tcc manolo

CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICA DO PARAN`

CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MECNICA MODALIDADE

MECATRNICA

ESTUDO DE UM SISTEMA DE MONITORAMENTO DE FERRAMENTA S DE

CORTE EM CENTROS DE USINAGEM E MODIFICAO DE SEUS

PARMETROS LIMITANTES DE POTNCIA ELTRICA E DE TEM PO DE

MONITORAMENTO

MANOLO LUTERO GIPIELA

CURITIBA, SETEMBRO DE 2002

CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICA DO PARAN`

CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MECNICA MODALIDADE

MECATRNICA



PARMETROS LIMITANTES DE POTNCIA ELTRICA E DE TE MPO DE

MONITORAMENTO

TRABALHO DE DIPLOMAO SUBMETIDO AO CENTRO FEDERAL DE

EDUCAO TECNOLGICA DO PARAN` PARA OBTENO DO GRA U DE

TECNLOGO EM MECNICA NA MODALIDADE DA MECATRNICA

ALUNO: MANOLO LUTERO GIPIELA

ORIENTADOR: EDUARDO TORRES DA ROCHA

CURITIBA, SETEMBRO DE 2002



PARMETROS LIMITANTES DE POTNCIA ELTRICA E DE TE MPO DE

MONITORAMENTO

Manolo Lutero Gipiela

ESTE TRABALHO DE DIPLOMAO FOI JULGADO PARA A OBTENO DO

TTULO DE

TECNLOGO EM MECNICA

NA MODALIDADE DA MECATRNICA E APROVADA EM SUA FORM A FINAL

PELA CORDENAO DO DEPARTAMENTO DE MECNICA

---------------------------------------------------------------------------------

Prof. Marcio Mafra, Eng. Msc. Coordenador

BANCA EXAMINADORA

-------------------------------------------------------------------------------

Prof. Eduardo Torres da Rocha, Eng. Esp. - Orientador

-------------------------------------------------------------------------------

Prof. Luis Paulo Laus, Eng. Msc.

------------------------------------------------------------------------------

Prof. Ideonor Novaes, Dr. Eng. Mec.

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais e irmos que sempre me apoiaram em todos o s momentos da

minha vida.

Ao Prof. Eng. Esp. Eduardo Torres da Rocha pela orientao no trabalho.

banca examinadora pelas criticas favorveis e construtivas.

Ao Prof. Eng. Msc. Mrcio Mafra pela extenso da data de entrega deste

trabalho.

Ao Prof. Dr.-Ing. Walter Lindolfo Weingaertner pelos exemplos e pelo

emprstimo de dissertaes que ajudaram a realizar este t rabalho.

Ao Eng. Gerson de Souza da Kennametal pelas informae s sobre as

ferramentas de corte citadas neste trabalho.

Ao Eng. Haroldo Osis, Eng. Cludio Baeta, Tecgo. Anderson Leal, Tec.

Valdomiro Pazze de Castro e a todos os colegas de trabalho da linha de usinagem

de Virabrequins da Renault do Brasil S.A. que colaboraram direta ou indiretamente

na execuo deste trabalho.

SUM`RIO

pg.

Lista de quadros..........................................................................................................vii

Lista de figuras...........................................................................................................viii

Glossrio.......................................................................................................................x

Resumo........................................................................................................................xi

1. Introduo....................................... ..........................................................................1

2. A operao 150.................................. ......................................................................4

2.1 Apresentao..................................... ......................................................... 4

2.2 Centros de usinagem...................................................................................5

2.2.1 Sistema de eixos........................................................................... 5

2.2.2 Eletrofuso...................................................................................... 7

2.2.3 Comando numrico computadorizado.......................................... 9

2.2.4 Interface homem mquina.......................................................... 11

2.2.5 Sistema de monitoramento......................................................... 12

2.2.5.1 Diagramas eltricos do sistema de monitoramento...... 16

2.2.6 Processo de usinagem.................................................................19

2.2.7 Ferramentas de corte...................................................................20

2.2.8 Programas CNC para usinagem das peas........... ......................25

2.2.9 Alarmes que causam paradas de mquinas e refugo de peas na

operao 150........................................ ................................................32

3. Material e mtodos.................................................................................................33

3.1 Introduo...................................... ............................................................33

3.2 Identificao das ferramentas envolvidas nos alarmes ca usados por

pontos errneos dos limites de potncia eltrica do eletrofuso e limites

temporais de monitoramento das etapas de

usinagem.........................................................................................................34

3.3 Ambientao com o software Watt Pilote Visu 8.04... ...............................35

3.3.1 Ligao do notebook com o hardware do SM...... ........................36

3.3.2 Procedimento para a apreenso de curvas.......... .......................37

3.3.3 Procedimento para a visualizao das curvas apreend idas........40

3.3.4 Procedimento para a modificao dos parmetros de potncia

eltrica e tempo de monitoramento.......................................................43

3.4 Mtodo.......................................................................................................49

4. Anlise dos resultados obtidos...............................................................................51

5. Concluses........................................ .....................................................................52

6. Proposta para trabalhos futuros.............................................................................53

Bibliografia..................................................................................................................54

Anexo 1......................................................................................................................55

LISTA DE QUADROS

pg.

Quadro 1 Descrio dos eixos ........................ .........................................................6

Quadro 2 Descrio das ferramentas de corte usadas na op erao 150...............21

Quadro 3 Ferramentas de corte observadas durante a oco rrncia dos alarmes em

cada CU......................................................................................................................34

LISTA DE FIGURAS

pg.

Figura 1 - Disposio dos CUs e do sistema de transporte automtico da clula de

produo da operao 150............................. ..............................................................4

Figura 2 - Centro de usinagem Urane 20 Renault Automation Comau........................5

Figura 3 - Disposio dos eixos de trabalho............ ....................................................6

Figura 4 - Extremidade do eletrofuso para pressionar a juno porta ferramenta.......7

Figura 5 - Cabos, terminais e engates para ligao do e letrofuso...............................7

Figura 6 - Terminais e engates para ligao do eletrof uso..........................................8

Figura 7 - Configurao do controle da unidade NCU Siemens Sinumerik 840 D.....10

Figura 8 - IHM Siemens Sinumerik 840 D..................................................................12

Figura 9 - Defeitos/alarmes ocorridos e a respectiva identificao da linha de

programao no Step 7............................... ...............................................................12

Figura 10 - Esquema de um SM genrico..................................................................13

Figura 11 - Transdutor de efeito Hall..........................................................................14

Figura 12 - Esquema simplificado de ligao do Watt Pil ote no NC..........................15

Figura 13 - Diagrama eltrico do sistema de monitoramento Parte 1.....................16

Figura 14 - Diagrama eltrico do sistema de monitoramento Parte 2.....................19

Figura 15 - Virabrequim usinado na operao 150...... ..............................................20

Figura 16 - Disposio das ferramentas no magazine...... .........................................21

Figura 17 - Ferramenta T01.......................................................................................22













Figura 30 - Conexo das entradas do CLP na sada do ha rdware do SM antes de

conectar o notebook...................................................................................................36

Figura 31 - Conexo das entradas do CLP na sada do ha rdware do SM depois de

conectar o notebook...................................................................................................36

Figura 32 - Tela de seleo de ordem de trabalho..... ................................................37

Figura 33 - Painel para configurao do hardware..... ...............................................38

Figura 34 - Tela de autorizao de partida da apreens o da curva...........................39

Figura 35 - Tela de finalizao da apreenso da curva.. ...........................................40

Figura 36 - Tela para solicitar o carregamento da curva apreendida.........................41

Figura 37 - Tela para solicitar o diretrio do CU on de est gravada a curva

apreendida .................................................................................................................41

Figura 38 - Tela para selecionar as opes de afixao, escala e n de fabrico da

curva apreendida........................................................................................................42

Figura 39 - Tela ilustrada com a curva da ferramenta T04........................................43

Figura 40 - Nvel de acesso aos parmetros............. .................................................44

Figura 41 - Grfico da curva de uma ferramenta T04 apreendida aps a ocorrncia

da quebra mostrando os parmetros fixados de maneira in correta...........................45

Figura 42 - Grfico da curva de uma ferramenta T04 aps a mudana do parmetro

P7...............................................................................................................................46

Figura 43 - Grfico da curva de uma ferramenta T04 nova apreendida aps a

ocorrncia de alarme causado por ultrapassagem do limite superior de potncia(rea

3)................................................................................................................................47

Figura 44 - Grfico da curva de uma ferramenta T04 aps a mudana do parmetro

P13.............................................................................................................................48

Figura 45 - Curva de potncia apreendida aps a gera o do alarme......................49

Figura 46 - Comparao das curvas de potncia aps a mudan a do parmetro S_P

para 80%....................................................................................................................50

GLOSS`RIO

CU Centro de usinagem.

CN Comando numrico.

CNC Comando numrico computadorizado.

CLP Controlador lgico programvel.

CC Corrente contnua.

CA Corrente alternada.

SM Sistema de monitoramento.

RO Rendimento operacional.

MU Mal de usinagem.

RESUMO

Neste trabalho est apresentado o estudo realizado sobre um sistema de

monitoramento de ferramentas de corte encontrado em centros de usinagem que

fazem parte de uma clula de produo de uma linha fle xvel de usinagem.

O estudo consistiu inicialmente em identificar todos os equipamentos

componentes do sistema de monitoramento, bem como descrever a finalidade de

cada uma deles para que se obtivesse maior conhecimento sobre tal sistema. No

entanto, o objetivo do estudo foi verificar os parmetr os dos limites temporais de

monitoramento e dos limites de potncia eltrica de eletrofusos dos centros de

usinagem visando realizar o ajuste destes parmetros. Estes l imites mencionados

so especificados pelo sistema de monitoramento, o qual informa ao operador da

mquina os alarmes ocasionados por defeito de quebra de ferramentas durante a

usinagem. Na realidade, estas ferramentas estavam em perfeitas condies.

Sabendose que os parmetros de corte estavam todos corret os, como de

acordo com os padres da fbrica, suspeitou se que os alar mes de quebra de

ferramentas eram gerados pela m parametrizao destes limites. Os alarmes

errneos resultavam em paradas de mquinas e alto ndice de refugo de peas, j

que a reusinagem destas no era possvel.

O mtodo utilizado para a comprovao da suspeita, consisti u primeiramente

em utilizar ferramentas novas e acompanhlas durante a produo, at que fossem

verificados os alarmes de quebra de ferramentas. Depois de identificadas as

ferramentas, conectou-se a uma das mquinas em observao um notebook com

software especfico para realizar a coleta das curvas de potncia em funo do

tempo de usinagem para verificar os limites dos parmetro s. Nestas curvas foi

verificada a parametrizao e observouse que os valores en contrados eram

realmente errneos.

Utilizandose o software mencionado, foi realizada a mud ana dos limites, e

tambm, a nova coleta das curvas traadas com os novos valores.

Confirmando a soluo do problema, observouse que novos a larmes

errneos no foram gerados, evitando paradas de mquinas desnecessrias e

diminuio do ndice de refugo de peas.

CAPTULO 1

INTRODUO

Na fabricao mecnica convencional realizada por usinage m, o operador,

reconhece atravs dos princpios de observao tico e acstico o estado da

mquina ferramenta e perturbaes do processo. Em con seqncia disso, ou seja,

de sua experincia, pode atuar sobre o processo ou at mesmo desligar a mquina

se for necessrio.

Devido a exigncia de produtos com maior nvel de qualidade com custos

reduzidos, a industria comeou a utilizar, de forma mais extensiva, os recursos das

mquinas localizadas em suas instalaes. Isto significou uma sobrecarga ao

operador devido o seu julgamento clssico ter se tornado cada vez mais difcil e

tambm no controle do andamento do processo, no caso da ocorrncia de

perturbaes sbitas, como por exemplo, a quebra de fer ramentas.

Assim, cresceu a necessidade de sistemas automticos para monitorar os

processos de usinagem que garantissem, em tempo hbil, o reconhecimento de

perturbaes no processo, bem como a ao automtica de u ma medida contrria

falha, provocando a reduo ou at mesmo a eliminao d os danos conseqentes

dessas perturbaes. Estes sistemas automticos na grande maior ia das vezes

levam a reduo dos tempos improdutivos das mquinas ferr amenta a um mnimo,

minimizando ou eliminando os custos conseqentes.

Com essa transformao, as mquinas passaram a apresentar maiores

recursos operacionais, tornando-se mais flexveis. Conseqen temente, isso

possibilitou a usinagem de peas mais complexas, com maior exatido, segurana e

em um tempo muito menor[1].

Os sistemas de monitoramento medem as condies da mquina, ferramenta

ou pea e indicam as falhas atravs de um alarme, interrompendo o processo e

esperando pela ao corretiva do operador. Sistemas de di agnstico procuram achar

uma relao funcional ou casual entre as falhas e suas orig ens. Ambos podem ser

classificados como sistemas de malha aberta.

J os sistemas de controle adaptativo caracterizam-se como sistemas de

malha fechada e procuram adaptar automaticamente as condies de usinagem a

uma estratgia programada.

Tradicionalmente os sistemas de monitoramento assumem funes usuais de

reconhecimento da quebra de ferramentas e do desgaste. Normalmente os sistemas

agregam funes adicionais como, por exemplo:

- reconhecimento de colises;

- reconhecimento da falta de ferramentas.

As primeiras sugestes para sistemas de monitoramento e cont role surgiram

por volta de 1930. Somente por volta dos anos 60, entretanto, com o

desenvolvimento do comando numrico(CN) e sistemas de avano controlados,

que os sistemas de controle se tornaram realidade. Os sistemas de monitoramento,

especificamente, tiveram o seu incio em 1976.

Basicamente, os sistemas de monitoramento permitem, alm de uma reduo

de custos significativa, uma reduo das exigncias ao operador[2].

Este trabalho se prope ao estudo de um sistema especfico de

monitoramento de potncia eltrica de atuador(eletrofuso) usado para monitorar

ferramentas de corte e a modificao dos parmetros lim itantes de potncia eltrica

e tempo de monitoramento de usinagem deste mesmo sistema. Estes parmetros

influem nas curvas de potncia versus tempo de usinagem quando o eletrofuso est

realizado algumas das etapas da operao em um dos quatr o centros de usinagem

que compe a clula de produo da operao 150, locali zada na linha de usinagem

de Virabrequins do Complexo Motores da montadora de automveis Renault do

Brasil S.A..

A primeira parte do estudo consiste em fazer o levantamento da unidade de

comando numrico, ligao dos perifricos desta com o sistema de monitoramento e

anlise dos diagramas eltricos referentes ao sistema. J a segunda parte do estudo

tem como objetivo analisar e modificar os limites de potncia eltrica e tempo de

monitorao de ferramentas durante a usinagem, de man eira que seja possvel

eliminar as paradas desnecessrias de uma das mquinas devido a sinalizao dos

alarmes errneos que influem no rendimento operaciona l(RO) da clula de produo

e tambm diminuio do nmero de Virabrequins que so refugados devido a

usinagem no se completar.

Observaes preliminares indicam que os problemas so causado s por

pontos errneos de controle de potncia eltrica dos motores que acionam os fusos

das mquinas ferramenta ao realizar a usinagem, pois j foi verificado que o

programa de usinagem das peas e as ferramentas de corte e sto de acordo com os

dados de corte e materiais padronizados pela fbrica. Desta maneira, a unidade de

controle da mquina interpreta como ocorrncia de quebra de ferramenta de corte,

apesar desta estar em perfeitas condies. Este alarme aca ba causando a perda do

produto, devido ao sistema de monitoramento estar ativado no programa de

usinagem da pea. No existe a possibilidade de retrabal ho porque na pea pr -

usinada, a potncia eltrica necessria para terminar a usinagem ser menor que a

nominal, portanto outra mensagem errnea de quebra d e ferramenta gerada e o

supervisor de potncia atua novamente, parando o processo.

CAPTULO 2

A OPERAO 150

2.1 Apresentao

A clula de produo da operao 150 composta por 4 cen tros de

usinagem(CUs) Urane 20(RA 6023, RA 6024, RA 6025 e RA 6026) fabricados pela

Renault Automation Comau, duas esteiras para transporte das peas em paletes,

fabricadas pela ETFA e um sistema de transporte automtico de peas tipo prtico

ou rob cartesiano de 4 eixos, fabricado pela AFMA Rob ots.

A respeito das esteiras, uma usada para deslocar paletes com peas para a

carga dos CUs da clula, e a outra para a descarga. A funo do prtico realizar o

encaminhamento das peas encontradas nos paletes da esteira de carga para os

centros de usinagem e destes para aos respectivos paletes situados na esteira de

descarga. A Figura 1 mostra a disposio dos CUs e do sist ema de transporte

automtico que formam a clula de produo.

FIGURA 1 Disposio dos CUs e do sistema de transporte automt ico da clula

de produo da operao 150.

2.2 Centros de usinagem

Os centros de usinagem so mquinas ferramenta que executam vrios

processos de usinagem em uma nica pea. So dotados de magazine com troca

automtica de ferramentas e na maioria das vezes, como no caso dos CUs Urane

20(Figura 2), possuem mesa de trabalho giratria. Estes CUs da operao 150

usam comando numrico Siemens para a interpolao do sist ema de eixos ao

executar os programas CNC e so considerados mquinas de alta velocidade(high

speed machines) devido a velocidade de avano poder alcana r at 80m/min.

Figura 2 Centro de usinagem Urane 20 Renault Automation Comau.

2.2.1 Sistema de eixos

Os centros de usinagem da clula possuem 7 eixos, os quais efetuam

movimentos que posicionam os elementos internos das mquinas, como por

exemplo: magazine de ferramentas, mesa de trabalho e o eletrofuso. A Figura 3

mostra a disposio dos eixos.

FIGURA 3 Disposio dos eixos de trabalho[3].

Estes eixos indicam a posio em que a ferramenta, a pea e o magazine

esto no momento em que ocorre a usinagem. Abaixo tem - se a descrio de cada

um dos eixos.

QUADRO 1 Descrio dos eixos[3].

O acionamento dos eixos X, Y e Z realizado por motores eltricos lineares

autossncronos trifsicos de corrente alternada(CA) alimentados com 380 Volts. O

movimento de cada um dos eixos realizado por dois destes motores eltricos

lineares que desenvolvem a velocidade de 80 m/min. Quanto ao magazine de

ferramentas e a mesa de trabalho, so acionados por servom otores tambm

alimentados com 380 Volts em CA. Estes servomotores so dispo sitivos que

convertem sinais eltricos em movimentos proporcionais ou em deslocamentos do

tipo alavanca.

Para verificar a posio dos eixos de avano X, Y e Z exi ste um dispositivo

individual que realiza medio dos deslocamentos e os tr ansformam em sinais

digitais. Este dispositivo de medio conhecido por rgua tica, a qual um

transdutor que converte um movimento linear em uma srie de pulsos eltricos

Eixo Descrio

X1 Eixo de avano lateral do eletrofuso X2 Eixo de avano lateral do eletrofuso Y Eixo de avano vertical do eletrofuso Z Eixo de avano longitudinal do eletrofuso C Eixo rotativo do eletrofuso B Eixo rotativo da mesa de trabalho

Q1 Eixo rotativo do magazine de ferramentas

digitais que so usados para determinar a posio em que se encontra o objeto

onde a mesma est acoplada.

O eixo X est equipado com duas rguas ticas, enquanto que os eixos Y e Z

esto equipados com apenas uma. Como so duas rguas, tem se dois eixos X. o

X1 e o X2. Para os servomotores, a medio realizada p or um dispositivo que

identifica a posio de giro do rotor, Este dispositivo chamado de encoder e possui

a mesma funo da rgua tica, mas realiza a verificao da posio do eixo do

motor convertendo movimentos angulares em pulsos eltricos digitais. Este encoder

do tipo absoluto, porque no caso da mesa de trabalho e do magazine de

ferramentas, o fator de maior importncia o posicionamento aps a rotao do

motor. Estes encoders no perdem a informao a respeito da real posio que o

motor se encontra, no caso da ocorrncia de quedas de tenso de alimentao. Isto

ocorre porque cada dado de posio fornecido por um cdigo no disco do encoder

e isto justifica o uso dos encoders absolutos nas mquinas.

2.2.2 Eletrofuso

O eletrofuso(Figura 4 e Figura 5) encontrado nos CUs possui a potncia

eltrica mxima de 35 kW e sua alimentao feita por 380 Volts em corrente

alternada(CA).

FIGURA 4 Extremidade do eletrofuso

para pressionar a juno porta ferramenta.

FIGURA 5 Cabos, terminais e

engates paraligao do eletrofuso.

Em mquinas - ferramenta CNC mais comuns, o acionamento dos fusos

feito por motores eltricos trifsicos assncronos de CA ou servomotores de CA.

Estes motores/servomotores so acoplados mecanicamente aos cabe otes da

mquina, onde as ferramentas so presas nos fusos porta ferramentas. Nos CUs da

operao 150 no existem estes tipos de cabeotes que sustent am os fusos, apenas

o eletrofuso encontrado e em seu interior o acionamento/motor encontrado. O

movimento do eletrofuso ao longo dos eixos X, Y e Z, realizado por motores

eltricos lineares trifsicos devido a necessidade de alta velocidade de

deslocamento(80m/min). Ainda em seu interior, existem dutos para passagem de

lubrificante, fluido de corte e em seu exterior, terminais para cabo de

potncia/alimentao, engates para conexo de mangueir as para circulao de

lubrificante, fluido de corte, etc. para melhor entendimento, a Figura 6 mostra os

terminais e engates para efetuar a ligao do eletrofu so.

Figura 6 Terminais e engates para a ligao do el etrofuso

A alimentao do acionamento em 380 Volts CA feita pelo terminal para

conexo do cabo de potncia do motor. Para verificao da posio de giro do fuso,

tem se o terminal CDC1 para conexo do cabo do encod er/decodificador.

Terminais MC1 para a conexo de cabos dos sensores que det ectam a presena de

ferramentas no cone e nas pinas que prendem as junes HS K 63 das ferramentas

tambm so verificados. A conexo da mangueira do pressosta to que verifica a

presena da ferramenta no eletrofuso feita no engate 503 da junta de ar. A entrada

de fluido de refrigerao(Glaceol ou Glacelf) do eletr ofuso feita no engate AR1, e

a sada, no engate AT1. O bloqueio das pinas nas june s HSK 63 das ferramentas

realizado por um sistema que utiliza fluido hidrulico. O engate para tomada do

fluido para realizar o aperto da ferramenta o engate 10, enquanto que o engate 11

para realizar a conexo da mangueira que conduz o fluido que executa o

desaperto. A lubrificao dos rolamentos com a mistura de ar e leo feita nos

engates 509, 510, 511 e 512. O retorno do leo de lu brificao realizado por

mangueiras conectadas nos engates 505 e 506. A irrigao da ferramenta com o

fluido de corte fita no engate 703 e o dreno que evita que os rolamentos sejam

irrigados pelo fluido de corte verificado no engate 704. A limpeza do cone para

encaixe das junes realizada por ar comprimido no enga te 504.

2.2.3 Comando numrico computadorizado

A funo do comando numrico computadorizado(CNC) de controlar a

movimentao(realizar a interpolao) dos eixos de trabal ho seguindo a seqncia

lgica dos programas de usinagem. No caso das mquinas em estudo, o CNC

presente o Siemens Sinumerik 840 D.

O CNC compreende apenas uma parte da unidade de comando numrico,

chamada de NCU. Esta unidade compreendida por hardware e software dedicados

as funes mencionadas anteriormente, e estes esto descritos logo abaixo:

- Unidade de controle(PC) com 32 MBytes de memria DRA M;

- Mdulos de potncia MSD para acionamento dos motores dos eixos;

- Mdulos FDD para interpretao dos dados do encoder;

- Drive NE como fonte alimentao regenerativa de 24 Vo lts em corrente

contnua(CC) para o NC, mdulos e IHM;

- CLPs Simatic S7 300 programados em LADDER para pr ocessamento das

entradas e atualizao das sadas;

- Fonte de alimentao de 24Volts(CC) para os CLPs;

- Bloco de terminais para a unidade NCU;

- Interface homem Mquina(IHM) composta por painel de comando das

funes de auxiliares do CN e teclado. Estas funes habil itam aes em modo

automtico, semi automtico e manual.

Na Figura 7 pode - se observar a configurao do control e da unidade NCU

Siemens Sinumerik 840 D.

FIGURA 7 Configurao do controle da unidade NCU Siemens Sin umerik 840 D

[4].

Na Figura 7, o CNC comunica se com a periferia da mquina atravs de

mdulos de I/O(Input/Output ou entrada e sada) que s o ligados aos CLPs, isto ,

todos os sensores de final de curso, rels, contadores, eletrovlvulas, responsveis

pelo bom funcionamento da mquina, so ativados atravs dos mdulos de I/O. As

informaes destinadas a estes dispositivos, so enviadas e p rocessadas pelo CNC.

O controle dos motores realizado pelo mdulo de potncia e pelo mdulo do

encoder. A IHM ligada ao CNC possibilita a visualizao do status da mquina e o

controle da mesma. A alimentao dos mdulos realizada pelo drive de

alimentao, utilizando 24 Volts em corrente contnua(C C).

2.2.4 Interface homem mquina

A interface homem mquina(IHM) Siemens 840 D(ver Figura 8) possui a

funo de informar o operador sobre o estado da mquina; disponibilizar os recursos

da unidade de controle para que modificaes nos progra mas CNC possam ser

realizadas; disponibilizar telas especficas para realizar a mudana do estado lgico

dos controladores lgico programveis(CLPs); fazer gerenciamento das ferramentas

de corte(acompanhamento do residual da vida, correes d e ferramenta, insero de

dados da geometria da ferramenta, etc); realizar a diagnose dos defeitos e alarmes

que possam ocorrer durante o funcionamento da mquina, enfim, gerenciar o estado

geral de funcionamento da mquina.

Para que estas funes sejam executadas, tem se uma unida de de controle

que recebe, processa e devolve as informaes ao sistema. E sta unidade um

computador da Siemens(PC) com 133 Hz de velocidade de processamento, 32 MB

de memria tipo DRAM, 256 kB de memria cache e o siste ma operacional

realizado pela plataforma do Windows 95. Esta unidade pode intervir no

funcionamento da mquina, habilitando a parada imediata. De acordo com os sinais

digitais recebidos, a unidade realiza a diagnose da mquina, onde mensagens so

impressas no painel da mquina(IHM). Estas mensagens especificam os defeitos e

alarmes gerados. Para cada um destes defeito e alarmes, tem se um cdigo de

identificao que serve para localizar, com o auxlio de um computador

industrial(notebook/PG), a linha de programa(Network) em que a incoerncia

ocorreu, gerando o alarme. O programa responsvel pela demonstrao e

modificao destas linhas de programa o Siemens Step 7. Na Figura 5, tem se a

IHM Siemens 840 D e na Figura 6, pode se observar a m ensagem de

defeito/alarme.

Figura 9 Defeitos/alarmes ocorridos e a

respectiva identificao da linha de

programao no Step 7.

Figura 8 IHM Siemens Sinumerik

840 D.

2.2.5 Sistema de monitoramento

Sistemas automatizados requerem sensores que identifiquem os fatores

perturbadores nos processos de usinagem, aumentando assim o controle sobre o

mesmo e aumentando a produtividade atravs da reduo de tempos de parada.

Atravs de um monitoramento da ferramenta de corte, tanto com relao ao

desgaste, quanto quebra, pode - se diminuir o percent ual de tempo de parada de

mquinas ferramentas sensivelmente.

Visando evitar estas ocorrncias de paradas de mquinas, nos CUs da

operao 150 existe um sistema individual de monitorame nto(SM) da potncia

eltrica do eletrofuso que movimenta a ferramenta durante o tempo necessrio para

a efetuao de algumas etapas de usinagem que compes todo o processo

realizado na referida operao. Ao ocorrer a quebra d a ferramenta ou aumento

excessivo de torque devido ao desgaste, o processo de usinagem interrompido

imediatamente. O diagrama de blocos do sistema de malha fechada ilustrado pela

Figura 10 mostra o princpio de funcionamento de um SM genrico de uma mquina

- ferramenta.

Somente as etapas que possuem processo de fresamento n o possuem monitoramento. Isto ser

melhor abordado no final do item 2.2.7 deste captulo aps a explanao a respeito das ferramentas

de corte utilizadas.

FIGURA 10 Esquema de um SM genrico[5].

Observa se no esquema da Figura 10 que o fator pert urbador da usinagem

ou do sistema um sinal espreo(perturbao), e este advm de problemas com

ferramentas de corte. Durante o processo de usinagem, sensores ou outros

dispositivos utilizados para esta finalidade, atuam fornecendo sinais eltricos que

podem fazer com que o SM realimente a unidade de controle da mquina com

informaes, de tal modo que comandos de correo, ou at interrupo do

processo sejam ordenados em imediato.

Sistemas que monitoram o desgaste de ferramentas permitem um melhor

aproveitamento destas, permitindo identificar uma vida curta, bem como aproveitar

melhor a ferramenta com vida longa. Porm, sistemas que monitoram a quebra de

ferramentas funcionam como proteo das mquinas ferram enta, evitando, ou

minimizando os danos decorrentes de esforos excessivos sobre a f erramenta e,

eventualmente, tambm minimizando danos ao fuso, pea, ou s ferramentas dos

processos subsequentes.

O SM presente em cada CU da clula de produo da opera o 150 chama-

se Watt Pilote e marca registrada do fabricante francs Digital Way. Este SM

permite o monitoramento do desgaste e da quebra da ferramenta pelo fato de

existirem valores limitantes de potncia eltrica para a curva caracterstica do

eletrofuso ao realizar a usinagem. Para que se monitore as perturbaes que

causam alarmes provenientes das ferramentas, necessrio ter - se parmetros

limitantes de potncia do eletrofuso, no caso de quebras de ferramenta ou desgaste,

bem como parmetros temporais de monitoramento de cada ferramenta que est em

uso, para que apenas seja monitorada a usinagem propriamente dita, sem a

influncia dos instantes em que o eletrofuso que comporta a ferramenta deslocado

at o ponto em que a usinagem iniciada.

O SM da Digital Way composto por um hardware que est ligado IHM da

mquina e ao CN. O aparelho(hardware) recebe os dados obtidos por um transdutor

de efeito Hall(Figura 11) que est conectado ao eletrofuso.

Figura 11 Transdutor de efeito Hall

Este transdutor um transformador de corrente que possui certa relao de

transformao desta grandeza eltrica, onde o valor da cor rente circulante no

enrolamento secundrio muito menor que a que circula no primrio. O enrolamento

primrio est eletricamente ligado ao motor do eletrofuso e o segundo a um

conversor A/D. O valor da corrente eltrica obtida no enrolamento secundrio do

transdutor convertida para um sinal digital com o auxlio de um conversor

analgico/digital(conversor A/D). Aps a converso, o sinal enviado para o Watt

Pilote, que por sua vez, envia os bits do sinal para a unidade de controle. Caso

ocorra a ultrapassagem dos parmetros pr estabelecidos, a unidade far com que o

ciclo de funcionamento da mquina seja interrompido, enviando sinais digitais para

as entradas dos CLPs, os quais desabilitam o comando de colocao em ciclo de

funcionamento na respectiva linha no programa de funcionamento do CU. A unidade

tambm far com que a respectiva mensagem de alarme seja impressa na tela da

IHM(Figura 9). Na Figura 12, ilustra - se o esquema simplificado de ligao do Watt

Pilote.

FIGURA 12 Esquema simplificado de ligao do Watt Pilote no N C[6].

Ao observar a Figura 12, percebe - se que o Watt Pilote ligado diretamente

no CN, mas o eletrofuso no. O eletrofuso precisa de u m mdulo de acionamento de

potncia para funcionar, mas o controle do acionamento feito pelo CN. A troca de

informaes entre o CN e o mdulo feita por um barr amento digital. Pode - se

verificar que os eixos e as entradas e sadas dos PLCs da mquina tambm esto

ligados ao NC via barramento digital.

Em relao aos eixos, o nico que possui dois mdulos de ac ionamento de

potncia o eixo X. Este eixo possui duas rguas ticas para que a referncia do

posicionamento no se desloque. Portanto, exixstem doi s eixos X, o X1 e o X2. Os

eixos Y e Z tambm se dividem em 2, mas no necessrio o uso de duas rguas

ticas para verificar o posicionamento. Isto , desta forma somente pela necessidade

de se usar duas guias lineares para realizar o sustentamento e deslocamento do

conjunto mecnico formado pelos motores eltricos lineares e eletrofuso.

O Notebook acima do hardware do Watt Pilote possui a funo de coletar

dados do mesmo, e isto ser abordado com mais detalhes, no captulo referente ao

material e mtodos.

2.2.5.1 Diagramas eltricos do sistema de monitoram ento

No esquema simplificado de ligao do Watt Pilote fora m verificados os

perifricos que so interligados ao CN do CU. Os diagramas eltricos ilustrados nas

Figuras 13 e 14 revelam quais so e onde so interligad os os dispositivos que

formam o SM.

FIGURA 13 Diagrama eltrico do sistema de monitoramento - Parte 1.

Na Figura 13, tem se o transdutor de efeito Hall TA 1(do francs, Transducteur

TA1 Digital Way Watt Pilote), o hardware do Watt Pilote ou monitor de controle de

ferramenta ETC(Moniteur controle doutil ETC) e o m dulo de interfaceamento

MI1(module interface MI1 Watt Pilote IR A11).

Antes de iniciar a explanao a respeito do diagrama eltrico, necessrio

esclarecer alguns detalhes a respeito da simbologia utilizada no diagrama.

- Todos os crculos circunscritos a 1G e VG, indicam que nos locais simbolizados

realizada a alimentao do circuito com 24 Volts em cor rente contnua(CC);

- Todos os crculos circunscritos a 1CT e VCT, indicam que nos locais

simbolizados realizada a alimentao do circuito com 230 Volts em corrente

alternada(CA);

- 1L40, 1L41, 1L42, 2L40, 2L41 e 2L42 so cabos eltricos do transdutor com 380

Volts(CA) de tenso entre fases;

- E32.3, E32.4, E32.5 e E32.6 so as entradas do mdul o do CLP responsveis

pela recepo dos dados enviados pelo hardware do SM du rante o ciclo de

funcionamento da mquina(cycle), ferramenta em uso(outil use), alarme(alarme)

e da interrupo da usinagem(arret usinage);

- A60.0, A60.1, A60.2, A60.3, A60.4, A60.5, A60.6, A60.7, A61.0 e A61.1 so as

sadas do mdulo do CLP provenientes do controle do uso de ferramentas, onde

cada sada corresponde respectivamente a: aquisio de defe itos/reprise de

usinagem(acquit defaults/reprise usinage), colocar em ciclo(depart cycle), trancar

teclado(verouille clavier), ciclo de aprendizagem(cycle aprentissage), cdigo do

ciclo 1(code n cycle 1), cdigo do ciclo 2(code n cycle 2 ), cdigo do ciclo

4(code n cycle 4), cdigo do ciclo 8(code n cycle 8), cdi go do ciclo 16(code n

cycle 16) e ciclo de paridade(code parite).

Adicionalmente, temos na Figura 14, as entradas E44.5, E44.6 e E44.7 do

mdulo do CLP responsveis pelo afrouxamento das ferramentas(cont desserrage

outil), aperto sem ferramentas(cont serrage sans outil) e aperto com

ferramentas(cont serrage outil).

No diagrama eltrico da Figura 13, o monitor de controle de ferramentas ou

sistema de monitoramento conectado pela porta destinada a captao(capteur) ao

conversor A/D do transdutor de efeito Hall por um cabo(ARM1 PG 6). Este

transdutor conectado pelos cabos 1L40, 1L41 e 1L42 aos terminais 1, 2 e 3 do

filtro de linha(Self Schaffner RU870), o qual possui a funo de evitar que variaes

bruscas de corrente eltrica acabem influenciando a curva de potncia do

eletrofuso. Ainda no transdutor, os cabos 2L40, 2L41 e 2L42 conectam se ao

mdulo de comando de eixo(module de commande dax - Siemens) ou mdulo de

acionamento de potncia nos terminais U2, V2 e W2. Os terminais 4, 5 e 6 so

conectados pelos cabos L40, L41 e L42 ao eletrofuso. O cabo L39 verificado no

filtro, realiza apenas funo de condutor de proteo, aterrando o eletrofuso.

A alimentao com 230 Volts(CA) do monitor de controle de ferramentas

realizada nos terminais P e N(alimentation). A porta RS 422 utilizada somente

para a comunicao entre o monitor de controle de ferr amentas e um notebook no

momento em que necessrio vizualizar as curvas de potncia e tempo de

usinagem(que ser descrita adiante) para cada ferramenta de corte e tambm ao

realizar a aprendizagem das mesmas. J a porta analgica(analogique) no possui

uso, ou seja, no est conectada a nenhum perifrico da mquina.(como no tem

se em mos o manual de instalao do sistema, a funo de sta porta fica em

aberto). Quanto as entradas(entrees) COM, A/R, Dcy, Ver, App, D5, D4, D3, D2, D1,

e DP so interligadas por fios s respectivas sadas A60.0, A60.1, A60.2, A60.3,

A60.4, A60.5, A60.6, A60.7, A61.0 e A61.1 do CLP. As condies de

funcionamento em que o CU se encontra no momento em que o monitoramento

feito, so extrema importncia para hardware do sistem a de monitoramento. Para

que o monitoramento seja realizado corretamente, necessria a comunicao

entre mquina e o hardware. As sadas ciclo de funcionamento da mquina(cycle),

ferramenta em uso(outil use), alarme(alarme) e interrupo da usinagem(arret

usinage) do monitor so ligadas as entradas de outro m dulo do CLP visando

informar ao sistema de controle do CU quando os limites de potncia e tempo forem

ultrapassados. Ao serem ultrapassados os limites de potncia do eletrofuso, o

sistema de monitoramento envia um sinal eltrico digital para o CLP, que por sua

vez, emite o respectivo alarme de defeito ocasionado pela ultrapassagem dos

limites de potncia . Aps ultrapassados os limites e emitidos os alarmes,

realizada a interrupo da usinagem, sendo que o ciclo de funcionamento para a

execuo do processo ou etapa de usinagem realizada no mo mento em que

ocorreu o defeito extinguido.

Na Figura 9, observada anteriormente, tem se a mensag em de alarme

causada por um defeito gerado pela m parametrizao dos limites comentados.

Esta mensagem indica o defeito de quebra de ferramenta. Na realidade, a

ferramenta permanece em perfeitas condies, e um dos obj etivos deste trabalho

solucionar este problema realizando a mudana dos parme tros limitantes da

potncia eltrica desenvolvida pelo eletrofuso, bem como a mudana dos

parmetros temporais que limitam o incio e o fim do monitoramento da usinagem.

FIGURA 14 Diagrama eltrico do sistema de monitoramento - Parte 2.

2.2.6 Processo de usinagem

Os processos de usinagem realizados na operao 150 so co nhecidos por

processos de usinagem de geometria definida, os quais so:

- Fresamento;

- Furao;

- Rosqueamento;

- Alargamento.

Na Figura 15 est o virabrequim usinado pelos processos na operao 150.

FIGURA 15 Virabrequim usinado na operao150[7].

Em relao a Figura 15, o modelo de virabrequim o K4M. Alm deste modelo so fabricados mais trs tipos de virabrequins: o K4J, D4D e o D7F.

2.2.7 Ferramentas de corte

Na operao 150, cada CU possui 13 tipos de ferramenta s diferentes sendo

que em um tipo de processo existem 6 ferramentas gmeas, e em outros dois

processos existem 2 gmeas. Ao total, so 20 ferramentas dispostas no magazine.

Rasgo de chaveta

Furao e rosqueamento do volante (7furos)

Rosqueamento do pinho

Furao central do volante

Fresamento do sobre metal do dimetro BB

Fresamento da face de referncia

Figura 16 Disposio das ferramentas no magazine

Algumas destas ferramentas realizam o mesmo tipo de processo de

usinagem, mas so de geometrias diferentes e usadas para f inalidades diferentes.

Estas so: brocas helicoidais, fresa de disco, fresa de top o, fresas com insertos

intercambiveis, machos de roscar e alargador.

No Quadro 2 esto descritas as ferramentas usadas na oper ao 150, bem

como a finalidade e a vida em unidade de peas. Nas Figu ras 17 29 so

visualizadas as ferramentas de corte utilizadas na operao 1 50.

Deve se salientar que durante a usinagem de um tipo de modelo de

virabrequim nem todas as ferramentas so usadas. Aps real izar a troca de

modelos, 4 ferramentas a usinar sero diferentes das que usinaram o modelo

anterior.

QUADRO 2 Descrio das ferramentas de corte usadas na op erao 150[8].

Ferramenta Descrio Modelo de

virabrequim Vida em unidade

de peas

N de ferramentas no magazine

T.01 Fresa de insertos diametro 63mm

K4M/K4J/D4D/D7F

70 6

T.02 Alargador

dimetro 16mm K4M/K4J/D4

D/D7F 1500 1

T.03 Broca helicoidal

escalonada dimetro 8mm

D4D/D7F 1000 1

T.04 Macho de roscar

M9x1 D4D/D7F 500 2

T.05 Fresa de topo

dimetro 20mm D4D/D7F 500 1


dimetro 10.8mm K4M/K4J/D4

D/D7F 3000 1


M12x1.25 K4M/K4J/D4

D/D7F 3000 1

T.08 Fresa de disco dimetro 50mm

D4D/D7F 10000 1


escalonada dimetro 8mm

K4M/K4J 1000 1

T.11 Fresa de disco dimetro 50mm K4M/K4J

10000 1

T.12 Fresa de insertos K4M/K4J/D4

D/D7F 10000 1


M9X1 K4M/K4J 500 2

T.14 Broca escalonada K4M/K4J/D4

D/D7F 5000 1

Abaixo esto as ferramentas de corte usadas na operao 1 50.

Figura 17 T01 Figura 18 T02






Figura 29 T14

Ao realizar o processo de fabricao dos virabrequins dos mo delos K4M e

K4J, as ferramentas utilizadas para realizar todas as etapas do processo so: T01,

T02, T06, T07, T10, T11, T12, T13 e T14 respectivamente. A ordem de utilizao

das ferramentas durante a produo ocorre da seguinte ma neira:

- 1 etapa: T01realiza o fresamento do sobre metal do dimetro do index;

- 2 etapa: T02 realiza o alargamento da furao cent ral do volante;

- 3 etapa: T10 realiza a furao dos furos para fixa o do disco do volante

;

- 4 etapa: T14 realiza a furao do index de referncia;

- 5 etapa: T13 realiza o rosqueamento dos furos para fixao do disco do

volante;

- 6 etapa: T06 realiza a furao do pinho;

- 7 etapa: T07 realiza o rosqueamento do furo para fixao da polia no

pinho;

- 8 etapa: T12 realiza o fresamento da face de referncia;

- 9 etapa: T11 realiza o fresamento do rasgo para chaveta de fixao da

polia.

No caso dos virabrequins dos modelos D4D e D7F, as ferramentas utilizadas

para realizar todas as etapas do processo so: T01, T02, T03, T04, T05, T06, T07,

T08 e T14. Quanto a ordem de utilizao das ferramen tas durante a produo,

ocorre da seguinte maneira:

- 1 etapa: T01realiza o fresamento do sobre metal do dimetro BB;

- 2 etapa: T02 realiza o alargamento da furao cent ral do volante;

- 3 etapa: T03 realiza a furao dos furos para fixa o do disco do

volante;

- 4 etapa: T14 realiza a furao do index de referncia;

- 5 etapa: T04 realiza o rosqueamento dos furos para fixao do disco do

volante;

- 6 etapa: T05 realiza o fresamento do dimetro do p inho e da face de

fixao do volante;

- 7 etapa: T06 realiza a furao do pinho;

- 8 etapa: T07 realiza o rosqueamento do furo para fixao da polia no

pinho;

- 9 etapa: T08 realiza o fresamento do rasgo para chaveta.

A respeito do monitoramento das ferramentas encontradas nos CUs da

operao 150, as ferramentas T01, T05, T11 e T12, no c aso dos virabrequins K4M e

K4J, no possuem monitoramento de limite de potncia e tempo de usinagem. O

mesmo ocorre para as ferramentas T01, T05, T08, usadas na usinagem dos

virabrequins D4D e D7F. Portanto, verifica se que o mo nitoramento realizado

apenas para ferramentas utilizadas para furao, rosqueam ento e alargamento, mas

no para ferramentas utilizadas para fresamento. A just ificativa para isso explicada

pela ocorrncia de vibraes geradas pelo processo de fresamento. Algumas das

ferramentas para fresar utilizam insertos intercambiveis e estes fazem com que a

curva de potncia do motor no apresente uma tendncia de comportamento

durante a usinagem. Inmeros picos de potncia so gerados, tornando a

parametrizao um tanto difcil e at ineficiente nos casos das ferramentas que

usam insertos. Ao ocorrer a quebra de pelo menos um deste, a ausncia de mais um

gume de corte suficiente para contribuir para o aumento da fora de corte e

conseqentemente, para o aumento da corrente eltrica do eletrofuso necessria

para suprir o torque necessrio usinagem.

2.2.8 Programas CNC para usinagem das peas

Aps toda a explicao sobre o sistema de monitoramento e aps citadas as

ferramentas que so monitoradas, necessita se utilizar do programa para a

usinagem de peas para mostrar como ordenado o disparo do incio do

monitoramento, assim como ordenada a finalizao do m onitoramento e em qual

local da linha de programa so executadas tais ordens, v isto que o hardware da

Digital Way trabalha em conjunto com o programa de usinagem das peas.

As funes que realizam estas ordens so funes M, conhecida s

especificamente no CN Siemens 840 D como funes para ope raes de

comutao. No caso das funes M 124, a qual realiza a orde m de disparo

instantneo do monitoramento, e da funo M 125, que ordena a finalizao do

monitoramento, entendem se como funes M livres, as qu ais so especificadas

pelo fabricante da mquina em questo. Portanto, no caso de propostas para a

implantao deste sistema de monitoramento de ferrament as, tem se a liberdade

de utilizar duas entre cinco funes distintas para as or dens de disparo e finalizao

do monitoramento[ ].

Abaixo, tem se somente o programa de usinagem refere nte ao virabrequim

do modelo K4M devido a este ser o modelo que estava sendo usinado no momento

em que ocorreram os alarmes gerados por pontos errneos dos parmetros

limitantes da potncia do eletrofuso e temporais do monitoramento das etapas da

usinagem(ver prximo item).

; ID= RA6023 A 6026/_N_WKS_DIR/_N_USINAGE_WPD/_N_150_K4M_SPF-22.05.00-PP/VT/FB-SIEM:840D ;POSIO DE CARREGAMENTO EIXO B A 270 ;USINAGEM VIRABREQUIM K4M OP150 ;H20 TIPO DE CURVA DIGITAL WAY ;H30 TIPO USINAGEM+OP EM CURSO NO COMEO OP ;H30 USINAGEM EFETUADO+OP SEGUINTE NA FIM OP ;M177 BLOQUEIO EIXO B ;M178 DESBLODUEAMENTO EIXO B ;M119 RETOMADA USINAGEM DIGITAL WAY ;M124 DIGITAL WAY ON ;M125 DIGITAL WAY OFF ;M81 M82 ANTECIPAO CARREGAMENTO E DESCARREGAMENTO SETINT(1) PRIO=1 ARRET ;INTERRUPO NA RUP TURA FERRAMENTA SETINT(8) PRIO=2 ORGREPLI ;INTERRUPO PARA C ARREGAR NO BOTO DOBRA CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_ADAPT_SPF" ;CHAMADA PROGRAMA DIFERENAS ADAPTADOR ;*******VALIDAO DAS DIFERENAS E DEFINIES DE OR IGENS******** G54 ;*************PROGRAMA USINAGEM ***************************** FFWON SOFT IF ((OPEC==0) OR (OPEC==1)) GOTOF USINAGE ;TESTE RETOMADA IF OPEC==999 GOTOF FIN ;TESTE PEA TERMINADA G0 B=DC(POS_B_REP[OPEC]) ;POSICIONAMENTO B CAMINHO MAIS CURTO G0 B=IC(-2) ;DESLOCAO INCREM ENTAL DE -2 GRAU EM B G0 G90 B=ACP(POS_B_REP[OPEC]) ;POSICIONAMENTO SENTIDO MAIS EIXO B A POSIO DE RETOMADA M119 M177 CASE OPEC OF 1 GOTOF OP1 2 GOTOF OP2 3 GOTOF OP3 CASE OPEC OF 4 GOTOF OP4 5 GOTOF OP5 6 GOTOF OP6 7 GOTOF OP7 CASE OPEC OF 8 GOTOF OP8 9 GOTOF OP9 DEFAULT GOTOF ERREUR ;ESCOLHA BLOCO DE RETOMADA

USINAGE: OP1: G0 B=DC(358) POS_B_REP[1]=0 TRANS $P_PFRAME=CROT(Y,-0):DEC_POS1:DEC_ADAPT:CROT(Y,0):DEC_ORIGN[1] CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_DEC_TEMP_SPF" SENS_BR=3 VITESSE_BR=1300 POS_X_ANTICIP=$P_ACTFRAME[X,TR]+69 POS_Y_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Y,TR]+5 POS_Z_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Z,TR]+$TC_DP3[GETT("1",1),1]+227.232 POS_B_DM=0 POS_B_REP[1]=POS_B_DM ANTICIP=0 DISABLE(8) T1 ;PLOUT A M6 ;FRESA DIA 63 ENABLE(8) G0 B=ACP(0) MSG("FRESAGEM COMPRIMENTO LADO BANDEJA") F576 S960 D1 M3 M41 G0 X-37 Y43 H30=1001 G0 Z227.232 M177 G1 X0.5 Y5.5 G0 Z227.732 G0 X-37 Y43 G0 Z224.732 G1 X0.5 Y5.5 G0 Z225.232 G0 X-37 Y43 G0 Z222.232 G1 X0.5 Y5.5 G0 Z222.732 G0 X-37 Y43 G0 Z219.732 G1 X0.5 Y5.5 G0 Z220.232 G0 X-37 Y43 G0 Z217.34 G1 X0.5 Y5.5 G0 Z218 H30=0002 OP2: IF $A_IN[13]==1 GOTOF OP3 TRANS $P_PFRAME=CROT(Y,-0):DEC_POS1:DEC_ADAPT:CROT(Y,0):DEC_ORIGN[1] CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_DEC_TEMP_SPF" SENS_BR=3 VITESSE_BR=1592 POS_X_ANTICIP=$P_ACTFRAME[X,TR]+0 POS_Y_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Y,TR]+0

POS_Z_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Z,TR]+$TC_DP3[GETT("2",1),1]+219 POS_B_DM=0 POS_B_REP[2]=POS_B_DM ANTICIP=1 DISABLE(8) T2 ;PLOUT A M6 ;FURADOR DIA 16 ENABLE(8) MSG("FURADO LADO BANDEJA") F637 S1592 D1 M3 M41 M7 M8 H20=1 G0 X0 Y0 H30=1002 M124 CYCLE82(219,216.51,,195.01,,0) G0 Z219 M125 H30=0003 OP3: TRANS $P_PFRAME=CROT(Y,-0):DEC_POS1:DEC_ADAPT:CROT(Y,0):DEC_ORIGN[1] CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_DEC_TEMP_SPF" SENS_BR=3 VITESSE_BR=3183 POS_X_ANTICIP=$P_ACTFRAME[X,TR]+12.699 POS_Y_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Y,TR]+29.916 POS_Z_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Z,TR]+$TC_DP3[GETT("10",1),1]+230.9 POS_B_DM=0 POS_B_REP[3]=POS_B_DM ANTICIP=1 DISABLE(8) T10 ;PLOUT A M6 ;BROCA ETAPA DIA 8/9.6 ENABLE(8) MSG("FIXAO VOLANTE MAIS INDEXAGEM") F573 S3183 D1 M3 M41 M7 M8 H20=2 G0 X12.699 Y29.916 H30=1003 MCALL CYCLE82(231.4,230.4,,211.24,,0.02);211.19 X12.699 Y29.916 ;157 DESP/Y X31.393 Y8.412 ;105 DESP/Y X25.956 Y-19.559 ;53 DESP/Y X0 Y-32.5 ;0 DESP/Y X-23.769 Y-22.165 ;-47 DESP/Y X-32.1 Y5.084 ;-99 DESP/Y MCALL X-15.756 Y28.425 M124 ;-151 DESP/Y CYCLE82(231.4,230.4,,211.24,,0.02);211.19 G0 Z231.4 M125 H30=0004 OP4: TRANS $P_PFRAME=CROT(Y,-0):DEC_POS1:DEC_ADAPT:CROT(Y,0):DEC_ORIGN[1] CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_DEC_TEMP_SPF" SENS_BR=3 VITESSE_BR=3183 POS_X_ANTICIP=$P_ACTFRAME[X,TR]+13.615 POS_Y_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Y,TR]-25.605

POS_Z_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Z,TR]+$TC_DP3[GETT("14",1),1]+218 POS_B_DM=0 POS_B_REP[4]=POS_B_DM ANTICIP=1 DISABLE(8) T14 ;PLOUT A M6 ;BROCA ETAPA DIA 8/9.6 ENABLE(8) MSG("FURO DESENGANO BANDEJA") F573 S3183 D1 M3 M41 M7 M8 H20=3 G0 X13.615 Y-25.605 H30=1004 M124 CYCLE82(218,212.98,,201.88,,0) G0 Z218 M125 H30=0005 OP5: TRANS $P_PFRAME=CROT(Y,-0):DEC_POS1:DEC_ADAPT:CROT(Y,0):DEC_ORIGN[1] CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_DEC_TEMP_SPF" PAS[5]=1 VT1_BR[5]=1061 SENS_BR=5 VITESSE_BR=VT1_BR[5] POS_X_ANTICIP=$P_ACTFRAME[X,TR]+12.699 POS_Y_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Y,TR]+29.916 POS_Z_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Z,TR]+$TC_DP3[GETT("13",1),1]+216 ;217 POS_B_DM=0 POS_B_REP[5]=POS_B_DM ANTICIP=1 DISABLE(8) T13 ;PLOUT A M6 ;ROSCA M9*1 ENABLE(8) MSG("ROSCAR FIXAO BANDEJA") F1061 S=VT1_BR[5] D1 M42 M7 M8 H20=4 G0 X12.699 Y29.916 H30=2005 MCALL CYCLE84(216,215.533,,194.533,,0,5,,PAS[5],,VT1_BR[5],VT1_BR[5]*2) X12.699 Y29.916 ;157 DESP/Y X31.393 Y8.412 ;105 DESP/Y X25.956 Y-19.559 ;53 DESP/Y X0 Y-32.5 ;0 DESP/Y X-23.769 Y-22.165 ;-47 DESP/Y X-32.1 Y5.084 ;-99 DESP/Y MCALL X-15.756 Y28.425 M124 ;-151 DESP/Y CYCLE84(216,215.533,,194.533,,0,5,,PAS[5],,VT1_BR[5],VT1_BR[5]*2) G0 Z217 M125 H30=0006 M178 OP6: TRANS $P_PFRAME=CROT(Y,-180):DEC_POS1:DEC_ADAPT:CROT(Y,180):DEC_ORIGN[2] CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_DEC_TEMP_SPF" SENS_BR=3 VITESSE_BR=2358

POS_X_ANTICIP=$P_ACTFRAME[X,TR]+0 POS_Y_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Y,TR]+0 POS_Z_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Z,TR]+$TC_DP3[GETT("6",1),1]+226 POS_B_DM=180 POS_B_REP[6]=POS_B_DM ANTICIP=1 DISABLE(8) T6 ;PLOUT A BM6 ;BROCA DIA 10.8 ENABLE(8) MSG("ORIFCIO CENTRAL CAUDA") G0 B=ACP(180) F566 S2358 D1 M3 M41 M7 M8 H20=5 G0 X0 Y0 H30=1006 M177 M124 CYCLE82(226,208.5,,175.5+0.65,,0) G0 Z226 H30=0007 M125 OP7: TRANS $P_PFRAME=CROT(Y,-180):DEC_POS1:DEC_ADAPT:CROT(Y,180):DEC_ORIGN[2] CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_DEC_TEMP_SPF" PAS[7]=1.25 VT1_BR[7]=796 SENS_BR=5 VITESSE_BR=VT1_BR[7] POS_X_ANTICIP=$P_ACTFRAME[X,TR]+0 POS_Y_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Y,TR]+0 POS_Z_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Z,TR]+$TC_DP3[GETT("7",1),1]+227 ;230 POS_B_DM=180 POS_B_REP[7]=POS_B_DM ANTICIP=1 DISABLE(8) T7 ;PLOUT A M6 ;ROSCA M12*1.25 ENABLE(8) MSG("ROSCAR LADO CAUDA") F995 S=VT1_BR[7] D1 M42 M7 M8 H20=6 G0 X0 Y0 H30=2007 M177 M124 CYCLE84(227,212.67,,180.67,,0,5,,PAS[7],,VT1_BR[7],VT1_BR[7]*2) G0 Z230 H30=0008 M178 M125 OP8: TRANS $P_PFRAME=CROT(Y,-270):DEC_POS1:DEC_ADAPT:CROT(Y,270):DEC_ORIGN[3] CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_DEC_TEMP_SPF" SENS_BR=3 VITESSE_BR=1263 POS_X_ANTICIP=$P_ACTFRAME[X,TR]+123.013 POS_Y_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Y,TR]+45 POS_Z_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Z,TR]+$TC_DP3[GETT("12",1),1]+45 POS_B_DM=270

POS_B_REP[9]=POS_B_DM ANTICIP=1 DISABLE(8) T12 ;PLOUT A BM6 ;FRESA DIA 63 ENABLE(8) MSG("FRESAGEM TECLA CP1") G0 B=ACP(270) F1010 S1263 D1 M3 M41 G0 X123.013 Y45 H30=1008 M177 G0 Z40.5 G1 X143.013 G0 Z45 M82 H30=0009 OP9: TRANS $P_PFRAME=CROT(Y,-270):DEC_POS1:DEC_ADAPT:CROT(Y,270):DEC_ORIGN[3] CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_DEC_TEMP_SPF" SENS_BR=3 VITESSE_BR=382 POS_X_ANTICIP=$P_ACTFRAME[X,TR]-240.54 POS_Y_ANTICIP=$P_ACTFRAME[Y,TR]+34.253 POS_Z_ANTICIP=-390.338 POS_B_DM=270 POS_B_REP[8]=POS_B_DM ANTICIP=1 DISABLE(8) T11 ;PLOUT A M6 ;FRESA 3 TAMANHOS DIA 50 ENABLE(8) MSG("FRESAGEM RANHURA LADO CAUDA") ;G0 B=ACN(269) G0 B=ACP(270) F191 S382 D1 M3 M41 G0 X-240.54 Y34.253 H30=5009 M177 G0 Z-2.013 G1 X-205.54 G0 Y45 D0 G0 G53 X20 Z-250 H30=0999 M178 GOTOF FIN ERREUR: MSG("TIPO OP DESCONHECIDAS") M0 M5 M9 MSG("") M13 FIN: CLRINT(8) CLRINT(1)

MSG("") CALL "/_N_WKS_DIR/_N_DECALAGES_WPD/_N_RAZ_TEMP_SPF" RET

2.2.9 Alarmes que causam paradas de mquinas e refu go de peas na

operao 150

Como j fora comentado anteriormente no Captulo 1, existem ocorrncias de

alarmes de quebra de ferramentas nos CUs da Operao 15 0 e de acordo com

observaes preliminares, estes alarmes so causados por pontos errneos de

controle de potncia do eletrofuso(j que foi verificado que as ferramentas esto de

acordo com as exigncias da empresa) ao realizar algumas das etapas de usinagem

que possuem o monitoramento habilitado em sua linha de programa de usinagem da

pea. Desta maneira, ao ocorrer o defeito(limite de po tncia ou tempo de

monitoramento), o CLP, envia a mensagem de alarme u nidade de controle geral

da mquina e desabilita o ciclo normal de usinagem, conseqentemente, parando a

mquina(j explicado com maiores detalhes no item 2.2.5). Esta mensagem

contendo o respectivo alarme de ocorrncia de quebra de ferramenta de corte

(apesar da mesma estar em perfeitas condies) impressa pela unidade de

controle na IHM.

A ocorrncia deste tipo de alarme acaba causando a perda do produto j que

no existe a possibilidade de re - trabalh - lo. O re - trabalho no possvel porque

ao submeter uma pea pr-usinada nova usinagem, a pot ncia necessria para

terminar a usinagem ser, no incio, menor que a nominal(devido a ausncia de

material a ser retirado), o que suficiente para que outra mensagem errnea de

quebra de ferramenta seja gerada, fazendo com que o SM atue novamente. Alm da

perda do produto, existem sucessivas paradas de mquinas, que fazem com que o

rendimento operacional baixe. O rendimento operacional um ndice que expressa

diretamente o nvel de produo obtido, j que quanto maior for o tempo de

disponibilidade da mquina para produzir, maior ser a produo.

CAPTULO 3

MATERIAL E MTODOS

3.1 Introduo

Limites errneos de potncia em sistemas de monitoramento de ferramentas

de corte fazem com que alarmes incoerentes com a situao re al verificada ocorram.

Durante a execuo do mtodo de identificao das ferra mentas vinculadas aos

alarmes que ocasionam a parada dos CUs, foi observado que nenhuma das

ferramentas havia se quebrado realmente. Esta identificao foi realizada durante a

usinagem dos modelos de virabrequim tipo K4M e K4J devido aos outros modelos

de virabrequins no estarem em produo no perodo de r ealizao deste trabalho.

O mtodo aplicado consistiu em usar apenas ferramentas de corte novas e

acompanh las at o fim de suas vidas durante a produo. A forma de anlise foi

vlida, pois sabia se que fatores como desgaste das ferramentas e parmetros de

corte no deviam ser considerados. Tais fatores no foram considerados porque

estudos realizados anteriormente pelo fornecedor destas ferramentas confirmaram a

inexistncia da possibilidade da interferncia dos mesmos no processo. Outro fator,

de origem puramente mecnica, tambm foi descartado. Este fator consistiu no

desbalanceamento do eletrofuso. O desbalanceamento permitiria que o batimento

da ferramenta aumentasse enormemente durante a usinagem, e conseqentemente,

ocorresse a quebra desta. Se a quebra ocorresse, o sistema de monitoramento

atuaria reconhecendo a queda de potncia no eletrofuso e imprimiria a mensagem

de alarme ocasionado por quebra de ferramentas.

Com o objetivo formar um histrico das paradas de mquinas geradas pelos

alarmes incoerentes de quebra de ferramentas, utilizou se de planilha eletrnica do

Microsoft Office 2000, o Excel.

3.2 Identificao das ferramentas envolvidas nos al armes causados por pontos

errneos dos limites de potncia eltrica do eletro fuso e limites temporais de

monitoramento das etapas de usinagem

A identificao visou formar um histrico de alarmes inco nsistentes de quebra

de ferramentas gerados em cada centro de usinagem, justificando o presente

trabalho. Para isso, tomou se a devida preocupao em disponibilizar em planilha

eletrnica no apenas a identificao da ferramenta vincu lada a gerao do alarme,

mas tambm a vida realizada por esta ferramenta at o momento em que o alarme

ocorreu, bem como a data de ocorrncia e o modelo de pea em produo durante a

identificao.

QUADRO 3 Ferramentas de corte observadas durante a ocorrncia dos alarmes errneos em

cada CU.

Ordem de gerao de

alarmes

Centro de Usinagem Ferramenta

Quantidade de peas usinadas

Data Modelo de

Virabrequim em produo

1 2 T07 82 10/jun K4M 2 2 T07 163 11/jun K4M 3 3 T06 5 11/jun K4M 4 3 T13 52 11/jun K4M/K4J 5 1 T13 280 11/jun K4J 6 3 T07 353 12/jun K4J 7 3 T02 120 12/jun K4M/K4J 8 1 T13 535 13/jun K4M 9 2 T02 47 17/jun K4M

10 2 T02 65 17/jun K4M 11 2 T02 182 18/jun K4M 12 3 T07 1354 20/jun K4M/K4J 13 3 T06 1186 20/jun K4J 14 1 T13 942 20/jun K4J 15 3 T06 1211 20/jun K4M 16 2 T06 15 21/jun K4M 17 2 T07 1446 21/jun K4M 18 4 T06 64 21/jun K4M 19 3 T06 1472 21/jun K4M 20 3 T02 1381 22/jun K4M 21 1 T13 1106 20/jun K4M 22 2 T07 1712 24/jun K4M 23 2 T06 377 24/jun K4M 24 2 T02 1485 24/jun K4M 25 2 T07 1713 24/jun K4M

26 3 T07 2034 25/jun K4M 27 2 T07 1908 25/jun K4M 28 4 T02 203 26/jun K4M 29 2 T07 2195 27/jun K4M/K4J 30 4 T06 907 28/jun K4M 31 3 T02 2412 28/jun K4M 32 3 T07 2466 28/jun K4M 33 2 T06 822 28/jul K4M/K4J 34 4 T02 525 28/jun K4M 35 3 T02 2439 28/jun K4M 36 3 T02 2470 28/jun K4M 37 4 T02 1498 3/jul K4M 38 3 T06 1311 5/jul K4M 39 3 T06 1314 5/jul K4M 40 4 T06 1606 5/jul K4M 41 2 T06 1339 5/jul K4M 42 3 T06 1344 5/jul K4M/K4J 43 3 T06 1346 5/jul K4M

O quadro anterior um amostra das ocorrncias e observou se um volume

alto de sinalizaes errneas, onde a ferramenta T07 a presentou o maior n de

ocorrncias.

3.3 Ambientao com o software Watt Pilote Visu 8.0 4

Ao iniciar esta nova etapa, buscou - se a ambientao com o software, ou

seja, o estudo relacionado ao seu funcionamento, para que a operao correta fosse

permitida. Este software, o Watt Pilote Visu verso 8. 04 concebido pela mesma

empresa francesa do SM, a Digital Way, foi usado como coletor das curvas de

potncia. O mtodo de coleta das curvas entende - se como aprendizado e para que

isso ocorresse, foi necessrio buscar muitas informaes verbais e informais a

respeito da operao do software, bem como o procediment o com que o notebook

deveria ser conectado ao hardware do SM, j que os manuais do usurio no foram

encontrados. Vrias das informaes a respeito da utilizao do Watt Pilote foram

retiradas de anotaes que um profissional da rea da automao a servio da

RAC(Renault Automao Comau) havia feito durante o st art up dos CUs Urane

na linha de usinagem. Estas informaes possibilitaram o i ncio do estudo do

funcionamento do software, ou seja, de como utiliz lo. Nos itens abaixo, podem

ser observados os passos para a realizao da aprendizagem da s curvas e

modificao dos parmetros de potncia versus tempo de usin agem.

3.3.1 Ligao do notebook com o hardware do SM

Para realizar a comunicao do notebook com o hardware do SM foi

necessrio retirar o CU do ciclo de funcionamento, de acordo com as anotaes

observadas. Feito isso, conectou se o notebook no hardwar e do SM visando

realizar a comunicao para obteno dos dados. A conexo f sica foi realizada

conectando se uma cabo serial porta COM 2 do notebo ok porta RS 422 do

monitor de controle de ferramentas do SM(Figura 13). O passo seguinte foi realizado

desconectando as entradas do mdulo do CLP(E32.3, E32.4, E32.5 e E32.6)

conectadas nos bornes enumerados na Figura 30 e conectando - as aos bornes do

barramento comum ilustrados na Figura 31.

Figura 30 Conexo das entradas do CLP na sada do hardware do SM antes de

conectar o notebook.

Figura 31 Conexo das entradas do CLP na sada do hardware do SM depois de

conectar o notebook.

3.3.2 Procedimento para o aprendizado de curvas

Efetuadas as devidas conexes, iniciou se o uso do apli cativo. Abaixo, est

a descrio do procedimento para a apreenso de curvas de potncia em funo do

tempo de usinagem. As telas do software demonstrando os respectivos passos para

a apreenso das curvas esto ilustrados pelas Figuras 32, 3 4 e 35.

Procedimento para a obteno da curva:

- Ao iniciar o software, o cone destinado a Aquisio de ve ser selecionado;

- Na caixa de dilogo que aparece aps a seleo do cone, deve ser clicado a

opo Sim, para confirmar o desejo de trabalhar com o so ftware no CU onde

o notebook foi conectado;

Figura 32 Tela de seleo de ordem de trabalho.

- Aps a confirmao, deve se clicar sobre o quadro onde e st o n do

fabrico(Figura 34) que identifica no programa CNC para usinagem da pea

em produo a etapa do processo que a respectiva ferrament a realiza;

Obs.: O n do fabrico referente a cada ferramenta est em vermelho nas linhas do programa de usinagem das peas(ver captulo 2, pginas 27 32). A funo H20 na linha em azul apenas como comentrio. No programa CNC de usinagem as linhas em vermelho servem para identificar no programa o tipo de curva gerada que ser apreendida.

- Antes de selecionar a opo Partida na tela do software, necessita - se da

configurao do hardware do SM para que se habilite o envio dos dados para

a aprendizagem da curva pelo hardware;

- O hardware configurado pela ao dos comandos em seu pa inel(ver Figura

33) e isto realiza se da seguinte maneira:

1. Pressionar a tecla MODE at acender o Led que indica a funo VALID

APRENTISSAGE;

2. Pressionar a tecla +/- para escolha da curva;

3. Pressionar a tecla APPRENTISAGE (altera o display para 1);

4. Em seguida, pressiona se ACQUIT;

5. Pressionar a tecla MODE at o Led indicar a funo SU RVEILLANCE D

USINAGE;

Figura 33 Painel para configurao do hardware.

- Aps realizado o procedimento de configurao do hardwa re, colocou se o

CU(Figura 35) em ciclo de funcionamento, autorizou se a opo de Partida

no software e solicitou se o fim deste ciclo para que aps o trmino de todas

as etapas da usinagem nenhuma das outras peas na esteira de

carregamento fosse depositada no CU;

Figura 34 Tela de autorizao da partida da apreenso da cu rva.

- Finalizando o ciclo, a curva foi verificada na tela do software, e o comando

Stop finaliza a apreenso desta pelo software.

Figura 35 Tela da finalizao da apreenso da curva.

- Acabado o procedimento de apreenso, deve se selecionar a opo de

Salva guarda para que a curva seja memorizada em um diretrio pr -

especificado;

Obs: A figura que ilustra o passo para executar a memorizao das curvas no foi

disponibilizada, mas aps realizar o procedimento de apreenso de uma curva, a tela em que

est o comando de salva guarda apresentada no monitor do notebook.

3.3.3 Procedimento para a visualizao das curvas ap reendidas

Para visualizar as curvas apreendidas deve se realizar o seg uinte

procedimento:

- Selecionar a opo Trabalho sobre gravao(ver Figura 36 );

- Selecionar o diretrio referente ao CU onde est gravada a curva apreendida.

(ver Figura 37);

- Insere se o n do fabrico, selecionam - se as opes de a fixao e escolhe-

se a escala para o grfico da curva (ver Figura 38);

Figura 36 Tela para solicitar o carregamento da curva apreend ida.

Figura 37 Tela para solicitar do diretrio do CU onde est gr avada a curva

apreendida.

Figura 38 Tela para selecionar as opes de afixao, escala e n de fabrico da

curva apreendida.

Realizado todo o procedimento, verifica se a curva de p otncia eltrica em

funo do tempo de usinagem. Na Figura 39 ilustra se a curva para a ferramenta

T04 utilizada para fazer roscas tipo M9 no volante do virabrequim D4D e detalhes

dos limites.

Na rea Opo de afixao tem-se a correspondncia numrica de cada uma

das opes com cada parte constituinte do grfico da curva da ferramenta T04,

onde:

(1) - Aprendizagem ou visualizao da curva apreendida;

(2) - Mximo absoluto da potncia eltrica do eletrofuso na etapa de usinagem

realizada pela ferramenta em questo;

(3) - Tolerncia superior( limite mximo admitido para a potncia eltrica do

eletrofuso);

(4) - Tolerncia inferior( limite mnimo admitido para a potncia eltrica do

eletrofuso);

(5) - Incio de controle ou disparo do tempo de monitoramento da usinagem

realizada pela ferramenta;

(6) - Fim de controle ou trmino do monitoramento da usinagem.

Figura 39 Tela ilustrada com a curva da ferramenta T04.

3.3.4 Procedimento para a modificao dos parmetro s de potncia eltrica e

tempo de monitoramento

Na Figura 39 verifica se a tabela Parmetros que mostr a os parmetros da

curva. O boto Parametragem dispem o nvel de acesso no qual possvel realizar

a mudana destes parmetros.

Os parmetros disponibilizados na Figura 40 podem ser m odificados na

segunda coluna apenas inserindo o novo valor a sobrepor o valor antigo. Aps a

mudana, deve se clicar em Salvaguarda para que a nova parametrizao seja

valida. O processo de envio destes nos parmetros ao CU realizado ao clicar

Telecarr. na rea Parmetros. O envio deve ser feito somente quando o CU estiver

fora de ciclo.

Figura 40 Nvel de acesso aos parmetros.

Apenas os parmetros P7, P11, P13 e S_P observados na Fig ura 40 sero

tratados. Os parmetros restantes no sero mencionados po rque a inexistncia de

manuais do usurio, bem como o desconhecimento dos profissionais que

acompanharam a implantao dos CUs na linha.

Funo dos parmetros:

O parmetro P7 realiza a mudana do tempo de inicio d e tomada em conta do

ciclo, ou seja, modifica o momento em que o disparo do monitoramento iniciado

aps a execuo da funo M124 implementada no programa CNC de usinagem. O

parmetro que finaliza o monitoramento o P13. Na realidade, este parmetro

define a durao do fim de ciclo sem controle, ou seja, a durao do tempo em que

o monitoramento no realizado antes da funo M125 desabilitar o monitoramento

a partir do programa CNC de usinagem. Para maior clareza ser utilizada a curva de

uma ferramenta T04 aps a quebra(Figura 41) e a curva de outra T04 nova (Figura

42) para nestas exemplificar se ainda o procedimento d e realizao da

parametrizao do tempo de monitoramento.

Figura 41 Grfico da curva de uma ferramenta T04 apreendida aps a ocorrncia

da quebra mostrando os parmetros fixados de maneira in correta.

As funes M124 e M125 so verificadas no grfico, onde i nicia se o

monitoramento na origem dos eixos(M 124) e finaliza se(M125) no ponto indicado.

O ponto onde ocorreu a quebra observado na rea circulada, e os limites de

potncia, bem como de tempo de monitoramento esto definidos por linhas de cota.

Observa se na Figura 41 que a potncia do eletrofuso decresce aps

alcanar o pico mximo de potncia e o ponto da curva no momento em que a

ferramenta quebrou est fora dos limites de potncia e de tempo de monitoramento.

Neste caso no foi gerado alarme ocasionado por quebra d e ferramenta justamente

pela m parametrizao. A mudana do parmetro P7 para um valor inferior seria

suficiente para que a quebra fosse detectada. Aps a mud ana do valor(50/100 seg

para 40/100 seg) no existe a possibilidade de qualque r ferramenta T04 inserida no

eletrofuso quebrar sem que queda brusca da potncia seja detectada, pois o valor

desta potncia ultrapassa o valor estipulado pelo limite inferior de tolerncia da

potncia, dentro do intervalo de controle, como pode se observar na rea circulada

2 da Figura 42.

Figura 42 Grfico da curva de uma ferramenta T04 aps a mudana do parmetro

P7.

A necessidade da mudana do parmetro P13 demonstrada pela curva da

ferramenta nova(Figura 43), a qual gerou alarme incoerente de quebra de

ferramenta.

Figura 43 Grfico da curva de uma ferramenta T04 nova apreendida aps a

ocorrncia de alarme causado por ultrapassagem do limite superior de potncia(rea

3).

Aps a mudana do valor (59/100 seg para 95/100 seg) do parmetro P13

no existe a possibilidade de qualquer ferramenta T04 inserida no eletrofuso gerar

alarmes oriundos da ultrapassagem de limite superior de potncia devido ao tempo

de ciclo sem controle estar mal estipulado(ver Figura 44).

Figura 44 Grfico da curva de uma ferramenta T04 aps a mudana do parmetro

P13.

O parmetro P11 impe valor percentual que fixa um li mite inferior de

potncia admitido para que o monitoramento da potncia seja realizado e o

parmetro S_P fixa o limite superior de potncia(figura 40). Qualquer pico de

potncia que ultrapasse estes limites durante a usinagem far com que seja gerado

um alarme e conseqentemente a parada da mquina.

O procedimento para a mudana destes parmetros foi o m esmo dos

parmetros comentados anteriormente.

3.4 Mtodo

Devido o mtodo de parametrizao ser o mesmo para tod as as ferramentas

identificadas anteriormente no Quadro 3(item 3.2), suficiente demonstrar a soluo

para apenas uma das ferramentas acompanhadas no Quadro 3.

A ao corretiva para os alarmes que causam paradas de mquinas e refugo

de peas ser demonstrada para a ferramenta que realiza a etapa mais crtica do

processo e que estava vinculada ao maior nmero de alarmes gerados no CU RA

6024, observado atravs do Quadro 3. Esta ferramenta a T07.

Realizando se todo o procedimento de aprendizagem, obteve se a

curva(curva 1) ilustrada abaixo pela Figura 45. A curva foi apreendida no momento

em que a ferramenta completou vida equivalente a 2195 unidades.

Figura 45 Curva de potncia apreendida aps a gerao do alar me.

Neste caso, o nico parmetro disposto de forma errada o S_P(limite

superior de potncia). Pode se observar na tela(Figura 45) na rea de Parmetros

que o S_P est configurado apenas para 25% acima da curva indicada pelo nmero

2. Aps experimentos com sucessivos valores percentuais, chegou se ao melhor

valor aplicado(80%), conforme verificado pala Figura 46.

Figura 46 Comparao das curvas de potncia aps a mudana do par metro

S_P para 80%.

Este novo valor de 80% acima da potncia verificada na curva terica na trar

nenhum problema relacionado ao esforo realizado pelo e letrofuso. Observando as

opes de afixao, encontra se a opo de mximo absolu to. Esta opo mostra a

potncia mxima admitida pelo eletrofuso durante a execuo da etapa do processo.

Caso o mximo absoluto seja ultrapassado, o eletrofuso desligado imediatamente,

visando evitar danos.

Obs.: A curva 3 abaixo da curva 2 foi apreendida logo aps a usinagem da

primeira unidade.

CAPTULO 4

AN`LISE DOS RESULTADOS OBTIDOS

Os resultados obtidos aps a ao corretiva realizada par a as curvas das

ferramentas foram satisfatrios para a empresa e so just ificados pela diminuio do

ndice de mal de usinagem(M.U.) e aumento do rendimento operacional(R.O.) da

clula de produo. Aps a interveno no observou se mais alarmes errneos

oriundos da falsa quebra de ferramentas. Abaixo tem se o grfico que demonstra o

ndice de M.U. antes e aps a interveno.

0

1

2

3

4

5

Percentual de mal deusinagem aps a aocorretivaPercentual de mal deusinagem antes da aocorretiva

Figura 47 Grfico da queda do percentual do mal de usinagem.

O nmero de peas refugadas quando o problema persistia chegou a 4,5% da

produo diria(em torno de 50 unidades no caso mais crtico de refugo) em dois

turnos. Atualmente, o ndice flutua, chegando a 1,0% da produo diria(10

unidades) nos trs turnos.

Com relao ao R.O., o caso mais crtico de parada de mquinas ocorreu ao

realizar a soma do tempo acumulado do nmero de paradas de mquinas durante o

incio do ms de junho deste ano. O soma dos tempos de paradas chegou a

4h41m48s, enquanto que aps a interveno nenhuma parad a proveniente destes

alarmes foi ocorrida no intervalo de 12 dias.

CAPTULO 5

CONCLUSES

Com base nos resultados obtidos atravs da modificao dos p armetros de

limite de potncia eltrica do eletrofuso e limites temporais de monitoramento de

usinagem, pode se chegar s seguintes concluses:

- Os sistemas de monitoramento trazem ganhos considerveis, pois evita - se

que ocorram perdas de vrias peas no momento que uma ferramenta

quebra;

- Os sistemas de monitoramento que utilizam transdutor de efeito Hall para

verificar a potncia do acionamento so passveis de serem usados tanto

para a deteco do desgaste quanto da quebra da ferram enta;

- Durante a pesquisa observou se que a unidade NCU Siem ens 840 D

Sinumerik possui recursos que permitem a implantao de u m SM

computadorizado que permite a visualizao das curvas de potncia eltrica

do eletrofuso em funo do tempo de monitoramento de usinagem na tela da

IHM da mquina;

- Observou se a importncia de documentao completa e a tualizada,

inexistente at o presente trabalho;

- Os conhecimentos gerados durante a execuo deste trabalh o foram

possveis devido base terica prtica adquirida durante a graduao no

curso de Tecnologia em Mecnica Modalidade Mecatrnica,

especificamente nas disciplinas ligadas a Automao, Usina gem e Produo;

- Com o estudo dos diagramas eltricos observou se a viab ilidade de

implantao de sistema de monitoramento em outras mquinas

ferramentas, conforme propostas a seguir.

CAPTULO 6

PROPOSTAS PARA TRABALHOS FUTUROS

Alguns aspectos interessantes foram observados durante a execuo deste

trabalho, e um estudo direcionado deve se realizado para que em trabalhos futuros

sejam avaliados:

- A viabilidade da implantao de sistemas de monitorame nto em mquinas

que realizam processo de fresamento;

- Comparao entre sistemas de monitoramento que utilizam outros mtodos

para a verificao do estado de ferramentas de corte;

- Levantamento dos SM computadorizados compatveis com a unidade NCU

Siemens 840 D Sinumerik.

BIBLIOGRAFIA

GORGES, M. Monitoramento de processos de fabricao. Disse rtao de Mestrado. UFSC. 1992.

FARIAS FILHO, I. C. Monitoramento da furao com broca s helicoidais inteirias. Dissertao de Mestrado. UFSC. 2001.

Descritivos tcnicos do centro de usinagem Urane 20 Renau lt Automation Comau. Manuais de instruo de funcionamento e programao do CN Siemens Sinumerik 804 D.

Diagramas eltricos do CU Urane 20 Renault Automation Comau.

Fichas de dados das ferramentas de corte utilizadas na operao 150 fornecidas pela Kennametal gmbH.

ANEXO 1

EQUIPAMENTOS UTILIZADOS

Notebook Satellite Toshiba 233MHz, 32Mbytes de memria R AM, HD de 8GBytes.

Centros de usinagem Urane 20 - Renault Automao Coma u com magazine para 20 ferramentas, velocidade de avano mxima de 80m/min e eletrofuso de 32kW de potncia eltrica mxima de acionamento.

Sistema de monitoramento de potncia eltrica de motores e tempo de usinagem Digital Way.

tcc manolo

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