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CFAC: Introdução ao CNC - III 9/1/2009FEUP/DEMEGI-SDI

JOF/João Manuel R. S. Tavares 1

Introdução ao Introdução ao CControlo ontrolo NNumérico umérico CComputorizado omputorizado –– IIIIIISintaxe de Escrita: G, M, …Sintaxe de Escrita: G, M, …

João Manuel R. S. Tavares / JOF

Programação de CNProgramação de CNEdição de programas de CNO sistema de controlo de uma máquina-ferramenta CNC é o qresponsável por activar as funções da máquina-ferramenta necessárias para cada sequência particular de operações.

Para que tal ocorra, o computador do sistema de controlo tem que ser informado de como tal deverá ser realizado.

Esta informação toma a forma de programa de CN que o operador da máquina (ou programador) introduz no sistema de controlo.

22@2009 @2009 JoãoJoão Tavares / JOFTavares / JOF CFAC: Introdução ao CNC CFAC: Introdução ao CNC -- IIIIII

O sistema de controlo lê o programa de CN e converte, a informação que contém, em impulsos de controlo para a máquina-ferramenta.

O desenvolvimento de um programa de CN é determinado pelo fabricante do sistema segundo regras standard.



Programação de CNProgramação de CNDesenvolvimento de programas de CNNum programa de CN, as operações para maquinar uma peça numa p g , p ç p q p çmáquina ferramenta são declaradas segundo um formulário que o sistema de controlo pode entender.

Para um operador que conheça uma máquina-ferramenta conven-cional tem de realizar uma planificação do trabalho e utilizar um de-senho/esquema da peça para poder processá-la. De acordo com a informação contida nestes documentos, obterá a matéria prima neces-sária, ferramentas, equipa de manutenção, etc. Depois da preparação, começará imediatamente com as operações de maquinagem


começará imediatamente com as operações de maquinagem.

A planificação do trabalho e o desenho indicam ao operador que operações são requeridas. De qualquer forma, o processo e os dados de corte seleccionados são, geralmente, decididos/corrigidos apenas no momento que se leva a cabo o processo de maquinagem.

Programação de CNProgramação de CNDesenvolvimento de programas de CNA maquinagem segundo um programa de CN é diferente do q g g p gconvencional: neste caso, todas as operações de maquinagem devem ser estabelecidas previamente e na sequência correcta, conjuntamente com as condições de velocidade de avanço, velocidade de corte/rotação, etc., e estes detalhes têm de ser inseridos no programa de CN.Uma vez introduzido o programa de CN no sistema de controlo, este pode executar-se tantas vezes quantas se deseje. O operador apenas tem de:


preparar a máquina;monitorizar as sequências de maquinagem; efectuar a inspecção; carregar, fixar e retirar as peças;substituir as ferramentas desgastadas.



Programação de CNProgramação de CNDesenvolvimento de programas de CN

Se algumas operações devem ser realizadas de forma diferente à especificada no programa de CN, devem ser modificadas/introduzidas/anuladas as linhas do programa para tal fim.

N i t d t l CNC t i difi õ


Num sistema de controlo CNC, tais modificações podem ser realizadas directamente pelo operador da máquina através da respectiva interface local.


SubrotinasOs programas de CN com sequências repetitivas de maquina-gem incluem um número de instruções que podem ter que de ser programadas várias vezes. Para que o programador não tenha que escrever e/ou intro-duzir instruções repetidamente, há formas de preparar sec-ções do programa, para serem repetidas, como subrotinas

ã d d i d l


que são armazenadas separadamente no sistema de controlo. Quando se executa o programa principal para uma peça concreta, chama-se a subrotina mediante instruções especiais no ponto adequado da sequência, sendo a mesma inserida na sequência geral da maquinagem. No fim da subrotina, uma instrução devolve o controlo ao programa principal.




Um programa de CN consta basicamente de instruções. Estas instruções são convertidas pelo sistema de controlo em impulsos de controlo para a máquina ferramenta.

ExemploSe no programa aparece: “Deslocamento rápido até X=40, Z=20”,isto provoca a activação dos motores dos eixos X e Z, até chegar à posição X=40, Z=20.


p ç ,

As instruções de um programa de CN estão habitualmente acompanhadas de condições adicionais. Neste exemplo, significaria: Deslocamento rápido até X=40, Z=20

instrução condição adicional

Programação de CNProgramação de CNDesenvolvimento de programas de CNUma instrução em conjunto com as condições adicionais constituemUma instrução em conjunto com as condições adicionais constituem um bloco de programa. Um programa de CN consiste, portanto, numa sequência de blocos (linhas) de programa como, por exemplo:


Os blocos de programa podem identificar-se por números de bloco(por exemplo N10, N20, etc.) e há sistemas de controlo nos quais, por norma, cada bloco de programa é numerado, enquanto noutros sistemas de controlo apenas se numeram aqueles blocos que o programador considera que têm um papel importante no programa.



Programação de CNProgramação de CN

Desenvolvimento de programas de CN

ExemplosTodos os blocos numerados:


Apenas o bloco da mudança de ferramenta numerado:

Programação de CNProgramação de CNLinguagem de programação de CNDe acordo com o standard DIN 66025 (equivalente à ISO/DIS 6983De acordo com o standard DIN 66025 (equivalente à ISO/DIS 6983 e à ISO/DP 6983), as letras A-Z têm o seguinte significado:

A Movimento de Rotação sobre um eixo paralelo a XB Movimento de Rotação sobre um eixo paralelo a YC Movimento de Rotação sobre um eixo paralelo a ZD Memória do offset da correcção autom da ferramenta


D Memória do offset da correcção autom. da ferramentaE Segunda velocidade de avançoF Velocidade de avanço da ferramentaG Função Preparatória (movimento, unidades, etc.)




Linguagem de programação de CN

H Mem. do offset da corr. autom. Comprim. da ferram.I Parâmetro da interpolação circular, paralelo ao eixo XJ Parâmetro da interpolação circular, paralelo ao eixo YK Parâmetro da interpolação circular, paralelo ao eixo ZL Contador de repetição


p çM Função AuxiliarN Número de bloco

O Endereço de número de programa

Programação de CNProgramação de CNLinguagem de programação de CN

P T i l l i X b i l fiP Terceiro mov. paralelo ao eixo X, subp. ou em ciclo fixoQ Terceiro movimento paralelo ao eixo Y, ou em ciclo fixo

R Terceiro movimento paralelo ao eixo Z, ou deslocam. rápido segundo o eixo Z, ou em ciclo fixo, ou Raio

S Velocidade de corte (geralmente rotação - RPM)T Ferramenta (número)


T Ferramenta (número)U Segundo movimento paralelo ao eixo XV Segundo movimento paralelo ao eixo Y

W Segundo movimento paralelo ao eixo Z



Programação de CNProgramação de CNLinguagem de programação de CN

A linguagem de programação de um sistema de controlo, determina as regras com as quais deverão construir-se os blocos de programa

X Movimento segundo o eixo XY Movimento segundo o eixo YZ Movimento segundo o eixo Z


as regras com as quais deverão construir se os blocos de programanum programa de CN.

As bases da linguagem de programação usada nos sistemas de controlo CNC estão normalizadas.

Programação de CNProgramação de CNLinguagem de programação de CNOs blocos de programa consistem num conjunto de palavras de programa que, por sua vez, são compostas por uma letra de endereço seguida de uma sequência de números.Exemplos: N20, G01, F200, S1200.

As palavras de programa empregam-se como instruções ou como condições suplementares (funções), dependendo da letra de endereço com que a palavra começa


endereço com que a palavra começa.

A letra de endereço de instrução mais importante é a G. As instruções G (G00 a G99) controlam principalmente os deslocamentos de ferramenta (por isso, também são designadas por “funções preparatórias”).



Programação de CNProgramação de CNLinguagem de programação de CNA l t d d f õ l t ãAs letras de endereço para as funções suplementares são:

X, Y, Z, A, B, C, etc.: dados relativos a coordenadas; F: velocidade de avanço;S: velocidade de corte.

No manual linguagem de programação do sistema de controlo CNC o fabricante especifica:


CNC, o fabricante especifica:que instruções podem ser programadas;que funções preparatórias são possíveis juntar a instruções individuais;que letras de endereço e sequências de números formam as instruções e funções auxiliares.


Linguagem de programação de CN

Quando se introduz um programa de CN, o sistema de controlo verifica se foram respeitadas as regras da linguagem de programação (por exemplo, se podem adicionar funções suplementares a uma instrução). Contudo, a introdução pelo programador de coordenadas


, ç p p gerradas apenas se podem detectar durante a execução do programa ou, muitas vezes no controlo dimensional.




Grupo de Instruções G00, G01, G02, G03Quando um fabricante de sistemas de controlo (que não sigaQuando um fabricante de sistemas de controlo (que não siga estritamente as normas estabelecidas) não usa as palavras de programa G00, G01, G02 e G03, é porque terá outras com o mesmo efeito. Estas instruções terão então uma letra de endereço diferente ou serão introduzidas por meio de um teclado simbólico.

G00 – Deslocamento rápido;G01 – Interpolação linear com


p çavanço;G02 – Interpolação circular sentidoRetrógrado (?horário);G03 – Interpolação circular sentidodirecto (?anti-horário).

Programação de CNProgramação de CNGrupo de Instruções G00, G01, G02, G03

Os dados das coordenadas necessários às funções preparatórias podem ser introduzidos de várias formas dependendo do tipo de controlo:

em dimensões absolutas (G90);


em dimensões incrementais (G91);

mediante construções com ângulos;

em coordenadas polares.



Programação de CNProgramação de CNInstruções de CN

Por motivos de simplificação, os sistemas de controlo CNC funcionam de modo que as palavras de programa actuem modalmente, isto é, até que sejam expressa-mente alteradas. “Actuação modal” significa que a fun-ção permanece activa até que seja substituída por uma nova instrução ou função preparatória do mesmo grupo.


nova instrução ou função preparatória do mesmo grupo.

Exemplo:

Pode-se evitar


Deslocamento rápido, G00A instrução de deslocamento rápido identifica se com aA instrução de deslocamento rápido identifica-se com a palavra programa G00.

Uma instrução de deslocamento rápido move a ferramenta até ao ponto destino, à máxima velocidade de deslocamento. Será necessário introduzir as coordenadas do ponto destino.




Programação de CNProgramação de CNDeslocamento rápido, G00A trajectória é geralmente uma linha recta que une oA trajectória é geralmente uma linha recta que une o ponto actual ao de destino, dado este último pelas coordenadas estabelecidas na função suplementar.Exemplo:

Pode-se evitar


Utiliza-se o deslocamento rápido para mo-vimentos nos quais a ferramenta não toca, nem tem a possibilidade de tocar a peça,reduzindo assim os tempos não produtivos.


Deslocamento linear com avanço, G01

As trajectórias são definidas por:

pelo caminho da ponta da ferramenta, no torneamento;

pelo caminho do eixo de rotação da fresa, na fresagem.


Ponta daferramenta

Centro dafresa



Programação de CNProgramação de CNDeslocamento linear com avanço, G01Os desenhos da peça podem dimensionar-se em medidas absolutasOs desenhos da peça podem dimensionar se em medidas absolutas ou incrementais. Por esta razão, os sistemas CNC permitem a intro-dução de coordenadas dos pontos finais em dimensões absolutas ou incrementais.

Se é programado G90, as coordenadas do ponto destino, nas instru-ções de deslocamento tornam-se, para o sistema de controlo, como coordenadas absolutas. Quando se programa G91, o sistema de controlo passa a processar as coordenadas como incrementais


controlo passa a processar as coordenadas como incrementais.

Programação de CNProgramação de CNDeslocamento linear com avanço, G01

Existem sistemas de controlo nos quais as coordenadas X, Y, Z são tomadas sempre como coordenadas absolutas. Em tais sistemas, as letras U, V, W utilizam-se para coordenadas incrementais.

De acordo com as normas, a instrução “Deslocamento linear com avanço” requer a palavra de programa G01.As seguintes funções suplementares são também necessárias:


As seguintes funções suplementares são também necessárias:

coordenadas do ponto destino; velocidade de avanço; velocidade de rotação ou de corte.




Deslocamento linear com avanço, G01A i t ã “D l t li ” d lA instrução “Deslocamento linear com avanço” desloca a ferramenta em linha recta ao ponto destino com a veloci-dade de avanço introduzida como função suplementar (F).

FresadoraTorno


40 mm/min

Programação de CNProgramação de CNDeslocamento linear com avanço, G01A velocidade de avanço determina a velocidade com que a ferra-A velocidade de avanço, determina a velocidade com que a ferramenta percorre a peça a maquinar. Esta velocidade depende:

da ferramenta (geometria e material);do material a ser maquinado;do acabamento superficial requerido;geometria e rigidez da ferramenta/máquina.


g g q

Exemplo: G01 X80. Y80. Z20. F40 S1000Interpretação:X80. Y80. Z20. - Ponto destinoF40 - Velocidade de avanço 40 mm/min.S1000 - Velocidade de rotação da árvore 1000 r.p.m.




Deslocamento circular Retrógrado (?horário) e Directo (?anti horário) G02 G03Directo (?anti-horário) - G02, G03Quando se programam circunferências ou arcos de circunfe-rência, é também possível utilizar coordenadas polares.

Exemplos: G03. R50. C80. I40. J30.

J 30

C=80º

Y


J=30

I=40

XZ

X

Programação de CNProgramação de CNDeslocamento circular Retrógrado (?horário) e Directo (?anti-horário) - G02, G03

As instruções de interpolação circular, G02 e G03, diferenciam-se no seu sentido de rotação (deslocação).

As instruções “Interpolação circular retrógrado” (horário - G02) e “Interpolação circular directa” (anti-horário - G03) requerem as seguintes funções suplementares:

coordenadas do ponto destino;


coordenadas do ponto destino; introdução do raio ou posição do centro do arco; velocidade de avanço; velocidade de rotação / corte.



Programação de CNProgramação de CNDeslocamento circular Retrógrado (horário) e Directo (anti-horário) - G02 G03Directo (anti horário) G02, G03

O centro do arco introduz-se geralmente em dimensões incrementais relativas ao ponto de início. Assim, utiliza-se as letras de direcção I, J e K (para os eixos X, Y, Z).

G02 G02G02


Plano de in-terpolação

Efeito do sentido de observação na análise do sentido

G03 G03

+

+-

-

G02

Programação de CNProgramação de CNDeslocamento circular Retrógrado (horário) e Directo (anti-horário) - G02, G03(anti horário) G02, G03

Exemplo: G02 X60. Y30. I30. J-10. F02 S300Interpretação:

X60. Y30. - Ponto destino. I30 J-10. - Centro do arco em dimensões

incrementais ao início. F02 - Velocidade de avanço 0.2 mm/rev. S300 300 /


S300 - Velocidade de corte 300 m/min.

Para uma ferramenta se deslocar no sentido retrógrado (horário!) ou directo (anti-horário!) depende do sentido para o qual o terceiro eixo aponta quando se observa o contorno. A relação com o sentido dos ponteiros do relógio deve ser preterida em favor da “regra da mão direita”.

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