre a mquina-ferramenta e o computador do sistema CNC constituda pela interface de controlo, que actua sobre cada um dos controladores dos eixos e sobre o sistema de alimentao auxiliar de potncia. A interface de controlo tem como funo a converso dos sinais provenientes do sistema CNC noutros prprios para os actuadores da mquina-ferramenta, para desta forma, efectuar as aces ou movimentos programados.2009@JST/JOF CFAC: Introduo ao CNC - I 26

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Componentes das mquinas de comando numricoPosicionamento dos eixos Independentemente dos componentes que incorporem o sistema CNC, e das relaes que se estabelecem entre uns e outros, aparece sempre um conjunto de dispositivos electrnicos essenciais para qualquer configurao como, os comparadores digitais bsicos e os circuitos de controlo.

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Componentes das mquinas de comando numrico

Interface de controlo dos eixos

Painel de controlo

Computador CPU

Sistema auxiliar de potncia

Mquina

Sistema CNC

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