Usinagem CNC

Coordenação do Programa Formare Beth Callia

Coordenação Pedagógica Zita Porto Pimentel

Coordenação da Área Técnica – UTFPR Alfredo Vrubel

Elaboração e edição VERIS Educacional S.A. Rua Vergueiro, 1759 2º andar 04101 000 São Paulo SP www.veris.com.br

Coordenação Geral Marcia Aparecida Juremeira Conrado

Rosiane Aparecida Marinho Botelho

Coordenação Técnica deste caderno César da Costa

Revisão Pedagógica Simone Afini Cardoso Brito

Autoria deste caderno André Luis Helleno

Produção Gráfica Amadeu dos Santos Eliza Okubo Aldine Fernandes Rosa

Apoio MEC – Ministério da Educação

FNDE – Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação PROEP – Programa de Expansão da Educação Profissional

H477u Helleno, André Luis Usinagem CNC: Projeto Formare / André Luis Helleno – São Paulo: Veris Educacional, 2007.

166p. :il. Color.:30cm. (Fundação Iochpe / Cadernos Formare) Inclui exercícios e glossário Bibliografia ISBN 978-85-60890-00-2

1. Ensino Profissional 2. Usinagem convencional 3. Usinagem e programação CNC 4. Usinagem de componente em Torno CNC I. Projeto Formare II. Título III. Série

CDD-371.426

Iniciativa Realização

Fundação IOCHPE Al. Tietê, 618 casa 3, Cep 01417-020, São Paulo, SP

www.formare.org.br

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Formare: uma escola para a vida

Ensinar a aprender não podem dar-se fora da procura, fora da boniteza e da alegria.

A alegria não chega apenas com o encontro do achado, mas faz parte do processo de busca.

Paulo Freire

Hoje a educação é concebida em uma perspectiva ampla de desenvolvimento humano e não apenas como uma das condições básicas para o crescimento econômico.

O propósito de uma escola é muito mais o desenvolvimento de competências pessoais para o planejamento e realização de um projeto de vida do que apenas o ensino de conteúdos disciplinares.

Os conteúdos devem ser considerados na perspectiva de meios e instrumentos para conquistas individuais e coletivas nas áreas profissional, social e cultural.

A formação de jovens não pode ser pensada apenas como uma atividade intelectual. É um processo global e complexo, onde conhecer, refletir, agir e intervir na realidade encontram-se associados.

Ensina-se pelos desafios lançados, pelas experiências proporcionadas, pelos problemas sugeridos, pela ação desencadeada, pela aposta na capacidade de aprendizagem de cada um, sem deixar de lado os interesses dos jovens, suas concepções, sua cultura e seu desejo de aprender.

Aprende-se a partir de uma busca individual, mas também pela participação em ações coletivas, vivenciando sentimentos, manifestando opiniões diante dos fatos, escolhendo procedimentos, definindo metas.

O que se propõe, então, não é apenas um arranho de conteúdos em um elenco de disciplinas, mas a construção de uma prática pedagógica centrada na formação.

Nesta mudança de perspectiva, os conteúdos deixam de ser um fim em si mesmos e passam a ser instrumentos de formação.

Essas considerações dão à atividade de aprender um sentido novo, onde as necessidades de aprendizagem despertam o interesse de resolver questões desafiadoras. Por isso uma prática pedagógica deve gerar situações de aprendizagem ao mesmo tempo reais, diversificadas provocativas. Deve possibilitar, portanto, que os jovens, ao dar opiniões, participar de debates e tomar decisões, construam sua individualidade e se assumam como sujeitos que absorvem e produzem cultura.

Segundo Jarbas Barato, a história tem mostrado que a atividade humana produz um saber “das coisas do mundo”, que garantiu a sobrevivência do

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ser humano sobre a face da Terra e, portanto, deve ser reconhecido e valorizado como a “sabedoria do fazer”.

O conhecimento proveniente de uma atividade como o trabalho, por exemplo, nem sempre pode ser traduzido em palavras. Em geral, peritos têm dificuldade em descrever com clareza e precisão sua técnica. É preciso vê-los trabalhar para “aprender com eles”.

O pensar e o fazer são dois lados de uma mesma moeda, dois pólos de uma mesma esfera. Possuem características próprias, sem pré-requisitos ou escala de valores que os coloquem em patamares diferentes.

Teoria e prática são modos de classificar os saberes insuficientes para explicar a natureza de todo o conhecimento humano. O saber proveniente do fazer possui uma construção diferente de outras formas que se valem de conceitos, princípios e teorias, nem sempre está atrelado a um arcabouço teórico.

Quando se reconhece a técnica como conhecimento, considera-se também a atividade produtiva como geradora de um saber específico e valoriza-se a experiência do trabalhador como base para a construção do conhecimento naquela área. Técnicas são conhecimentos processuais, uma dimensão de saber cuja natureza se define como seqüência de operações orientadas para uma finalidade.

O saber é inerente ao fazer, não uma decorrência dele.

Tradicionalmente, os cursos de educação profissional eram rigidamente organizados em momentos prévios de “teoria” seguidos de momentos de “prática”. O padrão rígido “explicação (teoria) antes da execução (prática)” era mantido como algo natural e inquestionável. Profissões que exigem muito uso das mãos eram vistas como atividades mecânicas, desprovidas de análise e planejamento.

Autores estão mostrando que o aprender fazendo gera trabalhadores competentes e a troca de experiências integra comunidades de prática nas quais o saber “distribuído por todos” eleva o padrão da execução. Por isso, o esforço para o registro, organização e criação de uma rede de apoio, uma teia comunicativa de “relato de práticas” é fundamental.

Dessa forma, o uso do paradigma da aprendizagem corporativa faz sentido e é muito mais produtivo. A idéia da formação profissional no interior do espaço de trabalho é, portanto, uma proposição muito mais adequada, inovadora e ousada do que a seqüência que propõe primeiro a teoria na sala de aula, depois a prática.

Atualmente, as empresas têm investido na educação continuada de seus funcionários na expectativa de que esse esforço contribua para melhorar os negócios. A formação de quadros passou a ser, nesses últimos anos, atividade central nas organizações que buscam o conhecimento para impulsionar seu desenvolvimento. No entanto, raramente se percebe que um dos conhecimentos mais importantes é aquele que está sendo construído pelos seus funcionários no exercício cotidiano de suas funções, é aquele que está concentrado na própria empresa.

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A empresa contrata especialistas, adquire tecnologias, desenvolve práticas de gestão, inaugura centros de informação, organiza banco de dados, incentiva inovações. Vai acumulando, aos poucos, conhecimento e experiências que, se forem apoiadas com recursos pedagógicos, darão à empresa a condição de excelência como “espaço de ensino e aprendizagem”.

Criando condições para identificar, registrar, organizar e difundir esse conhecimento, a organização poderá contribuir para o aprimoramento da formação profissional.

Convenciona-se que a escola é o lugar onde se ensina e a empresa é onde se produz bens, produtos e serviços. Deste ponto de vista, o conhecimento seria construído na escola, e caberia à empresa o aprimoramento de competências destinadas à produção. Esta é uma visão acanhada e restritiva de formação profissional que não reconhece e não explora o potencial educativo de uma organização.

Neste cenário, a Fundação IOCHPE, em parceria com a UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, desenvolve a proposta pedagógica Formare, que apresenta uma estrutura curricular composta de conteúdos integrados: um conjunto de disciplinas de formação geral (Higiene, Saúde e Segurança; Comunicação e Relacionamento; Fundamentação Numérica; Organização Industrial e Comercial; Informática e Atividades de Integração) e um conjunto de disciplinas de formação específica.

O curso Formare pretende ser uma escola que ofereça aos jovens uma preparação para a vida. Propõe-se desenvolver não só competências técnicas, mas também habilidades que lhes possibilitem estabelecer relações harmoniosas e produtivas com todas as pessoas, que os tornem capazes de construir seus sonhos e metas, além de buscar as condições para realizá-los no âmbito profissional, social e familiar.

A proposta curricular tem a intenção de fortalecer, além das competências técnicas, outras habilidades:

1. Comunicabilidade – Capacidade de expressão (oral e escrita) de conceitos, idéias e emoções de forma clara, coerente e adequada ao contexto;

2. Trabalho em equipe – Capacidade de levar o seu grupo a atingir os objetivos propostos;

3. Solução de problemas – Capacidade de analisar situações, relacionar informações e resolver problemas;

4. Visão de futura – Capacidade de planejar, prever possibilidades e alternativas;

5. Cidadania – Capacidade de defender direitos de interesse coletivo.

Cada competência é composta por um conjunto de habilidades que serão desenvolvidas durante o ano letivo, por meio de todas as disciplinas do curso.

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Para finalizar, ao integrar o ser, o pensar e o fazer, os cursos Formare ajudam os jovens a desenvolver competências para um bom desempenho profissional e, acima de tudo, a dar sentido à sua própria vida. Dessa forma, esperam contribuir para que eles tenham melhores condições para assumir uma postura ética, colaborativa e empreendedora em ambientes instáveis como os de hoje, sujeitos a constantes transformações.

Equipe FORMARE

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Sobre o caderno

Você, educador voluntário, sabe que boa parte da performance dos jovens no mundo do trabalho dependerá das aprendizagens adquiridas no espaço de formação do Curso em desenvolvimento em sua empresa no âmbito do Projeto Formare.

Por isso, os conhecimentos a serem construídos foram organizados em etapas, investindo na transformação dos jovens estudantes em futuros trabalhadores qualificados para o desempenho profissional.

Antes de esse material estar em suas mãos, houve a definição de uma proposta pedagógica, que traçou um perfil de trabalhador a formar, depois o delineamento de um plano de curso, que construiu uma grade curricular, destacou conteúdos e competências que precisam ser desenvolvidos para viabilizar o alcance dos objetivos estabelecidos e então foram desenhados planos de ensino, com vistas a assegurar a eficácia da formação desejada.

À medida que começar a trabalhar com o Caderno, perceberá que todos os encontros contêm a pressuposição de que você domina o conteúdo e que está recebendo sugestões quanto ao modo de fazer para tornar suas aulas atraentes e produtoras de aprendizagens significativas. O Caderno pretende valorizar seu trabalho voluntário, mas não ignora que o conhecimento será construído a partir das condições do grupo de jovens e de sua disposição para ensinar. Embora cada aula apresente um roteiro e simplifique a sua tarefa, é impossível prescindir de algum planejamento prévio. É importante que as sugestões não sejam vistas como uma camisa de força, mas como possibilidade, entre inúmeras outras que você e os jovens do curso poderão descobrir, de favorecer a prática pedagógica.

O Caderno tem a finalidade de oferecer uma direção em sua caminhada de orientador da construção dos conhecimentos dos jovens, prevendo objetivos, conteúdos e procedimentos das aulas que compõem cada capítulo de estudo. Ele trata também de assuntos aparentemente miúdos, como a apresentação das tarefas, a duração de cada atividade, os materiais que você deverá ter à mão ao adotar a atividade sugerida, as imagens e os textos de apoio que poderá utilizar.

No seu conjunto, propõe um jeito de fazer, mas também poderá apresentar outras possibilidades e caminhos para dar conta das mesmas questões, com vistas a encorajá-lo a buscar alternativas melhor adequadas à natureza da turma.

Como foi pensado a partir do planejamento dos cursos (os objetivos gerais de formação profissional, as competências a serem desenvolvidas) e dos planos de ensino disciplinares (a definição do que vai ser ensinado, em que seqüência e intensidade e os modos de avaliação), o Caderno pretende auxiliá-lo a realizar um plano de aula coerente com a concepção do Curso, preocupado em investir na formação de futuros trabalhadores habilitados ao exercício profissional.

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O Caderno considera a divisão em capítulo apresentada no Plano de Ensino e o tempo de duração da disciplina, bem como a etapa do Curso em que ela está inserida. Com esta idéia do todo, sugere uma possibilidade de divisão do tempo, considerando uma aula de 50 minutos.

Também, há avaliações previstas, reunindo capítulos em blocos de conhecimentos e oferecendo oportunidade de síntese do aprendido. É preciso não esquecer, no entanto, que a aprendizagem é avaliada durante o processo, através da observação e do diálogo em sala de aula. A avaliação formal, prevista nos cadernos, permite a descrição quantitativa do desempenho dos jovens e também do educador na medida em que o “erro”, muitas vezes, é indício de falhas anteriores que não podem ser ignoradas no processo de ensinar e aprender.

Recomendamos que, ao final de cada aula ministrada, você faça um breve registro reflexivo, anotando o que funcionou e o que precisou ser reformulado, se todos os conteúdos foram desenvolvidos satisfatoriamente ou se foi necessário retomar algum, bem como outras sugestões que possam levar à melhoria da prática de formação profissional e assegurar o desenvolvimento do trabalho com aprendizagens significativas para os jovens. Esta também poderá ser uma oportunidade de você rever sua prática como educador voluntário e, simultaneamente, colaborar para a permanente qualificação dos Cadernos. É um desafio-convite que lhe dirigimos, ao mesmo tempo em que o convidamos a ser co-autor da prática que aí vai sugerida.

Características do Caderno

Cada capítulo ou unidade possui algumas partes fundamentais, assim distribuídas:

Página de apresentação do capítulo: Apresenta uma síntese do assunto e os objetivos a atingir, destacando o que os jovens devem saber e o que se espera que saibam fazer depois das aulas. Em síntese, focaliza a relevância do assunto dentro da área de conhecimento tratada e apresenta a relação dos saberes, das competências e habilidades que os jovens desenvolverão com o estudo da unidade.

A seguir, as aulas são apresentadas através de um breve resumo dos conhecimentos a serem desenvolvidos em cada aula. Sua intenção é indicar aos educadores o âmbito de aprofundamento da questão, sinalizando conhecimentos prévios e a contextualização necessária para o tratamento das questões da aula. No interior de cada aula aparece a seqüência de atividades, marcadas pela utilização dos ícones que seguem:

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Indica quais serão os objetivos do tópico a ser abordado, bem como o objetivo de cada aula.

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Exploração de links na internet – Remete a pesquisas em sites onde educador e aluno poderão buscar textos e/ou atividades como reforço extraclasse ou não.

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Apresenta artigos relacionados à temática do curso, podendo-se incluir sugestões de livros, revistas ou jornais, subsidiando, dessa maneira o desenvolvimento das atividades propostas. Permite ao educador explorar novas possibilidades de conteúdo. Se achar necessário, o educador poderá fornecer esse texto para o aluno reforçando, assim, o seu aprendizado.

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Traz sugestão de exercício ou atividade para fechar uma aula para que o aluno possa exercitar a aplicação do conteúdo.

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Traz sugestão de avaliação extraclasse podendo ser utilizada para fixação e integração de todos os conteúdos desenvolvidos.

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Traz sugestão de avaliação, podendo ser apresentada ao final de um conjunto de aulas ou tópicos; valerão nota e terão prazo para serem entregues.

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Indica, passo a passo, as atividades propostas para o educador. Apresenta as informações básicas, sugerindo uma forma de desenvolvê-las. Esta seção apresenta conceitos relativos ao tema tratado, imagens que têm a finalidade de se constituir em suporte para as explicações do educador (por esse motivo todas elas aparecem anexas num CD, para facilitar a impressão em lâmina ou a sua reprodução por recurso multimídia), exemplos das aplicações dos conteúdos, textos de apoio que podem ser multiplicados e entregues aos jovens, sugestões de desenvolvimento do conteúdo e atividades práticas, criadas para o estabelecimento de relações entre os saberes. No passo a passo, aparecem oportunidades de análise de dados, observação e descrição de objetos, classificação, formulação de hipóteses, registro de experiências, produção de relatórios e outras práticas que compõem a atitude científica perante o conhecimento.

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Indica a duração prevista para a realização do estudo e das tarefas de cada passo. É importante que fique claro que esta é uma sugestão ideal, que abstrai quem é o sujeito ministrante da aula e quem são os sujeitos que aprendem, a rigor os que mais interessam nesse processo. Quando foi definida, só levou em consideração o que era possível no momento: o conteúdo a ser desenvolvido, tendo em vista o número de aulas e o plano de ensino da disciplina. No entanto você juntamente com os jovens que compõem a sua turma têm liberdade para alterar o que foi sugerido, adaptar as sugestões para o seu contexto, com as necessidades, interesses, conhecimentos prévios e talentos especiais do seu grupo.

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O glossário contém informações e esclarecimentos de conceitos e termos técnicos. Tem a finalidade de simplificar o trabalho de busca do educador e, ao mesmo tempo, incentivá-lo a orientar os jovens para a utilização de vocabulário apropriado referente aos diferentes aspectos da matéria estudada. Aparece ao lado na página em que é utilizado e é retomado ao final do Caderno, em ordem alfabética.

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Remete para exercícios que objetivam a fixação dos conteúdos desenvolvidos. Não estão computados no tempo das aulas, e poderão servir como atividade de reforço extraclasse, como revisão de conteúdos ou mesmo como objeto de avaliação de conhecimentos.

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Notas que apresentam informações suplementares relativas ao assunto que está sendo apresentado.

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Idéias que objetivam motivar e sensibilizar o educador para outras possibilidades de explorar os conteúdos da unidade. Têm a preocupação de sinalizar que, de acordo com o grupo de jovens, outros modos de fazer podem ser alternativas consideradas para o desenvolvimento de um conteúdo.

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Traz as idéias-síntese da unidade, que auxiliam na compreensão dos conceitos tratados, bem como informações novas relacionadas ao que se está estudando

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Apresenta materiais em condições de serem produzidos e entregues aos jovens, tratados, no interior do caderno, como texto de apoio.

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Em síntese, você educador voluntário precisa considerar que há algumas competências que precisam ser construídas durante o processo de ensino aprendizagem, tais como:

conhecimento de conceitos e sua utilização; análise e interpretação de textos, gráficos, figuras e diagramas; transferência e aplicação de conhecimentos; articulação estrutura-função; interpretação de uma atividade experimental.

Em vista disso, o conteúdo dos Cadernos pretende favorecer:

conhecimento de propriedade e de relações entre conceitos; aplicação do conhecimento dos conceitos e das relações entre eles; produção e demonstração de raciocínios demonstrativos; análise de gráficos; resolução de gráficos; identificação de dados e de evidências relativas a uma atividade

experimental; conhecimento de propriedades e relações entre conceitos em uma

situação nova. Como você deve ter concluído, o Caderno é uma espécie de obra aberta, pois está sempre em condições de absorver sugestões, outros modos de fazer, articulando os educadores voluntários do Projeto Formare em uma rede que consolida a tecnologia educativa que o Projeto constitui. Desejamos que você possa utilizá-lo da melhor forma possível e que tenha a oportunidade de refletir criticamente sobre ele, registrando sua colaboração e interagindo com os jovens de seu grupo a fim de investirmos todos em uma educação mais efetiva e na formação de profissionais mais competentes e atualizados para os desafios do mundo contemporâneo.

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A educação profissional precisa acompanhar os avanços da ciência e da tecnologia, pois a modernização da indústria exige permanente qualificação dos profissionais da área metal-mecânica.

Um dos avanços dessa área está na crescente substituição, na fabricação por usinagem, das máquinas convencionais pelas máquinas CNC.

Em conseqüência, a qualificação profissional para uso desse novo tipo de equipamento é totalmente distinta em relação às máquinas convencionais, fazendo com que o profissional necessite desenvolver novas habilidades e conhecimentos.

Apesar de as operações de usinagem serem as mesmas, em ambos os equipamentos, a forma de interação entre máquina e operador é diferente. Nas máquinas convencionais o operador realiza essa integração através de sua habilidade manual, expressa através das manivelas de controle do equipamento.

Nas máquinas CNC, essa integração manual entre operador e máquina é substituída por um computador que recebe um programa desenvolvido pelo operador (programador) contendo todo o percurso da ferramenta.

Com isso, esse caderno tem por objetivo desenvolver junto aos jovens as competências e habilidades relacionadas ao planejamento e execução das seqüências mais usuais da usinagem convencional e CNC de componentes industriais em máquinas convencionais e CNC.

Introdução

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1 Aspectos da Usinagem Convencional Primeira Aula

Fabricação por usinagem – Conceito e histórico............................................ 21 Histórico.......................................................................................................... 22 Vídeo de apoio................................................................................................ 24

Segunda Aula Tipos de operações e peças fabricadas ......................................................... 25

Terceira Aula Torno – Tipos e componentes ........................................................................ 29 Componentes do torno convencional ............................................................. 30 Acessórios ...................................................................................................... 32

Quarta Aula Fresadora – Tipos e componentes ................................................................. 35 Componentes da fresadora convencional ...................................................... 35 Cuidados com máquinas convencionais e sua manutenção.......................... 37

Quinta Aula Tecnologia de corte – Ângulo de cunha ......................................................... 38 Tecnologia de corte – Formação do cavaco................................................... 40

Sexta Aula Tipos de acabamento ..................................................................................... 43 Fluidos de corte – Funções e finalidade ......................................................... 45 Fluidos de corte – Classificação ..................................................................... 46 Fluidos de corte – Propriedades..................................................................... 47 Fluidos de corte – Critério de seleção ............................................................ 48 Palestra........................................................................................................... 49

Sétima Aula Movimentos e grandezas envolvidas no processo de usinagem.................... 49

Oitava Aula Critérios de seleção da ferramenta de corte................................................... 53

Nona Aula Exposição do exercício prático ....................................................................... 58

Décima Aula Exposição do exercício prático ....................................................................... 59

Sumário

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2 Usinagem convencional de componente Primeira Aula

Normas de segurança .................................................................................... 63 Sistemas de segurança e EPIs....................................................................... 65

Segunda Aula Formas de fixação .......................................................................................... 68

Terceira Aula Porta-ferramenta............................................................................................. 70 Fixação da ferramenta.................................................................................... 71 Posição da ferramenta em relação à peça ..................................................... 72 Posição da ferramenta em relação ao eixo da peça....................................... 72

Quarta Aula Atividade prática – Mecanismo de variação de rotação em tornos convencionais ................................................................................................. 73

Quinta Aula Atividade Prática – Mecanismo de avanço automático dos carros longitudinais e transversais ............................................................................ 75

Sexta Aula Atividade – Precisão dos anéis graduados..................................................... 76

Sétima Aula Atividade prática – Aperfeiçoamento de habilidades no manuseio do torno convencional em vazio ................................................................................... 78

Oitava Aula Atividade prática – Torneamento externo....................................................... 79

Nona Aula Atividade prática – Torneamento externo (continuação) ................................ 81

Décima Aula Atividade prática – Torneamento com auxílio do cabeçote móvel.................. 83

Décima Primeira Aula Atividade prática – Faceamento ..................................................................... 85

Décima Segunda Aula Corte ............................................................................................................... 87

Décima Terceira Aula Atividade prática – Aperfeiçoamento de habilidades no manuseio do torno convencional na fabricação de peças............................................... 89

Décima Quarta Aula Avaliação Teórica ........................................................................................... 92

Décima Quinta Aula Avaliação Teórica ........................................................................................... 94

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3 Aspectos da Usinagem e Programação CNC Primeira Aula

Conceito CNC................................................................................................. 97 Aplicações do CNC......................................................................................... 98

Segunda Aula Características de máquina CNC ................................................................... 99

Terceira Aula Sistema de coordenadas ..............................................................................102

Quarta Aula Posicionamento do sistema de coordenadas ...............................................104

Quinta Aula Norma de programação................................................................................105

Sexta Aula Funções de programação.............................................................................107

Sétima Aula Correção de exercícios.................................................................................110

Oitava Aula Compensação do raio da ferramenta ...........................................................111

Nona Aula Correção de exercício...................................................................................113

Décima Aula Fluxograma de Programação CNC ..............................................................114

Décima Primeira Aula Correção dos programas ..............................................................................115

Décima Segunda Aula Ciclo automático de desbaste.......................................................................116

Décima Terceira Aula Correção de exercícios.................................................................................118

Décima Quarta Aula Simulação .....................................................................................................119

Décima Quinta Aula Avaliação Prática ..........................................................................................121

4 Usinagem de Componente em Torno CNC Primeira Aula

Normas de segurança ..................................................................................125 Segunda Aula

Características do torno CNC e do CNC ......................................................126

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Terceira Aula Demonstração ..............................................................................................127

Quarta Aula Atividade prática – Modos de operação de uma máquina CNC...................128

Quinta Aula Atividade prática – Sistema de variação de rotação.....................................130

Sexta Aula Atividade prática – Inserção prática e conceitual do torneamento das castanhas da placa autocentrante .........................................................131

Sétima Aula Atividade prática – Procedimentos de zeramento da peça e determinação do comprimento da feramenta de corte. ................................133

Oitava Aula Atividade prática – Aperfeiçoamento de habilidades na determinação da dimensão das ferramentas de corte e zeramento da peça......................134

Nona Aula Atividade prática – Determinação e programação da operação de desbaste na peça ....................................................................................136

Décima Aula Atividade prática – Programação da operação de acabamento da peça .....137

Décima Primeira Aula Atividade prática – Programação da operação de canal da peça ................138

Décima Segunda Aula Atividade prática – Digitação, simulação e correção do programa CNC da peça final .................................................................................................139

Décima Terceira Aula Atividade prática – Aperfeiçoamento das habilidades na simulação do programa CNC..............................................................................................140

Décima Quarta Aula Atividade prática – Usinagem final da peça..................................................142

Décima Quinta Aula Atividade prática – Aperfeiçoamento das habilidades na execução da peça final. ................................................................................................143

Exercícios ............................................................................................................. 145

Gabarito dos Exercícios................................................................................... 157

Glossário ............................................................................................................... 163

Referências .......................................................................................................... 165

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Serão apresentados conceitos de usinagem convencional, relacionando-os com exemplos de componentes mecânicos obtidos através das operações de torneamento e fresamento, de modo a contribuir para a experiência do jovem nesse ambiente industrial.

Conceituar e exemplificar as operações de usinagem.

Conceituar as principais máquinas convencionais, tais como o torno e a fresadora.

Conceituar a tecnologia de corte e as ferramentas para torneamento e fresamento.

Identificar os aspectos de planejamento e execução da usinagem em exemplos de componentes mecânicos.

1 Aspectos da Usinagem Convencional

Objetivos

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Usinagem CNC 21

Fabricação por usinagem – Conceito e histórico Conceito A fabricação por usinagem compreende todo processo mecânico no qual a peça é obtida através da remoção de material pela ação de uma ferramenta, chamada de ferramenta de corte.

Além da fabricação por usinagem, no dia-a-dia, o jovem pode estar em contato com inúmeras peças fabricadas por conformação mecânica.

A figura 1 e a figura 2 exemplificam os processos de fabricação por usinagem e conformação mecânica.

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Nessa aula serão estudados os conceitos relativos à fabricação por usinagem, fornecendo ao jovem um histórico do início desse processo e a diferença entre fabricação por usinagem e por conformação. Através de exemplos de componentes mecânicos, os jovens poderão identificar as operações de usinagem.

Passo 1 / Aula teórica

Conformação mecânica Na fabricação por conformação mecânica a peça é obtida através da aplicação de esforços, tais como compressão, tração, dobramento e cisalhamento (corte).

Fig. 1 – Operações na fabricação por conformação

Primeira Aula

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No processo de fabricação por usinagem há a remoção de material pela ação da ferramenta de corte; no processo de fabricação por conformação não há remoção de material.

Histórico A evolução da fabricação por usinagem, assim como seus componentes (ferramenta de corte, operações e máquinas-ferramenta) ocorreu juntamente com a evolução do homem desde o período Pré-Histórico. Essa evolução pode ser observada da seguinte maneira:

Período paleolítico – Idade da pedra – Fabricação de facas, pontas de lança e machados através de lascas de grandes pedras.

Período neolítico – Idade da pedra polida – Peças eram produzidas através do desgaste e polimento de pedras ou ossos. Esse princípio, no futuro, seria base do processo de usinagem por retificação.

Idade dos metais – Com o conhecimento de alguns metais como cobre, ouro, estanho e, mais tarde, o ferro, o homem inicia a fabricação de pontas de armas. Esse princípio é amplamente utilizado nas ferramentas de corte modernas, através dos insertos de corte. Na ponta da ferramenta de corte é colocado um inserto, construído por um metal diferente do corpo da ferramenta, extremamente duro, através do qual o corte é realizado. A figura 3 ilustra a evolução do conceito de inserto de corte.

Pré-história Período da história que antecede a escrita. Período Paleolítico Período que corresponde ao intervalo entre a primeira utilização de utensílios de pedra pelo homem (cerca de dois milhões de anos atrás) até o início do período neolítico. Período Neolítico Período da pedra polida que se inicia cerca de 10 mil a.C.

Fig. 2 – Operações na fabricação por usinagem.

Usinagem CNC 23

A figura 4 ilustra a evolução da usinagem no período pré-histórico.

Após o período pré-histórico, as necessidades do homem de desenvolver ferramentas para realizar suas construções em pedra e madeira impulsionaram a evolução da usinagem.

Através de uma pintura encontrada em um túmulo datado de 1450 a.C. e ilustrada na figura 5, pode-se observar o desenvolvimento de um mecanismo utilizado para a realização de furos em pedras ou madeiras (princípio da operação de furação).

Fig. 3 – Conceito de inserto de corte.

Fig. 4 – Evolução da usinagem no período pré-histórico.

Fig. 5 – Princípio da operação de furação.

24 Usinagem CNC

Nesse dispositivo, chamado de furação de corda puxada, observa-se a transformação, com o auxílio de uma corda, do movimento de translação em rotação.

O grande esforço físico para a realização da usinagem foi aos poucos sendo substituído pela evolução das máquinas-ferramenta.

Inicialmente, essas máquinas eram baseadas em mecanismos para realizar a usinagem através de um pequeno esforço físico e, no século 19, com o advento da energia a vapor e elétrica, esse esforço físico é substituído por essas energias e, com isso, chega-se ao princípio de máquina-ferramenta convencional que conhecemos atualmente.

No decorrer das aulas serão abordadas as principais máquinas-ferramenta convencionais, tais como o torno e a fresadora.

Vídeo de apoio

Solicitar que os jovens façam, em dupla, uma pesquisa sobre exemplos de peças fabricadas pelos processos de usinagem e de conformação que estão presentes no cotidiano; se possível, ampliar esses exemplos para peças com aplicação no ambiente industrial.

20 min

Passo 2 / Atividade sugerida

Educador, nesse passo, procure demonstrar ao jovem, através de recursos de vídeo, as operações existentes na fabricação por usinagem, assim como as diferenças entre elas e as operações de conformação mecânica. Para isso, utilize vídeos especiais sobre o tema como, por exemplo: Fiesp-Senai. Vídeos série Linha de Produção: Mecânica Geral (22’) São Paulo, 1992.

Caso não seja possível a utilização do recurso de vídeo, observe que existem sites especializados em usinagem que apresentam animações sobre as operações de usinagem como, por exemplo, www.cimm.com.br.

Usinagem CNC 25

Tipos de operações e peças fabricadas

Dentre os principais tipos de operações encontradas na fabricação por usinagem, destacam-se: Operação de torneamento – A peça é fabricada

através da rotação da peça bruta sobre o seu eixo central e, através dos movimentos de uma ferramenta de corte, é removido o material de sua periferia externa ou interna. Dentre as principais modalidades de torneamento, destacam-se: torneamento paralelo, torneamento cônico, torneamento radial (faceamento) e torneamento perfilador e roscamento. (Ver figura 6)

Fig. 6 – Operações de torneamento.

Nessa aula serão estudados os principais tipos de operações na fabricação por usinagem utilizados no ambiente industrial. Através de exemplos de peças fabricadas, os jovens poderão identificar as operações de usinagem utilizadas na sua fabricação .

Passo 1 / Aula teórica 30 min

Segunda Aula

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Ao final da operação de torneamento são obtidas peças cilíndricas amplamente utilizadas como componentes mecânicos em máquinas, automóveis e dispositivos em geral, tais como eixos, pinos, mancais, buchas, fusos, parafusos, porcas, etc. A figura 7 ilustra alguns exemplos de peças obtidas através da operação de torneamento.

Fig. 7 – Peças obtidas através da operação de torneamento.

Nessa operação podem-se obter peças com diversas geometrias, uma vez que tanto a ferramenta quanto a peça podem se movimentar em mais de uma direção ao mesmo tempo. A máquina que realiza essa operação chama-se fresadora e será estudada nas aulas seguintes.

Basicamente, existem três tipos de fresadoras: horizontais, verticais e universais.

A figura 8 ilustra algumas operações do fresamento em uma fresadora vertical.

Fig. 8 – Exemplos de operações de fresamento

Ao final da operação de fresamento são obtidas peças com faces planas ou curvas, com entalhos, com ranhuras ou com sistema de dentes (engrenagens), conforme a figura a seguir.

Fresadora horizontal Ferramenta de corte que atua no eixo horizontal em relação à peça usinada. Fresadora vertical Ferramenta de corte que atua no eixo vertical em relação à peça usinada. Fresadora universal Ferramenta de corte que pode atuar no eixo vertical ou horizontal em relação à peça usinada.

Usinagem CNC 27

Operação de retificação – Por apresentar uma qualidade superficial e precisão geométrica extremamente superior às operações de torneamento e fresamento, a operação de retificação é aplicada posteriormente a essas operações, ou seja, tem por finalidade melhorar a qualidade superficial e precisão geométrica pelas operações de torneamento e fresamento. A retificação é obtida através da ação da rotação de uma ferramenta de corte abrasiva, denominada rebolo, sobre uma superfície já usinada. Esses rebolos apresentam inúmeros formatos e dimensões, assim como sua composição abrasiva varia conforme o tipo do abrasivo, grau, dureza, etc. A máquina-ferramenta na qual ocorre a operação de retificação denomina-se retificadora e pode ser classificada em:

Retificadoras de superfícies externas Retificadoras de superfícies internas Retificadoras universais Retificadoras “sem centro” Retificadoras verticais Retificadoras horizontais Retificadoras especiais

A figura 10 exemplifica algumas operações de retificação.

Fig. 9 – Exemplos de peças fresadas.

28 Usinagem CNC

Com base em peças fabricadas pelas operações de torneamento e fresamento, promover junto aos jovens um exercício de identificação dessas operações e suas respectivas peças.

20 min

Passo 2 / Atividade sugerida

Educador, a utilização de peças reais irá facilitar o aprendizado do aluno na identificação das operações de usinagem, porém, caso essa opção não seja possível, utilizar como exemplo o exercício 1.

Fig. 10 – Operações de retificação.

Usinagem CNC 29

Torno – Tipos e componentes O torno é a máquina-ferramenta responsável pela fabricação de peças através da rotação da peça sobre o seu eixo central e da ação da ferramenta de corte na periferia do material (operações de torneamento, conforme aula anterior).

O seu princípio de funcionamento vem sendo utilizado e evoluído desde as antigas civilizações egípcias, assíria e romana. A figura 11 ilustra alguns tornos utilizados por essas civilizações.

Fig. 11 – Exemplos de peças fresadas. No entanto, a estrutura mecânica do torno convencional utilizada atualmente surgiu a partir de 1925 e, mesmo com a evolução de seus componentes, o seu princípio mecânico se manteve.

Dentre os tipos de tornos convencionais, destacam-se: o torno mecânico paralelo, o torno vertical e o torno de faces ou de cabeçote.

Dentre esses tipos de tornos, o torno mecânico paralelo é o mais encontrado na indústria e, por isso, será abordado na seqüência.

Nessa aula serão abordados conceitos relacionados com as tecnologias envolvidas na construção das máquinas convencionais. O jovem terá contato com os tipos de componentes que constituem um torno, suas nomenclaturas, acessórios e normas de operação e conservação.

Terceira Aula

Passo 1 / Aula Teórica 30 min

30 Usinagem CNC

Componentes do torno convencional

Através da figura 12, pode-se observar um torno paralelo com seus respectivos componentes e nomenclaturas.

Dentre os principais componentes de um torno convencional que o jovem deve conhecer, destacam-se:

Cabeçote fixo Carro Cabeçote móvel ou contraponta Barramento Circuitos de lubrificação e refrigeração Acessórios

Cabeçote fixo O cabeçote fixo está montado à esquerda do operador e contém o eixo principal do torno, conhecido por árvore, o qual tem a função de fixar a peça a ser trabalhada e transmitir o movimento de rotação para a peça. Há cabeçotes que incorporam vários pares de engrenagens com combinações definidas que permitem a mudança de velocidade conforme combinações de alavancas externas. Em outros casos, o cabeçote recebe o movimento de rotação através de uma caixa de mudança de velocidade situada geralmente na parte inferior do cabeçote. (Ver figura 13)

Fig. 12 – Componentes do torno convencional.

Usinagem CNC 31

Carro O carro oferece a fixação e os movimentos transversal (direção do diâmetro da peça) e longitudinal (direção do comprimento da peça). Ele pode ser separado entre carro principal e carro secundário.

O carro principal desloca-se sobre o barramento no sentido longitudinal, enquanto que o carro secundário desloca-se sobre o carro principal no sentido transversal. Para movimentos independentes, esses carros podem ser acionados manualmente através de volantes graduados ou automáticos por meio do acionamento de alavancas. Movimentos conjugados em ambos sentidos somente podem ser realizados manualmente. (Ver figura 14).

Cabeçote móvel ou contraponta O cabeçote móvel ou contraponta é montado sobre o barramento e alinhado em relação ao cabeçote fixo de forma que ambos girem sobre o mesmo eixo de centro. Isso faz com que sua principal função seja de apoio na fixação de peças compridas. Além disso, pode-se montar nele ferramentas de corte para realizar operações de furação, roscamento e escareamento na posição central de peças. O contraponta desloca-se livremente sobre o barramento no sentido longitudinal e é fixado através de um manípulo de fixação. Um volante posicionado na parte traseira do contraponta permite o acionamento de

Fig. 13 – Cabeçote fixo.

Fig. 14 – Carro.

32 Usinagem CNC

um fuso interno para a realização de movimentos imitados do contraponta, após este estar fixado no barramento. (Ver figura 15).

Barramento O barramento suporta todas as principais partes do torno convencional e apresenta guias em formato de prismas, denominadas guias prismáticas, sobre as quais o carro e o contraponta se deslocam. (Ver figura 16).

Circuitos de lubrificação e refrigeração São constituídos de uma eletrobomba que aspira o fluido de um reservatório ou bacia e direciona-o novamente para a ponta da ferramenta de corte através de uma tubulação. Essa refrigeração de corte, por efeito da gravidade, volta ao reservatório no qual é filtrado e realimentado no circuito.

Acessórios Dentre os inúmeros acessórios de um torno convencional, a seguir serão abordados a placa autocentrante e a luneta.

A placa autocentrante é um dispositivo auxiliar aplicado no eixo árvore do cabeçote fixo para facilitar a fixação de peças em forma cilíndrica. Ela é composta de um corpo em ferro fundido que contém internamente uma

Fig. 15 – Cabeçote móvel ou contraponta.

Fig. 16 – Barramento.

Usinagem CNC 33

engrenagem cônica conectada a três pinhões. Com o auxílio de uma chave quadrada, esses pinhões podem ser girados manualmente resultando no movimento sincronizado das três castanhas localizadas na face frontal da placa que serão responsáveis pela fixação da peça. As modernas placas autocentrantes podem ter o seu acionamento manual substituído por um dispositivo de ar comprimido (pneumático) ou um dispositivo hidráulico. Apesar de a placa de três castanhas ser a mais utilizada, pode-se ter um torno manual com placa autocentrante de quatro castanhas independentes, ou seja, pode-se movimentar as castanhas de forma independente para facilitar a fixação de peças com formas irregulares. (Ver figura 17).

Fig. 17 – Placa autocentrante.

A luneta é um suporte auxiliar que tem a finalidade de sustentar peças muito compridas durante as operações de torneamento. Ela é montada entre a placa autocentrante e o contraponta, reduzindo as vibrações decorrentes da pressão da ferramenta durante a ação da ferramenta de corte. As lunetas podem ser fixas (lunetas fixas ao barramento) ou móveis (lunetas fixas ao carro) e possuem três apoios reguláveis que estarão em contato com a peça. (Ver figura 18).

34 Usinagem CNC

Fig. 18 – Luneta.

Dividir a turma em cinco grupos. Sortear um componente do torno convencional para cada grupo:

Cabeçote fixo Carro Cabeçote móvel ou contraponta Barramento Acessórios

Pedir que apresentem, com o maior grau de detalhamento possível, o que aprenderam a respeito desses componentes baseados nos conceitos vistos em sala de aula.

Ao final, solicitar que expliquem ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

Nessa aula serão abordados conceitos relacionados com as tecnologias envolvidas na construção das máquinas convencionais. O jovem terá contato com os tipos de componentes que constituem uma fresadora , assim como suas nomenclaturas, acessórios e normas de operação e conservação.

Quarta Aula

20 min

Passo 2 / Atividade sugerida

Usinagem CNC 35

Fresadora – Tipos e componentes Juntamente com o torno, a fresadora convencional é uma das máquinas mais utilizadas individualmente na fabricação de peças.

Nessas máquinas, as peças são fixas sobre uma mesa de movimentação e são fabricadas pela ação de rotação da ferramenta de corte.

Dentre os tipos de fresadora convencional, destacam-se a fresadora horizontal, vertical e universal.

Dentre os vários tipos de fresadoras, a vertical é a mais encontrada na indústria e, por isso, será abordada na seqüência.

Componentes da fresadora convencional È possível observar os componentes da fresadora convencional na figura 19.

Fig. 19 – Componentes da fresadora horizontal

Passo 1 / Aula teórica 30 min

36 Usinagem CNC

Dentre os principais componentes de uma fresadora horizontal que o jovem deve conhecer, destacam-se:

corpo da máquina árvore principal acionamento principal acionamento do avanço

Corpo da máquina O corpo da máquina é composto pela base e pela coluna da máquina e é responsável pela sustentação dos demais componentes da fresadora, tais como árvore principal, mecanismo de acionamento principal e acionamento do avanço, mesa e peça a ser fabricada.

Árvore principal A árvore principal é responsável pela fixação da ferramenta de corte e transmissão da velocidade do mecanismo de acionamento principal para ela.

Mecanismo de acionamento principal O mecanismo de acionamento principal é responsável pela fixação da ferramenta de corte e transmissão da velocidade do mecanismo de acionamento principal para ela.

Mecanismo de acionamento do avanço O mecanismo de acionamento do avanço é responsável pela movimentação da mesa e, conseqüentemente, da peça, nos movimentos transversal, longitudinal e na direção da altura da peça. Esse mecanismo pode ser acionado manualmente por três manivelas (uma para cada movimento), sendo que para um movimento individual pode-se utilizar um acionamento automático através de uma alavanca de sincronismo. Os movimentos em duas ou mais direções podem ser realizados somente manualmente.

Usinagem CNC 37

Cuidados com máquinas convencionais e sua manutenção As máquinas convencionais são construídas por inúmeros sistemas mecânicos ajustados com grande precisão e, por isso, deve-se ter alguns cuidados com o seu funcionamento e manutenção, tais como:

Lubrificar diariamente os pontos de lubrificação manualmente. Uma lubrificação deficiente leva ao desgaste prematuro dos componentes mecânicos.

Antes de se dar início ao trabalho, verificar se todas as alavancas encontram-se na sua posição conveniente.

Deve-se proteger as guias do barramento e do carro do contato constante do cavaco. Do contrário, as guias sofrem rápido desgaste.

O motor elétrico não deve ser atingido por água ou poeira. No caso de perturbações no funcionamento do motor, deve-se desligar este último.

Limpar e proteger (óleo protetor) com freqüência as máquinas. O ar comprimido é contra-indicado, pois com ele o cavaco e impurezas são empurrados para o interior das guias, causando desgaste prematuro do equipamento.

Observar com atenção o que está indicado nos cartazes de prevenção contra acidentes.

Dividir a turma em quatro grupos. Sortear um componente da fresadora convencional para cada grupo:

Corpo da máquina Árvore principal Acionamento principal Acionamento do avanço

Pedir aos grupos que apresentem, com o maior grau de detalhamento possível, o que aprenderam a respeito desses componentes, baseados nos conceitos vistos em sala de aula, e que verifiquem o componente do torno convencional que apresente a mesma função, apontando semelhanças e diferenças.

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

38 Usinagem CNC

Ao final, explicar ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

Tecnologia de corte – Ângulo de cunha Com relação à geometria de construção das ferramentas de corte pode-se verificar as seguintes partes construtivas:

Cunha de corte (Aβ) – Cunha da ferramenta formada pela intersecção das superfícies de saída e folga (ver figura 20).

Superfície de saída (Aγ) – Superfície da cunha de corte sobre a qual o cavaco é formado (ver figura 20).

Superfície principal de folga (Aα) – Superfície da cunha de corte que contém sua aresta principal de corte (ver figura 20).

Superfície secundária de folga (A’α) – Superfície da cunha de corte que contém sua aresta secundária de corte (ver figura 21 e figura 22).

Aresta principal de corte (S) – É a aresta da cunha de corte formada pela intersecção das superfícies de saída e de folga principal (ver figura 21 e figura 22).

Aresta secundária de corte (S’) – É a aresta da cunha de corte formada pela intersecção das superfícies de saída e de folga secundária (ver figura 21 e figura 22).

Ponta de corte – Parte da cunha de corte onde se encontram as arestas principal e secundária de corte (ver figura 20 e figura 21).

Nessa aula serão abordados conceitos relacionados à tecnologia de corte das ferramentas de torneamento e fresamento. O jovem terá contato com os tipos de geometria da ferramenta de corte e o conceito de formação de cavaco.

Quinta Aula

Passo 1 / Aula teórica 30 min

Usinagem CNC 39

Fig. 20 – Cunha de corte da ferramenta de torneamento

Fig. 21 – Geometria de corte de uma ferramenta de torneamento.

Fig. 22 – Geometria de corte de uma ferramenta de fresamento

40 Usinagem CNC

Tecnologia de corte – Formação do cavaco A formação do cavaco influencia diversos fatores relacionados com a fabricação por usinagem, tais como:

desgaste da ferramenta; esforços de corte; calor gerado na usinagem; penetração do fluido de corte.

Esses fatores estão diretamente relacionados com os aspectos econômicos e de qualidade das peças fabricadas.

O corte dos metais, decorrente da ação da ferramenta de corte, envolve o seu cisalhamento ao longo do plano de cisalhamento e o ângulo de cisalhamento. Esse ângulo é formado entre a direção do corte e o plano de cisalhamento, e quanto menor for esse ângulo, maiores serão as forças de corte. A figura 23 ilustra a formação do cavaco em relação ao plano de cisalhamento.

Ferraresi (1981) e Diniz (1999) descrevem o mesmo mecanismo de formação de cavaco através de quatro etapas:

Fig. 23 – Formação do cavaco em relação ao plano de cisalhamento

Usinagem CNC 41

Recalque – Pequena porção de material, solidária à peça, que é recalcada contra a sua superfície pela ação da penetração da ferramenta de corte.

Deformação plástica – Material recalcado sofre deformação plástica em função do aumento progressivo das tensões de cisalhamento.

Ruptura – O aumento progressivo das tensões de cisalhamento, decorrentes da penetração da ferramenta de corte, resulta na ruptura parcial ou total do material recalcado (cavaco).

Escoamento – Movimento relativo entre a ferramenta e a peça resulta no escoamento do cavaco sobre a superfície de saída da ferramenta.

Durante a etapa de escoamento, inicia-se a formação de um novo recalque fechando um ciclo de formação do cavaco. Conclui-se que esse processo é periódico. Durante essa etapa de formação do cavaco, este pode apresentar inúmeras formas e tipos. Apesar da norma ISO 3.685 apresentar uma classificação detalhada para o cavaco, a indústria utiliza amplamente a classificação apresentada por Ferraressi (1981). Nessa classificação os cavacos são classificados conforme o tipo (ver figura 24):

Cavaco contínuo (a) – Constituído de lamelas justapostas numa disposição contínua.

Cavaco de cisalhamento (b) – Constituído de lamelas justapostas bem distintas.

Cavaco de ruptura (c) – Constituído de fragmentos arrancados da peça usinada.

Fig. 24 – Tipos de cavacos

42 Usinagem CNC

Em materiais dúcteis, que têm grande zona plástica, essas fases são bem perceptíveis, enquanto que em materiais frágeis as fases “a” e “b” são curtas e a fase “c” é praticamente inexistente.

Além do tipo, os cavacos podem ser classificados também com relação à sua forma (ver figura 25):

Cavaco em fita (a) Cavaco helicoidal (b) Cavaco espiral (c) Cavaco em lascas ou pedaços (d)

O estudo da formação do cavaco é extremamente importante em função dos problemas que eles podem trazer para o processo de fabricação por usinagem, tais como:

Segurança do operador – Cavacos em forma de fita podem atingir o operador.

Danos à peça e/ou ferramenta – Cavacos em forma de fita podem se enrolar na peça, prejudicando a qualidade superficial e quebrando a ferramenta.

Manuseio e armazenamento – Cavacos em forma de fita apresentam maior volume.

Forças de corte, temperatura e vida da ferramenta – Na tentativa de deformar mais o cavaco, buscando aumentar sua capacidade de quebra, pode-se aumentar bastante os esforços de corte e, conse-qüentemente, o aumento da temperatura e diminuição da vida da ferramenta.

Fig. 25 – Formas de cavacos

Usinagem CNC 43

Dividir a turma em quatro grupos. Sortear um tema visto na aula para cada grupo:

Geometria de corte para a ferramenta de torneamento.

Geometria de corte para a ferramenta de fresamento. Mecanismo de formação do cavaco. Classificação de cavacos.

Peça aos grupos que apresentem, com o maior grau de detalhamento possível, o que aprenderam a respeito desses componentes baseados nos conceitos vistos em sala de aula.

Ao final, explicarão ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

Tipos de acabamento Cada tipo de operação de usinagem resultará em diferentes níveis de acabamento nas peças fabricadas, que por sua vez apresentam uma exigência de projeto com relação ao acabamento.

Nessa aula serão abordados conceitos relacionados aos tipos de acabamento obtidos durante os processos de fabricação por usinagem e a função do fluido de corte nesses processos.

Sexta Aula

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (cartazes, livros, canetas, etc.).

Passo 1 / Aula teórica 30 min

44 Usinagem CNC

Dentre as inúmeras formas de avaliar o acabamento de peças fabricadas, é comum encontrar nos desenhos técnicos indicações referentes à rugosidade superficial permitida.

Essa rugosidade superficial é normalmente fornecida através do desvio aritmético da superfície (Ra), conforme ilustrado na figura 26.

De acordo com a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), a medida de rugosidade deve ser expressa nos desenhos técnicos sempre em mícron (milésima parte do milímetro -1/1000 mm), conforme ilustrado a seguir:

Fig. 27 – Indicação da rugosidade superficial em desenhos técnicos

Outra forma de representar a qualidade superficial em desenhos técnicos é a utilização de triângulos sobre uma determinada superfície da peça a ser fabricada. A quantidade de triângulos representa a rugosidade das superfícies na seguinte proporção:

Um triângulo – Rugosidade Ra acima de 12 μm. Dois triângulos – Rugosidade Ra entre 6 a 9 μm. Três triângulos – Rugosidade Ra entre 0,8 a 1,5 μm.

Fig. 26 – Rugosidade

Usinagem CNC 45

Quatro triângulos – Rugosidade Ra entre 0,1 a 0,3 μm.

Essa especificação de qualidade superficial é fator determinante na escolha do processo de usinagem, assim como do tempo de fabricação da peça.

Através da figura 28 pode-se relacionar a operação de usinagem com o respectivo tempo de usinagem e acabamento superficial.

Fig. 28 – Relação entre rugosidade superficial e operação de usinagem

Fluidos de corte – Funções e finalidade O fluido de corte é uma substância, ou mistura, que é direcionada para a ponta da ferramenta de corte para lubrificar ou refrigerar a operação. Após essa ação, o fluido de corte, pela ação da gravidade, retorna ao tanque ou recipiente de fluidos de corte, passa por um processo de limpeza e é bombeado novamente através de tubulações para a ponta da ferramenta de corte.

Basicamente, o fluido de corte apresenta as seguintes funções:

Refrigerar a região de contato entre a peça e a ferramenta de corte (região de corte).

Lubrificar as superfícies em atrito, facilitando assim o corte.

Remover o cavaco da região de corte. Proteger a ferramenta de corte, peça e,

principalmente, a máquina-ferramenta da oxidação e corrosão.

46 Usinagem CNC

Com isso, o uso de fluido de corte traz para o processo de fabricação por usinagem os seguintes benefícios:

Redução das forças de corte e potência para realizar o corte do material.

Redução da energia consumida pela máquina-ferramenta.

Redução da temperatura de trabalho. Aumento da vida útil da ferramenta de corte. Melhora no acabamento nas peças fabricadas. Aumento da propriedade anti-soldante para evitar a

formação de arestas postiças.

Fluidos de corte – Classificação Os fluidos de corte podem ser classificados da seguinte maneira:

Fluídos de corte miscíveis à água – Soluções aquosas e emulsões obtidas pela mistura de óleo mineral (petróleo e seus derivados) com água nas seguintes proporções:

37% de óleo mineral – Baixo poder lubrificante. Usa-se para usinagens lentas;

50% de óleo mineral – Médio poder lubrificante. Usa-se para usinar metais de média dureza;

80% de óleo mineral – Alto poder lubrificante, protegendo de modo eficaz contra oxidação das superfícies das peças usinadas. Usa-se para usinar metais duros.

Fluidos de corte não miscíveis à água – Óleos

minerais, vegetais e animais.

Óleos minerais – Fluidos de corte a base de petróleo e seus derivados. Apresentam bom poder refrigerante, mas são pouco lubrificantes e anti-soldantes. São usados na usinagem de ligas leves e no processo de retificação. Têm a vantagem de não oxidar facilmente.

Óleos vegetais – Possuem bom poder refrigerante e lubrificante, mas são pouco anti-soldantes e oxidam facilmente.

Óleos animais – Assim como os óleos vegetais, possuem bom poder refrigerante e lubrificante, mas oxidam facilmente;

Arestas postiças Camada de cavaco formada na superfície de contato entre o cavaco e a superfície de saída da ferramenta. Essa camada perma-necendo aderente à aresta de corte modifica seu comportamento em relação à força de corte, acaba-mento superficial da peça e desgaste da ferramenta..

Usinagem CNC 47

Fluidos de corte a base de gases e névoas – São utilizados em operações mecânicas de precisão e processos de usinagem com altas velocidades. Seu princípio baseia-a na utilização de um jato de ar com partículas de óleo sobre a região a ser executado o corte do material. Além da refrigeração, o fluxo de ar tem a função de expulsar o cavaco da região de corte.

Fluidos de corte a base de sólidos (bissulfeto de

molibdênio em pó): nesse caso uma pasta de bissulfeto de molibdênio é aplicada na superfície de saída de ferramenta de corte.

Fluidos de corte – Propriedades As propriedades exigidas pelo fluido de corte variam conforme o processo de fabricação adotado, o material a ser usinado e a ferramenta de corte. Isso faz com que não haja um fluido de corte com propriedades universais. Dentre as propriedades de um fluido de corte, destacam-se:

propriedades anticorrosivas;

propriedades antiespumantes;

propriedades anti-soldantes;

propriedades antioxidantes;

capacidade de absorção de calor;

não nociva ao homem;

ausência de odor forte e desagradável;

reciclável.

Apesar de não existir um fluido de corte universal, pode-se adotar a utilização de aditivos para melhorar algumas das propriedades do fluido de corte.

A seguir, a tabela 1 compara as propriedades de alguns tipos de fluidos de corte.

48 Usinagem CNC

Propriedades Soluções Emulsões Óleos

Poder Lubrificante Baixo Intermediário Alto

Poder Refrigerante Alto intermediário Baixo

Velocidade de Corte Alta Alta Baixa

Admite aditivo EP (anti-soldante) Sim Sim Sim

Permitem a ação de bactérias Não Sim Sim

Propriedade anti-corrosiva Fraca Fraca Boa

Tabela 1 – Propriedades do fluído de corte.

Fluidos de corte – Critério de seleção A seleção do fluido de corte depende de diversos fatores, tais como:

Material da peça fabricada: Ligas leves – Óleo mineral. Ferro fundido – Usinagem a seco. Cobre e suas ligas – Usinagem a seco ou

qualquer tipo de óleo. Níquel e suas ligas – Emulsões. Aços-carbono – Qualquer tipo de fluido de corte.

Material da ferramenta de corte:

Aços-carbono – Emulsões. Aços rápidos – A escolha depende do material a

ser usinado. Ligas duras – Usinagem a seco ou emulsões.

Tipo de operação de usinagem:

Torneamento – Óleo puro. Retificação – Emulsões. Furação – Óleos puros de baixa viscosidade. Fresamento – Emulsões.

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Usinagem CNC 49

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

Palestra

Com base em uma lista de exercícios abordando tipo de acabamento e fluido de corte, separar os jovens em grupos e promover a resolução e discussão da lista.

Movimentos e grandezas envolvidas no processo de usinagem O processo de usinagem é resultante dos movimentos entre a peça e a ferramenta de corte, e podem ser classificados em movimentos ativos e passivos.

Os movimentos ativos são aqueles que promovem a ação de remoção de material, ou seja, a ferramenta de corte está em contato com a peça. Esses movimentos podem ser:

Movimento de corte – É o movimento entre a ferramenta e a peça que, sem a ocorrência simultânea do movimento de avanço, provoca a remoção de cavaco durante uma única rotação ou curso da ferramenta.

Passo 1 / Aula teórica 30 min

Nessa aula serão abordados os cálculos básicos de corte para as ferramentas de torneamento e fresamento. O jovem terá contato com as principais grandezas envolvidas nesse processo, assim como com as fórmulas de velocidade de corte e avanço.

Sétima Aula

Educador, utilize na lista de exercícios desenhos técnicos de peças reais que apresentem informações de qualidade superficial, para que os grupos determinem as operações de usinagem possíveis para a fabricação da peça. (Veja exercício 2)

50 Usinagem CNC

Movimento de avanço – É o movimento entre a ferramenta e a peça que, juntamente com o movimento de corte, provoca a remoção contínua (torneamento e furação) ou intermitente (fresamento) do cavaco durante várias rotações ou cursos da ferramenta.

Movimento efetivo de corte – É o movimento entre a ferramenta e a peça a partir do qual resulta o processo de usinagem.

A figura 29 ilustra os movimentos ativos envolvidos com as operações de torneamento e fresamento.

Fig. 29 – Movimentos ativos no processo de usinagem.

Os movimentos passivos são aqueles que não promovem a ação de remoção de material. Esses movimentos podem ser:

Movimento de ajuste – É o movimento entre a ferramenta e a peça no qual é predeterminada a espessura da camada do material a ser removida. Esse movimento não ocorre nos processos de sangramento, furação e brochamento.

Movimento de aproximação – É o movimento entre a ferramenta e a peça com o qual a ferramenta, antes do início da usinagem, é aproximada da peça.

Movimento de recuo – É o movimento entre a ferramenta e a peça com o qual a ferramenta, após a usinagem, é afastada da peça.

Os movimentos ativos e passivos associam tempo de usinagem, e somados resultam no tempo total de fabricação da peça.

Além dos movimentos, as operações de usinagem apresentam grandezas (parâmetros) envolvidas. A figura 30 ilustra as grandezas envolvidas com as operações de torneamento e fresamento.

Usinagem CNC 51

Fig. 30 – Grandezas envolvidas no processo de usinagem

Essas grandezas podem ser consideradas como grandezas de avanço e grandezas de penetração.

As grandezas de avanço são aquelas que resultam em movimentos de avanço e podem ser:

Avanço (f) – É o percurso de avanço em cada volta ou em cada curso da ferramenta.

Avanço por dente (fz) – É o percurso de avanço por dente e por volta ou curso da ferramenta.

A grandeza “avanço por dente” (fz) é representa pela seguinte equação:

zffzf=f zz ×=⇒

Onde: fz – Avanço por dente [mm]; f – Avanço [mm/volta]; z – Número de arestas (dentes) da ferramenta de corte. As grandezas de penetração são aquelas que descrevem geometricamente a relação entre a ferramenta e a peça, e podem ser:

Profundidade ou largura de usinagem (ap) – É a profundidade ou largura de penetração da ferramenta em relação à peça medida perpendicular ao plano de trabalho.

52 Usinagem CNC

Penetração de trabalho (ae) – É a penetração da ferramenta em relação à peça medida no plano de trabalho e perpendicularmente à direção de avanço.

Com base nessas grandezas, pode-se determinar as velocidades com que a ferramenta de corte (velocidade de corte e avanço) irá atuar no processo de usinagem.

A velocidade de corte é obtida através da seguinte fórmula:

1000η×Ø×=Vc π

Onde: Vc = Velocidade de corte [m/min]; Ø = Diâmetro da ferramenta (fresamento) ou diâmetro da peça (torneamento)[mm]; η = Rotação da ferramenta [rpm]. A velocidade de avanço pode ser obtida através da fórmula abaixo:

f×Ø×πVc×1000 = η× f =Vf

Onde: f = Avanço [mm/volta]; Vf = Velocidade de avanço [mm/min]. Para a operação de torneamento é comum a utilização do parâmetro avanço (f) no lugar do parâmetro velocidade de avanço (Vf).

Com base em uma lista de exercícios abordando cálculo de parâmetros de corte, separar os jovens em grupos e promover a resolução e discussão da lista.

30 min

Passo 2 / Exercícios

Educador, utilize na lista de exercícios exemplos de operações de torneamento e fresamento com dados de corte fornecidos pelo fabricante da ferramenta, na qual o jovem deverá calcular a velocidade de corte, rotação da ferramenta/peça e velocidade de avanço. (Veja exercício 3)

Usinagem CNC 53

Critérios de seleção da ferramenta de corte Conforme observado na sétima aula, para as operações de usinagem serem executadas, é necessário a determinação dos parâmetros envolvidos, como o movimento da operação. Na operação de torneamento, é necessário determinar a rotação da peça e a velocidade de avanço para a ferramenta executar o corte, da mesma forma, a operação de fresamento necessita da determinação da rotação da ferramenta e, também, da velocidade de avanço.

Esses parâmetros estão diretamente relacionados com a ferramenta de corte e, por isso, devem ser calculados com base nos dados fornecidos pelo seu fabricante através dos catálogos de ferramenta.

Apesar de atualmente existirem inúmeros fabricantes de ferramenta, os critérios de seleção da ferramenta, assim como as informações relacionadas com seus catálogos técnicos são semelhantes e baseiam-se nas seguintes informações:

Tipo da operação

Tipo da geometria de corte

Material da peça

Condições de usinagem

Material da ferramenta Baseado nessas informações, o usuário pode obter o código da ferramenta e, principalmente, os valores permitidos de velocidade de corte (Vc) e avanço da aresta de corte (fz) da ferramenta. Com esses parâmetros pode-se obter os demais parâmetros necessários para a operação de usinagem.

Passo 1 / Aula teórica 30 min

Nessa aula serão abordados os critérios de seleção de ferramentas comerciais e o jovem terá contato com os parâmetros necessários para essa seleção.

Oitava Aula

54 Usinagem CNC

Tipos de operações Em virtude de os fabricantes de ferramenta de corte terem ferramentas para um número abrangente de operações de usinagem, o usuário necessita inicialmente optar pelo tipo de operação desejada, tal como: torneamento, fresamento, furação, etc. Após essa escolha, o usuário deverá escolher o tipo de operação dentro dessa primeira família, como, por exemplo, torneamento externo, torneamento interno, faceamento, etc.

Tipos de geometria As diferentes exigências com relação ao tipo de operação de usinagem fazem com que os fabricantes de ferramenta tenham uma variação grande de geometria das ferramentas. Cada geometria irá apresentar um comportamento distinto na operação de usinagem, sendo mais ou menos recomendável para aquela operação. A figura 31 ilustra os diferentes tipos de geometria para insertos da operação de torneamento.

Relacionando o tipo da geometria com o tipo de operação, os manuais dos fabricantes indicam quais são as geometrias mais recomendáveis para uma determinada operação, assim como a página que o usuário deverá ir para selecionar o tipo de porta-ferramenta desse inserto, conforme ilustrado na figura 32.

Fig. 31 – Tipos de geometria de insertos de torneamento

Fig. 32 – Recomendações de geometria da aresta de corte e operações de usinagem.

Usinagem CNC 55

Material da peça Fator determinante para a determinação dos parâmetros de corte, o material da peça nos manuais de fabricantes de ferramenta de corte são classificados através da Norma ISO da seguinte forma:

Fig. 33 – Classificação dos materiais da peça

Baseada na escolha da geometria da ferramenta e do tipo de operação, a determinação do material da peça permite a determinação dos parâmetros de velocidade de corte e avanço por aresta de corte da ferramenta. A figura 34 exemplifica essa etapa da seleção de ferramentas.

Fig. 34 – Página de referência dos parâmetros de corte

Condições de usinagem e material da ferramenta Ao chegar à página de determinação dos parâmetros de corte, o usuário deverá escolher as condições de usinagem e o tipo de material da ferramenta. Com estes dados é possível finalizar a seleção da ferramenta e suas condições de corte.

Os parâmetros de corte variam através do tipo de operação (usinagem de acabamento, média e de desbaste) e das condições de usinagem. A seguir são ilustrados as simbologias e os conceitos de condições de usinagem.

56 Usinagem CNC

Fig. 35 – Página de referência dos parâmetros de corte

A figura 36 e a figura 37 ilustram respectivamente a página final de seleção do inserto da ferramenta de corte para a operação de acabamento e a de desbaste no torneamento em aço.

Fig. 36 – Acabamento em aço para a operação de torneamento

Fig. 37 – Desbaste em aço para a operação de torneamento

Usinagem CNC 57

Com base em uma lista de exercícios abordando a seleção da ferramenta e dos parâmetros de corte, separar os jovens em grupos e promover a resolução e discussão da lista.

Traga para essa atividade catálogos de ferramentas de cortes comerciais de diversos fabricantes para que os jovens tenham contato com os diversos métodos de seleção da ferramenta de corte.

Nessa aula serão fornecidas peças para que os alunos determinem o seu processo de fabricação, com os conhecimentos adquiridos até o momento.

Nona Aula

Educador, utilize uma lista de operações de torneamento na qual o jovem deverá determinar o tipo de geometria do inserto, o seu código e os seus parâmetros de usinagem. (Ver exercício 4)

20 min

Passo 2 / Atividade sugerida

Educador, enfatize junto aos jovens o fato de normalmente os catálogos de fabricantes de ferramenta de corte fornecerem um intervalo de valores para os parâmetros de corte, os quais estão relacionados diretamente com o tempo de usinagem e desgaste da ferramenta. Por exemplo, velocidade de corte entre 150 a 300 m/min Vc=150m/min representa maior tempo de usinagem, porém maior vida da ferramenta e Vc=300 representa menor tempo de usinagem com menor vida da ferramenta.

58 Usinagem CNC

Exposição do exercício prático Com base em peças práticas e levando em consideração suas dimensões finais, tolerância de acabamento e material 1.045, determinar os seguintes itens:

1 O processo de fabricação, contendo máquinas e operações.

2 O tipo de geometria e o código das ferramentas de corte (somente para operação de torneamento).

3 Os parâmetros de corte da ferramenta, velocidade de corte, avanço, profundidade de corte e rotação da peça (somente para operação de torneamento).

Dividir a turma em grupos de cinco pessoas para a resolução desse exercício.

Solicitar aos grupos que montem, com o maior grau de detalhamento possível, um painel com o processo de usinagem determinado nos itens a, b e c.

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a essa atividade (cartazes, livros, canetas, etc.).

25 min

Passo 2 / Atividade prática

Educador, baseado nos exemplos do exercício 4, forneça exemplos práticos de peças a serem utilizadas nesse exercício.

10 min

Passo 1 / Orientação da turma

Usinagem CNC 59

Ao final, expor os painéis para os grupos de jovens e solicitar que um dos grupos explique o processo, discutindo com o restante da turma os pontos diferentes entre os processos encontrados.

Exposição do exercício prático Com base em peças práticas e levando em consideração suas dimensões finais, tolerância de acabamento e material 1.045, determinar os seguintes itens: a. O processo de fabricação, contendo máquinas e

operações. b. O tipo de geometria e o código das ferramentas de

corte (somente para operação de torneamento). c. Os parâmetros de corte da ferramenta, velocidade de

corte, avanço, profundidade de corte e rotação da peça (somente para operação de torneamento).

Educador, baseado nos exemplos do exercício 4 forneça exemplos práticos de peças a serem utilizadas nesse exercício.

10 min

Passo 1 / Orientação da turma

Em virtude da importância da atividade prática nesse capítulo, nessa aula será fornecida outra peça para que os alunos determinem o processo de fabricação, conforme a aula anterior.

Décima Aula

15 min

Passo 3 / Apresentação de resultados

60 Usinagem CNC

Dividir a turma em grupos de cinco pessoas para a resolução desse exercício.

Solicitar aos grupos que montem, com o maior grau de detalhamento possível, um painel com o processo de usinagem determinado nos itens a, b e c.

Ao final, expor os painéis para os grupos de jovens e solicitar que um dos grupos explique o processo, discutindo com o restante da turma os pontos diferentes entre os processos encontrados.

15 min

Passo 3 / Apresentação de resultados

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (cartazes, livros, canetas, etc.).

10 min

Passo 2 / Atividade prática

Usinagem CNC 61

Serão apresentados conceitos relativos ao manuseio do torno convencional sob a supervisão de um educador ou operador especializado. Os jovens executarão na prática operações de torneamento em um tarugo de náilon, de modo a contribuir para a experiência deles nesse ambiente industrial.

Conhecer os vários produtos e serviços oferecidos aos hóspedes.

Visualizar os diversos setores do hotel

Compreender, em linhas gerais, a atribuição de cada setor.

Serviços básicos oferecidos por cada um deles.

Objetivos

2 Usinagem convencional de componente

62 Usinagem CNC

Usinagem CNC 63

Normas de segurança As máquinas convencionais, por apresentarem partes móveis com movimentos circulares e movimentos retilíneos, apresentam um risco à integridade física de seu operador. Na construção dessas máquinas, esses movimentos ocorrem na peça e na ferramenta de corte, assim como em seus sistemas mecânicos de movimento e transmissão de força (fusos, engrenagens, correias, polias, etc.).

Os tornos convencionais, por exemplo, apresentam o movimento circular da peça, dos fusos de transmissão de força, a ação do cavaco se desprendendo da peça e os movimentos dos carros longitudinais e transversais.

Todos esses movimentos são potenciais riscos à integridade física do operador e, por isso, o manuseio desse tipo de equipamento deve ser extremante cauteloso e baseado em normas de segurança.

Dentre os principais riscos ao operador, destacam-se:

projeção de materiais (fragmentos ou partículas);

corte (por materiais ou na ferramenta);

contato com superfícies a temperaturas extremas ;

agarramento e arrastamento;

esmagamento;

exposição ao ruído;

riscos elétricos;

desrespeito pelos princípios ergonômicos;

contato com materiais ou substâncias;

queda de peças.

Nessa aula serão estudados normas de segurança e equipamentos de proteção individual que devem ser respeitados para a garantia da integridade física do jovem durante as aulas práticas e, principalmente, em sua carreia profissional.

Primeira Aula

30 min

Passo 1 / Aula teórica

64 Usinagem CNC

Juntamente com os riscos, existem condições perigosas que devem ser observadas pelo operador a fim de prevenir futuros acidentes, são elas:

cavacos resultantes da usinagem da peça e na forma de fita

fixação incorreta da peça

esquecimento da remoção da chave de fixação das castanhas (torno convencional);

ruptura da ferramenta de corte;

utilização inadequada da máquina, por exemplo, usinagem de peças com dimensões não suportadas pela máquina;

contato com o cavaco resultante da usinagem (projeção aos olhos, corpo ou remoção do cavaco junto à área de corte);

contato com a peça após ser usinada (queimaduras);

utilização de roupa larga, cabelos compridos e acessórios (correntes, brincos, etc.);

queda de material sobre os pés;

contato com elementos em rotação, tais como peça, ferramenta, engrenagens ou outros elementos de movimento;

ruído provocado pela operação de usinagem;

iluminação do posto de trabalho insuficiente;

contato da pele com fluido de corte;

contaminação do ambiente com névoas provenientes do aquecimento dos fluidos de corte;

desorganização e falta de segurança no espaço de trabalho (exemplo: máquinas muito próximas umas das outras, espaço de trabalho obstruído, etc.);

más posturas de trabalho.

Segundo a Organização Mundial de Saúde, em 1997, os acidentes de trabalho foram responsáveis por mais de 120 milhões de lesões e 220 mil mortes por ano no plano mundial.

Usinagem CNC 65

O Brasil, depois de ocupar na década 70 o lugar de campeão mundial de acidentes de trabalho, segundo dados da Organização Mundial de Saúde, em 1995, ainda ocupava a posição entre os dez piores índices de acidente de trabalho por quantidade de trabalhadores..

Sistemas de segurança e EPIs Existem inúmeros sistemas de proteção que podem ser inseridos na construção das máquinas de usinagem para prevenir e diminuir riscos ao seu operador, assim como equipamentos para seu uso individual.

As proteções das máquinas têm por objetivo inibir ou reduzir o contato de suas partes móveis e giratórias com o operador, e devem seguir as seguintes recomendações:

As máquinas devem apresentar proteções. No caso do torno, proteções em policarbonato da bucha e do carro longitudinal, proteção móvel articulada com suporte na zona posterior do torno e com dispositivo de encravamento simples e proteção posterior em chapa. No caso da fresadora, proteção da ferramenta em policarbonato (pousada na mesa e fechada com dispositivo de encravamento ou móvel com dispositivo de encravamento).

Todos os órgãos de transmissão (correias, polias, engrenagens) devem apresentar proteções fixas e resistentes.

A máquina deve apresentar dispositivos de paragem de emergência acessível ao longo de toda a máquina.

As zonas de operação das máquinas CNC, CN ou automáticas devem ser totalmente fechadas durante a usinagem da peça (só devem existir aberturas para introduzir e retirar as peças e para remover limalhas).

Os comandos das máquinas devem estar dispostos de forma simples e acessível para o operador.

Ligar as máquinas e equipamentos elétricos a terra e proteger o circuito elétrico com disjuntores; o quadro elétrico deve ser conservado em bom estado, sem umidade e protegido de poeira e outros resíduos.

Proteger os cabos elétricos contra cortes ou danos provocados por cavacos ou ferramentas.

As fontes emissoras de ruído (órgãos de transmissão) devem ser encapsuladas.

As máquinas devem ser mantidas em bom estado de conservação e limpeza.

66 Usinagem CNC

As máquinas nunca devem ser colocadas junto a paredes ou em cantos (aumenta o ruído por elas produzido).

As máquinas devem possuir um sistema de iluminação integrada e a iluminação ambiente deve ser adequada às necessidades do local e das tarefas a serem desempenhadas.

O local de trabalho deve possuir sistemas de ventilação ambiente.

Sempre que se revele necessário, devem ser instalados dispositivos de aspiração localizada (para evitar o contacto com névoas de óleo mineral).

Além das proteções das máquinas e suas partes móveis, a adoção de um procedimento de trabalho sistemático e seguro contribui para a prevenção de acidentes. Dentre esses procedimentos, destacam-se:

remoção da chave de fixação das castanhas após aperto (trabalhos com o torno);

limpeza da máquina com o equipamento desligado;

fixar sempre no contraponto peças de longa dimensão;

nunca utilizar ar comprimido para limpar a máquina ou as roupas; utilizar escovas ou sistemas de aspiração;

não remover os cavacos diretamente com as mãos, utilizar ferramentas adequadas;

antes de colocar a máquina em funcionamento, verificar o aperto das peças e colocar as proteções;

acionar o STOP de emergência, caso se verifique alguma anomalia no funcionamento da máquina;

utilizar os Equipamentos de Proteção Individual (EPI): luvas de proteção no manuseio de peças; roupa de trabalho adequada: justa ao corpo e sem

acessórios pendurados; calçado de proteção (botas com biqueira e sola de

aço); óculos de proteção (em material resistente e que

protejam lateralmente); auriculares ou abafadores de som (devidamente

dimensionados).

nunca anular as proteções das máquinas;

nunca operar a máquina além dos limites estabelecidos pelo fabricante;

Usinagem CNC 67

nunca operar essas máquinas sob o efeito de álcool ou medicamentos que possam alterar as condições físicas e de alerta;

as peças em bruto e as usinadas devem ser empilhadas e arrumadas de forma estável, segura e ordenada;

organizar corretamente o layout das máquinas, estas não devem ser colocadas alinhadas umas em frente às outras (pode haver projeção de material para outros operadores);

delimitar os postos de trabalho através de marcações e, caso haja a necessidade de estarem vários postos de trabalho muito próximos, colocar painéis protetores;

sinalizar o posto de trabalho com a obrigatoriedade de utilizar calçado, auriculares e óculos de segurança;

disponibilizar e indicar a localização de extintores de incêndio;

disponibilizar carros elevatórios para o transporte de peças (matéria-prima ou elementos das máquinas);

treinar os trabalhadores para um correto manuseio das cargas e adoção de posturas de trabalho adequadas.

Dividir a turma em quatro grupos e solicitar o desenvolvimento, em forma de painel, de cinco riscos de acidentes possíveis no manuseio de máquinas de usinagem com os seus respectivos procedimentos de prevenção.

Ao final, deverão apresentar ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (cartazes, livros, canetas, etc.).

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

68 Usinagem CNC

Formas de fixação Na operação de torneamento, os esforços de corte resultantes do contato entre a ferramenta de corte e a peça podem ocasionar vibrações da peça, prejudicando assim a sua qualidade superficial e dimensional, assim como ocasionar o desprendimento da peça em rotação, gerando risco à integridade física do operador da máquina. Isso faz com que as peças necessitem de uma fixação rígida e forte no torno convencional.

Dentre os principais sistemas de fixação no torno convencional, destacam-se a placa de fixação e o sistema e o cabeçote móvel (contraponta).

A placa de fixação, normalmente utilizada nos tornos convencionais, é a placa de fixação de três castanhas. Através de uma chave quadrada é possível acionar o seu sistema de abertura e fechamento.

A outra forma de fixação normalmente utilizada na indústria é a fixação da peça através da placa de fixação

Educador, em virtude de a massa da peça estar em rotação, qualquer desalinhamento da peça durante a sua fixação pode ocasionar o seu desprendimento da placa.

Por esse motivo, antes de apertar as castanhas da placa com o auxílio de um relógio apalpador e uma base magnética, verificar a excentricidade da peça fixada (“batimento”). Caso o desvio esteja alto, utilizar um tarugo de material “mole” (bronze, latão) para causar leves batidas nas regiões mais excêntricas da peça. Depois de a excentricidade estar em valores admissíveis, apertar todas as castanhas da placa de fixação.

Passo 1 / Aula teórica 20 min

Nessa aula serão estudadas as formas de fixação e centragem de peças a serem consideradas no manuseio do torno convencional.

Segunda Aula

Usinagem CNC 69

com o auxílio do cabeçote móvel (contraponta). Utiliza-se este caso para a fixação de peças com comprimentos grandes.

No lugar da placa de fixação pode-se montar um ponto cônico, de forma a realizar a fixação com a peça entre pontos.

Esse tipo de fixação necessita da usinagem prévia do furo de centro da peça a ser fabricada, sendo que esse furo pode ser realizado no torno convencional com auxílio do cabeçote móvel e um mandril de furação ou em uma outra máquina de usinagem.

Sobre esse furo de centro será posicionada a ponta cônica do cabeçote móvel, finalizando assim a fixação da peça.

Conforme pode ser observado na figura 1, na montagem da ponta cônica no cabeçote móvel devem ser tomados alguns cuidados para que não haja impurezas na área de contato, resultando em desalinhamento da ponta cônica e, conseqüentemente, da peça. Em função disso, deve-se verificar, com o auxílio de um relógio apalpador e uma base magnética, a excentricidade (“batimento”) do conjunto.

Fig. 1 – Montagem da ponta cônica no cabeçote móvel.

70 Usinagem CNC

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Fixação e verificação de batimento da peça na placa de fixação.

Montagem da ponta cônica no cabeçote móvel e verificação de batimento.

Fixação da peça com o auxílio do cabeçote móvel.

Porta-ferramenta Durante a operação de usinagem, o contato da ferramenta de corte com a peça, causando a ação de corte, produz inúmeras forças de corte que poderão causar uma vibração no sistema, caso este não esteja fixado de forma rígida.

Por isso, nos tornos convencionais, as ferramentas de corte são fixadas sob o carro transversal por meio do sistema porta-ferramentas. Esses porta-ferramentas podem ser oscilantes, de grampo ou de torre quadrada, conforme ilustra a figura 2.

Passo 1 / Aula teórica 20 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo equipado com contraponto, uma base magnética e um relógio comparador.

Passo 2 / Atividade sugerida 30 min

Nessa aula serão estudadas as formas de fixação da ferramenta a serem consideradas no manuseio do torno convencional.

Terceira Aula

Usinagem CNC 71

Esses porta-ferramentas apresentam as seguintes características:

Porta-ferramenta oscilante – Empregado na fixação de ferramentas que sofrem pouco esforço de usina-gem, sendo que o seu calco esférico permite um rápido ajuste de altura da ferramenta. È empregado em tornos leves.

Porta-ferramenta de grampo ou placa – Permite uma fixação rígida de ferramenta, mesmo em casos de extrema força de corte. Em virtude da complexidade de ajuste, não é utilizada normalmente na indústria.

Porta-ferramenta de torre quadrada – Permite a fixa-ção de até quatro ferramentas de forma simultânea, assim como a troca das ferramentas de forma rápida. Amplamente utilizado em tornos convencionais.

Fixação da ferramenta Para que a ferramenta conserve o seu corte e não quebre ou tenha um desgaste excessivo, ela deve estar fixa de forma rígida e não apresentar flexões durante os esforços de corte. Para isso é necessário:

uma ferramenta com seção proporcional ao esforço de corte;

uma área de fixar maior possível, ou seja, o compri-mento da ferramenta fora da área de apoio deve ser mínimo;

ser firmemente apertada.

Fig. 2 – Tipos de porta-ferramenta.

72 Usinagem CNC

Posição da ferramenta em relação à peça Para que a operação de torneamento ocorra sem proble-mas dimensionais, a ferramenta de corte deve estar na mesma altura do centro da peça.

Caso a ferramenta de corte esteja abaixo do centro da peça, é necessário realizar esse ajuste através de calços de ajustes ou lâminas de aço. A figura 3 ilustra a posição da ferramenta em relação à peça.

Posição da ferramenta em relação ao eixo da peça Além da posição da ferramenta de corte em relação ao centro da peça, para garantir um torneamento sem erros geométricos, a ferramenta deve estar posicionada perpendicularmente em relação ao eixo de rotação da peça, conforme ilustrado na figura 4. Somente para a operação de faceamento a ferramenta de corte deve estar posicionada em um ângulo menor que 90° (ângulo oblíquo).

Fig. 3 – Posição da ferramenta em relação à peça.

Fig. 4 – Posição da ferramenta em relação ao eixo da peça.

Usinagem CNC 73

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Fixar ferramentas no porta-ferramentas de torre quadrada.

Alinhar a ferramenta de corte em relação ao centro do contraponto.

Posicionar a ferramenta em relação ao eixo da peça para a execução de operações gerais de torneamento e faceamento.

Os tornos convencionais são dotados de uma caixa de engrenagens na parte inferior do cabeçote, na qual existem inúmeras combinações de engrenamento para determinar a rotação de trabalho do torno convencional. Essas combinações estão descritas na tabela de rotação, situada junto à caixa de engrenagens.

Esse engrenamento é obtido através da combinação de posicionamento de diversas alavancas desse mecanismo de transmissão, sendo que essas combinações são normalmente indicadas através de uma tabela fixada no torno.

Com base nisso e no torno convencional que está sendo usado na aula prática, demonstrar aos alunos os procedimentos de interpretação da tabela de rotação e,

Passo 1 / Orientação da turma 10 min

Essa aula será dedicada ao conhecimento do meca-nismo de variação de rotação nos tornos convencionais.

Quarta Aula

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo equipado com um porta-ferramenta de torre quadrada e contraponto e uma ferramenta de corte.

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

74 Usinagem CNC

principalmente, os procedimentos de engate dessa transmissão e alteração de rotação.

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Combinar as alavancas de engrenamento do cabeçote para uma determinada rotação.

Verificar se realmente o engrenamento ocorreu.

Acionar o cabeçote no sentido horário e anti-horário.

Alterar a rotação do cabeçote.

Nessa aula será estudado o mecanismo de avanço automático dos carros longitudinais e transversais.

Quinta Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Educador, observe que o engate das alavancas deve ser realizado sempre com o cabeçote parado (sem rotação), e antes de acionar o cabeçote, deve-se girar manualmente a placa de fixação para verificar se realmente o engrenamento acionado pelas alavancas ocorreu normalmente. Em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados 10 min

Usinagem CNC 75

Conforme já estudado na primeira parte desse material, a ferramenta de corte está fixada sobre um carro que desliza sobre o barramento na direção longitudinal e transversal.

Manualmente, esses carros podem ser deslocados por meio de volantes. No entanto, para se manter um corte contínuo da ferramenta e, com isso, uma uniformidade no acabamento da peça, esses carros possuem um dispositivo de acionamento automático dos movimentos longitudinais e transversais.

Na figura 5 pode-se observar que por trás do carro de movimento existe um fuso e uma vara para transmitir o movimento automático a esse carro. O acoplamento desse carro no fuso é utilizado para a execução de rosca, e o acoplamento na vara é utilizado para os movimentos longitudinais e transversais.

O acoplamento do carro para a execução automática dos movimentos longitudinais e transversais é realizado por meio de alavancas. Ao acionar as alavancas, inicia-se o movimento automático e o desarme dessa alavanca interrompe o movimento automático.

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo.

Passo 1 / Orientação da turma 10 min

Fig. 5 – Dispositivo automático de movimento do carro.

76 Usinagem CNC

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Movimentar a ferramenta de corte na direção longitu-dinal e transversal manualmente com o auxílio dos volantes.

Movimentar a ferramenta de corte na direção longitu-dinal e transversal automaticamente com o auxílio das alavancas do movimento automático.

Essa aula será dedicada à inserção prática da precisão dos anéis graduados situados sobre os volantes de movimento longitudinal e transversal.

Sexta Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados 10 min

Usinagem CNC 77

Juntamente com os volantes de operação manual dos três carros de movimento do torno convencional, carro longitudinal, carro transversal e carro de espera (sentido longitudinal), existem anéis graduados com um pino de fixação.

Por meio desses anéis graduados, com precisão centesimal, pode-se deslocar a ferramenta de corte através de movimentos precisos.

Soltando-se os anéis graduados, pode-se situá-los na posição zero, obtendo-se assim uma referência durante a operação de torneamento.

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Executar movimentos precisos através dos anéis graduados dos carros longitudinal, transversal e de espera.

Reposicionar o anel graduado de um dos carros em uma face de referência qualquer.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo.

Passo 1 / Orientação da turma 10 min

78 Usinagem CNC

Baseados no aprendizado desenvolvido nas aulas anteriores, os jovens deverão, nessa aula, aperfeiçoar suas habilidades com relação ao alinhamento e fixação da peça e da ferramenta de corte, manuseio da rotação e dos movimentos do torno convencional.

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Fixar e alinhar a peça através de placa de fixação.

Passo 2 / Desenvolvimento 35 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo.

Passo 1 / Orientação da turma 5 min

Nessa aula serão aperfeiçoadas as habilidades adquiridas no manuseio do torno convencional. Para isso, o jovem, individualmente, irá operar o torno em vazio.

Sétima Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desem-penho da turma e os pontos de maior e menor dificul-dade dessa atividade.

Passo 3 / Apresentação dos resultados 10 min

Usinagem CNC 79

Fixar a ferramenta de corte no porta-ferramenta de torre quadrada e verificar o seu alinhamento.

Configurar uma determinada rotação para o torno convencional.

Movimentar manualmente o carro nos sentidos longitudinal e transversal.

Movimentar o carro de espera (carro transversal) com o auxílio do volante graduado.

Movimentar automaticamente o carro nos sentidos longitudinal e transversal .

Alterar a rotação do torno convencional.

O torneamento externo é uma das principais operações em um torno convencional, e a maneira mais simples de ser executada é com a peça fixada através de placa de fixação.

Passo 1 / Orientação da turma 10 min

Nessa aula o jovem, individualmente, irá realizar o torneamento externo em uma peça de náilon.

Oitava Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento recomenda-se que sejam observados:

importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial;

desempenho da turma; pontos de maior e menor dificuldade dessa

atividade.

Passo 3 / Apresentação dos resultados

10 min

80 Usinagem CNC

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Fixar e centrar a peça na placa de fixação de três castanhas. Deixar para fora da placa um comprimento maior do que a parte a ser usinada.

Fixar a ferramenta de corte no porta-ferramenta de torre quadrada, verificando o seu alinhamento e o menor balanço possível da ferramenta (ver figura 6).

Marcar o comprimento a ser torneado com o auxílio

da haste de profundidade do paquímetro. Para a marcação, afaste o paquímetro, ligue o torno e aproxime a ferramenta até que ela faça um risco de referência na peça a ser usinada.

Zerar o anel graduado do carro transversal. Para isto, aproxime a ferramenta de corte até que tome contato com o diâmetro externo da peça a ser usinada, desloque a ferramenta para a direita e marque no anel graduado o ponto zero.

Avançar mais ou menos 1 mm e tornear o comprimento desejado.

Dar passes no comprimento até que o diâmetro fique na medida desejada.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo equipado com placa de três castanhas, uma peça de náilon, uma ferramenta de corte e equipamento de proteção individual (óculos de proteção e protetores auriculares).

Fig. 6 – Torneamento externo

Usinagem CNC 81

Para a realização de fixação da peça com o auxílio do cabeçote móvel (contraponto), é necessária a realização de um furo de centro da extremidade da peça a ser fixada.

Essa operação de furação pode ser realizada através da montagem de um mandril com uma broca de centro no cabeçote móvel.

Passo 1 / Orientação da turma 10 min

Nessa aula o jovem, individualmente, irá realizar o torneamento externo em uma peça de náilon.

Nona Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento recomenda-se que sejam observados:

importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial;

desempenho da turma;

pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Educador, chame a atenção dos jovens com relação aos seguintes pontos:

Uso de EPIs.

Não utilizar blusas de mangas compridas, correntes, anéis, relógios, etc.

Não abandonar o torno e nem desviar a atenção quando ele estiver em movimento automático.

Cuidado para não confundir o giro do volante no recuo da ferramenta.

Passo 3 / Apresentação dos resultados

10 min

82 Usinagem CNC

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Fixar o mandril e a broca de centro no cabeçote móvel.

Aproximar o cabeçote móvel da face em que será realizado o furo de centro.

Travar o cabeçote móvel. Executar a furação através do volante do cabeçote

móvel.

Educador, chame a atenção dos jovens com relação aos seguintes pontos:

Uso de EPIs. Não utilizar blusas de mangas compridas, correntes,

anéis, relógios, etc. Não abandonar o torno e nem desviar a atenção

quando ele estiver em movimento automático. Cuidado para não confundir o giro do volante no

recuo da ferramenta.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo equipado com placa de três castanhas e contraponto, uma peça de náilon, um mandril de furação, um broca de centro e equipamento de proteção individual (óculos de proteção e protetores auriculares).

Usinagem CNC 83

Baseados no aprendizado desenvolvido nas aulas anteriores, os jovens deverão, nessa aula, desenvolver a habilidade de realizar o torneamento com o auxílio do apoio do cabeçote móvel.

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo equipado com placa de três castanhas e contraponto, uma peça de náilon, uma ferramenta de torneamento externo e equipamento de proteção individual (óculos de proteção e protetores auriculares).

Passo 1 / Orientação da turma 10 min

Nessa aula o jovem individualmente irá realizar o torneamento com o auxílio do apoio do cabeçote móvel em uma das extremidades da peça.

Décima Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento recomenda-se que sejam observados:

importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial.

desempenho da turma; pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 3 / Apresentação dos resultados

10 min

84 Usinagem CNC

Através dos conhecimentos adquiridos pelos jovens com o torneamento externo e a furação de centro, solicitar que individualmente executem as seguintes atividades:

Fixar e centrar a peça na placa de fixação de três castanhas. Deixar para fora da placa um comprimento maior do que a parte a ser usinada.

Apoiar a peça com o auxílio do cabeçote móvel. Caso ela não tenha um furo de centro, realizar essa furação.

Fixar a ferramenta de corte no porta-ferramenta de torre quadrada, verificando o seu alinhamento e o menor balanço possível da ferramenta.

Marcar o comprimento a ser torneado com o auxílio da haste de profundidade do paquímetro. Para a marcação, afastar o paquímetro, ligar o torno e aproximar a ferramenta até que ela faça um risco de referência na peça a ser usinada.

Zerar o anel graduado do carro transversal. Para isto, aproximar a ferramenta de corte até que ela tome contato com o diâmetro externo da peça a ser usinada, deslocar a ferramenta para a direita e marcar no anel graduado o ponto zero.

Avançar mais ou menos 1 mm e tornear o comprimento desejado.

Dar passes no comprimento até que o diâmetro fique na medida desejada.

Educador, chame a atenção dos jovens com relação aos seguintes pontos:

Uso de EPIs Não utilizar blusas de mangas compridas, correntes,

anéis, relógios, etc. Não abandonar o torno e nem desviar a atenção

quando ele estiver em movimento automático. Cuidado para não confundir o giro do volante no

recuo da ferramenta.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Usinagem CNC 85

A operação de faceamento é normalmente a primeira operação a ser executada na peça, uma vez que serve para preparar a face de referência do comprimento da peça e permitir a execução do furo de centro.

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo equipado com placa de três castanhas, uma peça de náilon, uma ferramenta de faceamento e equipamento de proteção individual (óculos de proteção e protetores auriculares).

Passo 1 / Orientação da turma 10 min

Nessa aula o jovem individualmente irá realizar o faceamento em uma peça de náilon.

Décima Primeira Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento recomenda-se que sejam observados:

importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial;

desempenho da turma;

pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 3 / Apresentação dos resultados

10 min

86 Usinagem CNC

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Fixar e centrar a peça na placa de fixação de três castanhas. Deixar para fora da placa um comprimento maior do que a parte a ser usinada.

Fixar a ferramenta de corte no porta-ferramenta de torre quadrada, verificando o seu alinhamento e seu posicionamento inferior a 90° em relação ao eixo de rotação da ferramenta (ver figura 7).

Ligar a máquina e aproximar, com cuidado, a ferramenta

de corte no ponto mais saliente da face da peça. Deslocar a ferramenta de corte até o centro da peça,

avançar 0,5 mm no carro longitudinal e com o carro transversal facear a peça no sentido de dentro para fora.

Repetir essa operação até que a face da peça esteja completamente lisa.

Educador, chame a atenção dos jovens com relação aos seguintes pontos:

Uso de EPIs. Não utilizar blusas de mangas compridas, correntes,

anéis, relógios, etc. Não abandonar o torno e nem desviar a atenção

quando ele estiver em movimento automático. Cuidado para não confundir o giro do volante no

recuo da ferramenta.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Fig. 7 – Faceamento.

Usinagem CNC 87

A operação de corte é muito utilizada para a usinagem de canais e corte de peças em tornos convencionais. Essa operação é realizada através da ferramenta de corte denominada bedame, e por apresentar uma ponta de contato frágil, essa operação deve ser realizada com muito cuidado.

Passo 3 / Apresentação dos resultados 30 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo equipado com placa de três castanhas, uma peça de náilon, um bedame e equipamento de proteção individual (óculos de proteção e protetores auriculares).

Passo 1 / Orientação da turma 10 min

Nessa aula o jovem individualmente irá realizar o corte de uma peça de náilon.

Décima Segunda Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento recomenda-se que sejam observados:

importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial.

desempenho da turma;

pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

88 Usinagem CNC

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Fixar e centrar a peça na placa de fixação de três castanhas. Deixar para fora da placa a menor distância possível para a realização do corte (ver figura 8).

Fixar a ferramenta de corte no porta-ferramenta de

torre quadrada, verificando o seu alinhamento e o menor balanço possível da ferramenta.

Posicionar a ferramenta de corte na posição que será realizado o corte e avançar a ferramenta lentamente até que a peça seja cortada.

Educador, chame a atenção dos jovens com relação aos seguintes pontos:

Uso de EPIs. Não utilizar blusas de mangas compridas, correntes,

anéis, relógios, etc. Não abandonar o torno e nem desviar a atenção

quando ele estiver em movimento automático. Cuidado para não confundir o giro do volante no

recuo da ferramenta.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Fig. 8 – Operação de corte

Usinagem CNC 89

Baseado no aprendizado desenvolvido nas aulas anteriores, os jovens devem, nessa aula, aperfeiçoar suas habilidades com o manuseio do torno convencional na fabricação de peças.

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com o manuseio prático do torno convencional, é necessário providenciá-lo equipado com placa de três castanhas, uma peça de náilon, ferramentas de corte (torneamento, faceamento e corte) e equipamento de proteção individual (óculos de proteção e protetores auriculares).

Passo 1 / Orientação da turma 5 min

Nessa aula serão aperfeiçoadas as habilidades adquiridas com o manuseio do torno convencional na fabricação de peças.

Décima Terceira Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento recomenda-se que sejam observados:

importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial;

desempenho da turma; pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 3 / Apresentação dos resultados

10 min

90 Usinagem CNC

Solicitar aos jovens que individualmente executem as seguintes atividades:

Fixar e alinhar a peça através da placa de fixação. Fixar a ferramenta de corte no porta-ferramenta de

torre quadrada e verificar o seu alinhamento. Executar em uma peça de náilon as operações de

torneamento externo, faceamento, chanfro, arredondamento e corte.

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento recomenda-se que sejam observados:

importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial.

desempenho da turma;

pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade

Educador, chame a atenção dos jovens com relação aos seguintes pontos:

Uso de EPIs. Não utilizar blusas de mangas compridas, correntes,

anéis, relógios, etc. Não abandonar o torno e nem desviar a atenção

quando ele estiver em movimento automático. Cuidado para não confundir o giro do volante no

recuo da ferramenta.

Passo 2 / Desenvolvimento 35 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados 10 min

Usinagem CNC 91

Nessa aula será realizada a avaliação teórica referente ao capítulo 1.

Décima Quarta Aula 50 min

92 Usinagem CNC

PROJETO ESCOLA FORMARE

CURSO: ........................................................................................................................

ÁREA DO CONHECIMENTO: Usinagem CNC

Nome ....................................................................................Data: ......./......./ .......

Avaliação Teórica

1 Conceitue a operação de torneamento e cite dois exemplos de peças fabricadas por esse processo.

2 Conceitue a operação de fresamento e cite dois exemplos de peças fabricadas por esse processo.

3 Descreva os componentes que fazem parte de um torno convencional.

4 Descreva o conceito de formação do cavaco durante o processo de torneamento.

5 Descreva a função do fluido de corte e cite três benefícios com a utilização desses fluidos.

6 Cite três cuidados a serem considerados no manuseio do torno convencional.

7 O que são EPIs? Cite dois exemplos.

8 Quais são os critérios a serem considerados no processo de torneamento para a escolha da ferramenta de corte?

9 Descreva os possíveis tipos de acabamento que podem estar inseridos no desenho de fabricação das peças e indique o valor de rugosidade desses acabamentos.

10 Determinar a rotação e a velocidade de avanço para as seguintes condições de corte:

a. Torneamento com profundidade de corte de 3 mm em um diâmetro bruto de 50 mm, avanço de 0,15 mm/volta e velocidade de corte de 200m/min.

b. Torneamento com profundidade de corte de 2 mm em um diâmetro bruto de 70 mm, avanço de 0,1 mm/volta e velocidade de corte de 180m/min.

Usinagem CNC 93

Nessa aula será realizada a avaliação prática referente ao capítulo 2.

Décima Quinta Aula

94 Usinagem CNC

PROJETO ESCOLA FORMARE

CURSO: ........................................................................................................................

ÁREA DO CONHECIMENTO: Usinagem CNC

Nome ....................................................................................Data: ......./......./ .......

Avaliação Prática

1 A partir de uma peça de náilon, realize a sua fixação e centragem na placa de fixação.

2 Realize as operações de torneamento externo, faceamento, furação de centro e corte.

3 Altere a rotação do cabeçote para outra rotação além da utilizada no item 2.

Usinagem CNC 95

Neste capítulo serão apresentados conceitos do CNC e suas aplicações, assim como características de máquinas CNC e da estrutura de programação CNC. A partir dos exemplos fornecidos e das peças programadas, os jovens poderão compreender as vantagens e desvantagens da usinagem CNC X usinagem convencional.

Conceituar CNC e suas aplicações.

Caracterizar máquinas CNC e centro de usinagem.

Capacitar o jovem à programação CNC de peças em tornos CNC.

Objetivos

3 Aspectos da Usinagem e Programação CNC

Usinagem CNC 97

Conceito CNC Os comandos numéricos computadorizados, ou controles numéricos computadorizados denominados como CNC, possibilitam o controle dos movimentos de uma máquina através da leitura de um programa desenvolvido por um programador contendo os movimentos da ferramenta de corte.

Os volantes de movimentos situados em todos os eixos de movimento de uma máquina convencional são substituídos por servomotores com deslocamento e velocidades comandados por um CNC.

Isto faz com que, diferentemente das máquinas convencionais, nas quais o elo de ligação era os volantes de movimento, o CNC torne-se esse elo de ligação das máquinas modernas.

Basicamente os CNC são compostos de um hardware e um software. O hardware é composto de inúmeros circuitos integrados e microprocessadores responsáveis por todo cálculo numérico dos movimentos das máquinas.

O software é responsável pela interface entre o homem e a máquina e fornece a linguagem de programação a ser utilizada nos programas CNC para que os movimentos da máquina sejam executados.

Diferentemente dos computadores domésticos, os CNCs não apresentam um armazenamento físico de dados (HD). Os programas e parâmetros são armazenados em memórias localizados no hardware do CNC. Essas memórias podem ser:

ROM e EPROM – Utilizadas para armazenar partes inalteráveis do sistema de operação do CNC como, por exemplo, ciclos fixos.

Passo 1 / Aula teórica 30 min

Nessa aula serão apresentados o conceito de CNC e suas aplicações em máquinas..

Primeira Aula

Servomotor O servomotor é um motor que apresenta total controle de posicio-namento circular e é composto de uma parte fixa (o estator) e outra móvel (o rotor). O estator é bobi-nado como um motor elétrico con-vencional, porém, apesar de utilizar alimentação trifásica, não pode ser ligado diretamente à rede, pois utiliza alimentação especialmente confeccionada para proporcionar alta dinâmica ao sistema (o rotor é composto por ímãs permanentes dispostos em linha e um gerador de sinais – resolver – instalado para fornecer sinais de velocidade e posição).

98 Usinagem CNC

EEPROM – Armazena dados que são gerados no momento de instalação do sistema operacional do CNC, tais como parâmetros específicos da máquina.

RAM – Armazena programa e dados de correção da ferramenta de corte.

Aplicações do CNC A aplicação dos CNCs em uma máquina permite:

redução da interferência humana no processo. armazenamento de programas e parâmetros que são

rapidamente alterados. Movimentos simultâneos e precisamente definidos. rápida mudança de ferramentas e peças, e troca

automática de velocidades de rotação e avanço. Em função dessas características, os CNCs podem ser aplicados em qualquer máquina que tenha seu posicionamento, velocidade e aceleração controlados, resultando assim na automatização dessa máquina.

Máquinas controladas numericamente podem ser encontradas nas indústrias têxteis, alimentícias, de embalagens, de calçados, de plásticos, de usinagem, etc.

Apesar dos sistemas de controle de movimento terem sido aplicados durante a evolução do homem desde o século 14, a sua utilização nos modelos que conhecemos atualmente surgiu em 1948 por John C. Parsons no MIT (Massachusetts Institute of Technology). Nessa proposta, Parson e o MIT propuseram:

o uso do computador para calcular a trajetória da ferramenta de corte e armazenar esses dados em cartões perfurados.

o uso de dispositivos de leitura de cartões perfurados para ler esses cartões perfurados.

Dividir a turma em grupos de cinco pessoas e solicitar que os grupos apresentem, com o maior grau de detalhamento possível, o que aprenderam a respeito de CNC e suas aplicações, fazendo uma comparação das vantagens da aplicação CNC em tornos convencionais.

Ao final, solicitar que expliquem ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

Usinagem CNC 99

Características de máquina CNC As máquinas eram totalmente manuais até 1950. Nelas, o homem, manualmente, controlava os movimentos e a sua habilidade individual determinava a qualidade da peça fabricada. Na produção de lotes de peças, mesmo sendo iguais, todas as peças variavam conforme o cansaço ou estresse do operador. A utilização de CNC introduz uma alteração radical no processo de usinagem, permitindo que as máquinas executem movimentos repetitivos com a mesma precisão.

Em função disso, a introdução de máquinas CNC no processo de usinagem justifica-se pelo aumento da precisão das peças, pela possibilidade de fabricação de peças complexas e pelo desejo da indústria para o aumento da produtividade.

No entanto, essas novas exigências fazem com que haja naturalmente novos conceitos aplicados na construção de

Nessa aula serão apresentadas as características de uma máquina CNC.

Passo 1 / Aula teórica 30 min

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (cartazes, livros, canetas, etc.).

Segunda Aula

Fig. 1 – Máquina CNC.

100 Usinagem CNC

uma máquina CNC em relação a uma máquina convencional.

O desejo de alta produtividade exige altas velocidades de avanço e profundidade de corte no processo de usinagem, o que causará aumento da força de corte e do calor na estrutura da máquina.

Isso implica deformações térmicas, deflexões, vibrações da máquina e, conseqüentemente, perda de precisão das peças fabricadas. Também faz com que a estrutura das máquinas CNC deva ser mais rígida que as máquinas convencionais.

Uma característica da estrutura das máquinas CNC está relacionada com o seu material. Enquanto que máquinas convencionais são feitas de ferro fundido, com superfícies de deslizamento endurecido por chamas, as máquinas CNC são constituídas de aço soldado por apresentar maior resistência e rigidez. Existem máquinas CNC feitas com base de ligas de concreto que apresentam excelente rigidez e estabilidade térmica.

Para aumentar a precisão dos movimentos das máquinas-ferramenta, os problemas de atritos e folgas entre os sistemas mecânicos são melhorados através da utilização de novos sistemas, tais como:

Transmissão dos movimentos através de fusos de esferas. (Ver figura 2)

Controle de posicionamento através de servomotor associado ao encoder ou régua ótica.

Além dos problemas com a estrutura da máquina e com os sistemas de movimentos, o calor dissipado pelo processo de usinagem com altas velocidades causa dilatações térmicas na máquina CNC, sendo uma fonte de imprecisão.

Isso faz com que no projeto de máquinas-ferramenta sejam utilizados mancais e matérias de baixo atrito,

Fig. 2 – Fuso de esfera

Encoder Dispositivo rotativo acoplado ao eixo de movimento responsável pelo controle do posicionamento angular e transformação desse movimento em movimento linear para o controle da máquina CNC. Régua ótica Dispositivo ótico montado linear-mente sobre os eixos de movi-mento, responsável pelo controle de posicionamento da máquina-ferramenta. Apresenta maior precisão e custo em relação ao encoder.

Usinagem CNC 101

detalhes de dissipação de calor na estrutura das máquinas, em máquinas modernas sistemas de compensação de erro, via software, conforme variação da temperatura ambiente.

Uma diferença de 1°C em 1.000 mm pode causar erros de até 0,01 mm.

Dividir os jovens em grupos de cinco pessoas e solicitar que os grupos apresentem, com o maior grau de detalhamento possível, o que aprenderam a respeito de Máquinas CNC e suas características, fazendo uma comparação com as exigências relacionadas com a estrutura, sistemas de transmissão e fontes de erros entre máquinas CNC e máquinas convencionais.

Ao final, deverão explicar ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (cartazes, livros, canetas, etc.).

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

Nessa aula terá início o conceito de estrutura de programação CNC, e serão abordados os tipos de sistema de coordenadas (coordenadas absolutas e incrementais) utilizados para realizar o movimento em uma máquina CNC.

Terceira Aula

102 Usinagem CNC

Sistema de coordenadas Toda geometria da peça a ser fabricada é fornecida à máquina CNC através de um sistema de coordenadas cartesianas.

Esse sistema é definido no plano formado pelo cruzamento de uma linha paralela ao movimento longitudinal (Eixo Z – Comprimento da Peça – Torneamento) e uma linha paralela ao movimento transversal (Eixo X – diâmetro da peça – Torneamento).

Todo o movimento da ponta de corte da ferramenta é descrito nesse plano XZ, onde as coordenadas são obtidas através da origem desse sistema (posição X0 Z0) e podem ser coordenadas absolutas ou incrementais.

Através do sistema de coordenadas absolutas, a origem do sistema de coordenadas (X0Z0) é estabelecida pelo programador em um determinado ponto da peça a ser fabricada e todas as demais coordenadas são obtidas através dessa origem fixa.

A figura 3 exemplifica a obtenção das coordenadas da trajetória da ferramenta descrita pelos pontos (A, B, C, D e E) através do sistema de coordenadas absolutas.

Educador, não esqueça que as coordenadas do Eixo X são representadas em relação ao diâmetro da peça a ser fabricada.

Passo 1 / Aula teórica 30 min

Fig. 3 – Coordenadas absolutas

Usinagem CNC 103

No sistema de coordenadas incrementais, a origem do sistema é estabelecida para cada movimento da ferramenta. Todas as medidas são feitas através da distância a ser deslocada. A figura 4 exemplifica a obtenção das coordenadas da trajetória da ferramenta descrita pelos pontos ABCDE através do sistema de coordenadas incrementais.

Com base em uma lista de exercícios abordando coordenadas absolutas e incrementais, separar os jovens em grupos e promover a resolução e discussão da lista.

Nessa aula será abordado o posicionamento do sistema de coordenada na peça a ser fabricada em tornos CNC.

Quarta Aula

Educador, utilize na lista geometrias baseadas em operações de torneamento, nas quais o jovem deverá determinar as coordenadas que descrevem a trajetória da ferramenta de corte nos sistemas de coordenadas absoluta e incremental (ver exercício 5).

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

Fig. 4 - Coordenadas Incrementais.

104 Usinagem CNC

Posicionamento do sistema de coordenadas Para as operações de torneamento a serem executadas em um torno CNC, a posição de origem do sistema de coordenadas é definida pela linha de centro do eixo-árvore (posição X0) e por uma linha qualquer perpendicular à linha de centro do eixo-árvore (posição Z0).

Na prática, a posição Z0 pode ser definida de duas formas distintas: face frontal ou face de encosto da peça a ser fabricada, conforme ilustrado na figura 5.

Com base em uma lista de exercícios abordando coordenadas absolutas e incrementais e origem do sistema de coordenadas, separar os jovens em grupos e promover a resolução e discussão da lista.

Passo 2 / Aula sugerida 30 min

Educador, demonstre para os jovens as características da programação CNC com o posicionamento da origem da face frontal e na face de encosto da peça a ser usinada.

Passo 1 / Aula prática 20 min

Fig. 5

Usinagem CNC 105

Norma de programação Conforme visto anteriormente, a introdução do CNC nas máquinas-ferramenta, possibilitando ao comando numérico a edição e armazenamento local do programa NC e, principalmente, a utilização de uma linguagem de programação para comandar a máquina-ferramenta, revolucionou a integração entre a máquina-ferramenta e o processo de usinagem.

O programa NC é o responsável por informar, através de uma linguagem própria de programação e de coordenadas do plano cartesiano, a trajetória da ferramenta e os parâmetros de corte para que a máquina possa executar a usinagem.

No início, sua aplicação no ambiente industrial encontrou grandes restrições decorrentes do grande número de fabricantes de CNC e, conseqüentemente, de linguagens de programação próprias, fazendo com que surgisse em 1978 a norma ISO 6983, criando assim uma linguagem universal de programação NC, conforme ilustrado na tabela 1.

Nessa aula serão abordados as funções e códigos de programação envolvidos com a norma de programação CNC ISO 6.983.

Quinta Aula

Educador, utilize na lista geometrias baseadas em operações de torneamento nas quais o jovem deverá determinar, para origem nas faces frontal e de encosto da peça a ser fabricada, as coordenadas que descrevem a trajetória da ferramenta de corte nos sistemas de coordenadas absoluta e incremental (ver exercício 6).

Passo 1 / Aula teórica 30 min

106 Usinagem CNC

Funções G

G00 Interpolação linear com avanço rápido

G01 Interpolação linear com avanço programado

G02 Interpolação circular – Sentido horário

G03 Interpolação circular – Sentido anti-horário

G04 Tempo de espera

G40 Cancela compensação automática do raio da Ferramenta

G41 Ativa compensação automática do raio da ferramenta à esquerda

G42 Ativa compensação automática do raio da ferramenta à direita

G70 Dimensões em polegadas

G71 Dimensões em milímetros

G90 Dimensões absolutas

G91 Dimensões incrementais

Funções M M00 Parada do programa

M01 Parada opcional do programa

M03 Eixo árvore sentido horário

M04 Eixo árvore sentido anti-horário

M05 Parada do eixo árvore

M06 Troca da ferramenta

M08 Liga refrigeração da ferramenta

M09 Desliga refrigeração da ferramenta

M30 Fim do programa

Tabela 1 – Exemplo de comandos da linguagem de programação ISO 6983

Essa linguagem de programação foi de extrema importância para a aplicação do programa NC no ambiente industrial, sendo até hoje utilizada como padrão mundial de programação.

Basicamente existem duas famílias de comando nesse tipo de linguagem de programação:

Funções G – Funções que regem os movimentos da máquina CNC.

Funções M – Chamadas de funções miscelâneas, regem funções relacionadas com a operação da máquina CNC.

No entanto, essa linguagem não abrange os recursos próprios de programação de todos os CNCs, tais como ciclos automáticos personalizados, sub-rotinas e funções especiais, fazendo com que a programação desses recursos exija programas NC específicos para cada CNC.

Usinagem CNC 107

Dividir a turma em grupos de cinco pessoas e solicitar que os grupos descrevam com suas palavras a função e a aplicação de três funções G e três funções M relacionadas com a norma ISO 6983. Ao final, deverão explicar ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

Funções de programação Dentre as funções de programação descritas na Norma ISO 6983, a família das funções G define para a máquina CNC os movimentos da ferramenta de corte, e por isso suas principais funções (G0, G1, G2 e G3) serão estudas a seguir.

Essas funções podem ser modais e não modais, sendo que:

Funções modais – Após serem ativadas no CNC, permanecem ativas para as linhas de programação posteriores, até que haja uma função de seu cancelamento.

Funções não modais – Apresentam efeito somente no bloco de programação em que foram ativadas. Para os blocos posteriores, não apresentam nenhuma função.

Passo 1 / Aula teórica 30 min

Nessa aula serão abordados os principais comandos de movimentos utilizados na programação de máquinas CNCs, assim como o conceito de funções modais e não modais.

Sexta Aula

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (cartazes, livros, canetas, etc.).

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

108 Usinagem CNC

Função G0 ou G00 – Posicionamento rápido Faz com que a máquina desloque-se para a coordenada programada através de uma linha reta com o máximo de velocidade da máquina.

Essa função é modal e somente deve ser utilizada para movimentos de recuo e aproximação da ferramenta de corte.

Função G1 ou G01 – Interpolação linear com avanço programado Faz com que a máquina desloque-se para a coordenada programada através de uma linha reta com uma velocidade de avanço (F) programada pelo programador.

Essa função é modal e é utilizada para movimentos retilíneos de corte da ferramenta.

Função G2 e G3 – Interpolação circular Faz com que a máquina desloque-se para a coordenada programada através de um arco com raio (R) e com uma velocidade de avanço (F) programada pelo programador.

Essa função é modal e é utilizada para movimentos circulares de corte da ferramenta.

Os arcos podem ser horários (G3) ou anti-horários (G2), conforme ilustrado na Fig. 6.

Fig. 6 – Arcos horários e anti-horários

A figura 7 exemplifica a programação da trajetória da ferramenta com o auxílio das funções de programação G0, G1, G2 e G3.

Usinagem CNC 109

Fig. 7– Exemplo de programação

Dividir a turma em grupos de cinco pessoas e solicitar que executem a programação CNC da operação de acabamento em geometrias indicadas em uma lista de exercício, com base nos comandos G0, G1, G2 e G3 vistos nessa aula. Os exercícios que não forem resolvidos em sala de aula deverão ser terminados em casa, para correção e discussão na aula seguinte.

Educador, a lista de exercícios deve conter inúmeras geometrias de peças a serem fabricadas em tornos CNC (ver exercício 7).

Observe que a quantidade de grupos deve ser um número par para que os próprios grupos façam as correções dos exercícios entre eles.

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

110 Usinagem CNC

Baseado nos grupos da aula anterior, distribuir os exercícios resolvidos entre os grupos para que realizem a correção. Isso permite que a aula se transforme numa aula de interpretação de programas NC.

Solicitar aos grupos que realizem a correção dos exercícios entre eles.

Sortear grupos para apresentarem a resolução das peças existentes na lista de exercícios, de forma a verificar e solucionar as dificuldades apresentadas pelos jovens na programação CNC.

Nessa aula será abordado o conceito de compensação do raio da ferramenta nas operações de usinagem em um torno CNC.

Oitava Aula

Passo 3 / Discussão das listas de exercícios 15 min

Passo 2 / Correção das listas de exercícios 30 min

Nessa aula será realizada a correção e discussão da lista de exercício 7 sobre programação CNC envolvendo as Funções G0, G1, G2 e G3.

Sétima Aula

Passo 1 / Orientação da turma 5 min

Usinagem CNC 111

Compensação do raio da ferramenta Em função de todas as ferramentas de cortes aplicadas nas operações de torneamento apresentarem um raio na ponta de corte e o movimento programado através das coordenadas para a trajetória da ferramenta não levar em consideração esse raio, as peças fabricadas apresentarão imprecisões geométricas.

Para que isso não ocorra, os CNC apresentam, através de funções da família, recursos de compensação do raio da ferramenta. Esses recursos são descritos através das funções G40, G41 e G42, conforme descrito a seguir.

Função G40 – Cancela compensação do raio da ferramenta Cancela as funções de compensação da ferramenta (G41 e G42), sendo programada em um bloco próprio. Essa função é modal.

Função G41 e G42 – Ativa compensação do raio da ferramenta Ativam a compensação do raio da ferramenta, fazendo com que a máquina se movimente compensando o valor do raio da ferramenta definido nas páginas de corretores pelo operador.

Essas funções são modais e somente podem ser aplicadas durante o acabamento da peça. Movimentos em avanço rápido (G0) não são permitidos quando a compensação da ferramenta (G41 ou G42) estiver ativa.

A utilização da função G41 ou G42 deve levar em consideração o tipo de movimento da ferramenta de corte, conforme ilustrado na figura 8.

Passo 1 / Aula teórica 30 min

112 Usinagem CNC

Fig. 8 - Compensação do raio da ferramenta

A figura 9 exemplifica a programação da trajetória da ferramenta com o auxílio das funções de programação G0, G1, G2 e G3.

Fig. 9 - Exemplo de programação

Dividir a turma em grupos de cinco pessoas e solicitar que executem a programação CNC da operação de acabamento em geometrias indicadas em uma lista de exercícios, com base nos comandos G0, G1, G2, G3, G40, G41 e G42 vistos nessa aula. Os exercícios que não forem resolvidos em sala de aula deverão ser terminados em casa, para correção e discussão na aula seguinte.

Passo 2 / Atividade sugerida 30 min

Usinagem CNC 113

Baseado nos grupos da aula anterior, distribuir os exercícios resolvidos entre os grupos para que realizem a correção. Isso permite que a aula se transforme numa aula de interpretação de programas NC.

Solicitar aos grupos que realizem a correção dos exercícios entre eles.

Sortear grupos para apresentarem a resolução das peças existentes na lista de exercícios, de forma a verificar e solucionar as dificuldades apresentadas pelos jovens na programação CNC.

Nessa aula será apresentado o conceito de fluxograma de programação CNC.

Décima Aula

Passo 3 / Discussão das listas de exercícios 15 min

Passo 2 / Correção das listas de exercícios 30 min

Nessa aula será realizada a correção e discussão da lista de exercícios sobre programação CNC envolvendo as Funções G40, G41 e G42.

Nona Aula

Educador, a lista de exercícios deve conter inúmeras geometrias de peças a serem fabricadas em tornos CNC (ver exercício 8).

Passo 1 / Orientação da turma 5 min

114 Usinagem CNC

Fluxograma de Programação CNC Além da trajetória da ferramenta de corte descrita através das funções G0, G1, G2, G3, G40, G41 e G42, o programa NC é composto de outras inúmeras informações relacionadas à troca de ferramenta, nome do programa, ativação da zero peça, acionamento da rotação da peça, etc.

Essas informações variam conforme os recursos e estrutura das máquinas CNC, sendo comum o fornecimento, por parte do fabricante da máquina, de um fluxograma de programação para auxiliar a programação CNC. A figura 10 ilustra um exemplo de fluxograma para a programação de um torno CNC.

Fig. 10 – Fluxograma de programação

Educador, forneça aos jovens o fluxograma de programação do equipamento que será utilizado nas aulas práticas.

Passo 1 / Aula teórica 30 min

Usinagem CNC 115

Dividir a turma em grupos de cinco pessoas e solicitar que reescrevam pelo menos três peças já programadas anteriormente no formato do fluxograma de programação.

Baseado nos grupos da aula anterior, distribuir os exercícios resolvidos entre os grupos para que realizem a correção. Isso permite que a aula se transforme numa aula de interpretação de programas NC.

Solicitar aos grupos que realizem a correção dos exercícios entre eles.

Sortear grupos para apresentarem a resolução das peças existentes na lista de exercícios, de forma a verificar e solucionar as dificuldades apresentadas pelos jovens na programação CNC.

Nessa aula serão apresentados os conceitos relacio-nados com ciclos automáticos de desbaste.

Décima Segunda Aula

Passo 3 / Discussão das listas de exercícios 15 min

Passo 2 / Correção das listas de exercícios 30 min

Nessa aula será realizada a correção e discussão dos programas reescritos conforme o fluxograma de programação.

Décima Primeira Aula

Passo 2 / Atividade sugerida 30 min

Passo 1 / Orientação da turma 5 min

116 Usinagem CNC

Ciclo automático de desbaste Conforme visto anteriormente, o programador é capaz de determinar facilmente a trajetória da ferramenta relacionada com o acabamento da peça a ser fabricada.

No entanto, antes da operação de acabamento, é necessário realizar a operação de desbaste, que é composta por inúmeras linhas de programação (G0 e G1) cujas coordenadas não são facilmente determinadas pelo programador.

Em função disso, todos os CNC voltados para a operação de torneamento apresentam ciclos predefinidos para a execução dessa operação de desbaste. Dentre esses ciclos, a seguir será descrito o ciclo G66.

Função G66 – Ciclo automático de desbaste longitudinal Esse ciclo permite a execução da operação de desbaste de uma peça utilizando apenas um bloco de programação.

Essa função requer um subprograma com a trajetória da ferramenta de corte na operação de acabamento da peça.

O G66 apresenta a seguinte sintaxe de programação: G66 X Z I K (U1) W P F Onde:

X = Diâmetro de referência para início de torneamento

X = Maior diâmetro da peça bruta + 4 (usinagem externa)

X = Menor diâmetro da peça bruta -4 (usinagem interna)

Educador, os ciclos de desbaste automático podem variar conforme o CNC. Abaixo será descrito o ciclo de desbaste automático G66, amplamente utilizado nos CNC MACH9 das indústrias Romi S.A.

Passo 1 / Aula teórica 30 min

Usinagem CNC 117

Z = Comprimento de referência para início do torneamento

Z= Comprimento da peça em bruto +2 I = Sobremetal no Eixo X K = Sobremetal no Eixo Z W = Incremento por passada (diâmetro) P = Subprograma com o perfil de acabamento F = Avanço programado para a operação de desbaste U1 = Ativa pré-acabamento, após operação de

desbaste A Figura 11 ilustra um exemplo de programação do ciclo G66.

Fig. 11 – Exemplo de programação do ciclo G66

Dividir a turma em grupos de cinco pessoas e solicitar que executem a programação das operações de desbaste e acabamento de pelo menos três peças já programadas anteriormente no formato do fluxograma de programação.

Considerar para esta atividade duas ferramentas de corte distintas, uma para o desbaste e outra para o acabamento.

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

118 Usinagem CNC

Baseado nos grupos da aula anterior, distribuir os exercícios resolvidos entre os grupos para que realizem a correção. Isso permite que a aula se transforme numa aula de interpretação de programas NC.

Solicitar aos grupos que realizem a correção dos exercícios entre eles.

Sortear grupos para apresentarem a resolução das peças existentes na lista de exercícios, de forma a verificar e solucionar as dificuldades apresentadas pelos jovens na programação CNC.

Antes de realizar a execução dos programas CNC diretamente nos movimentos reais da máquina ferramentas, os CNC apresentam recursos de simulação gráfica capazes de realizar uma verificação da seqüência

Passo 1 / Orientação da turma 5 min

Nessa aula será executada a simulação dos programas CNC na máquina CNC ou em computadores.

Décima Quarta Aula

Passo 3 / Discussão das listas de exercícios 15 min

Passo 2 / Correção das listas de exercícios 30 min

Nessa aula será realizada a correção e discussão da lista de exercícios sobre programação CNC da aula 12, envolvendo as operações de desbaste e acabamento.

Décima Terceira Aula

Passo 1 / Orientação da turma 5 min

Usinagem CNC 119

de movimento e alertar o programador de eventuais erros ou colisões.

Em virtude disso, separar os jovens em grupos e permitir que insiram os programas NC realizados ao longo desse capítulo em um computador ou na própria máquina CNC para que se familiarizem com os recursos de simulação.

Solicitar aos jovens que, em grupo, insiram os programas NC realizados ao longo deste capítulo em um computador ou na própria máquina CNC para que se familiarizem com os recursos de simulação.

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 2 / Desenvolvimento 35 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com a simulação do programa NC, é necessário providenciar o torno CNC ou computadores com software de simulação.

Passo 3 / Apresentação dos resultados

10 min

120 Usinagem CNC

Nessa aula será realizada a avaliação prática referente ao capítulo 3.

Décima Quinta Aula

Usinagem CNC 121

PROJETO ESCOLA FORMARE

CURSO: .........................................................................................................................

ÁREA DO CONHECIMENTO: Usinagem CNC

Nome ....................................................................................Data: ......../......../ ........

Avaliação Prática

Baseado no desenho da peça abaixo, e considerando a dimensão da peça bruta Ø 93 X 81 mm, realizar a programação das operações de desbaste e acabamento com ferramentas de corte distintas.

Os parâmetros de corte a serem considerados são: desbaste (Ap=2 mm; Vc=300m/min; fz=0,2 mm/volta; sobremetal para acabamento 0,3 mm) acabamento (Vc=400m/min; fz=0,1mm/volta).Conceitue a operação de fresamento e cite dois exemplos de peças fabricadas por esse processo.

122 Usinagem CNC

Usinagem CNC 123

Neste capítulo serão apresentados conceitos relativos ao manuseio do torno CNC e, sob a supervisão de um educador ou operador especializado, os jovens executarão na prática operações de torneamento em um tarugo de náilon, de modo a contribuir para a experiência profissional no ambiente industrial.

Conceituar e exemplificar o manuseio do torno CNC.

Conceituar as seqüências de operações de torneamento.

Capacitar o jovem à execução das principais operações de torneamento via programação CNC.

Capacitar o jovem à execução de uma peça em náilon.

Objetivos

4 Usinagem de Componente em Torno CNC

124 Usinagem CNC

Usinagem CNC 125

Normas de segurança Os mesmos cuidados no manuseio das máquinas convencionais vistos no capitulo 2 devem ser respeitados no manuseio das máquinas CNC.

Além disso, por serem máquinas com operações mais automatizadas, alguns cuidados adicionais devem ser observados:

Leituras das tabelas de segurança e atenção. Localização do botão de emergência. O acionamento

desse botão interrompe todos os movimentos da máquina.

Nunca abrir a porta da máquina durante um ciclo de operação.

Antes de iniciar o ciclo de usinagem, verificar se o programa a ser executado está corrente e que não exista nenhuma mensagem de erro no CNC.

Além dos cuidados de operação, essas máquinas devem ter cuidados especiais com a sua manutenção:

Verificar o funcionamento correto dos sistemas de lubrificação e do sistema de fechamento da placa autocentrante (pneumático ou hidráulico).

Realizar um pré-aquecimento do eixo árvore antes de iniciar a operação de usinagem. Esse pré-aquecimento pode ser realizado por um programa padrão ou pelo próprio programa da peça a ser fabricada. Executar o programa em vazio por 10 a 20 min.

Educador, volte a enfatizar os cuidados com a operação e a utilização de EPI no manuseio de tornos CNC.

Nessa aula serão estudados os equipamentos de pro-teção individual e as normas de segurança que devem ser respeitadas para garantia da integridade física do jovem durante as aulas práticas e, principalmente, em sua carreia profissional.

Primeira Aula

Passo 1 / Aula teórica 30 min

126 Usinagem CNC

Dividir a turma em quatro grupos e solicitar o desenvolvimento em forma de painel de cinco riscos de acidentes possíveis no manuseio de torno CNC e seus respectivos procedimentos de prevenção.

Ao final, apresentarão ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

Características do torno CNC e do CNC Conforme observado no capítulo anterior, as máquinas CNC apresentam algumas características próprias com relação às máquinas convencionais, tais como:

barramento; chaparias de proteção; servomotores; sistemas de transmissão de movimentos modernos

(fusos de esferas); sistemas de controle (encoder ou régua ótica); sistema de lubrificação automático.

Com base nessas características, e com o auxílio do equipamento utilizado nas aulas práticas, demonstrar para os jovens essas características próprias no torno CNC, assim como os recursos de programação,

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (cartazes, livros, canetas, etc.).

Nessa aula serão observadas as características envolvidas com o torno CNC e o CNC.

Segunda Aula

Passo 2 / Atividade sugerida 20 min

Passo 1 / Orientação da turma 10 min

Usinagem CNC 127

operação e transmissão de dados do CNC dessa máquina.

Solicitar aos jovens que, em grupos, listem as características do torno CNC que o diferenciam do torno convencional. Em seguida, que insiram os programas NC realizados ao longo desse capítulo em um computador ou na própria máquina CNC para que se familiarizem com os recursos de simulação.

Nessa aula serão inseridos conceitos da seqüência de operações de usinagem em peças de uso industrial.

Terceira Aula

Educador, solicite aos jovens que indiquem fisicamente as características encontradas no torno CNC, socializando assim o conhecimento e a discussão. Nessa aula, incentive os jovens à discussão das vantagens dessas características em relação ao torno convencional.

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar ao manuseio do torno CNC, é necessário providenciá-lo.

Passo 2 / Desenvolvimento 25 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados

15 min

128 Usinagem CNC

Dividir a turma em grupos de cinco pessoas e solicitar planejem a seqüência de operações (considerando o tipo de operação e se ela será de desbaste ou acabamento) de peças reais e/ou desenhos de peças.

As máquinas CNC apresentam basicamente três modos de operação:

Operação Automática – Nesse módulo os movimentos da máquina serão regidos por um programa CNC previamente inserido nele.

Operação MDI (MANUAL DATA INPUT – Inserção de dados manuais) – Esse módulo permite que o programador comande a máquina através de funções

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (peças reais, desenhos de peças, cartazes e canetas).

Educador, com base em exemplos de componentes simples (usinagem externa) de uso industrial, demonstrar para os jovens a seqüência correta de operações de torneamento externo, tais como, torneamento externo, faceamento e abertura de canais, assim como conceitos de operações de desbaste, semi-acabamento, acabamento e sobremetal.

Passo 2 / Atividade sugerida 30 min

Passo 1 / Aula teórica 20 min

Essa aula será dedicada ao conhecimento dos modos de operação de uma máquina CNC.

Quarta Aula

Passo 1 / Orientação da turma 15 min

Usinagem CNC 129

G ou M da norma ISO 6.983. É amplamente utilizado para movimentos simples da máquina, ligar a rotação do eixo árvore e para o procedimento de torneamento de castanhas.

Operação Manual – Permite a movimentação de eixos individuais através de uma manivela eletrônica. É utilizado para realizar a operação de zeramento da peça e das ferramentas de corte e para realizar operações simples de torneamento. O incremento da manivela eletrônica pode ser configurado através do CNC, fazendo com que ela execute um movimento mais rápido ou mais lento.

Solicitar aos jovens que, individualmente ou em grupo, executem as seguintes atividades:

Carregar e executar um programa em vazio em módulo automático.

Ativar uma determinada rotação e sentido de giro através da operação MDI.

Movimentar os Eixos X e Z através da manivela eletrônica.

Configurar o valor de incremento da manivela eletrônica.

Passo 2 / Desenvolvimento 25 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar ao manuseio do torno CNC, é necessário providenciá-lo. Promover junto aos jovens a interação com os módulos de operação MDI e operação manual.

130 Usinagem CNC

Normalmente, os tornos CNC apresentam um sistema de variação de rotação da peça conforme o diâmetro da peça a ser usinada, mantendo assim a velocidade de corte constante. Uma outra forma de trabalho é definindo uma determinada rotação para a operação de usinagem. Além desses recursos, os tornos CNC apresentam outros inúmeros recursos relacionados com asfunções miscelâneas (M), tais como abertura e fechamento da placa autocentrante, abertura e fechamento da porta, avanço e recuo do contraponto, etc.

Baseado nesses recursos e nos recursos disponíveis no equipamento a ser utilizado nessa aula prática, demonstrá-los aos jovens através do módulo de operação MDI.

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar ao manuseio do torno CNC, é necessário providenciá-lo. Promover junto aos jovens a interação com os módulos de operação MDI e operação manual.

Passo 1 / Aula prática – Orientação da turma 10 min

Nessa aula serão abordados o sistema de variação de rotação da máquina-ferramenta e os recursos de operação relacionados com as funções M (miscelâneas).

Quinta Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 3 / Apresentação dos resultados 5 min

Usinagem CNC 131

10 min

Solicitar aos jovens que, individualmente ou em grupo, executem, através do módulo de operação MDI, os recursos de operação relacionados com as funções miscelâneas (M).

Conforme visto anteriormente, na fixação de peças cilíndricas em tornos é comum a utilização de placas com três castanhas.

No torno CNC essas castanhas são feitas de aço não endurecido, para que o programador possa realizar o torneamento delas conforme o diâmetro da peça a ser fixada.

Esse procedimento de torneamento da castanha fornece os seguintes benefícios:

Melhor fixação da peça. Maior rapidez na troca de peças. Maior precisão dimensional. Melhor concentricidade.

Passo 1 / Orientação da turma 25 min

Esta aula será dedicada à inserção prática e conceitual do torneamento das castanhas da placa autocentrante.

Sexta Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 2 / Desenvolvimento 25 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados

132 Usinagem CNC

30 min

O procedimento de torneamento está relacionado com o fechamento da castanha em um calco com diâmetro inferior ao da peça a ser usinada e torneamento dela, através do módulo de operação manual ou MDI, na dimensão da peça a ser fixada. A figura 1 ilustra o procedimento de torneamento de castanhas, no qual foi utilizado um calço de diâmetro 60,5 mm para fixar uma peça com diâmetro 75,5 mm com 15 mm de apoio.

Fig. 1 – Torneamento da castanha

Educador, demonstre aos jovens o procedimento e os cuidados a serem adotados para realizar o torneamento das castanhas.

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar ao manuseio do torno CNC, é necessário providenciá-lo equipado com placa de três castanhas, um jogo de castanhas moles, uma ferramenta de torneamento interno e um calço de apoio.

Passo 2 / Demonstração do torneamento

de castanhas

Usinagem CNC 133

Antes de realizar a usinagem das peças a serem fabricadas, o operador deve montar as ferramentas de corte no porta-ferramenta ou torre de ferramentas e determinar, para cada uma delas, sua dimensão (Eixo X e Z). Cada ferramenta é denominada por um número (T01, T02, T03) que apresenta uma relação na página de corretor da ferramenta no CNC.

O operador deve carregar nessa página as dimensões da ferramenta de corte nos eixos X e Z. Além dessas dimensões, deverá inserir os raios da ferramenta nessa página.

Em virtude de o comprimento da ferramenta ser medido em relação a um ponto de referência da máquina CNC determinado pelo seu fabricante, cada máquina CNC apresenta um procedimento para a realização dessa medição.

Após a determinação dos comprimentos das ferramentas de corte, o operador ainda necessita determinar a posição de origem dos sistemas de coordenadas (X0Z0), denominada zero peça. Em função de a posição X0 ser automaticamente determinada pelo centro do eixo árvore, o procedimento de determinação do zero peça refere-se à determinação da posição da peça em relação ao Eixo Z. O valor encontrado é inserido na página de zero peça (G54) do CNC.

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial e os perigos relacionados com a sua execução.

Nessa aula serão abordados os procedimentos de zeramento da peça e determinação do comprimento da ferramenta de corte (Eixo X e Z).

Sétima Aula

Passo 1 / Orientação da turma 30 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados

10 min

134 Usinagem CNC

Solicitar aos jovens que, individualmente ou em grupo, executem o dimensionamento das ferramentas de corte e zero peça.

Em função da importância dessa atividade no manuseio de tornos CNC, a aula seguinte será utilizada para melhor a habilidade dos jovens nesse procedimento

Nessa aula serão aperfeiçoadas as habilidades dos jovens na determinação da dimensão das ferramentas de corte e zeramento da peça.

Oitava Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 2 / Desenvolvimento 15 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar ao manuseio do torno CNC, é necessário providenciá-lo equipado com diversas ferramentas de corte e uma peça de náilon.

10 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados

Usinagem CNC 135

Recordar junto aos jovens as orientações da aula anterior referentes ao dimensionamento das ferramentas e zero peça.

Solicitar aos jovens que, individualmente ou em grupo, executem o dimensionamento das ferramentas de corte e zero peça.

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Educador, promova junto aos jovens a interação com os procedimentos de dimensionamento da ferramenta de corte e zeramento da peça, assim como das páginas de inserção dos dados no CNC.

Passo 2 / Desenvolvimento 40 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar ao manuseio do torno CNC, é necessário providenciá-lo equipado com diversas ferramentas de corte e uma peça de náilon.

Passo 1 / Orientação da turma 5 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados

40 min

136 Usinagem CNC

Como conclusão da prática no torno CNC, os jovens, em grupos, devem programar e executar a usinagem de uma peça em náilon.

Com base na peça a ser usinada em náilon no final do curso, separar os jovens em grupos de cinco e solicitar que determinem a seqüência de operações e realizem a programação da operação de desbaste.

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Educador, providencie o desenho da peça a ser usinada no final do curso,o ferramental disponível e a dimensão do material bruto.

Nessa aula será realizada a determinação e programação da operação de desbaste na peça a ser fabricada no final do curso em náilon.

Nona Aula

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

10 min

Passo 1 / Orientação da turma

Passo 3 / Apresentação dos resultados 10 min

Usinagem CNC 137

Nessa aula os grupos deverão, com base na ferramenta de corte de acabamento, realizar a programação da operação de acabamento da peça final do curso em náilon.

Solicitar que os alunos realizem a programação da operação de acabamento.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Educador, providence as informações referentes à ferramenta de acabamento a ser utilizada.

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Nessa aula será realizada a programação da operação de acabamento da peça a ser fabricada no final do curso em náilon.

Décima Aula

10 min

Passo 1 / Orientação da turma

Passo 3 / Apresentação dos resultados

10 min

138 Usinagem CNC

Nessa aula os grupos deverão, com base na ferramenta de corte do tipo bedame, realizar a programação da operação de canal da peça final do curso em náilon.

Solicitar que os alunos realizem a programação da operação de canal.

Passo 1 / Orientação da turma 30 min

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Educador, providence as informações referentes à ferramenta de corte do tipo bedame.

Nessa aula será realizada a programação da operação de canal da peça a ser fabricada no final do curso em náilon.

Décima Primeira Aula

Passo 3 / Apresentação dos resultados 10 min

Usinagem CNC 139

Antes de realizar a execução dos programas CNC diretamente nos movimentos reais da máquina-ferramenta, os jovens deverão digitar e simular os programas CNC desenvolvidos, a fim de verificar possíveis erros de programação.

A inserção do programa CNC na máquina-ferramenta pode ser realizada de diversas formas:

Digitação manual diretamente no CNC da máquina. Digitação manual em alguns editores de texto e sua

transmissão através de disquete ou cabo de transmissão RS 232.

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com a simulação do programa NC, é necessário providenciar o torno CNC ou computadores com software de simulação. Baseado nos recursos disponíveis no equipamento utilizado na aula prática, demonstrar para os jovens os recursos de inserção do programa CNC para a máquina. Em função da importância dessa atividade no manuseio de tornos CNC, a aula seguinte será utilizada para melhor a habilidade dos jovens nessa simulação do programa CNC, digitação e transmissão dos dados para a máquina .

Nessa aula será executada a digitação, simulação e correção do programa CNC da peça final do curso, desenvolvida pelos jovens em grupos nas aulas anteriores. Os jovens também terão contato com os recursos disponíveis para a transmissão do programa CNC para a máquina.

Décima Segunda Aula

10 min

Passo 1 / Orientação da turma

140 Usinagem CNC

Solicitar aos jovens que, individualmente ou em grupo, realizem a digitação do programa CNC (diretamente no CNC) ou em um editor de texto no computador (nesse caso, transmitir o programa para a máquina) e a sua simulação, verificando assim possíveis falhas no processo de usinagem.

Relembrar aos jovens as orientações dadas na aula anterior referentes aos recursos de digitação do programa NC, simulação e transmissão de dados.

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com a simulação do programa NC, é necessário providenciar o Torno CNC ou computadores com software de simulação.

Passo 1 / Orientação da turma 5 min

Nessa aula serão aperfeiçoadas as habilidades dos jovens na simulação do programa CNC, sua digitação e sua transmissão para a máquina.

Décima Terceira Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 2 / Desenvolvimento 30 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados 10 min

Usinagem CNC 141

Solicitar aos jovens que, individualmente ou em grupo, realizem a digitação do programa CNC (diretamente no CNC) ou em um editor de texto no computador (nesse caso, transmitir o programa para a máquina) e a sua simulação, verificando assim possíveis falhas no processo de usinagem.

Após a simulação e correção do programa CNC, deve-se realizar o teste de usinagem em vazio para verificar se não haverá colisão entre as ferramentas de corte e a placa de fixação, assim como se o dimensionamento das ferramentas de corte e zero peça estão corretos.

Após a realização desse teste, os jovens em grupo devem fixar a peça bruta na placa de fixação, e carregar o programa CNC a ser executado em módulo de operação automático para realizar a usinagem da peça.

Para que não haja surpresa na primeira peça com relação a dimensões inferiores ao especificado (“peça morta”), os jovens devem colocar para cada ferramenta

Passo 1 / Orientação da turma 20 min

Nessa aula será executada a usinagem da peça final do curso em náilon, assim como a manipulação dos corretores da ferramenta.

Décima Quarta Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 2 / Desenvolvimento 35 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados

10 min

142 Usinagem CNC

de corte um valor positivo de 0,5 mm no corretor de dimensão da ferramenta.

Com as ferramentas corrigidas, executar a usinagem da peça e no final checar as dimensões. Conforme os valores obtidos na peça final, corrigir novamente as ferramentas de corte na página de corretores do CNC e realizar novamente a usinagem.

Solicitar aos jovens que, em grupo, realizem as seguintes atividades:

Testar em vazio do programa CNC já corrigido. Corrigir em 0,5 mm as dimensões das ferramentas de

corte antes da usinagem. Executar a usinagem da peça final. Medir a peça final e corrigir novamente as dimensões

das ferramentas de corte. Executar novamente a usinagem da peça final.

Passo 2 / Desenvolvimento 25 min

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com a execução do programa NC, é necessário providenciar o torno CNC, o ferramental de corte, a peça de náilon e os equipamentos de proteção individual (óculos de proteção e protetores auriculares). Chamar a atenção dos jovens com relação aos seguintes pontos:

Uso de EPIs.

Não operar o torno CNC com a porta aberta. Em virtude da importância dessa atividade no manuseio de tornos CNC e da quantidade de grupos, a aula seguinte será utilizada para melhor a habilidade dos jovens na execução da peça final e manipulação de corretores da ferramenta.

Usinagem CNC 143

Relembrar aos jovens as orientações dadas na aula anterior referentes à execução do programa NC.

Educador, em virtude de essa atividade se relacionar com a execução do programa NC, é necessário providenciar o torno CNC, o ferramental de corte, a peça de náilon e os equipamentos de proteção individual (óculos de proteção e protetores auriculares). Chamar a atenção dos jovens com relação aos seguintes pontos:

Uso de EPIs.

Não operar o torno CNC com a porta aberta.

Passo 1 / Orientação da turma 5 min

Nessa aula serão aperfeiçoadas as habilidades dos jovens na execução da peça final e manipulação dos corretores da ferramenta.

Décima Quinta Aula

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 3 / Apresentação dos resultados

10 min

144 Usinagem CNC

Solicitar aos jovens que, em grupo, realizem as seguintes atividades:

Testar em vazio do programa CNC já corrigido. Corrigir em 0,5 mm as dimensões das ferramentas de

corte antes da usinagem. Executar a usinagem da peça final. Medir a peça final e corrigir novamente as dimensões

das ferramentas de corte. Executar novamente a usinagem da peça final.

Educador, discuta com os jovens o aprendizado obtido nessa atividade prática. Nesse momento pode-se fazer observações com relação à importância dessa atividade no dia-a-dia do ambiente industrial, verificando o desempenho da turma e os pontos de maior e menor dificuldade dessa atividade.

Passo 2 / Desenvolvimento 40 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados 5 min

Usinagem CNC 145

Exercício 1 – Segunda Aula – Capítulo 1 - Aspectos da Usinagem Convencional Com base nos componentes mecânicos descritos abaixo e que fazem parte de uma caixa de redução, identificar com um “X” o tipo de operação de usinagem utilizado em sua fabricação (torneamento ou fresamento).

Processo Item Descrição

Torneamento Fresamento A Pino B Eixo C Eixo excêntrico D Maçanetas E Placas de junção F Extremos de alavancas G Buchas H Tampas I Mancal K Guias L Armações M Engrenagens

Exercícios

146 Usinagem CNC

Exercício 2 – Sexta Aula – Capítulo 1 – Tipos de Acabamento e Fluidos de Corte

1 Com base nos desenhos abaixo, determinar o intervalo admissível de rugosidade superficial (Ra) e as possíveis operações de usinagem para alcançar esse nível de acabamento.

Usinagem CNC 147

2 Descreva a função do fluido de corte. .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

3 Cite três benefícios com a utilização de fluidos de corte. .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

4 Como os fluidos de corte podem ser classificados? .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

5 Quais são os critérios a serem adotados para a seleção dos fluidos de corte. .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

148 Usinagem CNC

Exercício 3 – Sétima Aula – Capítulo 1 – Cálculo dos Parâmetros de Corte

1 Determinar a rotação e a velocidade de avanço para as seguintes condições de corte: a. Torneamento com profundidade de corte de 3 mm, em um diâmetro bruto de 50

mm, avanço de 0,15 mm/volta e velocidade de corte de 100m/min. b. Torneamento com profundidade de corte de 2 mm, em um diâmetro bruto de 70

mm, avanço de 0,1 mm/volta e velocidade de corte de 80m/min. c. Torneamento com profundidade de corte de 4 mm, em um diâmetro bruto de 100

mm, avanço de 0,25 mm/volta e velocidade de corte de 150m/min. d. Torneamento com profundidade de corte de 1 mm, em um diâmetro bruto de 52

mm, avanço de 0,2 mm/volta e velocidade de corte de 90m/min.

2 Determinar as velocidades de corte e de avanço para as seguintes condições de corte: a. Torneamento com profundidade de corte de 3 mm, em um diâmetro bruto de 60

mm, avanço de 0,15 mm/volta e rotação de 1000 rpm. b. Torneamento com profundidade de corte de 2 mm, em um diâmetro bruto de 100

mm, avanço de 0,15 mm/volta e rotação de 500 rpm. c. Torneamento com profundidade de corte de 1 mm, em um diâmetro bruto de 30

mm, avanço de 0,2 mm/volta e rotação de 1500 rpm. d. Torneamento com profundidade de corte de 2,5 mm, em um diâmetro bruto de 75

mm, avanço de 0,14 mm/volta e rotação de 810 rpm.

Usinagem CNC 149

Exercício 4 – Oitava Aula – Capítulo 1 – Seleção da Ferramenta de Corte Considerando que o eixo abaixo seja de Aço 1045 e que seu processo de fabricação envolva a utilização de três operações de torneamento: desbaste externo, faceamento e acabamento Externo.

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Exercício 5 – Terceira Aula – Capítulo 3 – Coordenadas Absolutas e Incrementais

1 Considerando o exemplo abaixo, determinar as coordenadas absolutas e incrementais dos pontos que fazem parte da trajetória da ferramenta de corte (ABCDEFG).

2 Considerando o exemplo abaixo, determinar as coordenadas absolutas e incrementais dos pontos que fazem parte da trajetória da ferramenta de corte (ABCDEFG).

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Exercício 6 – Quarta Aula – Capítulo 3 – Origem do Sistema de Coordenadas

1 Considerando o exemplo abaixo, determinar as coordenadas absolutas e incrementais dos pontos que fazem parte da trajetória da ferramenta de corte (ABCDEFG).

2 Considerando o exemplo abaixo, determinar as coordenadas absolutas e incrementais dos pontos que fazem parte da trajetória da ferramenta de corte (ABCDEFG).

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Exercício 7 – Sexta Aula – Capítulo 3 – Funções G0, G1, G2 e G3. Executar a trajetória de acabamentos das peças a seguir, com base nas funções G0, G1, G2 e G3. a.

b.

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c.

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Exercício 8 – Oitava Aula – Capítulo 3 – Funções G0, G1, G2, G3, G40, G41 e G42. Executar a trajetória de acabamentos das peças a seguir, com base nas funções G0, G1, G2 e G3, G40, G41 e G42. a.

b.

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c.

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Exercício 1 – Segunda Aula – Capítulo 1 – Aspectos da Usinagem Convencional

Processo Item Descrição

Torneamento Fresamento A Pino X B Eixo X C Eixo excêntrico X D Maçanetas X E Placas de junção X F Extremos de alavancas X G Buchas X H Tampas X I Mancal X K Guias X L Armações X M Engrenagens X X

Exercício 2 – Sexta Aula – Capítulo 1 - Tipos de Acabamento e Fluidos de Corte

1 Um triângulo: rugosidade Ra acima de 12 μm Dois triângulos: rugosidade Ra entre 6 a 9 μm Três triângulos: rugosidade Ra entre 0,8 a 1,5 μm Quatro triângulos: rugosidade Ra entre 0,1 a 0,3 μm

2 O fluido de corte apresenta as seguintes funções:

Refrigerar a região de contato entre a peça e a ferramenta de corte (região de corte). Lubrificar as superfícies em atrito, facilitando, assim, o corte. Remover o cavaco da região de corte. Proteger a ferramenta de corte, peça e, principalmente, a máquina-ferramenta da

oxidação e corrosão.

3 Dentre os benefícios com a utilização dos fluidos de corte, destacam-se:

redução das forças de corte e potência para realizar o corte do material; redução da energia consumida pela máquina-ferramenta; redução da temperatura de trabalho.

Gabarito dos Exercícios

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4 Os fluidos de corte podem ser classificados através de:

fluídos de corte miscível à água; fluídos de corte não miscível à água; óleos minerais; óleos vegetais; óleos animais; fluídos de corte a base de gases e névoas; fluídos de corte a base de sólidos.

5 Os critérios de seleção dos fluídos de cortes são:

material da peça fabricada; material da ferramenta de corte; tipo de operação de usinagem.

Exercício 3 – Sétima Aula – Capítulo 1- Cálculo dos Parâmetros de Corte

1

a. n= 637 rpm Vf= 95,55 mm/min b. n= 364 rpm Vf= 36,4 mm/min c. n= 478 rpm Vf= 119,5 mm/min d. n= 551 rpm Vf= 110,2 mm/min

2

a. Vc = 188,4 m/min Vf= 150 mm/min b. Vc = 157 m/min Vf= 75 mm/min c. Vc = 141,3 m/min Vf= 300 mm/min d. Vc = 190,7 m/min Vf= 113,4 mm/min Exercício 4 – Oitava Aula – Capítulo 1 – Seleção da Ferramenta de Corte a. Operação de desbaste externo: Inserto com geometria 80°; Operação de

acabamento: Inserto com geometria 55° e Operação de faceamento: Inserto com geometria 90°.

b. Operação de desbaste externo: CCMT 06 02 08-PR GC 4015; Operação de

acabamento: DCMT 07 02 02 - PF CT5015 e Operação de faceamento: SCMT 09T3 04-PF CT5015

Usinagem CNC 159

c. Operação de desbaste externo: Ap = 1,6 mm; fz = 0,19 mm/volta; Vc = 460 m/min; Operação de acabamento: Ap = 0,3 mm; fz = 0,06 mm/volta; Vc = 460 m/min e Operação de faceamento: Ap = 0,4 mm; fz = 0,11 mm/volta; Vc = 390 m/min.

d. Operação de desbaste externo: 4883 rpm; Operação de acabamento: 4883 rpm e

Operação de faceamento: 7763 rpm.

Exercício 5 – Terceira Aula – Capítulo 3 – Coordenadas Absolutas e Incrementais 1 Coordenadas Absolutas Coordenadas Incrementais

Pto A X0 Z58 Pto A X0Z58 Pto B X20 Z48 Pto B X20Z-10 Pto C X20 Z38 Pto C X0Z-10 Pto D X36 Z30 Pto D X16Z-8 Pto E X36 Z20 Pto E X0Z-10 Pto F X100 Z20 Pto F X64Z0 Pto G X100 Z0 Pto G X0Z-20 2 Coordenadas Absolutas Coordenadas Incrementais

Pto A X0 Z63 Pto A X0Z63 Pto B X23 Z52 Pto B X23Z-11 Pto C X23 Z41 Pto C X0Z-11 Pto D X37 Z34 Pto D X14Z-7 Pto E X37 Z23 Pto E X0Z-11 Pto F X75 Z23 Pto F X38Z0 Pto G X75 Z0 Pto G X0Z-23 Exercício 6 – Quarta Aula – Capítulo 3 – Origem do Sistema de Coordenadas 1 Coordenadas Absolutas Coordenadas Incrementais

Pto A X0 Z60 Pto A X0Z60 Pto B X33 Z60 Pto B X33Z0 Pto C X33 Z48 Pto C X0Z-12 Pto D X45 Z42 Pto D X12Z-6 Pto E X45 Z30 Pto E X0Z-12 Pto F X100 Z20 Pto F X55Z-10 Pto G X100 Z0 Pto G X0Z-20 2 Coordenadas Absolutas Coordenadas Incrementais

Pto A X0 Z0 Pto A X0Z0 Pto B X33 Z0 Pto B X33Z0 Pto C X33 Z-12 Pto C X0Z-12 Pto D X45 Z-18 Pto D X12Z-6 Pto E X45 Z-30 Pto E X0Z-12 Pto F X100 Z-40 Pto F X55Z-10 Pto G X100 Z-60 Pto G X0Z-20

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Exercício 7 – Sexta Aula – Capítulo 3 – Funções G0, G1, G2 e G3. 1 a. G0 X0 Z2 G1 X0 Z0 F.2 G1 X60 Z0 F.2 G1 X60 Z-12 F.2 G3 X130 Z-47 R35 G1 X130 Z-97 1 b. G0 X0 Z2 G1 X0 Z0 F.2 G1 X22 Z0 F.2 G3 X30 Z-4 R4 G1 X30 Z-24 F.2 G1 X60 Z-49 F.2 G2 X80 Z-59 R10 G1 X80 Z-89 F.2 1 c. G0 X0 Z104 G1 X0 Z102 F.2 G1 X30 Z102 F.2 G1 X36 Z99 F.2 G1 X36 Z69 F.2 G2 X56 Z59 R10 G1 X80 Z39 F.2 G1 X120 Z39 F.2 G3 X128 Z35 R4 G1 X128 Z0 F.2 Exercício 8 – Oitava Aula – Capítulo 3 – Funções G0, G1, G2, G3, G40, G41 e G42. 1 a. G0 X84 Z-89 G41 G1 X80 Z-89 F.2 G1 X80 Z-59 F.2 G3 X60 Z-49 R10 G1 X30 Z-24 F.2 G1 X30 Z-4 F.2 G2 X22 Z0 R4 G1 X0 Z0 F.2 G40 1 b. G0 X0 Z2 G42 G1 X0 Z0 F.2 G1 X30 Z0 F.2 G1 X36 Z-3 F.2 G1 X36 Z-33 F.2 G2 X56 Z-43 R10 G1 X80 Z-63 F.2

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G1 X120 Z-63 F.2 G3 X128 Z-67 R4 G1 X128 Z-102 F.2

G40 1 c. G0 X132 Z0 G41 G1 X128 Z0 F.2 G1 X128 Z35 F.2 G2 X120 Z39 R4 G1 X80 Z39 F.2 G1 X56 Z59 F.2 G3 X36 Z69 R10 G1 X36 Z99 F.2

G1 X30 Z102 F.2 G1 X0 Z102 F.2 G40

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Aresta postiça Camada de cavaco formada na superfície de contato entre o cavaco e a superfície de saída da ferramenta. Essa camada permanecendo aderente à aresta de corte modifica seu comportamento em relação à força de corte, acabamento superficial da peça e desgaste da ferramenta.

Encoder Dispositivo rotativo acoplado ao eixo de movimento, responsável pelo controle do posicionamento angular e transformação desse movimento em movimento linear para o controle da máquina CNC.

EPI Equipamento de Proteção Individual.

Fresadora horizontal Ferramenta de corte que atua no eixo horizontal em relação à peça usinada.

Fresadora vertical Ferramenta de corte que atua no eixo vertical em relação à peça usinada.

Fresadora universal Ferramenta de corte que pode atuar no eixo vertical ou horizontal em relação à peça usinada.

Memória EEPROM Memória do CNC onde são armazenados os dados gerados no momento de instalação do sistema operacional, tais como parâmetros específicos da máquina.

Memórias EPROM e ROM Memórias do CNC utilizadas para armazenar partes inalteráveis do sistema de operação como, por exemplo, ciclos fixos.

Memória RAM Memória do CNC onde é realizado o armazenado de programa e dados de correção da ferramenta de corte.

Operação automática Nesse módulo os movimentos da máquina serão regidos por um programa CNC previamente inserido nele.

Operação manual Permite a movimentação de eixos individuais através de uma manivela eletrônica. É utilizado para realizar a operação de zeramento da peça e das ferramentas de corte e para realizar operações simples de torneamento. O incremento da manivela eletrônica

Glossário

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pode ser configurado através do CNC, fazendo com que ela execute um movimento mais rápido ou mais lento.

Operação MDI (MANUAL DATA INPUT – Inserção de dados manuais) – Esse módulo permite que o programador comande a máquina através de funções G ou M da norma ISO 6.983. É amplamente utilizado para movimentos simples da máquina, ligar a rotação do eixo-árvore e para o procedimento de torneamento de castanhas.

Período neolítico Período da pedra polida que se inicia cerca de 10 mil a.C.

Período paleolítico Período que corresponde ao intervalo entre a primeira utilização de utensílios de pedra pelo homem (cerca de dois milhões de anos atrás) até o início do período neolítico.

Porta-ferramenta de grampo ou placa Porta-ferramenta que permite uma fixação rígida de ferramenta, mesmo em casos de extremas forças de corte. Em virtude da complexidade de ajuste não é utilizado normalmente na indústria.

Porta-ferramenta de torre quadrada Porta-ferramenta que permite a fixação de até quatro ferramentas de forma simultânea, assim como a troca das ferramentas de forma rápida. Amplamente utilizado em tornos convencionais.

Porta-ferramenta oscilante Porta-ferramenta empregado na fixação ferramentas que sofrem pouco esforço de usinagem, sendo que o seu calco esférico permite um rápido ajuste de altura da ferramenta. É empregado em tornos leves.

Pré-história Período da história que antecede a escrita.

Régua ótica Dispositivo ótico, montado linearmente sobre os eixos de movimento, responsável pelo controle de posicionamento da máquina-ferramenta. Apresenta maior precisão e custo em relação ao encoder.

Servomotor Máquina síncrona composta de uma parte fixa (o estator) e outra móvel (o rotor). O estator é bobinado como um motor elétrico convencional, porém, apesar de utilizar alimentação trifásica, não pode ser ligado diretamente à rede, pois utiliza alimentação especialmente confeccionada para proporcionar alta dinâmica ao sistema. (O rotor é composto por ímãs permanentes dispostos em linha e um gerador de sinais (resolver), instalado para fornecer sinais de velocidade e posição).

Usinagem CNC 165

AGOSTINHO O.L. ET AL. Tolerâncias, ajustes, desvios e análise de dimensões. São Paulo: Edgard Blücher, , 1977. 295 p.

DINIZ, A.E.; MARCONDES, F.C. ; COPPINI, N.L. Tecnologia da Usinagem dos Materiais. São Paulo: MM Editora , 1999. 242 p.

FERRARESI, D. Fundamentos da usinagem dos Metais. São Paulo: Edgard Blücher, , 1981. 753 p.

GERLING, H. A Volta da Máquina-Ferramenta. Rio de Janeiro: Editora Reverté LTDA, 1977. 232 p.

Guia de Ferramenta CoroKey, Sandvik, 8 Edição, 2005.

Manual de Programação e Operação CNC MACH 9, Indústria Romi S.A.

Material didático. Disponível em <http://www.cimm.com.br>. Acesso em: 26 fev 2007.

Referências

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