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Programação 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.


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


1 Programação CNC Primeira Aula

Conceito CNC...................................................................................................19 Aplicações do CNC...........................................................................................20

Segunda Aula Características de máquina CNC .....................................................................21

Terceira Aula Sistema de coordenadas ..................................................................................24

Quarta Aula Posicionamento do sistema de coordenadas ...................................................26

Quinta Aula Norma de programação....................................................................................27

Sexta Aula Funções de programação.................................................................................29

Sétima Aula Correção de exercícios.....................................................................................32

Oitava Aula Compensação do raio da ferramenta ...............................................................33

Nona Aula Correção de exercício.......................................................................................35

Décima Aula Fluxograma de Programação CNC ..................................................................36

Décima Primeira Aula Correção dos programa ....................................................................................37

Décima Segunda Aula Ciclo automático de desbaste...........................................................................38

Décima Terceira Aula Correção de exercícios.....................................................................................40

Décima Quarta Aula Simulação .........................................................................................................41

Décima Quinta Aula Avaliação Prática ..............................................................................................43

2 Torno CNC Primeira Aula

Normas de segurança ......................................................................................47 Segunda Aula

Características do torno CNC e do CNC ..........................................................48

Sumário


Terceira Aula Demonstração ..................................................................................................50

Quarta Aula Atividade prática – Modos de operação de uma máquina CNC.......................51

Quinta Aula Atividade prática – Sistema de variação de rotação.........................................52

Sexta Aula Atividade prática – Inserção prática e conceitual do torneamento das castanhas da placa autocentrante .............................................................53

Sétima Aula Atividade prática – Procedimentos de zeramento da peça e determinação do comprimento da feramenta de corte. ....................................55

Oitava Aula Atividade prática – Aperfeiçoamento de habilidades na determinação da dimensão das ferramentas de corte e zeramento da peça..........................57

Nona Aula Atividade prática – Determinação e programação da operação de desbaste na peça ........................................................................................58

Décima Aula Atividade prática – Programação da operação de acabamento da peça .........59

Décima Primeira Aula Atividade prática – Programação da operação de canal da peça ....................60

Décima Segunda Aula Atividade prática – Digitação, simulação e correção do programa CNC da peça final .....................................................................................................61

Décima Terceira Aula Atividade prática – Aperfeiçoamento das habilidades na simulação do programa CNC..................................................................................................62

Décima Quarta Aula Atividade prática – Usinagem final da peça......................................................63

Décima Quinta Aula Atividade prática – Aperfeiçoamento das habilidades na execução da peça final. ....................................................................................................65


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

1 Programação CNC


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).


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


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.


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

Segunda Aula

Fig. 1 – Máquina 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.


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.



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


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.


Fig. 3 – Coordenadas absolutas


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).


Fig. 4 - Coordenadas Incrementais.


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


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).



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.


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.


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




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.


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.



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


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.



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.






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

Décima Aula



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).



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.



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.




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

Décima Segunda Aula



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

Décima Primeira Aula




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.



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.






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


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

Décima Quarta Aula



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



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


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

Décima Quinta Aula


PROJETO ESCOLA FORMARE

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

ÁREA DO CONHECIMENTO: Programação 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.

ProgramaçãoCNC 45

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 Torno CNC


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



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,


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

Segunda Aula




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.



15 min


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.



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

Quarta Aula



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.


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.


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


Passo 3 / Apresentação dos resultados 5 min


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.


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

Sexta Aula





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


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



10 min


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, 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



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, 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.


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.



40 min


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, 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


10 min

Passo 1 / Orientação da turma



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.


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


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



10 min


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.




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



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



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.


Nessa aula serão aperfeiçoadas as habilidades dos jovens na simulação do programa CNC, sua digitação e sua transmissão para a máquina.

Décima Terceira Aula





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


Nessa aula será executada a usinagem da peça final do curso em náilon, assim como a manipulação dos corretores da ferramenta.

Décima Quarta Aula




10 min


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.


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.


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.


Nessa aula serão aperfeiçoadas as habilidades dos jovens na execução da peça final e manipulação dos corretores da ferramenta.

Décima Quinta Aula



10 min


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.





Exercício 5 – Terceira Aula – Capítulo 1 – 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).



Exercício 6 – Quarta Aula – Capítulo 1 – Origem do Sistema de Coordenadas




Exercício 7 – Sexta Aula – Capítulo 1 – 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.


c.


Exercício 8 – Oitava Aula – Capítulo 1 – 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.


c.


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 1 – 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 1 – 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


Exercício 7 – Sexta Aula – Capítulo 1 – 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 1 – 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


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


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


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).


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

usinagem cnc a - formare.org.br mix/programacao_cnc.pdf · 4 programação cnc ser humano sobre a...

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