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Ministerio da Educação Secretaria de Educação Profissional e Tecnologica Instituto Federal de Educação, Ciencia e Tecnologia de Santa Catarina.

Comando Numérico Computadorizado Profº Deiwis Lellis Hoss

Formatação: Ericson André Borghardt [email protected] 1

COMANDOS NUMÉRICOS COMPUTADORIZADOS

CENTRO DE USINAGEM

FANUC SERIES Oi –MC

Chapecó, Outubro de 2012.




COMANDOS NUMÉRICOS COMPUTADORIZADOS

CENTRO DE USINAGEM

FANUC SERIES Oi –MC

O objetivo dessa apostila foi reunir conceitos,

fundamentos de programação e operação de CNC –

3D. Assim, alguns materias aqui apresentados foram

coletados em livros, catálogos, revistas, apostilas e

internet. Caso algum material esteja protegido por

direitos autorais, por gentileza entrar em contato com o

autor, através do e-mail: [email protected], para sejam

tomadas as devidas providências.

HOSS, Deiwis Lellis. COMANDOS

NUMÉRICOS COMPUTADORIZADOS CENTRO

DE USINAGEM FANUC Series Oi -MC. Chapecó:

IFSC-SC, 2012.




Sumário

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................................... 5

2 HISTÓRICO DO CNC ........................................................................................................................................... 6

2.1 RESUMO HISTÓRICO ............................................................................................................................. 7

3 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CNC ........................................................................................................... 8

3.1 VANTAGENS .......................................................................................................................................... 8

3.2 DESVANTAGENS .................................................................................................................................... 8

4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DO CNC ........................................................................................................ 9

4.1 MOTORES ............................................................................................................................................ 10

4.1.1 Motores de Corrente Contínua ............................................................................................................... 10

4.1.2 Motores de Passo .................................................................................................................................... 10

4.1.3 Servomotores .......................................................................................................................................... 11

5 ETAPAS DA USINAGEM COM TECNOLOGIA CNC ............................................................................................. 13

5.1 RECEBIMENTO DO DESENHO .............................................................................................................. 13

5.2 DESENHO EM CAD ............................................................................................................................... 13

5.3 PLANEJAMENTO DO PROCESSO .......................................................................................................... 13

5.4 LEVANTAMENTO DAS COORDENADAS ............................................................................................... 14

5.5 PROGRAMAÇÃO .................................................................................................................................. 14

5.6 SIMULAÇÃO GRÁFICA .......................................................................................................................... 14

5.7 MONTAGENS ....................................................................................................................................... 15

5.8 SETUP DE FIXAÇÃO E FERRAMENTAS .................................................................................................. 15

5.9 EXECUÇÃO PASSO-A-PASSO ................................................................................................................ 15

5.10 EXECUÇÃO DO LOTE ........................................................................................................................ 16

6 COORDENADAS CARTESIANAS ........................................................................................................................ 17

6.1 COORDENADAS ABSOLUTAS E INCREMENTAIS .................................................................................. 18

6.2 COORDENADAS POLARES .................................................................................................................... 19

7 LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO ................................................................................................................... 21

7.1 LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO AUTOMÁTICA APT ......................................................................... 21

7.2 LINGUAGEM EIA/ISO ........................................................................................................................... 21

7.3 LINGUAGEM INTERATIVA .................................................................................................................... 21

7.4 PRODUÇÃO GRÁFICA VIA "CAM" (COMPUTER AIDED MANUFACTURING) ........................................ 21

8 ESTRUTURA DO PROGRAMA ........................................................................................................................... 22




8.1 CARACTERES ESPECIAIS ....................................................................................................................... 22

8.2 FUNÇÕES ESPECIAIS ............................................................................................................................ 22

9 SISTEMAS DE INTERPOLAÇÃO ......................................................................................................................... 24

9.1 INTERPOLAÇÕES LINEARES ................................................................................................................. 24

9.2 INTERPOLAÇÕES CIRCULAR ................................................................................................................. 25

10 PONTOS DE REFERÊNCIA ................................................................................................................................. 26

10.1 PONTO ZERO DA MÁQUINA: M ...................................................................................................... 26

10.2 PONTO DE REFERÊNCIA: R .............................................................................................................. 26

10.3 PONTO ZERO DA PEÇA: W ............................................................................................................... 26

11 FUNÇÕES PREPARATÓRIAS DE DESLOCAMENTO ............................................................................................ 27

11.1 FUNÇÕES PREPARATÓRIAS (G) ....................................................................................................... 27

11.2 LISTAS DAS FUNÇÕES PREPARATÓRIAS COMANDO FANUC Series Oi-MC ..................................... 27

11.3 LISTA DAS FUNÇÕES MISCELÂNEAS OU AUXILIARES ...................................................................... 29

12 EXERCÍCIOS 1 ................................................................................................................................................... 30

13 SINTAXE DAS FUNÇÕES ................................................................................................................................... 37

13.1 Interpolação Helicoidal ................................................................................................................... 40

13.2 CICLOS FIXOS ................................................................................................................................... 50

14 SUBPROGRAMAS ............................................................................................................................................. 61

15 TABELAS E FÓRMULAS USADAS NA PROGRAMAÇÃO ..................................................................................... 62

16 COMO EVITAR COLISÕES EM MÁQUINAS CNC ................................................................................................ 65

17 EXEMPLO DE PROGRAMAÇÃO ........................................................................................................................ 74

18 EXERCÍCIOS 2 ................................................................................................................................................... 76

19 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................................................ 82




1 INTRODUÇÃO

Desde as antigas civilizações, o homem busca racionalizar e automatizar o seu trabalho,

por meio de novas técnicas. A automação simplifica todo tipo de trabalho, seja ele físico ou

mental. O exemplo mais comum da automação do trabalho mental é o uso da calculadora

eletrônica. No cotidiano observa-se cada vez mais a automação e a racionalização dos trabalhos

físicos em geral, por exemplo: Na agricultura veem-se novos e sofisticados tratores que

substituem a enxada, e outros meios de produção. A cada nova geração de novos produtos,

observa-se em cada modelo uma evolução que faz com que os esforços físicos e mentais sejam

reduzidos.

Hoje, controle numérico computadorizado (CNC) são máquinas encontradas em pequenas

oficinas de usinagem as grandiosas companhias de manufatura. Na realidade quase não existem

produtos fabris que não estejam de alguma forma relacionadas à tecnologia destas máquinas

ferramentas inovadoras.

O Controle Numérico (CN), e sua definição mais simples, é que todas as informações

geométricas e dimensionais contidas em uma peça, conhecida por meio de desenhos e cotas

(números), seriam entendidas e processadas pela máquina CNC, possibilitando a automação da

operação. Atualmente, a utilização do Controle Numérico Computadorizado (CNC), é a saída

mais apropriada para a solução dos mais complexos problemas de usinagem. Onde

anteriormente se exigia uma máquina ou uma ferramenta especial, atualmente é feito com o CNC

de uma forma muito simples.

Em termos simples, o objetivo de uma máquina -ferramenta com CNC é fazer com que as

ferramentas de corte ou usinagem sigam, automaticamente, uma trajetória pré-programada

através de instruções codificadas, com a velocidade da trajetória e a rotação da ferramenta ou

peça também pré-programadas. Há diversas formas de executar essa programação, algumas

manuais, outras auxiliadas por computador (CAP – Computer Aided Programming). Existem

também casos em que o próprio CNC pode ser utilizado para auxiliar na programação, usando

métodos interativos com o operador.




2 HISTÓRICO DO CNC

No processo de pesquisa para melhoria dos produtos, aliado ao desenvolvimento dos

computadores, foi possível chegar às primeiras máquinas controladas numericamente. O principal

fator que forçou os meios industriais a essa busca, foi à segunda guerra mundial. Durante a

guerra, necessitavam-se de muitos aviões, tanques, barcos, navios, armas, caminhões, etc., tudo

em ritmo de produção em alta escala e grande precisão. Grande parte da mão de obra masculina

utilizada pelas fábricas como especializada, foi substituída pela feminina, o que na época

implicava na necessidade de treinamento, com reflexos na produtividade e na qualidade. Diante

deste desafio, iniciou-se o processo de pesquisa onde surgiu a máquina comandada

numericamente. A primeira ação neste sentido surgiu em 1949 no laboratório de

Servomecanismo do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), com a união da Força

Aérea Norte americana (U.S. Air Force) e a empresa Parsons Corporation of Traverse City,

Michigan. Foi adotada uma fresadora de três eixos para as experiências. Os controles e

comandos convencionais foram retirados e substituídos pelo comando numérico, dotado de

leitora de fita de papel perfurado, unidade de processamento de dados e servomecanismo nos

eixos. A demonstração prática da máquina ocorreu em março de 1952, e o relatório final do novo

sistema somente foi publicado em maio de 1953. Em 1956 surgiu o trocador automático de

ferramentas, mais tarde em 1958, os equipamentos com controle de posicionamento ponto a

ponto e a geração contínua de contornos, que foram melhorados por este sistema em

desenvolvimento. A partir de 1957, houve nos Estados Unidos, uma grande corrida na fabricação

de máquinas comandadas por CN, pois os industriais investiam até então em adaptações do CN

em máquinas convencionais. A partir deste ano, com todos os benefícios que haviam obtido deste

sistema, surgiram novos fabricantes que inclusive já fabricavam seus próprios comandos. Devido

ao grande número de fabricantes, começaram a surgir os primeiros problemas, sendo que o

principal foi á falta de uma linguagem única e padronizada. Em 1958, por intermédio da EIA

(Eletronic Industries Association) organizou-se estudos no sentido de padronizar os tipos de

linguagem. Houve então a padronização de entrada conforme padrão RS-244 que depois passou

a EIA244A ou ASC II. A linguagem destinada a programação de máquinas era a APT

(Automatically Programed Tools), desenvolvida pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts em

1956, daí para frente foram desenvolvidas outras linguagens para a geração contínua de

contornos como AutoPrompt (Automatic Programming of Machine Tools), ADAPT, Compact II,




Action, e outros que surgiram e continuam surgindo para novas aplicações. Com o aparecimento

do circuito integrado, houve grande redução no tamanho físico dos comandos. Em 1967 surgia no

Brasil as primeiras máquinas controladas numericamente, vinda dos Estados Unidos. A partir daí,

observa-se uma evolução contínua e notável concomitantemente com os computadores em geral,

fazendo com que os comandos (CNC) mais modernos, empreguem em seu conceito físico

(hardware) tecnologia de última geração. Com isso, a confiabilidade nos componentes eletrônicos

aumentou, aumentando a confiança em todo sistema. Obs: Comando CN é aquele que executa

um programa sem memorizá-lo, e a cada execução, o comando deve realizar a leitura no veículo

de entrada. O comando CNC é aquele que após a primeira leitura do veículo de entrada,

memoriza o programa e executa-o de acordo com a necessidade, sem a necessidade de nova

leitura.

2.1 RESUMO HISTÓRICO

1940 -MARK I: primeiro computador construído por harvard e pela IBM;

1949 -contratos da PARSON COM A USAF para fabricarem máquinas

equipadas com CN;

1952 -MIT E PARSON colocam em funcionamento o primeiro protótipo CN;

1957 -início da comercialização do CN;

1967 -primeiras máquinas do CN no BRASIL;

1970 -aplicações dos primeiros comandos a CNC;

1971 -fabricado pela ROMI o primeiro torno com comando CN (COMANDO SLO-

SYN);

1977 -comandos numéricos com CNC usando tecnologia dos microprocessadores;

1980 -sistemas flexíveis de fabricação são aplicados em larga escala;




3 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CNC

3.1 VANTAGENS

As principais vantagens do CNC sobre o CN de acordo com Diniz (1990) referem-se

principalmente às possibilidades de alterar o programa durante a sua execução, além de utilizar

ciclos fixos de usinagem e empregar sub-rotinas. Desta forma, acentuam-se como principais

vantagens no CNC:

Aumento da flexibilidade;

Redução nos circuitos de "hardware" e simplificação dos remanescentes bem como

disponibilidade de programas automáticos de diagnósticos, diminuindo pessoal de

manutenção;

Eliminação do uso de fita perfurada;

Aumento das possibilidades de corrigir programas (edição);

Possibilidade do uso de equipamentos periféricos computacionais;

“Display” para operação;

A intervenção de operador relacionada a peças produto é drasticamente reduzida ou

eliminada;

Peças consistentes e precisas;

Repetibilidade;

Tempos de "setup" muito curtos;

3.2 DESVANTAGENS

Investimento inicial elevado;

Manutenção exigente e especializada;

Não elimina completamente os erros humanos;

Necessitam operadores mais especializados;

Não tem vantagens tão evidentes para séries pequenas e muito pequenas.




4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DO CNC

A função mais básica de qualquer máquina CNC é o controle de movimento automático,

preciso, e consistente. Todos os equipamentos CNC que tenha duas ou mais direções de

movimento, são chamados eixos. Estes eixos podem ser preciso e automaticamente

posicionados ao longo dos seus movimentos de translação. Os dois eixos mais comuns são

lineares (dirigido ao longo de um caminho reto) e rotativos (dirigido ao longo de um caminho

circular).

figura 1 -funcionamento convencional

Em vez de serem movimentadas virando manivelas manualmente como é feito em

máquinas ferramentas convencionais, as máquinas CNCs têm seus eixos movimentados sob

controle de servomotores do CNC, e guiado pelo programa de peça. Em geral, o tipo de

movimento (rápido, linear e circular), para os eixos se moverem, a quantidade de movimento e a

taxa de avanço (feed rate) é programável em quase todas as máquinas ferramentas CNC. A

figura 1 mostra o controle de movimento de uma máquina convencional. A figura 2 mostra um

movimento de eixo linear de uma máquina CNC.

figura 2 -funcionamento automático




4.1 MOTORES

Existem diversos tipos de motores que podem ser usados para movimentar uma máquina

CNC. Entre as soluções mais usadas podemos citar a movimentação através de motores de

passo, motor de corrente continua com encoder e Servomotores.

4.1.1 Motores de Corrente Contínua

São motores de custo elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua,

ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em contínua. Podem funcionar

com velocidade ajustável entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e

precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o

custo muito mais alto da instalação, ou no caso da alimentação usada ser contínua.

4.1.2 Motores de Passo

Muitos dispositivos computadorizados (drives, CDRom etc.) usam motores especiais que

controlam os ângulos de giro de seus rotores. Em vez de girar continuamente, estes rotores giram

em etapas discretas; os motores que fazem isso são denominados 'motores de passo'. O rotor de

um motor de passo é simplesmente um ímã permanente que é atraído, sequencialmente, pelos

polos de diversos eletroímãs estacionários, como é ilustrado na figura 3.

figura 3 – funcionamento do motor de passo

Num motor de passo, o rotor é atraído por um par de pólos do estator e a seguir, por outro.




O controle é bem fácil de ser implementado, além disso, é a solução mais barata para fazer

controle de posicionamento, porém como pontos negativos é o fato do motor induzir vibrações, e

ter ainda por cima uma velocidade um pouco limitada.

4.1.3 Servomotores

O servomotor é uma máquina síncrona composta por uma parte fixa (o estator) e outra

móvel (o rotor). O estator é bobinado como no motor elétrico convencional, porém, apesar de

utilizar alimentação trifásica, não pode ser ligado diretamente à rede, pois utiliza uma bobinagem

especialmente confeccionada para proporcionar alta dinâmica ao sistema. O rotor é composto por

ímãs permanentes dispostos linearmente e um gerador de sinais (resolver) instalado para

fornecer sinais de velocidade e posição. São exigidos, dinâmica, controle de rotação, torque

constante e precisão de posicionamento. As características mais desejadas nos servomotores

são o torque constante em larga faixa de rotação (até 4.500 rpm), uma larga faixa de controle da

rotação e variação e alta capacidade de sobrecarga.

O circuito de controle é formado por componentes eletrônicos discretos ou circuitos

integrados e geralmente é composto por um oscilador e um controlador PID (Controle

proporcional integrativo e derivativo) que recebe um sinal do sensor (posição do eixo) e o sinal de

controle aciona o motor no sentido necessário para posicionar o eixo na posição desejada

conforme a figura 4.

figura 4 – PWM do servomotor

Os servos possuem três fios de interface, dois para alimentação e um para o sinal de

controle. O sinal de controle utiliza o protocolo PWM (modulação por largura de pulso) que possui




três características básicas: Largura mínima, largura máxima e taxa de repetição. A largura do

pulso de controle determinará a posição do eixo.

Uma vez que o servo recebe um sinal de, por exemplo, 1,5 ms, ele verifica se o

potenciômetro está na posição correspondente, se estiver, ele não faz nada. Se o potenciômetro

não estiver na posição correspondente ao sinal recebido, o circuito de controle aciona o motor até

que a posição seja correta. Na figura 5 é mostrado o exemplo de servomotores.

figura 5 - Servomotores




5 ETAPAS DA USINAGEM COM TECNOLOGIA CNC

A tecnologia de comando numérico computadorizado, CNC, trouxe vantagens como

velocidade, precisão, repetitividade e flexibilidade. Mas, ao contrário do que se pode pensar,

estas vantagens só tem efeito após a peça piloto ter sido usinada. Isto ocorre devido ao tempo

necessário para obter uma única peça através do CNC, que é longo, chegando a ser superior à

usinagem convencional. Normalmente em CNC, os seguintes passos são seguidos:

5.1 RECEBIMENTO DO DESENHO

Da mesma forma como no processo convencional, a primeira etapa da usinagem inicia-se

através do recebimento do desenho da peça que deve ser analisado, interpretado e

compreendido.

5.2 DESENHO EM CAD

O ideal para trabalhar em CNC é receber o desenho em CAD. Caso isto não ocorra e

dependendo da complexidade da peça, deve-se desenha-la, pois muitas das coordenadas

necessárias à programação estão implícitas nos desenhos cotados de forma padrão, e em muitos

casos seu cálculo é complexo e sujeito a erros. Já, a obtenção de dados do desenho em CAD

ocorre de forma rápida e precisa.

É de grande importância definir neste momento o ponto de referência que será utilizado

para a programação, ou seja, deve-se escolher o ponto zero-peça. Caso o desenho tenha sido

recebido em CAD deve-se move-lo de modo que o ponto escolhido seja posicionado nas

coordenadas X=0 e Y=0.

5.3 PLANEJAMENTO DO PROCESSO

Também, da mesma forma como ocorreria na usinagem convencional, deve-se realizar a

etapa do planejamento do processo de usinagem. Esta é a etapa mais importante e mais

complexa de todo o procedimento, pois envolve a definição da forma de fixação da peça na

máquina, a definição da sequencia de usinagem, a escolha das ferramentas para cada etapa do

processo e a determinação dos dados tecnológicos para cada ferramenta (velocidade de corte,

velocidade de avanço, rotação da ferramenta, profundidade de corte, número de passadas,

rotação da ferramenta, etc.).




Destaca-se nesta fase a definição da fixação da peça na máquina. Dependendo da peça

em questão podem-se utilizar dispositivos padrões como uma morsa ou grampos de fixação, mas

algumas vezes deve-se projetar e construir um dispositivo específico que atenda a características

próprias de cada situação. Exemplo disto seria a necessidade de se soltar a peça no meio do

programa para virá-la e fixá-la novamente para continuar a usinagem, mas garantindo as relações

geométricas com a fixação inicial.

5.4 LEVANTAMENTO DAS COORDENADAS

Conhecida a forma de fixação da peça e o processo de usinagem pode se voltar ao CAD e

realizar o levantamento das coordenadas que serão relevantes na programação. Devem-se

prever pontos de entrada e saída da ferramenta e observar possíveis colisões com detalhes da

peça e também com o próprio dispositivo de fixação.

5.5 PROGRAMAÇÃO

Tendo em mãos as coordenadas obtidas do desenho da peça e conhecendo a sequencia

de operações pode-se escrever o programa. É importante que o programa seja bem comentado,

facilitando as possíveis alterações e correções que possam ser necessárias. O uso de sub-rotinas

deve ser explorado, tornando-o menor e de mais fácil manutenção. Devem-se explorar todos os

recursos que a máquina oferece para tornar o programa menor e mais eficiente, tais como ciclos

de desbastes internos, ciclos de furação, rotação de coordenadas e deslocamento de referência

entre outros. No caso de se utilizar um software para a programação, deve-se fazer a transmissão

do programa para a máquina.

5.6 SIMULAÇÃO GRÁFICA

Na realidade esta etapa ocorre juntamente com a programação, mas devido a sua

importância será destacada como uma fase específica. A simulação gráfica é uma ferramenta que

deve ser explorada ao máximo, pois permite detectar erros de programação que podem por em

risco a peça, as ferramentas, o dispositivo de sujeição e até mesmo a máquina.

Deve-se utilizar principalmente o recurso de zoom para verificar pequenos detalhes e

também a simulação em ângulos diferentes (topo, frontal, lateral, etc.). Mesmo quando se utiliza

um software de simulação gráfica, deve se realizar a simulação fornecida pela máquina, para

garantir que o programa está funcional.




Uma observação importante é que algumas funções do programa só podem ser simuladas

corretamente após realização do setup de ferramentas (que será discutido mais adiante), pois

dependem dos valores do diâmetro para serem calculadas. Mesmo assim, é um bom momento

para verificar a existência de erros grosseiros (sinal invertido, coordenadas trocadas, falta de uma

linha, etc.).

5.7 MONTAGENS

É a primeira etapa de setup da máquina. Deve-se montar o dispositivo de fixação e as

ferramentas. A montagem do dispositivo de fixação da peça é cercada de cuidados, pois se deve

limpar cuidadosamente a mesa de trabalho da máquina e a superfície de apoio do dispositivo.

Além disto, sua fixação deve observar, quando necessário, o paralelismo com os eixos de

trabalho, através da utilização de um relógio apalpador (normalmente fixado no fuso da máquina).

Na montagem das ferramentas deve observar uma cuidadosa limpeza dos suportes além

de garantir um bom aperto, evitando que ela se solte durante a usinagem. Durante a fixação das

ferramentas nos suportes deve-se buscar manter o mais curta possível, de modo a evitar

flambagens e vibrações, mas não se pode esquecer-se de verificar a possibilidade de impacto do

suporte da ferramenta com obstáculos oferecidos pela peça ou pela fixação.

Por fim, quando da instalação das ferramentas na máquina, devem-se ajustar os bicos de

fluido refrigerante de modo que todas as ferramentas sejam refrigeradas.

5.8 SETUP DE FIXAÇÃO E FERRAMENTAS

Após a instalação do dispositivo de fixação e do ferramental deve-se informar ao CNC às

características que os definem. No caso do dispositivo de fixação devem-se informar as

coordenadas X e Y que foram utilizadas como referência na programação, ou seja, deve-se

definir o zero-peça.

Para cada ferramenta deve-se informar o seu diâmetro e o seu comprimento (referência do

eixo Z). Após esta etapa pode-se realizar com segurança a simulação gráfica oferecida pelo CNC

da máquina.

5.9 EXECUÇÃO PASSO-A-PASSO

Depois de realizado todo o setup da máquina e a depuração do programa através da

simulação gráfica pode-se finalmente executar a primeira peça, denominada normalmente de




peça piloto, que sempre que possível não deve fazer parte do lote, já que existe grande

possibilidade de ocorrerem falhas não previstas. Sua execução é realizada no modo passo-a-

passo, ou seja, cada linha do programa só será executada após liberação realizada pelo

operador. Além disso, a velocidade de movimentação pode ser controlada permitindo realizar

aproximações lentas e seguras. Pode-se ligar e desligar o fluido refrigerante a qualquer instante

de modo a permitir melhor visualização dos movimentos. Esta etapa permite verificar detalhes

não previstos na etapa de programação e não visualizados na simulação.

Quando se encontra alguma linha com algum erro ou necessidade de alteração pode-se

parar a usinagem, afastar a ferramenta da peça, alterar o programa e reiniciar a partir desta linha,

continuando a analisar o programa.

5.10 EXECUÇÃO DO LOTE

Após a execução passo-a-passo ter sido concluída com sucesso e todas as correções

necessárias terem sido realizadas pode-se passar a execução das peças do lote. É a etapa final

onde as vantagens da tecnologia CNC vão surgir.

Resumindo, tem-se as seguintes etapas:

1 . Recebimento do desenho;

2 . Desenho em CAD;

3 . Planejamento do processo;

4 . Levantamento das coordenadas;

5 . Programação;

6 . Simulação gráfica;

7 . Instalação das ferramentas;

8 . Setup de ferramentas;

9 . Execução passo-a-passo;

10 . Execução do lote.




6 COORDENADAS CARTESIANAS

Todas as máquinas-ferramenta CNC são comandadas por um sistema de coordenadas

cartesianas (fig. 6) na elaboração de qualquer perfil geométrico.

figura 6 – coordenadas cartesianas para torno

Um sistema de coordenadas garante a localização de um ponto. Em fresadoras utiliza-se

um sistema de três coordenadas, padronizadas de X, Y e Z e que definem um ponto no espaço,

como mostrado na figura 7.

O sistema de eixos pode ser facilmente representado com auxílio da mão direita, onde o

polegar aponta para o sentido positivo do eixo X, o indicador para o sentido positivo do Y, e o

dedo médio para o sentido positivo do Z (Centro de Usinagem), conforme a figura 8.

figura 7 – representação dos eixos figura 8 – Regra da mão direita




6.1 COORDENADAS ABSOLUTAS E INCREMENTAIS

No sistema de programação CNC é possível utilizar dois tipos diferentes de coordenadas:

Coordenadas absolutas (G90);

Coordenadas incrementais (G91).

Define-se como sistema de coordenadas absolutas o sistema de coordenadas onde o

ponto a ser atingido pela ferramenta é dado tomando-se como referência o “zero-peça”.

Define-se como sistema de coordenadas incrementais o sistema de coordenadas onde o

ponto a ser atingido pela ferramenta é dado tomando-se como referência o ponto anterior. Para a

utilização deste tipo de sistema de coordenadas deve-se raciocinar no Comando Numérico

Computadorizado da seguinte forma: da posição em que parou a ferramenta, quanto falta para

chegar ao próximo ponto?

Para a programação CNC é fundamental conseguir analisar um desenho e obter dele suas

coordenadas. Nos desenhos à seguir pode-se observar as coordenadas de uma figura bastante

simples em duas situações diferentes. Nestes dois casos o sistema de coordenadas estará

desenhado para auxiliar nesta tarefa. Observando o desenho da figura 9, deve-se analisar os

dados da tabela com as coordenadas de cada vértice, indicados pelas letras A até H.

figura 9 – sistema de coordenadas absolutas (G90)

O exemplo anterior mostra o uso de coordenadas absolutas (baseadas em uma referência

fixa). Pode-se trabalhar com coordenadas incrementais, que sempre se relacionam com o ponto




anterior (em outras palavras, a posição atual é sempre a origem). A figura 10 apresenta um perfil

onde se considera o ponto A como sendo o ponto inicial. A tabela está preenchida com as

coordenadas incrementais.

figura 10 – Sistema de coordenadas incrementais (G91)

Durante o desenvolvimento de um programa CNC pode-se utilizar tanto coordenadas

absolutas como coordenadas incrementais, e alternar entre os sistemas a qualquer momento.

6.2 COORDENADAS POLARES

Até agora o método de determinação dos pontos era descrito num sistema de coordenadas

cartesianas, porém, existe uma outra maneira de declarar os pontos: em função de ângulos e

raios. Esse modo de programação é chamado de sistema de coordenadas polares.

Exemplo de programação:

PONTO RAIO ÂNGULO

A 55 0

B 55 60

C 55 120

D 55 180

E 55 240

F 55 300

POLO X0 Y0




1) Preencha a tabela a seguir com as coordenadas absolutas (G90) de acordo com o

desenho ao lado.

2) Preencha a tabela a seguir com as coordenadas Incrementais (G91) de acordo

com o desenho ao lado.

Coordenadas Absolutas

(G90)

PONTO X Y

A

B

C

D

E

F

G

H

Coordenadas Incrementais (G91)

PONTO X Y

DE PARA

A B

B C

C D

D E

E F

F G

G H




7 LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO

São diversos os meios de elaboração de programas CNC, sendo os mais usados:

7.1 LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO AUTOMÁTICA APT

No surgimento do CN, no início dos anos 50, a primeira linguagem de programação

utilizada foi a APT (Automatic Programmed Tool). Atualmente só é utilizada como ferramenta

auxiliar na programação de peças com geometrias muito complexas, principalmente para

máquinas de 4 e 5 eixos. A linguagem APT é uma linguagem de alto nível.

7.2 LINGUAGEM EIA/ISO

Linguagem de códigos, também conhecida como códigos G. É na atualidade a mais

utilizada universalmente, tanto na programação manual, como na programação gráfica, onde é

utilizado o CAM. Os códigos EIA/ISO foram criados antes mesmo do aparecimento das máquinas

CNC, eles eram usados nos escritórios em máquinas de escrever automáticas que utilizavam

cartões perfurados. A linguagem EIA/ISO é considerada de baixo nível.

7.3 LINGUAGEM INTERATIVA

Programação por blocos parametrizados possui blocos prontos e não usa códigos.

Para este tipo de programação a forma de programação e definido pelo fabricante do

comando. Ex. linguagem MAZATROL aplicando às máquinas MAZAK.

7.4 PRODUÇÃO GRÁFICA VIA "CAM" (COMPUTER AIDED MANUFACTURING)

Não é mais uma linguagem de programação e sim uma forma de programar em que o

programador deverá possuir os conhecimentos de: processos de usinagem; materiais;

ferramentas e dispositivos para usinagem; informática para manipulação de arquivos; máquinas

(avanços, rotações e parâmetros); domínio de um software de CAD e um de CAM.

Descrevendo de uma maneira simplificada, o programador entra com o desenho da peça,

que pode ser feito no próprio CAM ou em desenhos recebidos do CAD (Computer Aided

Designe), define matéria -prima (tipo e dimensões), ferramentas e demais parâmetros de corte,

escolhe o pós-processador de acordo com a máquina que fará a usinagem e o software de CAM

se encarregará de gerar o programa, utilizando os códigos da linguagem EIA/ISO.




8 ESTRUTURA DO PROGRAMA

A estrutura de programação para máquinas CNC utilizando a Norma ISO 6983 é

estruturada com os seguintes dados: identificação, cabeçalho, dados da ferramenta,

aproximação, usinagem do perfil da peça, fim de programa.

O programa CNC é constituído de:

Caracteres: É um número, letra ou símbolo com algum significado para o

Comando.(Exemplo:2, G, X, /, A, T).

Endereços: É uma letra que define uma instrução para o comando. (Exemplo: G, X,

Z, F).

Palavras: É um endereço seguido de um valor numérico. (Exemplo: G01 X25 F0.3).

Bloco de Dados: É uma série de palavras colocadas numa linha, finalizada pelo

caractere ; (Exemplo: G01 X54 Y30 F.12;)

Programa: É uma série de blocos de dados (Finalizada por M30).

8.1 CARACTERES ESPECIAIS

(;) - Fim de bloco: (EOB -End of Block). Todo bloco deve apresentar um caractere que

indique o fim do bloco.

/ - Eliminar execução de blocos, número sequencial de blocos.

() - Comentário : Os caracteres parênteses permitem a inserção de comentários. Os

caracteres que vierem dentro de parênteses são considerados comentários e serão ignorados

pelo comando.

MSG - Mensagem ao operador, exemplo: MSG ( “mensagem desejada” ).

8.2 FUNÇÕES ESPECIAIS

Função O (usada no comando Fanuc Series Oi - MC). Todo programa ou subprograma na

memória do comando é identificado através da letra “O” composto por até 4 dígitos, podendo

variar de 0001 até 9999.

Para facilitar a identificação do programa, recomenda-se inserir um comentário,

observando-se o uso dos parênteses. Ex.: O5750 (Flange do eixo traseiro);

Função N

Define o número da sequencia. Cada sequencia de informação pode ser identificada por




um número de um a quatro dígitos, que virá após a função N. Esta função é utilizada em desvios

especificados em ciclos, e em procura de blocos.

Exemplo:

N50 G01 X10;

N60 G01 Z10;

Não é necessário programar o número de sequencia em todos os blocos de dados. A

sequencia aparecerá automaticamente após a inserção de cada bloco de dados, a não ser que

seja feita uma edição fora da sequencia do programa ou após sua edição completada.

Função F

Geralmente nos tornos CNC utiliza-se o avanço em mm/rotação, mas este também pode

ser utilizado em mm/min. O avanço é um dado importante de corte e é obtido levando-se em

conta o material, a ferramenta e a operação a ser executada. F0.3 ; ou F.3 ;




9 SISTEMAS DE INTERPOLAÇÃO

Os sistemas de interpolação usados na programação de máquinas CNC são classificados

em linear e circular.

9.1 INTERPOLAÇÕES LINEARES

A interpolação linear é uma linha que se ajusta a dois pontos. Por exemplo, você deseja

mover só um eixo linear em um comando. Você quer mover o eixo X a uma posição com um

avanço lento à direita do zero do programa. Considerando que o comando fosse X10. (assumindo

o modo absoluto e em mm). A máquina removeria uma linha perfeitamente reta neste movimento

(desde que só um eixo está movendo).

Agora digamos que desejo para incluir um Y eixo movimento a uma posição de 10

milímetros em relação ao zero do programa (e juntamente com o Y atuasse o X voltando a zero).

Nós diremos que você está tentando fazer um chanfro na peça produto com este comando. Para

caminhar numa linha perfeitamente reta e chegar ao ponto de destino programado nos dois eixos

juntos, tem que haver uma sincronização dos eixos X e Y nestes movimentos. Também, se a

usinagem ocorrer durante o movimento, uma taxa de movimento (feedrat) também deve ser

especificado. Isto requer interpolação linear.

O movimento 2 da figura 11, foi gerado com interpolação linear. Saiba que para máquina

não ocorreu um único movimento, mas sim uma serie de movimentos minúsculos cujo tamanho

do passo é igual à resolução da máquina, normalmente 0.001mm.

Durante comandos de interpolações lineares, o controle precisa, automaticamente, calcular

figura 11 – Interpolação linear




uma série de movimentos minúsculos, enquanto mantêm a ferramenta tão perto do caminho

linear programado. Com as máquinas CNC de hoje, fica a impressão que a máquina está

formando um movimento de linha perfeitamente reta.

9.2 INTERPOLAÇÕES CIRCULAR

Em modo semelhante, requerem muitas aplicações para máquinas CNC, por exemplo, que

a máquina possa formar movimentos circulares. Aplicações para movimentos circulares incluem

raio de concordância entre faces de peças, furos circulares de grandes e pequenos diâmetros,

etc. Este tipo de movimento requer interpolação circular. Como com interpolação linear, o controle

gerará minúsculos movimentos que se aproximam o máximo de caminho circular desejado. A

figura 12 mostra o que acontece durante interpolação circular.

figura 12 – interpolação circular

A trajetória da ferramenta é percorrida com uma orientação circular, com qualquer raio, nos

sentido horário e anti-horário, e com qualquer velocidade conforme os limites da maquina.

Algumas informações são necessárias para a programação de arcos, tais como:

Ponto final do arco;

Sentido do arco;

Centro do arco (polo).




10 PONTOS DE REFERÊNCIA

10.1 PONTO ZERO DA MÁQUINA: M

figura 13 – simbologia do zero máquina

O ponto zero da máquina (fig. 13) é definido pelo fabricante da mesma. Ele é o ponto zero

para o sistema de coordenadas da máquina e o ponto inicial para todos os demais sistemas de

coordenadas e pontos de referência.

10.2 PONTO DE REFERÊNCIA: R

figura 14 – simbologia do ponto de referência

O ponto de referência (fig. 14) serve para aferição e controle do sistema de medição dos

movimentos da máquina. Ao ligar a máquina, sempre se deve deslocar o carro até esse local,

antes de iniciar a usinagem. Este procedimento define ao comando a posição do carro em relação

ao zero máquina.

10.3 PONTO ZERO DA PEÇA: W

figura 15 – simbologia do zero peça

O ponto zero peça (fig. 15) é definido pelo programador e usado por ele para definir as

coordenadas durante a elaboração do programa. Recomenda-se colocar o ponto zero da peça de

tal forma que se possam transformar facilmente as medidas do desenho da peça em valores de

coordenadas positivas.




11 FUNÇÕES PREPARATÓRIAS DE DESLOCAMENTO

11.1 FUNÇÕES PREPARATÓRIAS (G)

As funções preparatórias indicam ao comando o modo de trabalho, ou seja, indicam à

máquina o que fazer, preparando-a para executar um tipo de operação, ou para receber uma

determinada informação. Essas funções são dadas pela letra G, seguida de um número formado

por dois dígitos (de 00 a 99 no caso do comando Fanuc Series 0i-MC).

As funções podem ser:

MODAIS – São as funções que uma vez programadas permanecem na memória do

comando, valendo para todos os blocos posteriores, a menos que modificados ou cancelados por

outra função da mesma família.

NÃO MODAIS – São as funções que todas as vezes que requeridas, devem ser

programadas, ou seja, são válidas somente no bloco que as contém.

11.2 LISTAS DAS FUNÇÕES PREPARATÓRIAS COMANDO FANUC Series Oi-MC

G00 - Avanço rápido

G01 - Interpolação linear

G02 - Interpolação circular horária

G03 - Interpolação circulara anti-horária

G04 - Tempo de permanência

*G15 – Cancela a programação polar

G16 – Ativa a programação polar

*G17 – Seleção plano XY

G18 – Seleção plano XZ

G19 – Seleção plano YZ

G20 – Referência de unidade de medida (polegada)

G21 – Referência de unidade de medida (métrico)

G22 – Ativa área de segurança

G23 – Desativa área de segurança

G28 – Retorna eixos para referência de máquina




*G40 – Cancela compensações ativas de raio e comprimento da ferramenta

G41 – Ativa compensação do raio da ferramenta (à esquerda do perfil)

G42 – Ativa compensação do raio da ferramenta (à direita do perfil)

G43 – Ativa a compensação do comprimento da ferramenta (direção +)

G44 -Ativa a compensação do comprimento da ferramenta (direção -)

*G49 – Cancela a compensação do comprimento da ferramenta

G50.1 -Cancela a imagem de espelho

G51.1 – Ativa imagem de espelho

G52 – Sistema de coordenada local

G53 – Sistema de coordenada de máquina

*G54 – Sistema de coordenada de trabalho 1

G55 -Sistema de coordenada de trabalho 2





G65 – Chamada de macro

G68 – Sistema de rotação de coordenadas

G69 -Cancela sistema de rotação de coordenadas

G73 – Ciclo de furação intermitente

G74 – Ciclo de roscamento (esquerda)

G76 – Ciclo de mandrilamento

G80 – Cancela ciclo fixo

G81 – Ciclo de furação contínua

G82 – Ciclo de furação contínua com dwell

G83 – Ciclo de furação intermitente com retorno ao plano R

G84 – Ciclo de roscamento (direita)

G85 – Ciclo de mandrilamento (retração em avanço programado)

G86 – Ciclo de mandrilamento (retração com eixo parado)

G87 – Ciclo de mandrilamento (rebaixo interno)

G88 – Ciclo de mandrilamento com retorno manual

G89 – Ciclo de mandrilamento (dwell+retração com avanço programado)

*G90 -Sistema de coordenadas absolutas




G91 -Sistema de coordenadas incrementais

G92 – Estabelece nova origem

G92S -Estabelece limite de rotação (RPM)

G94 -Estabelece avanço mm/minuto

G95 -Estabelece avanço mm/rotação

G96 -Estabelece programação em velocidade de corte constante

G97 -Estabelece programação em RPM C -Posicionamento angular do eixo árvore

Obs.: os códigos G marcados * são ativados automaticamente ao se ligar a máquina

11.3 LISTA DAS FUNÇÕES MISCELÂNEAS OU AUXILIARES

M00 -Parada de programa

M01 -Parada de programa opcional

M02 -Final de programa

M03 -Gira eixo árvore sentido horário

M04 -Gira eixo árvore sentido anti-horário

M05 -Parada do eixo árvore

M08 -Liga refrigeração

M09 -Desliga refrigeração

M18 -Cancela modo posicionamento eixo árvore

M19 -Eixo árvore em modo posicionamento

M30 -Final de programa e retorno ao inicio

M62 -Liga fluido da bandeja

M63 –Desliga fluido da bandeja

M74 -Liga o transportador de cavacos

M75 - Desliga o transportador de cavacos

M98 - Chamada de um sub-programa

M99 - Retorno de um sub-programa

NOTA: Para comandos de fabricantes diferentes uma mesma função pode ter significados

diferentes, mas a maioria das funções, o seu significado é comum a quase todos os comandos.




12 EXERCÍCIOS 1

Exercício 1

No desenho abaixo, escolha um ponto para o zero-peça, ou seja, para a origem do sistema

de coordenadas. Em seguida defina um sentido de usinagem e identifique os pontos meta. Para

finalizar preencha a tabela de coordenadas utilizando o sistema absoluto.

Exercício 2

No desenho a abaixo, identificar os pontos meta no sentido anti-horário, a partir do ponto A

já definido e preencher a tabela de coordenadas utilizando o sistema absoluto.




O1000 (EXER.02);

N10 G90 G40 G94;

N20 M6T01 (FRESA 10MM);

N30 G97S6370 M3;

N40 G54;

N50 G00 X-4 Y41;

N60 G43 Z1 H01;

N70G42 X-10Y35D01;

N80M98P0211001;

N90G00 Z100;

N100M30

O1001(SUB 1000);

G91G01Z-1 F1000;

G90 G03 X-20 Y25 R10

G01 Y12

G02 X-32Y0 I-12 J0

G1 X-35 Y0

G3X-40 Y-5 R5

G1 X-40 Y-25

G3 X-20Y-25 R10

Ponto

s X Y R I J

A -10 35 B -20 25 0 -10 C -20 12 D -32 0 12 -12 0 E -35 0 F -40 -5 5 0 -5 G -40 -25 H -20 -25 10 10 0 I -10 -15 10 10 0 J 10 -15 K 20 -25 10 0 -10 L 40 -25 10 10 0 M 40 -5 N 35 0 5 -5 0 O 32 0 P 20 12 12 0 12 Q 20 25 R 10 35 10 -10 0




N90G2X-10Y-15I10

N100 G1X10Y-15

N110 G2 X20Y-25I0J-10

N120 G3X40Y-25 R10

N130 G1X40Y-5

N140 G3 X35Y0 R5

N150 G1X32Y0

N160 G2 X20Y12J12

N170 G1X20Y25

N180 G3X10Y35R10

N190 G1X-10Y35

N200M99

Exercício 3

Baseado nas cotas do exercício anterior, preencha a tabela usando coordenadas

incrementais na figura abaixo.

Exercício 4




Preencha a tabela com as coordenadas necessárias. Utilize o sistema absoluto ou

incremental conforme for mais indicado.

Exercício 5

Marque as coordenadas da tabela abaixo no gráfico XY e desenhe o perfil da peça

correspondente. As coordenadas estão no sistema absoluto.

Ponto

s

Sistema X Y R I J A G90 0 0

B 0 40 C 16,38 40 D 22,78 42,32 10

A

H

10 E 50 70,02 F 75 70,02 G G91 0 -5 H G90 53,44 44.99 I 50 37.44 12

A

H

8.56 -7.55 J G91 0 -5.44 K G90 62 20 12 12 0 L 92 20 M 100 0




Exercício 6


correspondente. As coordenadas estão no sistema incremental. O ponto inicial está indicado.




Exercício 7


correspondente. As coordenadas estão nos sistema absoluto e incremental.




13 SINTAXE DAS FUNÇÕES

Função G00 – Aplicação: Movimento rápido (aproximação e recuo)

Os eixos movem-se para a meta programada com a maior velocidade de avanço

disponível na máquina.

Sintaxe:

G0 X__ _Y_ __ Z__ _

onde:

X = coordenada a ser atingida

Y = coordenada a ser atingida

Z = coordenada a ser atingida

A função G0 é um comando modal. Esta função cancela e é cancelada pelas funções G01,

G02 e G03.

Função G01 – Aplicação: Interpolação linear (usinagem retilínea ou avanço de trabalho)

Com esta função obtém-se movimentos retilíneos entre dois pontos programados com

qualquer ângulo, calculado através de coordenadas com referência ao zero programado e com

um avanço (F) pré-determinado pelo programador. Esta função é um comando modal, que

cancela e é cancelada pelas funções G00, G02 e G03.

Sintaxe:

G1 X__ _Y_ __ Z__ _F_ _ _

onde:

X = coordenada a ser atingida

Y = coordenada a ser atingida

Z = coordenada a ser atingida

F = avanço de trabalho (mm/min)

Funções G02, G03 – Aplicação: Interpolação circular

Esta função executa operação de usinagem de arcos pré-definidos através de uma




movimentação apropriada e simultânea dos eixos. Pode-se gerar arcos nos sentidos horário

(G02) e anti-horário (G03), permitindo produzir círculos inteiros ou arcos de círculo, conforme ao

exemplo da figura 18.

É necessário definir o plano de trabalho dos eixos para o arco (fig 16).

Sentido horário ou anti-horário, tem por definição a vista na direção positiva para

negativa do eixo que não faz parte do plano de trabalho.

a sintaxe abaixo para G02 também é válida para G03.

figura 16 – definição do plano de trabalho

Sintaxe:

Para o plano X Y

G17G02/G03X_ __ Y_ _ _Z_ __ R__ _F___

G17G02/G03X_ __ Y_ _ _I__ _J_ __ F___

Para o plano X Z

G18G02/G03X_ __ Y_ _ _Z_ __ R__ _F___

G18G02/G03X_ __ Z_ _ _I__ _K_ __ F___

Para o plano Y Z

G19G02/G03Y_ __ Z_ _ _R_ __F_ __

G19G02/G03Y_ __ Z_ _ _J_ __ K__ _F_ __

onde:




X ; Y; Z = posição final da interpolação

I = centro da interpolação no eixo X

J = centro da interpolação no eixo Y

K = centro da interpolação no eixo Z

Z = posição final do arco

R = valor do raio (negativo para arco maior que 180 graus)

F= avanço de trabalho (opcional, caso já esteja programado)

O valor numérico que segue I, J, K é um vetor que parte do ponto de início do arco até o

centro do arco, conforme a figura 17.

figura 17 – definição do centro do arco

Quando as coordenadas XYZ são omitidas (o ponto final é o mesmo ponto de partida) e o

centro for especificado com I, J, ou K um arco de 360 graus é gerado, porém se for usado a

função raio (R), um arco de zero grau é gerado. Exemplo G17 G02 R50 (a ferramenta não se

move)

figura 18 – exemplo de interpolação circular




Função C e R– Inserção de chanfro ou canto arredondado

Um chanfro ou arredondamento pode ser inserido entre os seguintes movimentos:

a) Entre uma interpolação linear e outra interpolação linear

b) Entre uma interpolação linear e outra interpolação circular

c) Entre uma interpolação circular e outra interpolação linear

Sintaxe:

C Usado para chanfro

R Usado para raio

figura 19 – exemplo de chanfro e arredondamento

Para utilizar essas funções, deve-se programá-las no mesmo bloco da interpolação linear

ou circular para que, em função do próximo movimento, seja criado um chanfro ou um

arredondamento de canto, como mostrado na figura 19.

13.1 Interpolação Helicoidal

A interpolação helicoidal é um recurso usado para gerar movimentos em forma de espiral,

conforme o exemplo da figura 21. Esse método é uma progressão lógica da interpolação circular

em que a fresa se movimenta em três dimensões, progredindo para a profundidade do furo

enquanto também realiza o movimento da interpolação circular. É um movimento em espiral ou

helicoidal. Tal método é indicado para ferramentas com comprimentos mais longos, pois produz

forças radiais menores e axiais mais elevadas que a interpolação circular e, portanto, menos




vibrações.

A fresa, utilizada para interpolação helicoidal, deve ter capacidade de usinagem em rampa

se a intenção for a furação, ou seja, a abertura de um furo a partir de superfície sólida, como

mostrado na figura 20.

figura 20 – furo com interpolação helicoidal

Sintaxe:

Em sincronismo com o arco XY

G17G02/G03X__ _Y__ _I_ __J_ __(R_ __)Z_ _ _F_ __

Em sincronismo com o arco XZ

G18G02/G03X__ _Y__ _I_ __K_ __(R_ __)Y_ _ _F__ _

Em sincronismo com o arco YZ

G19G02/G03Y__ _Z__ _ J__ _K__ _(R_ __) X_ __ F_ __

figura 21 – Interpolação helicoidal (espiral)




Função G4 – Aplicação: Tempo de permanência

Permite interromper a usinagem da peça entre dois blocos, durante um tempo programado.

Por exemplo, para alívio de corte.

Sintaxe:

G4 F_ _ _ _ valores programados em segundos

G4 S_ _ _ _ valores programados em nº. de rotações

Função G15/G16 – Aplicação: ativa e desativa coordenada polar

O sistema de coordenadas polares é um modo de programação onde as coordenadas são

indicadas através de ângulos e raios. O código G15 cancela a coordenada polar e o código G16

ativa a coordenada polar.

A direção positiva (+) do ângulo será um movimento no sentido anti-horário e

o sinal negativo (-) será no sentido horário.

É necessário fazer a seleção do plano de trabalho

A informação de raio será o primeiro do plano selecionado e a informação deângulo

será o segundo eixo, conforme a figura 22.

O raio e o ângulo podem ser programados tanto em coordenada absoluta como

incremental (G90 e G91). Quando o raio é especificado no modo absoluto ele tem início a partir

do sistema de coordenadas (X0 Y0) e o ângulo programado em absoluto é considerado a partir

da linha de referência positiva de X.

Sintaxe:

G17/G18/G19 G16 X/Y/Z_ _ _ X/Y/Z_ _ _

G15

figura 22 – coordenadas polares




Nas figuras 23 e 24 são mostradas as diversas formas de programação e exemplos com

coordenadas polares.

Ângulo e raio em absoluto Raio em incremental e ângulo em absoluto

Ângulo e raio em incremental Ângulo e raio em incremental

figura 23 – formas de coordenadas polares




figura 24 – exemplos de coordenadas polares

Funções G17, G18, G19 – Aplicação: Seleciona Plano de trabalho

As funções G17, G18 e G19 permitem selecionar o plano no qual se pretende executar o

perfil da peça (fig. 25). Estas funções são modais. Onde:

G17 sendo plano de trabalho XY

G18 sendo plano de trabalho XZ

G19 sendo plano de trabalho YZ

figura 25 – plano de trabalho

Observação: O plano G17 é o mais utilizado para gerar perfis e é ativada automaticamente

ao se ligar a máquina. Porém em alguns casos é necessário trabalhar nos demais planos.

Funções G40, G41 e G42 – Aplicação: Compensação de raio de ferramenta.




As funções de compensação de raio de ferramenta foram desenvolvidas para facilitar a

programação de determinados contornos. Através delas pode-se fazer programas de acordo com

as dimensões do desenho, sem se preocupar com o raio da ferramenta, pois cabe a essas

funções calcular os percursos da ferramenta, a partir do raio dela, o qual deve estar inserido na

página “OFFSET”. Assim, a compensação de raio de ferramenta permite corrigir a diferença entre

o raio da ferramenta programada e o atual, conforme mostrado na figura 26.

Onde:

G40 = desativar as compensações de ferramenta ativas.

G41 = ativar a compensação de raio da ferramenta, quando a mesma trabalha a esquerda

do perfil da peça.

G42 = ativar a compensação de raio da ferramenta, quando a mesma trabalha a direita do

perfil da peça.

Para o cálculo dos percursos da ferramenta o

comando necessita das seguintes informações: T

(número da ferramenta) e D (número do corretor).

Para ativar ou desativar a compensação de raio da

ferramenta com as funções G41, G42 ou G40 temos que

programar um comando de posicionamento com G0 ou

G1, com movimento de pelo menos um eixo do plano de

trabalho (preferencialmente os dois).

Figura 26 – compensação do raio da ferramenta

Sintaxe:

G41/G42X_ __Y_ __ Z_ _ _

G40 X__ _Y__ _Z_ __

Funções G43, G44 e G49 – Ativa e desativa a compensação do comprimento da

ferramenta.

Essas funções são utilizadas para ativar e desativar a compensação do comprimento da

ferramenta, possibilitando a geração dos programas de acordo com o desenho da peça, sem se

preocupar com a dimensão da ferramenta, sendo que:

G43 = ativa o corretor de comprimento da ferramenta no sentido positivo (+)




G44 = ativa o corretor de comprimento da ferramenta no sentido negativo (-)

G49 = cancela o corretor de comprimento da ferramenta

O offset de comprimento de ferramenta estabelece a distância da ponta da ferramenta na

posição “home” até a posição zero (em z) da peça a trabalhar (veja a figura 27). Esta distância é

armazenada em uma tabela que o programador pode acessar usando uma palavra-chave tipo G

ou um código da ferramenta. Uma máquina ferramenta que tenha um controle Fanuc usa o

código G43. A palavra-chave G43 é acompanhada por uma letra auxiliar H e por um número de

dois dígitos. O G43 diz ao controle para compensar o eixo-z, e o H e o número informa ao

controle qual offset deve chamar da tabela de armazenamento de comprimentos da ferramenta.

Um comando do tipo offset de comprimento da ferramenta é tipicamente acompanhado por um

movimento no eixo-z para ativá-lo

Figura 27 – compensação do comprimento da ferramenta

Sintaxe:

Para compensação

G43/44Z_ __ H__ _

Para cancelamento

G49Z___ ouH00

Funções G50. 1 e G51.1 – Imagem espelho

Pode-se obter imagem espelho de uma respectiva peça programada, a um eixo de

simetria, através da função G51. 1, conforme o exemplo da figura 28.

Sintaxe:

G51.1X_ __Y_ __;

G50.1;




Funções G52 – Sistema de coordenadas local – LCS

O sistema de coordenada local (fig. 29) é utilizado para transladar a origem das

coordenadas dentro do programa. Para isso, deve-se informar a distância entre o zero -peça ativo

(G54, G55,...G59) e a nova origem desejada, juntamente com a função G52.

Sintaxe:

G52 X__ _Y__ _Z_ __

Figura 28 – exemplo de imagem espelho




Figura 29 -Sistema de coordenadas local – LCS

Funções G53 – Sistema de coordenadas de máquina – MCS

O ponto zero da máquina está estabelecido pelo fabricante da mesma. É a origem do

sistema de coordenadas da máquina e é o ponto de início para todos os outros sistemas de

coordenadas e pontos de referência da máquina, conforme a figura 30.

Este comando cancela o sistema de coordenada de trabalho (G54, G55, G56,..., G59),

fazendo com que o comando assuma o zero -máquina, como na figura 29, como referência.

A função G53 não é modal, portanto somente é efetiva no bloco que a contém. Deve ser

usada somente no modulo absoluto (G90).

Figura 30 – Sistema de coordenadas




Funções G54 a G59 e G54. 1 P1 a G54.1 P48 – Sistema de coordenadas de trabalho

– WCS

O sistema de coordenada de trabalho define como zero um determinado ponto

referenciado na peça. Este sistema pode ser estabelecido por uma das seis funções entre G54 a

G59.

Os valores para referenciamento devem ser inseridos na página “TRAB” e representa a

distância para cada eixo do zero -máquina ao zero peça.

A sintaxe para este grupo de funções é somente programar a própria função, isto é, G54,

G55, G56, G57, G58 ou G59.

Na falta de indicação de uma dessas funções, o comando assume o ultimo programado

automaticamente. Portanto, se algum valor estiver inserido na página “TRAB”, referente ao

sistema de coordenadas de trabalho G54 a G59, o zero peça será transladado, mesmo sem

programar a referida função.

Além dos seis zero – peças convencionais (G54 a G59), o comando dispõe de mais 48

zero-peça. Estes são ativados através das funções G54.1 P1 a G54.1 P48 e seus valores

também são exibidos na página”TRAB”.

Sintaxe:

G54.....G59

G54. 1 P1....G54 P48

Funções G68 e G69 – Rotação do sistema de coordenadas

Um perfil programado pode ser rotacionado. O uso dessa função possibilita que haja uma

modificação em um programa utilizando o código de rotação, sempre que a peça tiver sido

colocada em algum ângulo rotacionado em relação ao perfil previamente programado.

Além disso, quando existir um perfil que deva ser rotacionado várias vezes, o tempo para

elaboração e o tamanho do programa podem ser reduzidos em função desse recurso. O exemplo

pode ser visto na figura 31.

Sintaxe:

G_ _ _ (G17, G18, ou G19);

G68 X__ _Y_ __ R___ (ângulo de rotação a partir da linha positiva X)

...

G69

-Quando XY (que indicam o centro de rotação) são omitidos, a posição atual onde a função




G68 foi programada é considerada como centro de

rotação.

-Quando o ângulo de rotação for omitido, o

valor referenciado pelo parâmetro

5410 é usado para o sistema de rotação.

-(+) direção anti-horária

-(-) direção horária

-O ângulo de rotação pode ser programado

num campo de -360 a 360m graus,

com incremento de 0, 001 graus.

figura 31 – exemplo de rotação de perfil programado

13.2 CICLOS FIXOS

Ciclo fixo é um bloco de comando que informa ao CNC como executar uma determinada

operação, a qual se fosse programada em comandos simples resultaria em múltiplos blocos.

Portanto, o uso de ciclos fixos simplifica a programação, reduzindo o número de blocos do

programa. Geralmente consistem em uma sequencia de até seis operações conforme a figura 32.

1 .Posicionamento dos eixos XY;

2 .Avanço rápido da ferramenta para o ponto R;

3 .Usinagem do furo;

4 .Operação no fundo do furo;

5 .Retração da ferramenta ao ponto R;

6 .Retorno ao ponto inicial.

Basicamente são três tipos de operações nos ciclos fixos.

Tipo 1 – Furação;

Tipo 2 – Roscamento;

Tipo 3 –Mandrilamento.




Obs.: entende-se como mandrilamento, a

operação de remoção de cavaco de um furo

previamente existente e consiste em tornear o furo,

alargar o furo, rebaixar o furo ou chanfrar o furo.

Para melhor compreensão é adotada

a representação de movimentos

conforme figura 32:

Figura 32 – Sequencia de ciclo fixo

O ciclo fixo pode ser programado no modo G90 ou G91. O retorno do eixo Z após a

operação do ciclo fixo pode ser feita ao ponto inicial (G98) ou ponto R (G99) conforme mostra a

figura 33. O ponto inicial é a posição presente do eixo Z memorizada ao entrar no ciclo fixo.

G98 ( Retorno ao ponto Inicial ) G99 ( Retorno ao ponto “R” )

Figura 33 – posicionamento de ciclo fixo




Funções G73 – Furação com quebra cavaco (pica-pau)

Sua função é fazer um furo até a profundidade definida pelo parâmetro Z, em passos de Q

milímetros a F mm/min. Depois de cada passo a ferramenta retorna alguns milímetros (parâmetro

interno da máquina), em avanço rápido, para quebrar o cavaco. Em seguida volta a aprofundar

um novo incremento Q em avanço programado F, e assim ate encontrar a profundidade Z. A

figura 34 ilustra o seu funcionamento.

Descrição das operações do ciclo G73.

A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R;

Penetra o primeiro incremento Q em avanço programado;

Retrai 2 mm em avanço rápido (valor d – ajustado no parâmetro 5114);

Penetra o segundo incremento Q;

Retrai novamente 2 mm;

Sucessivos cortes Q e retornos d até

encontrar o ponto z final;

Retrai em avanço rápido ao nível do ponto

inicial ou ponto R, conforme G99 ou G98

programado anteriormente.

Sintaxe:

G_ __(G98/G99)G73X__ _Y_ __ Z__ _R_ __ Q__

_F_ __K_ _ _

Onde:

XYZ – coordenadas do furo

Z – posição final em Z

R – nível de aproximação rápida

Q – Incremento de corte

F – Avanço programado para o corte dos

incrementos Q

K – Número de execuções

figura 34 – Furação com quebra cavaco (pica-pau)




Funções G74 – Roscamento com macho à esquerda – mandril flutuante e macho rígido

O ciclo fixo G74 é utilizado para operação de roscamento com macho à esquerda com

mandril flutuante ou macho rígido como mostrado na figura 35 no sentido de rotação anti-horário.

Descrição das operações do ciclo G74

O macho aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R

Executa a rosca até a profundidade final Z com avanço programado F

Cessa a rotação ao final do corte

Retrai em avanço programado F com rotação invertida (sentido horário) até o ponto

R

Permanece neste ponto ou vai para o ponto inicial em avanço rápido, conforme G99

ou G98 previamente programado.

Sintaxe:

G_ __(G98/G99)G74X__ _Y_ __ Z__ _R_ __ F_ __ K__ _

Onde:

S – Rotação

XY – Posição do furo



F – avanço programado para usinagem e retração

K – Número de repetições

Figura 35 – ciclo fixo de roscamento à esquerda – Mandril flutuante e macho rígido




Funções G80 – Cancelamento do ciclo fixo

Esta função deve ser declarada no fim da utilização dos ciclos fixos da família G80 (G81,

G82,...)

A não declaração dessa função poderá acarretar em sérios problemas de programação.

Funções G81 – Furação / Mandrilamento – sem descarga

O ciclo fixo G81 é utilizado para operação sem descarga em furos ou torneamentos (figura

36).



Usina até a profundidade final Z com avanço programado;

Retrai a ferramenta em avanço rápido, ao nível do ponto inicial ou ponto R

conforme G98 ou G99 programado previamente.

Sintaxe:

G_ __(G98/G99)G81X__ _Y_ __ Z__ _R_ __ F_ __ K__ _

Onde:






Figura 36 – furação sem descarga




Funções G82 – Furação / Mandrilamento – sem descarga e com dwell

O ciclo fixo G82 é utilizado para operação sem descarga em furos, onde se deseja um

tempo de permanência da ferramenta (dwell) no final da usinagem (figura 37).



Usina até a profundidade final Z com avanço programado;

Permanece neste ponto um determinado tempo em segundos P;

Retrai a ferramenta em avanço rápido, ao nível do ponto inicial ou ponto R

conforme G98 ou G99 programado previamente.

Sintaxe:

G___(G98/G99)G82X___Y___Z___R___P___ F___K___

Onde:




P – Tempo de permanência no final da usinagem (milésimos de segundo)

F – avanço programado para usinagem e retração K – Número de repetições

Figura 37 – furação sem descarga e com dwell

Funções G83 – Furação – com descarga

O ciclo fixo G83 é utilizado para operação de furação com descarga onde se deseja

retrações ao nível do ponto R (figura 38).

Descrição das operações do ciclo G83.

A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R

Penetra o primeiro incremento Q em avanço programado




Retrai em avanço rápido ao nível do ponto R

Retorna em avanço rápido ao nível anterior menos 1.5 mm (valor referenciado por

parâmetro)

Usina os demais incrementos Q com sucessivas retrações e retornos até

encontrar o

ponto final Z

Retrai em avanço rápido ao nível do ponto inicial ou ponto R, conforme G99

ou G98 programado anteriormente.

Sintaxe:

G___(G98/G99)G83X___Y___Z___R___F___ Q___K___

Onde:




F – avanço programado para usinagem dos incrementos Q

Q – incremento de corte


Figura 38 – furação com descarga

Funções G84 – Roscamento com macho à direita – mandril flutuante e macho rígido

O ciclo fixo G84 é utilizado para operação de roscamento com macho à direita com mandril

flutuante ou macho rígido como mostrado na figura 39 no sentido de rotação horário.


O macho aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R;




Executa a rosca até a profundidade final Z com avanço programado F;

Cessa a rotação ao final do corte;

Retrai em avanço programado F com rotação invertida (sentido anti-horário) até o

ponto R;

Permanece neste ponto ou vai para o ponto inicial em avanço rápido, conforme G99

ou G98 previamente programado.

Sintaxe:

G_ __(G98/G99)G84X__ _Y_ __ Z__ _R_ __ F_ __ K__ _

Onde:

S – Rotação






Figura 39 – Roscamento com macho à direita – mandril flutuante e macho rígido

Funções G85 – Mandrilamento / Alargador

O ciclo fixo G85 é normalmente utilizado para operação de alargamento de furo (calibração

através de alargador) como mostrado na figura 40.

Descrição da função:

-A ferramenta aproxima em avanço rápido ao nível do ponto R

-Usina até a profundidade final Z em avanço programado F




-Retrai em avanço

programado F, ao nível do

ponto inicial ou ponto R,

conforme G99 ou G98

previamente programado

Figura 40 – ciclo fixo mandrilamento / alargador

Sintaxe:

G_ __(G98/G99)G85X__ _Y_ __ Z__ _R_ __ F_ __ K__ _

Onde:






Funções G86 – Mandrilamento – melhor acabamento

O ciclo fixo G86 é utilizado para operação de calibração onde não se deseja nenhum risco

de ferramenta ou apenas um leve risco na vertical da superfície de acabamento, causado durante

o movimento de retração. A operação pode ser vista na figura 41.



-Usina até a profundidade final Z com avanço programado F

-Cessa a rotação e orienta o eixo -arvore (única posição)

-Desloca um incremento programado Q ao longo do eixo X

-Retrai a ferramenta em avanço rápido, ao nível do ponto inicial ou ponto R

conforme G98 ou G99 programado previamente

Sintaxe:

G_ __(G98/G99)G86X__ _Y_ __ Z__ _R_ __F_ _ _K_ __

Onde:









Figura 41 – ciclo fixo de mandrilamento – melhor acabamento

Funções G88 – Mandrilamento com retorno manual

O ciclo fixo G88 é utilizado em operação de calibração com retorno do eixo manualmente.

A operação pode ser vista na figura 42.



-Usina até a profundidade final Z em avanço programado F

-Permanece neste ponto um determinado tempo em segundos P

-O eixo árvore pára

-A Ferramenta é retraída manualmente até o ponto R

-Neste ponto o eixo árvore é rotacionado no sentido horário

-Movimento rápido é feito até o nível inicial

Sintaxe:

G___(G98/G99)G88X___Y___Z___R___P___ F___K___

Onde:




F – avanço programado para usinagem

P – Tempo de permanência em segundos no final do corte (1 segundo = 1000)





Figura 42 – ciclo fixo de mandrilamento com retorno manual

Funções G89 – Mandrilamento / alargador com dwell

O ciclo fixo G89 normalmente é utilizado em operação de alargamento de furo (calibração

através de alargador), podendo se obter um tempo de permanência da ferramenta no final do

corte. A operação pode ser vista na figura 43.



-Usina até a profundidade final Z com avanço programado F

-Permanece neste ponto um determinado tempo em segundo P

-Retrai a ferramenta

em avanço rápido, ao nível do

ponto inicial ou ponto R

conforme G98 ou G99

programado previamente

Figura 43 – ciclo fixo de mandrilamento / alargador com dwell

Sintaxe:

G___(G98/G99)G89X___Y___Z___R___P___ F___K___

Onde:





P – Tempo de permanência em segundos no final do corte (2 segundo = 2000)





14 SUBPROGRAMAS

M98 – Chamada de subprograma

O comando M98 faz com que o processamento do programa passe a ser executado no

subprograma indicado pelo parâmetro P. Além disto, pode-se definir quantas vezes o

subprograma será executado através dos quatro últimos dígitos após o parâmetro P e o numero

do programa.

Sintaxe:

M98 P___ ___

M99 – Retorno ao programa principal

No final de um subprograma deve-se utilizar este comando, que não possui parâmetros,

para que o processamento retorne ao programa que o chamou para a linha logo após M98.

Sintaxe:

....M99




15 TABELAS E FÓRMULAS USADAS NA PROGRAMAÇÃO

Definição dos parâmetros de corte

Em função do material a ser usinado, da ferramenta utilizada e da operação executada, o

programador deve estabelecer as velocidades de corte, os avanços e as potências requeridas da

máquina. Os cálculos necessários na obtenção de tais parâmetros são:

Velocidade de corte (VC)

A velocidade de corte é uma grandeza diretamente proporcional ao diâmetro e a rotação

da árvore, dada pela fórmula:

Onde:

Vc = Velocidade de corte (m/min)

D = Diâmetro da ferramenta (mm)

RPM = Rotação do eixo árvore (rpm)

Na determinação da velocidade de corte para uma determinada usinagem, a rotação é

dada pela fórmula:

Avanço (F)

O avanço de corte é obtido levando-se em conta o material, a ferramenta e a operação a

ser executada. Geralmente nos centros de usinagens utiliza-se o avanço em mm/min, mas este

pode ser também definido em mm/rot.

Onde:

fz = Avanço por dente (mm)

z = Número de dentes

RPM = Rotação do eixo árvore

Profundidade de corte (ap)




A profundidade de corte é um dado importante para usinagem e é obtido levando-se em

conta o tipo da ferramenta, geralmente estabelecida pelo fabricante da mesma em catálogos em

mm.

Potência de corte (Nc) em [cv]

Para evitarmos alguns inconvenientes durante a usinagem tais como sobrecarga do motor

e conseqüente parada do eixo-árvore durante a operação, faz-se necessário um cálculo prévio da

potência a ser consumida, que pode nos ser dada pela fórmula:

onde:

Ks = pressão específica de corte [Kg / mm²], dada pela tabela 2

Ap = profundidade de corte [mm]

fn = avanço [mm / rotação]

Vc = velocidade de corte [m / min]

η= rendimento [para GALAXY 10 = 0,9]

Tabela 1 – dureza dos materiais




Tabela 2 – Velocidade de corte e avanço para fresadora e torno

FRESADORA

Material a ser usinado

Desbaste a) Acabamento

b)

Fresa de aço rápido Fresa de metal duro Pastilhas de metal duro

Velocidade de corte em m/min

avanço por dente em

mm

Velocidade de corte em

m/min

avanço por dente em mm


m/min

avanço por dente em mm

aço carbono

a) 30...40 0,1...0,2 80...150 0,1...0,3 80...150 0,1...0,3

b) 30...40 0,05...0,1 100...300 0,1...0,2 100...300 0,1...0,2

aço liga até 750 N/mm²

a) 25...30 0,1...0,2 80...150 0,1...0,3 80...150 0,1...0,3

b) 25...30 0,005...0,1 100...300 0,1...0,2 100...300 0,1...0,2

aço liga até 1000 N/mm²

a) 15...20 0,1...0,15 60...120 0,1...0,3 60...120 0,1...0,3

b) 15...20 0,05...0,1 80...150 0,06...0,15 80...150 0,06...0,15

ferro fundido

a) 20...25 0,15...0,3 70...120 0,1...0,3 70...120 0,1...0,3

b) 20...25 0,1...0,2 100...160 0,1...0,2 100...160 0,1...0,2

ligas de cobre

a) 60...150 0,2...0,3 150...400 0,08...0,15 150...400 0,08...0,15

b) 60...150 0,1...0,2 150...400 0,05...0,1 150...400 0,05...0,1

metal leve

a) 150...250 0,2...0,3 350...800 0,1...0,2 350...800 0,1...0,2

b) 200...300 0,1...0,2 400...1200 0,08...0,15 400...1200 0,08...0,15

TORNO

Material a ser

usinado

Desbaste a) Acabamento

b)

Ferramenta de aço rápido Ferramenta de metal duro


m/min

avanço em mm

Penetração em mm


m/min

avanço em mm

Penetração em mm

aço macio a) 20...40 1,0 8,0 50...70 1,5 10,0

b) 50...60 0,1 0,5 150...200 0,1 1,0

aço liga a) 10...20 0,8 6,0 20...40 1 8,0

b) 20...30 0,1 0,5 50...100 0,1 1,0

ferro fundido

a) 10...20 1,5 10,0 30...50 1,5 10,0

b) 40...50 0,1 0,5 80...100 0,1 1,0

metal não ferroso

a) 50...70 0,5 6,0 150...220 0,5 6,0

b) 100...120 0,2 2,0 200...300 0,2 2,0

metal leve a) 80...100 0,5 6,0 200...300 0,5 6,0

b) 100...120 0,1 1,0 250...500 0,1 1,0

plástico a) 100...200 0,3 3,0 200...300 0,3 3,0

b) 150...300 0,1 1,0 400...600 0,1 1,0




16 COMO EVITAR COLISÕES EM MÁQUINAS CNC

Colisão, trombada, porrada, batida... é um choque provocado entre partes da máquina em

movimento descontrolado, com dispositivos de fixação de peças, ferramentas de corte e outros.

Na maioria das vezes, isto acontece na pior situação, ou seja, quando há um deslocamento na

velocidade máxima da máquina.

Com as velocidades mais rápidas (G0) a cada novo projeto, aliadas a guias de

deslocamentos mais sensíveis para evitar atritos, facilitando o deslocamento das guias, cada vez

mais uma colisão pode ser catastrófica para a geometria e funcionamento do equipamento. Este

risco tem tirado o sono daqueles que confiam grandes investimentos em mãos de colaboradores

dos quais indiretamente tornam-se reféns. Fabricantes inteligentes projetam suas máquinas com

características cujos finais de cursos dos eixos não permitem a colisão entre as partes da mesma,

ou seja, "não há colisão de máquina com máquina".

É possível operar uma máquina CNC sem colidir. Analisando as conseqüências

provocadas por uma colisão em máquinas CNC atuais, e os recursos que as mesmas

disponibilizam para evitar este acidente, pode-se afirmar com certeza que a expressão acima é

verdadeira.

Por que ocorrem colisões?

Uma colisão acontece quando o operador da máquina libera um movimento que considera

estar sob controle, ou seja, considera que a seqüência de movimentos se desenvolverá por

percursos conhecidos e sem obstrução, e que por uma razão lógica previsível, realiza um

movimento brusco inesperado, provocando a colisão.

Quando acontece uma colisão? A maioria dos casos de colisão acontece em uma das

seguintes situações:

A) Colisão com Movimentos em JOG.

Movimento em JOG é uma movimentação manual, selecionando-se um determinado eixo

para ser movimentado. Através da seleção de uma tecla específica (X/Y/Z/B/C...), e depois

através do acionamento de teclas que indicam o sentido do eixo(+/-), ocorre o movimento no

sentido indicado. A colisão ocorre quando há uma distração do operador que acaba apertando o

sentido invertido, ou não observa que o caminho do deslocamento esta obstruído, ou aperta junto

às teclas +/-a tecla de movimento rápido, fazendo que o movimento seja com um avanço maior

que o JOG normal, não dando tempo de ver que tem obstrução de percurso. Então ocorre a




colisão.

B) Teste de Programa.

Existem duas situações de processamento de programas que podem ser consideradas em

teste. A primeira é quando o programa é totalmente novo e todas as sentenças são de

processamento em nível de teste. Nesta situação, ao ser processado, o programa é considerado

situação de risco da primeira à última sentença.

Outro caso é quando um programa já aprovado e testado em trabalho, em operação de

produção, e por alguma razão, por exemplo, otimização, alteração de produto ou processo, ou

outra qualquer, recebe uma alteração numa simples palavra até em diversas sentenças. Neste

caso, mesmo que seja apenas uma simples palavra alterada, passa a ser considerada uma

sentença em teste. Todas as sentenças onde houve alguma alteração, por pequena e simples

que seja também é considerada em teste, portanto situação de risco.

A colisão pode ocorrer em qualquer um dos dois casos, quando considera-se que a

programação da sentença em processamento está corretamente escrita e que o deslocamento

esta livre de colisão, mas na realidade há algum erro que coloca um movimento num percurso

obstruído. Então ocorre a colisão.

C) Retomada de Ciclo.

Quando um programa esta sendo processado, diversas funções de atuação modal vão

sendo memorizadas. As características de atuação de uma função modal depois de memorizada

passa a valer para a sentença programada e nas sentenças posteriores, até que outra função do

mesmo grupo seja processada e se sobreponha a anterior. Existem funções modais que são

chamadas de funções modais básicas, ou seja, quando a máquina é ligada, ou a mesma está em

estado de "reset" (interrupção), voltam a valer de forma modal, sem que sejam programadas.

Quando um programa está sendo processado em operação no modo automático, com o

processamento de uma seqüência de sentenças, diversas funções modais importantes para o

desenvolvimento da usinagem são memorizadas. Por diversas razões pode haver uma

interrupção do processamento do programa, como parada de energia elétrica, supervisão de

ferramentas (quebra, desgaste, vida útil), correção do programa etc, ou com ação da tecla "reset".

Com isto voltam a valer as funções básicas.

Se a retomada do ciclo acontecer sem critério na seleção correta da linha de programa que

seja apropriada para uma retomada segura, e um "ciclo start" (partida do processamento) for

acionado, o processamento pode partir da sentença em que parou, desprezando as modais

anteriores que necessitariam estar atuando. Neste momento, deveriam estar atuando diversas




funções que não mais estão, por exemplo: ponto de origem das coordenadas, compensação da

ferramenta (comprimento/raio), plano de trabalho, e outras.

Se, por exemplo, com o sistema de origem de coordenadas errado, haverá colisão no

deslocamento, ou se a ferramenta não estiver com o comprimento compensado, o deslocamento

de penetração não é mais referência pela ponta da ferramenta e sim pelo nariz da árvore em

ferramentas rotativas, ou na face da torre em ferramentas estáticas. Então estes locais serão

movimentados para posicionamento na coordenada de penetração programada, colidindo a ponta

da ferramenta ao dispositivo ou na peça.

Existem inúmeras situações que expõem ao risco de colisão na retomada de ciclo

automático. Importante é o cuidado neste momento de risco.

D) Substituição de Ferramenta no Processo.

Durante uma produção normal em ciclo automático de processamento de um programa

que trabalha em produção, sempre ocorre desgaste ou quebra de ferramenta que deve ser

substituída por outra reserva. Quando a ferramenta reserva é colocada em operação, passa a ser

um elemento de risco, pois poderá haver erro na alimentação dos dados de correção para sua

compensação.

Pode haver erro na medição. Se a medição é correta, pode haver erro ao anotar o valor

medido, ou se medição e anotação do valor são corretos, poderá haver erro na digitação no

painel da máquina. Isto faz com que colisões possam ocorrer pela diferença de medidas

consideradas nos ajustes e as medidas reais das ferramentas. Neste caso, ao aproximar a

ferramenta da peça ou do dispositivo, haverá colisão da ponta da ferramenta que é considerada

menor, mas na realidade é maior.

E) Colisões por outros motivos diversos

Estatisticamente desconsiderados, existem alguns motivos que raramente provocam

colisão, mas que devem ser focalizados para estudo e que exigem atenção.

Entre eles estão: defeitos na máquina, peça não fixada, dispositivo não fixado, ferramenta

solta, seleção errada do programa para a usinagem, agregar algum aditivo em qualquer eixo que

não seja considerado no programa etc. Novas situações devem ser observadas e estudadas para

que não ocorram riscos de colisão.

Raramente ocorrem situações de riscos não consideradas nas observações anteriores.

Defeitos na máquina pode ser uma nova situação, e outros são considerados insignificantes.

Obs: Estima-se que em torno de 2% dos casos de colisão acontecem na primeira situação

(JOG), enquanto 97,9% se enquadram nas situações 2 (Teste de Programa), 3 (Retomada de




Ciclo) e 4 (Substituição de Ferramenta) e apenas 0,1% na quinta situação (outros).

Pode-se evitar uma colisão?

Se considerarmos que poderemos atuar de forma protegida nas situações de “A” a “E”,

que defeitos de máquinas podem ser previstos com manutenções preventivas, praticamente

eliminamos todas as possibilidades de colisão.

Como evitar colisões em máquinas CNC -Parte II

Diante do investimento que envolve a aquisição de uma máquina CNC, operála é uma

ação de muita responsabilidade. Diante disso, o operador CNC deve ser bem treinado e muito

bem pago para realizar esta tarefa. "Operar uma máquina CNC é como dirigir um automóvel. Não

se deve ter medo e sim muito cuidado e atenção. A operação é como a matemática, uma ciência

exata que não admite erros".

Assim conclui-se que a colisão é um choque provocado entre partes da máquina em

movimento descontrolado, com dispositivos de fixação de peças, ferramentas de corte e outros.

Na maioria das vezes, isto acontece na pior situação, ou seja, quando há um deslocamento na

velocidade máxima da máquina.

Na maioria dos casos de colisões, acontecem e devem ser evitadas em uma das seguintes

situações:

PERIGO A - Colisão com Movimentos em JOG

Ação preventiva -Diversos cuidados são necessários neste momento. Ao movimentar um

eixo, o operador deve visualizar com muita atenção para onde o mesmo se movimenta, e se

existe alguma obstrução que possa provocar colisão. Fazer uma movimentação em JOG sem

este cuidado é o mesmo que dirigir um automóvel olhando para os lados. É colisão na certa!

Se não for possível visualizar o movimento, no caso de o dispositivo estar na frente

obstruindo a visão, abre-se a porta e efetua-se a checagem visual de dentro da área de trabalho

da máquina. Como em uma máquina CNC não é permitido trabalhar como a porta na área de

trabalho aberta, exceto em modo especial, deve-se interromper o movimento, abrir a porta,

observar, fechá-la e continuar o movimento. Nunca confiar na sorte. A movimentação só de deve

ser realizada quando se certeza de que tudo está sob controle.

Outro cuidado que se deve ter na operação em JOG é quando for apertada uma das teclas

de seleção do sentido do eixo de deslocamento (+/-), deve-se fechar a chave override

(potenciômetro) de avanço para a posição zero, retendo qualquer movimentação do avanço do

eixo selecionado. Com a tecla + ou -apertada, abre-se lentamente a chave override e

cuidadosamente observa-se o deslocamento.




Esta chave reduz ou aumenta proporcionalmente os avanços programados, rotacionando-a

em dois sentidos. No sentido anti-horário, é feita a diminuição do avanço programado até o ponto

de fechamento total de avanço em zero. No sentido horário, os avanços são aumentados até o

valor máximo (normalmente 120% do programado). Se o deslocamento observado estiver correto,

no sentido adequado e livre, abre-se o avanço para o deslocamento completo.

Nunca apertar logo no início de movimento em JOG, simultaneamente com a tecla "+" ou

"–" a tecla de avanço rápido. Fazer isto apenas quando o deslocamento lento já tenha se iniciado,

e o operador já tenha observado que o deslocamento esta fora de risco de colisão, e que pode

ser feito de forma rápida. Nunca aplicar este recurso, no movimento de aproximação "rápida" de

ferramenta com peça e dispositivo de fixação, utilizar apenas em afastamento livre de colisão.

PERIGO B - Teste de Programa

Nesse caso, quando o programa for alterado mesmo que seja apenas uma simples palavra

(exemplo: uma cota mudou de X20 para X20.1), passa a ser considerada uma sentença em teste.

Toda sentença onde houve alguma alteração, por pequena e simples que seja, também é

considerada em teste. Portanto, situação de.

Ação preventiva -A execução em "TESTE" de um programa deve ser feita com os mesmos

cuidados, tanto num programa "novo", quanto num "alterado".

Quando se tratar de um programa novo (try-out), os cuidados descritos adiante devem ser

observados da primeira à última sentença em execução. Já no programa alterado, esse cuidado

se restringe á região onde existirem sentenças alteradas. Os principais cuidados nos testes de

programas são:

-Manter o override (potenciômetro) de avanço sempre fechado na posição zero, com isto

nenhum movimento acontecerá de surpresa.

-Selecionada tecla de modo de trabalho automático, que dará inicio ao processamento do

programa selecionado para usinagem, deve-se também selecionar a tecla "single block". Com

esta tecla ativada, após o acionamento da "Partida" (Start), é liberada a execução de apenas uma

sentença do programa que, após a conclusão da mesma, automaticamente é realizado um ciclo

de parada (Stop). A próxima sentença só será executada com o acionamento de nova "Partida", e

assim sucessivamente as sentenças vão sendo processadas uma a uma.

Com o override (potenciômetro) de avanço fechado na posição zero, nenhum movimento

acontece. Com "single block" atuando, havendo uma "Partida" de execução do programa, se

houver alguma sentença que contenha uma ação de deslocamento, os movimentos ficarão

retidos e os valores a serem deslocados serão mostrados na tela de operação na indicação de




"Deslocamento Restante".

Nesse caso, são mostrados na tela os valores a ser deslocados nos respectivos eixos.

Como os movimentos ficam retidos, a sentença não é concluída, neste caso o operador poderá

observar qual eixo vai se movimentar, quanto e para onde vai ocorrer o deslocamento.

Somente após ter "certeza" de que a movimentação vai ocorrer de acordo com previsto, o

override deve ser cuidadosamente aberto até completar os deslocamentos dos eixos previstos na

sentença. Nessa movimentação de eixos, os valores de "Deslocamento Restante" mostrados na

tela vão sendo reduzidos de acordo com a redução da distância entre a posição atual e a posição

final programada, até atingir a posição final, quando são zerados todos os eixos.

Por estar em "single block", novo "Stop" é realizado. O override deve ser novamente

fechado na posição zero, e com nova "Partida" tudo se repete, sentença por sentença, com os

mesmos cuidados.

Somente após serem observadas todas as sentenças do programa, e que foram testadas

na seqüência exata do processo, sem nenhuma modificação, e processadas de forma segura, é

que o programa deve ser liberado do modo ""single block" e o override aberto a 100%. Qualquer

dúvida interromper e reavaliar a situação.

DICAS ESPECIAIS

1 Nunca acreditar que tudo está correto sem que tenha sido testado.

2 Nunca acreditar que um programa foi escrito sem nenhum erro ou coisa parecida.

3 Nunca acreditar que, pelo fato de tudo ter dado certo até determinado ponto do teste,

que daí para frente também estará correto. Por exemplo, num processo de 18

ferramentas já passaram pelo teste de programa 17, e tudo estava OK. Não acreditar

que a última também esta OK (lembre-se da Lei de Murphy).

4 Desconfie sempre. Prosseguir com o teste, sentença por sentença, da primeira até a

última.

5 Em nenhum momento, a "Partida" deve ser acionada com o "override" fora da posição

"zero".

6 Em nenhum momento o "override" deve ser aberto para movimentação de eixo, sem

que se tenha observado para onde vai ocorrer o deslocamento, e se poderá ocorrer

alguma colisão.

7 Somente abrir o "override" com a certeza que tudo está sob controle.

8 Um ciclo automático contínuo somente deverá ser liberado depois que todas as

sentenças já foram processadas na seqüência do programa, e que tudo esteja




"correto".

PERIGO C -Retomada de Ciclo

Ação preventiva -ao interromper o ciclo, deve-se de imediato afastar na distância máxima

possível as partes (peça / dispositivos / ferramentas).

A retomada deve ser feita em uma sentença especialmente escolhida, onde se possa dar

continuidade à usinagem sem nenhum prejuízo ao processo.

Em comandos que fazem a busca da sentença escolhida para retomada "Com Cálculo",

seleciona-se a sentença onde há o posicionamento da ferramenta em frente ao último local onde

houve a penetração da mesma no material usinado. Daí dá-se continuidade ao ciclo com os

cuidados descritos adiante. Retomada na sentença "Com cálculo" é quando o comando "varre" o

programa desde o início, até a sentença escolhida, memorizando e processando internamente

tudo que foi perdido com o "reset". Com isto, torna a memorizar tudo o que estava valendo como

função modal, quando da interrupção, reiniciando o processamento do programa, nas mesmas

condições anteriores à parada.

Quando o comando não tem características de tornar a memorizar as funções necessárias

com a retomada "Com Cálculo", deve-se escrever um programa que contenha sentenças que

favoreçam a memorização.

Em uma sentença escolhida para retomada, devem conter palavras que garantam que as

funções modais utilizadas para cada ferramenta, possam ser novamente memorizadas nesta

retomada de ciclo.

Depois do reposicionamento da sentença, uma "partida" é esperada e os principais

cuidados são:

1 Manter o override (potenciômetro) de avanço sempre fechado na posição zero, com

isto nenhum movimento acontece de surpresa;

2 Selecionada a sentença para retomada do ciclo em modo de trabalho automático, que

dará continuidade ao processamento do programa, deve-se também selecionar a tecla

"single block". Com esta tecla "single block" ativada, após o acionamento da "Partida"

(Start), é liberada a execução de apenas uma sentença do programa que após a

conclusão da mesma, automaticamente é realizado um ciclo de parada (Stop).

Somente executando a próxima sentença, com o acionamento de nova "Partida", e

assim sucessivamente, as sentenças vão sendo processadas uma a uma;

3 Com o override (potenciômetro) de avanço fechado na posição zero, nenhum

movimento acontece. Com "single block" atuando, havendo uma "Partida" de execução




do programa, se houver alguma sentença que contenha uma ação de deslocamento,

os movimentos ficarão retidos e os valores a serem deslocados serão mostrados na

tela de operação na indicação de "Deslocamento Restante". Neste caso, são

mostrados na tela os valores a serem deslocados nos respectivos eixos. Como os

movimentos ficam retidos, a sentença ainda não foi concluída, e neste caso o operador

poderá observar qual eixo vai se movimentar, quanto, e para onde vai ocorrer o

deslocamento.

PERIGO D - Substituição de Ferramenta no Processo

Ação preventiva -Quando um programa está sendo processado em modo automático

contínuo, considera-se que todas as ferramentas que estão trabalhando no processo têm os

respectivos corretores (geometria de presset) ajustados adequadamente para a obtenção das

medidas desejadas nas superfícies usinadas.

Se uma ferramenta do processo desgastar-se ou quebrar, deverá ser substituída por outra

gêmea para a realização do mesmo trabalho. Ao introduzir uma ferramenta nova no magazine, ou

na torre, deve-se informar em uma tela apropriada os novos valores de correção (geometria de

pre-set) para que a usinagem a ser realizada pela mesma obtenha as dimensões desejadas, ou

pelo menos próxima disso, para que após medições da peça usinada, se possa realizar um ajuste

posterior.

Quando a ferramenta nova se posicionar para entrar em operação, manter o override

(potenciômetro) de avanço sempre fechado na posição zero, com isto nenhum movimento

acontece de forma surpresa; ainda em ciclo automático, com o acionamento da "partida" se dará

o processamento da continuidade do programa, deve-se também selecionar a tecla "single block".

PERIGO E - Colisões por outros motivos diversos

Ação preventiva -Alguns motivos independem da parte operacional, referindo-se mais ao

processo e à manutenção da máquina. Colisões por falha de sensores eletrônicos, falha de

processamento de CLPs, software ou similar, dispositivo que soltou a peça na usinagem etc.,

podem ser evitadas via manutenção preventiva com pessoal qualificado.

Para evitar problemas de posicionamento de peças, pode-se usar um apalpador de

medição para localizar e fazer verificações de posicionamentos e origens.

No caso de peças carregadas automaticamente por robô ou mesmo pelo operador, pode-

se supervisionar a exata localização e assento da peça na placa do torno ou dispositivo de

fixação em centros de usinagem, utilizando o controle de assento (air check). Esta técnica

consiste em supervisionar-se a peça, devidamente encostada em uma superfície de referência do




dispositivo. Esta verificação é realizada por um circuito de ar que é soprado em diversos

pequenos orifícios desta superfície. A diferença da vazão/pressão nessa área quando a peça está

encostada ou não é diferente. Quando a peça não está encostada, a mesma vazão em área

maior de saída de ar faz com que a pressão seja menor, gerando um alarme que interrompe o

ciclo, evitando colisões e erros dimensionais de usinagem. Isto poderá supervisionar uma peça

fora de posição. A fixação da peça e ferramenta realizadas pelo operador deve ser rigorosamente

controlada, para que esteja de acordo com a necessidade do processo.

Quando for selecionar um programa para ser processado em usinagem, através da

seleção direta, ou da memória de palete, o operador deverá ter um cuidado rigoroso para que não

seja selecionado um programa errado. Neste caso é colisão certa, exceto se os cuidados com

override e single block tenham sido utilizados no início do processamento do ciclo.

Existe uma infinidade de situações adversas. Quando se considera que tudo está sob

controle, sempre pode ser executada uma nova operação que provoque uma colisão. Cada caso

deve ser rigorosamente observado, se há algum risco de que o processo possa provocar alguma

colisão, deve-se sempre buscar uma saída de proteção para cada caso.

Se toda vez que houver qualquer intervenção no painel da máquina, e a próxima execução

for realizada em single block, com os recursos do override, até que a operação esteja

"dominada", é impossível uma colisão.




17 EXEMPLO DE PROGRAMAÇÃO




18 EXERCÍCIOS 2

Exercício 8

Escreva um programa para o desenho do perfil abaixo.

Exercício 9

Escreva um programa para executar os furos da peça abaixo, de alumínio, utilizando os

ciclos de furação e considerando o zero-peça no eixo Z na face superior.




Exercício 10

Utilize um subprograma para a furação da peça da figura abaixo. Primeiro utilize T1 para

os furos de centro à profundidade de 5 mm, 150 mm/min e 2000 rpm. Depois utilize a broca T2

para os furos de 5 mm de diâmetro à 850 rpm e 200 mm/min. Finalmente utilize T3, que é uma

fresa de diâmetro 10 mm, à 480 rpm e 80 mm/min para usinar os rebaixos.

Exercício 11

Desenvolva um programa para o desenho abaixo (sugestão utilize G52 e M98)




Exercício 12

Desenvolva um programa para o desenho abaixo.

Exercício 13





Exercício 14


Exercício 15





Exercício 16


Exercício 17





Exercício 18


Exercício 19

Uma placa de aço de baixo carbono deverá ter um rasgo com 8 milímetros de largura por 5

milímetros de altura e 30 milímetros de comprimento, executado por um fresamento de topo em

um único passe. A máquina utilizada para executar essa operação será uma fresadora a

comando numérico com variação contínua da rotação na faixa entre 60 e 6.000 rpm. Considere o

uso de uma fresa de topo de aço rápido com dois dentes e 8 milímetros de diâmetro, velocidade

de corte de 25 m/min e avanço por dente de 0,02 mm. Calcule a rotação, em rpm, a velocidade

de avanço, em milímetros por minuto, e o tempo que a ferramenta levará para executar o rasgo

(tempo de corte).

Exercício 20

Prova prática de usinagem CNC (o desenho será entregue posteriormente)




19 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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