1ª AULA cnc 2012-1

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Centro Federal de Educação Centro Federal de Educação Tecnológica de GoiásTecnológica de Goiás

Disciplina: Manufatura Assistida por Computador

Prof. Paulo Rosa da Mota

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História da automaçãoHistória da automação

Automação através da história

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Desde a pré-história, o homem se preocupa em poupar o esforço:– Invenção da roda– Moinho de vento– Uso de força animal – Rodas d`águas– Máquinas à vapor– Energia Elétrica– Etc

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A motivação foi a necessidade de aumentar a produção e a produtividade, que forçou o ser humano a criar uma séries de inovações:– Máquinas cada vez mais modernas, capazes de

executar com mais precisão e rapidez os trabalhos manuais;

– Uso de energias alternativas a energia hidráulicas e dos músculos.


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Em 1946, foi desenvolvido o primeiro computador de grande porte totalmente eletrônico usando válvulas. O Eniac ocupava uma sala e pesava 30 toneladas. Consumia 150Kw para realizar 5000 cálculos por segundo.

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Comparação– O Eniac fazia 5.000 cálculos/s enquanto que os

computadores de hoje (4 geração) atingem 50 milhões de cálculos/s

CADComputer Aided Design “Projeto

Auxiliado por Computador”

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Nos anos 70, os setores governamentais e industriais passaram a reconhecer a importância da computação gráfica como forma de aumentar a produtividade

Nos anos 80 surgiu o CAD/CAM (Projeto e Manufatura Auxiliado por Computador)

Depois surgiu o conceito CAE (Engenharia Auxiliado por Computador)– Permitia criar modelos geométricos tridimensionais.

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Automação hojeAutomação hoje

Atualmente o CIM (Manufatura Integrada por Computador) engloba todos esses conceitos

Áreas das indústrias que são utilizados:– Automobilística– Petroquímica– Eletroeletrônico– Supermercados– etc

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Áreas operacionais de uma empresaÁreas operacionais de uma empresa

Produção Comercialização Administração

Compras

Estoques

Desenvolvimento de produtos

Marketing

Logística e distribuição

Administração de RH

Finanças

Informática e telecomunicações

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Tecnologias de produção (1)Tecnologias de produção (1)

(Adaptado de: PADOVEZE, Clóvis L. Sistemas de Informações Contábeis. São Paulo: Atlas, 2004)

Ambiente CIM (Computer Integrated Manufacturing)

MRP – JIT – OPT

PROJETO

CAD/CAE CAMEquipamentos

a CNC

CNC Único

CNC Seqüencial

Robótica

FMS

Engenharia de produto

Engenharia de processo

Estoque e fábricas

Célulasde

produção

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Exemplo de Trabalho

Programação CAM

Desbaste

Semi-acabamento

Final

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COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO (CNC)

A sigla CNC significa Comando Numérico Computadorizado e refere-se a máquinas-ferramentas comandadas por computadores.A primeira máquina-ferramenta controlada por computador foi uma fresadora. Ela surgiu em 1952 e destinava-se a usinar peças de geometria complicadas utilizadas em aviões e helicópteros.

Os benefícios trazidos pelas máquinas CNC: Fabricação de peças de geometria mais complexas, tolerâncias dimensionais mais estreitas e melhor acabamento superficial;

Maior repetibilidade das características do produto: já que as peças produzidas são idênticas umas às outras, independentemente dos fatores humanos;

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Intervenção do operador reduzida;

Fabricação precisa e consistente;

Flexibilidade;

Redução no tempo de preparação da máquina.


OUTROS BENEFÍCIOS:

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Mas como frequentemente ocorre no campo das inovações tecnológicas, o uso das máquinas CNC também trouxe alguns problemas, como:

Necessidade de investimentos relativamente elevados para aquisição dos equipamentos;

Necessidade de treinamento e capacitação de mão-de-obra, para a utilização de todo o potencial tecnológico das máquinas;

Desempregos nos segmentos de indústria onde foram instaladas.


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Eixos em Máquinas CNC


“É cada movimento (linear ou rotacional) possível de ser executado pela máquina”. Em outras palavras, são os graus de liberdade da máquina e/ou ferramenta para as mais diversas operações de usinagem;

Esquema mostrando os três eixos lineares primários (X, Y e Z) e os três eixos rotacionais (A, B e C). Alguns fabricantes definem os eixos rotacionais como sendo U (rotacional a X), V (rotacional a Y) e W (rotacional a Z).

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Quando uma máquina movimenta-se em dois eixos lineares consecutivamente e o terceiro quando os outros dois estiverem parados, esta máquina possui dois eixos e meio.

X

ZY

X

ZY Máquina-ferramenta (fresadora) com três eixos lineares (X, Y e Z)


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peça

placa

SISTEMAS DE COORDENADAS

Z - Movimento longitudinal

OBS. “Os movimentos em X e Z são dados pela ferramenta”.

X - Movimento transversal• Torno CNC:

Máquina de 2 eixos

zero-peça(X0,Z0)

Para o torneamento, todo o movimento da ponta da ferramenta é descrito neste plano XZ, em relação a uma origem pré-estabelecida (X0,Z0).


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• Fresadora CNC:

Máquina de 3 eixos lineares

ferramenta

eixo-árvoreZ

peça

X +

Z +

Y +

zero-peça(X0,Y0,Z0)

OBS. “Os movimentos em X e Y são dados pela peça (mesa da máquina) e em Z pela ferramenta”.


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Diferença entre zero-peça e zero-máquina:

• Zero-peça é um ponto definido pelo programador. Representa a origem das coordenadas (X0, Y0, Z0) da peça. Também chamado de zero-programa;

• Zero-máquina é o ponto onde os valores dos eixos são zerados para o comando. Este ponto é fixo e representa, quase sempre, o ponto mais distante da peça. E por ser um lugar seguro pode ser usado como ponto de troca para ferramentas.

Toda máquina CNC quando ligada necessita de ser referenciada (“Fazer o Home”) para que o comando conheça seus limites físicos (máximos deslocamentos nos eixos). Neste referenciamento são levados para o zero-máquina o eixo-árvore e a mesa, no caso das fresadoras, ou o carro porta-ferramentas se a máquina for um torno.


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MÁQUINAS CNCMÁQUINAS CNC

VANTAGENS: Interpolações lineares e circulares; Compactação do ciclo de usinagem; Menor interação entre homem e máquina; Seleção infinitesimal dos avanços; Troca automática de velocidade; Menor estoque de peças; Troca rápida de ferramentas.

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CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS: Fusos de esferas recirculantes; Lubrificação acentuada; Motorização: - motor principal – CA; - motores dos eixos – CC; Sistemas automáticos de fixação; Torre automática.

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SISTEMAS DE COORDENADAS: Coordenadas Absolutas: - Origem em função da peça;

Coordenadas Incrementais: - Origem estabelecida para cada movimento

da ferramenta;

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TIPOS DE FUNÇÕES: Preparatórias : o que executar ( G00 a G99) Posicionamento: onde executar ( X , Z ) Auxiliar ou Miscelânea: como executar ( M, F )

Estas funções podem ser : - Modais; - Não Modais.

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Descrição e Aplicação das Funções: N – número seqüencial de blocos; X – eixo transversal ( diâmetro ); Z – eixo longitudinal ( comprimento ); I e K – coordenadas para centro de arco; R – valor do raio.

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Introdução à ProgramaçãoIntrodução à Programação

SISTEMA ISO:*COMANDOS: FANUC, MITSUBISHI,

MACH, MCS, HEIDENHAIN, ETC.* USUÁRIOS: Ergomat, Index, Traub,

Romi e outros.

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ESTRUTURA DE ESTRUTURA DE LINGUAGEMLINGUAGEM

Programas CN: é uma maneira que o homem criou para se comunicar com a máquina por meios de códigos. São dados matemáticos.

Bloco de dados ou sentenças: caracteres, ou seja, letras de endereçamento e algarismos, palavras.

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ESTRUTURA DE ESTRUTURA DE LINGUAGEMLINGUAGEM

Caracteres: é um número, letra, espaço ou ponto que representa algo para o comando.

Letras de endereçamento: são instruções alfabéticas passadas para o comando. Ex: G, X, B, K, I, etc.

Palavras: é constituída por uma letra seguida por um valor numérico. Ex: G00, G01, Z55, X20, K.5, etc.

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FUNÇÕES FUNÇÕES PREPARATÓRIAS PREPARATÓRIAS

As funções auxiliares básicas têm a mesma definição para todos os comandos. São funções essenciais para o funcionamento do programa.

Os fabricantes de máquinas CNC podem usar funções auxiliares opcionais para ativar e desativar dispositivos ou acessórios implantados nas máquinas.

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COMANDO MACHCOMANDO MACH

G00 – Avanço rápidoG01 – Interpolação linearG02 – Interpolação circular horárioG03 – Interpolação circular anti-horárioG04 – Tempo de permanênciaG20 – Programação em diâmetroG21 – Programação em raio

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MACHMACH G33 – Ciclo de roscamento manual G37 – Ciclo de roscamento automático G40 – Cancela compensação de raio G41 – Ativa compensação de raio à esq. G42 – Ativa compensação de raio à dir. G54 – Primeira referência p/ coord. trab. G55 – Segunda referência p/ coord. trab. G66 – Ciclo automático de desb. Longitud. G67 – Ciclo automático de desb. Paralelo G70 – Programação em polegadas

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MACHMACHG71 – Programação em milímetrosG73 – Interpolação linear ponto a pontoG74 – Ciclo de torneamento e furaçãoG75 – Ciclo de faceamento G80 – Cancela o ciclo aut. de furaçãoG83 – Ciclo aut. Furação quebra cavacosG90 – Coordenadas absolutas

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MACHMACHG91 – Coordenadas incrementaisG92 – Estabelece sist. coord. e lim. rotaçãoG94 – Avanço pol/min ou mm/minG95 – Avanço pol/rot ou mm/rotaçãoG96 – Velocidade de corte constanteG97 – Rotação constanteG99 – Reset da memória

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Funções auxiliares básicasFunções auxiliares básicasM00 – parada de programaM01 – parada opcional do programaM02 – fim do programaM03 – rotação sentido horárioM04 – rotação sentido anti-horárioM05 – parada do fusoM08 – liga fluído de corteM09 – desliga refrigerante de corteM30 – final de programa

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Funções auxiliares MACHFunções auxiliares MACH M06 – troca de ferramenta M11 – gama de rotação baixa M12 – gama de rotação alta M24 – abrir placa M25 – fechar placa M26 – recuar contra ponto M27 – avançar contra ponto M36 – abrir porta automática M37 – fechar porta automática M50 – ativar leitor de posição de ferramenta M51 – desativa leitor

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COMANDO FANUCCOMANDO FANUC

G00 – Avanço rápidoG01 – Interpolação linearG02 – Interpolação circular horárioG03 – Interpolação circular anti-horárioG04 – Tempo de permanênciaG20 – Programação em polegadasG21 – Programação em milímetros

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FANUCFANUCG28 – Deslocamento até o ponto referênciaG33 – Ciclo de roscamento passo a passoG40 – Cancela compensação raio de corteG41 – Ativa comp. raio de corte à esquerdaG42 – Ativa comp. raio de corte à direitaG53 à G59 – Seleção do sist.de coordenadasG63 – Zeramento de ferr. leitor de posição G70 – Ciclo de acabamentoG71 – Ciclo de desbaste longitudinal

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FANUCFANUCG72 – Ciclo de desbaste transversalG73 – Ciclo de desbaste paralelo ao perfilG75 – Ciclo de faceamento e canaisG76 – Ciclo de roscamento automáticoG77 – Ciclo de torneamento cônico/paraleloG78 – Ciclo roscamento semi-automáticoG79 – Ciclo de faceamento paralelo/cônicoG80 – Cancela ciclo de furação

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FANUCFANUCG83 – Ciclo de furaçãoG84 – Ciclo de roscamento com machoG90 – Coordenadas absolutasG91 – Coordenadas IncrementaisG92 – Limite de rotaçãoG94 – Estabelece avanço mm/min.G95 – Estabelece avanço mm/rot.G96 – Velocidade de corte constanteG97 – Rotação

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Funções Auxiliares FANUCFunções Auxiliares FANUC

M20 – aciona alimentador de barras M21 – parar alimentador de barras M24 – placa travada M25 – placa destravada M38 – avança aparador de peças M39 – retrai aparador de peças M40 – ativa modo de fixação interna da placa M41 – ativa modo de fixação externa da placa M49 – troca de barras

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COMANDO MITSUBISHICOMANDO MITSUBISHIG00 – Avanço rápidoG01 – Interpolação linearG02 – Interpolação circular horárioG03 – Interpolação circular anti-horárioG04 – Tempo de permanênciaG09 – Interpolação linear ponto a pontoG20 – Programação em polegadasG21 – Programação em milímetros

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MITSUBISHIMITSUBISHI

G22 – Chamada de subprogramaG24 – Ponto de troca deslocamento XG25 – Ponto de troca deslocamento ZG26 – Ponto de toca deslocamento X e ZG27 – Ponto de troca deslocamento Z e XG28 – Deslocamento até ponto referênciaG33 – Corte de rosca sentença por sentençaG40 – Cancela compensação de raio

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MITSUBISHIMITSUBISHI

G46 – Ativa compensação de raio completaG54 à G59 – Deslocamento do zero peçaG71 – Ciclo de desbaste longitudinalG72 – Ciclo de desbaste transversalG73 – Ciclo de desbaste // ao contornoG74 – Ciclo desb. corte interrompido, long.G75 – Ciclo desb. Corte interrompido, transG76 – Ciclo de pentear roscas longitudinal

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MITSUBISHIMITSUBISHI G82 – Ciclo para rosquear (macho, cossin.) G83 – Ciclo de furação profunda G88 – Ativar contorno em declive, desc/asc G89 – Desativa função G88 G90 – Coordenadas absolutas G91 – Coordenadas incrementais G92 – Limite de rotação G94 – Avanço em mm/minuto G95 – Avanço em mm/rotação G96 – Velocidade de corte constante G97 - Rotação

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Funções Auxiliares MitsubishiFunções Auxiliares Mitsubishi M06 – ferramenta adicional M10 – fechar placa ou pinça M11 – abrir placa ou pinça M19 – posicionar árvore principal M20 – ativar medição M40 – engrenamento 1 M41 – engrenamento 2 M42 – engrenamento 3 M43 – engrenamento 4 M92 – ligar transportado de cavacos M93 – desligar transportador de cavacos

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COMANDO SIEMENSCOMANDO SIEMENS G00 – Avanço rápido G01 – Interpolação linear G02 – Interpolação circular horário G03 – Interpolação circular anti-horário G04 – Tempo de demora G09 – Paradas precisas G22 – Coordenada em raio G23 – Coordenada em diâmetro G25 – Limite inferior de rotação G26 – Limite superior de rotação G33 – Interpolação de roscas passo a passo G40 – Desliga correção de raio da ferramenta

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SIEMENSSIEMENS G41 – Correção raio ferrm. à esq. contorno G42 – Correção raio ferrm. à dir. contorno G54 à G57 – Deslocam. ajustáveis pt. zero G70 – Dimensões em polegadas G71 – Dimensões em milímetros G90 – Coordenadas absolutas G91 – Coordenadas incrementais G94 – Avanço em mm/min ou graus/min. G95 – Avanço em mm/rotação ou pol/rotação G96 – Velocidade de corte constante G97 – Rotação constante ( cancela G96)

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Ciclos Fixos de Usinagem - Ciclos Fixos de Usinagem - SIEMENSSIEMENS

CYCLE 83 – Furação profundaCYCLE 93 – Usinagem de canaisCYCLE 95 – Ciclo de desbasteCYCLE 97 – Usinagem de roscas

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Funções Auxiliares SIEMENSFunções Auxiliares SIEMENS M10 – acionar freio M11 – desacionar freio M12 – desacionar pino de trava do fuso M22 – avançar mangote M23 – recuar mangote M64 – fechar luneta M65 – abrir luneta M68 – fechar placa ou pinça M69 – abrir placa ou pinça

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Comando MCSComando MCS

Não se utiliza o código GO sistema de coordenadas continua

POS – Posicionamento simples, X ou ZPOS L – Posicionamento linear X e ZPOL – Coordenada do centro do arco X e Z POS C H – Coordenada final arco sent. hor.POS C AH – Coord. final do arco ant.hor.

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MCSMCSRND – Comando para inserção do raioCHF – Comando para inserção do chanfroLABEL SET – Início sub-rotina(LBS ST)LABEL CALL – Chamada sub-rotina(LBC CL)LABEL SET 0 – Final sob-rotina(LBS ST 0)CICLO 0 – Reset interno(CYC CL 0)CICLO 1 – Tempo de espera(CYC CL 1)CICLO 2 – Funções auxiliares(CYC CL 2)

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MCSMCS

CICLO 1 – Tempo de espera(CYC CL 1)CICLO 2 – Funções auxiliares(CYC CL 2)CICLO 3 – Rosca passo/passo(CYC CL 3)CICLO 4 – Mudança s. coord.(CYC CL 4)CICLO 6 – Salto incondicional(CYC CL 6)CICLO 33 – Rosca automát.(CYC CL 33)

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Funções Auxiliares Funções Auxiliares Heidenhain (MCS)Heidenhain (MCS)

M13 – liga placa horário e fluído de corteM14 – liga placa anti-horário e fluído corteM37 – gama de rotação baixaM38 – gama de rotação médiaM39 – gama de rotação altaM40 – recua contra-pontoM41 – avança contra ponto

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Funções Auxiliares Funções Auxiliares Heidenhain (MCS)Heidenhain (MCS)

M46 – abre placaM47 – fecha placaM58 – velocidade de corte constanteM59 – rotação constanteM90 – desativa compensação de raioM91 – ativa compensação de raio á direitaM92 – ativa compensação de raio à esquerdaM97 – parada precisa

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Seqüência Inicial de Seqüência Inicial de Programação:Programação:

G99# estabelece machine home;T0101# seleciona ferramenta e corretor;GXZ# desloca a torre para o G92;G92 X100. Z150.# pré-set de ferramenta;M11# estabelece faixa de rotação;M03# libera giro do eixo árvore;M08# liga refrigerante de corte.

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G 33 – ciclo de roscamento ( básico ) Estrutura : G33 (X) Z K (A) (I) Onde: (X) – profundidade por passada; Z – posição final do comprimento da rosca; K – passo da rosca; (A) – abertura angular entre as entradas da rosca; (I) – conicidade no eixo X para rosca cônica.

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G 37 – ciclo de roscamento automático Estrutura : G37XZ(I)KDE(A)(B)(W)(U)(L) Onde: X – profundidade final de roscamento; Z – posição final do comprimento da rosca; (I) – conicidade no eixo X para rosca cônica; K – passo da rosca; D – profundidade para primeira passada;

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E – distância de aproximação para início; (A) – abertura angular entre as entradas de rosca; (B) – ângulo de alimentação; (W) – ângulo de saída da ferramenta; (U) – profundidade do último passe de rosca; (L) – número de repetição da função U.

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G 40 – Cancela compensação do raio

G 41 – Compensação do raio ( esquerda )

G 42 – Compensação do raio ( direita )

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G 74 – Ciclo de torneamento e furação X – diâmetro final Z – posição final W – distância para quebra cavaco I – incremento por passada no diâmetro U1 – recuo angular da ferramenta

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G 75 – ciclo de faceamento e de canais X – diâmetro final Z – posição final W – distância para quebra cavaco K – incremento por passada em Z U1 – recuo angular da ferramenta

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TEMPO DE USINAGEMTEMPO DE USINAGEM

Tempo Passivo : preparação de máquina

Tempo Ativo : tempo real de usinagem, com a ferramenta cortando material.

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Fórmulas :1. Td = L.nd / a . n2. Tac= L.nac / a . N3. Ta = Td + Tac4. nd ou nac = D- d / 2 . Pc5. Tt = Ta + Tp

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Legenda :Td – tempo de desbasteTac – tempo de acabamentoTa – tempo ativoTt – tempo totalTp – tempo passivoL – comprimento usinado

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Legenda :a – avanço da ferramentan - número de rotações por minutond – número de passadas de desbastenac – número de passadas de acabamentopc – profundidade de corte

1ª AULA cnc 2012-1

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