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Tecnologia de Comando Numérico 164399 Aula 8 Programação CN orientada aos Centros de Usinagem Prof. Edson Paulo da Silva.

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1 Tecnologia de Comando Numérico Aula 8 Programação CN orientada aos Centros de Usinagem Prof. Edson Paulo da Silva

2 2 Centros de Usinagem Centros de Usinagem São máquinas operatrizes de usinagem equipadas com Comando Numérico e capazes de realizar diversas operações de usinagem como: faceamento, fresamento, madrilhamento, furação, roscamento, alargamento, abertura de canais, contornos em um plano, superfícies no espaço etc; Operações típicas em Centros de Usinagem. Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

3 3 : Operações típicas em Centros de Usinagem. Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

4 4 Classificação dos Centros de Usinagem Quanto ao tipo de máquina: –Centros de Usinagem Verticais: o eixo das profundidades (eixo z) é vertical; –Centros de Usinagem Horizontais: o eixo das profundidades (eixo z) é horizontal; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva Fig. CU vertical Exemplo de Centro de Usinagem Vertical. Fig. CU horizontal Exemplo de Centro de Usinagem Horizontal. Fonte: Aryoldo Machado, 1990

5 5 Quanto ao tipo de comando –Os Centros de Usinagem podem ser equipados com: –Comando Numérico comum (CN); –Comando Numérico Computadorizado (CNC); –Comando Numérico Adaptativo (CNA); –Comando Numérico controlado por computador central (DNC); Quanto ao número de eixos programáveis Eixo: direção ao longo da qual ocorre o mov. da peça ou da ferramenta; Eixo programável: cujo movimento se dá na forma ponto a ponto (rapidamente) e contínuo com avanço controlado. Pode-se ter CU com 2, 3, 4 ou mais eixos programáveis; Eixos básicos: x, y, z; Eixos rotacionais: a, b, c; Eixos paralelos ( co-direcionais): u, v, w; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

6 6 Casos mais comuns CU com 2 eixos e programação continua no plano de trabalho xy. Os movimentos do eixo z (da profundidade) é também feito de forma automática, mas sem o controle interligado; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva Fig. CU 2 eixos Fig Centro de Usinagem Horizontal com dois eixos. 1 2

7 7 CU com 3 eixos: É o tipo mais comum que atende grande parte do trabalho de fabricação de peças tipo carcaça. Possui os três eixos básicos x, y e z programáveis e interligados; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva Fig. CU 3 eixos Fig Centro de Usinagem Vertical com três eixos

8 8 CU com 4 eixos: Além dos três eixos básicos x, y e z programáveis, possuem ainda um outro eixo co-direcional ou rotacional programável: x, y, z e b (Máquinas horizontais); x, y, z e w (Máquinas horizontais); x, y, z e a (Máquinas verticais); Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva Fig. CU 4 eixos Fig Centro de Usinagem Horizontal com quatro eixos

9 9 CU com mais de 4 eixos: Além dos três eixos básicos possuem ainda outros eixos rotacionais e/ou co-direcionais programáveis: x, y, z, w e b; x, y, z, a e w; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva Fig. CU mais de 4 eixos Figs e 8.20 Centro de Usinagem Horizontal com cinco eixos

10 10. Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva Centro de Usinagem Pórtico cm seis e com sete eixos.

11 11 Sistema de referência e técnica de programação Considerações preliminares. Diferentemente da programação dos CT, para os CU leva-se em conta o espaço definido pelos três eixos básicos de programação x, y e z; No CT toda a programação baseia-se no plano de trabalho xz, onde se dão os movimentos da ferramenta. Nos CU, além do percurso da ferramenta descrito o plano xy, existem as possibilidades de movimentos nos planos xz e yz, bem como simultaneamente nos três eixos xyz; Portanto, para os CU com três ou mais eixos, o sistema de referência será composto de três eixo, x, y e z; Fig. 16 Grucon Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

12 12 –Técnica de programação - Plano de trabalho xy O movimentos são descritos considerando o centro da ferramenta (todas as ferramentas são giratórias => programa-se o contorno descrito pela linha de centro da ferramenta interceptando o plano de trabalho xy; –Técnica de programação - Planos xz e yz O movimento é definido no programa pelo percurso descrito pela ponta da ferramenta, projetado no plano xz ou no yz; Considera-se como ponta da ferramenta o ponto de interseção da linha de centro da ferramenta com o plano paralelo a xy passando pela parte externa da ferramenta; A linha de centro da ferramenta é paralela aos planos xz e yz; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

13 13 –Critérios de programação Existem dois critérios básicos de preparação de ferramenta => dois critérios de programação: 1° Critério: Montagem com comprimento de ferramenta variando dentro de tolerâncias abertas: - Baseia-se na hipótese de que todas as ferramenta sejam montadas com um comprimento de referência único, sendo que as diferenças reais existentes serão compensadas. O operador coloca na memória do comando o valor da diferença; 2° Critério: Montagem com comprimento de ferramenta variando dentro de tolerâncias restritas: - Baseia-se no comprimento real da ferramenta sendo que somente os possíveis erros serão compensados. O operador coloca na memória do comando o valor do erro se o mesmo superar a tolerância prevista na peça; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

14 14 Programação dos Centros de Usinagem Programação dos Centros de Usinagem Resumidamente tem-se as seguintes possibilidades de variação que influem nos critérios de programação 1 - Máquinas com zero fico e zero flutuante (somente recursos); 2 - Máquinas com 2, 3, 4 ou mais eixos programáveis; 3 - Comprimento de ferramenta real sem tolerâncias e comprimento de ferramenta real perfeitamente definido e com tolerâncias; Programação de máquinas com dois eixos - Somente dois eixos principais x e y programáveis; - Automatização do eixo da profundidade feita por outros mecanismos; - A programação exige conhecimentos das funções e conceitos no plano; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

15 15 Programação de máquinas com três ou mais eixos Preliminares Distância de trabalho em x - DTx DHe - Distância entre a LC do EA e a LC da mesa giratória à esquerda; DHd - Distância entre a LC do eixo árvore e a LC da mesa giratória à direita; A distância de trabalho em x será: DTx = DHe + DHd Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva LC - Linha de Centro EA -Eixo Árvore

16 16 Distância de trabalho em y - DTy DV - Distância entre a LC do eixo árvore e o topo da mesa mesa giratória (limite superior do curso vertical da mesa) DVmin - Distância entre a LC do eixo árvore e o topo da mesa giratória na sua posição mais baixa (limite inferior do curso vertical da mesa); A distância de trabalho em y será: DTy = DV - DVmin; Exemplo: DHd = DHe = 500mm, DV = 800mm, DVmin = 0mm Assim: DTx = = 1000mm (Distância de trabalho em x); DTy = = 800mm (Distância de trabalho em y); Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

17 17 Suponhamos que uma peça seja montada como indicado na figura abaixo: Uma vez definida a posição da origem e conhecendo-se os campos de trabalho DTx e DTy defini-se os intervalos das funções x e y: - Intervalo da função x: -500 x 500; - Intervalo da função y: -600 y 200; Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

18 18 Face de referência do eixo árvore - É a face perpendicular à LC do EA na qual o mandril da ferramenta (montado no eixo) tem a sua face de referência coincidente com esta; - O movimento em z é descrito pela face de referência do eixo árvore através da coordenada z, partindo da origem do sistema de coordenadas cartesianas; Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

19 19 Distância da face de referência do EA à LC da mesa giratória - DC - DC é uma variável medida ao longo do eixo z quando o EA está totalmente retraído e a mesa na posição mais próxima do cabeçote; Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

20 20 Campo de trabalho em z (DTz) e intervalo de variação DCmin - distância da face de referência do EA até o centro da mesa, quando a face de referência do EA está o mais próximo possível da LC da mesa: DTz = DC - DCmin; Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

21 21 Posição do plano xy em relação à LC da mesa - OSI OSI - distância entre a LC da mesa e a origem do eixo z, medida ao longo da direção z.: OSI > 0 - Quando a origem de z estiver à direita da LC da mesa; OSI < 0 - Quando a origem de z estiver à esquerda da LC da mesa; Exemplo: Suponha DC = 650mm e DCmin = 50mm DTz = = 600mm; Escolhendo a origem em z com o valor OSI = 200 teríamos o campo de variação da função z dado por: -150 z 450; Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

22 22 Comprimento de ferramenta referenciado - CFr CFr - distância medida ao longo do eixo z entre a face de referência do EA e a face de referência para acerto de ferramenta; Partindo desta premissa tem-se que todas as ferramentas terão o mesmo comprimento para efeito de programa que é CFr; Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

23 23 Comprimento da ferramenta CF: distância medida em z entre a face de referência do EA e a ponta da ferramenta (ferramenta montada em mandril e este no eixo árvore - Face de Referência do mandril e do eixo árvore coincidentes); Comprimento compensado das ferramentas CCi: chama-se de comprimento compensado de uma ferramenta qualquer de índice i a diferença do valor real do CF tirado do comprimento de referência única,, CFR, ou seja, CCi = CFr - CFi; O valor de CCi é armazenado na memória da máquina em um arquivo cujo número é identificado pelo programa através de uma função auxiliar. Esta função associa à ferramenta o valor da compensação. Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

24 24 Face de trabalho FT: distância em z entre a LC da mesa e a face de trabalho (face da peça em execução); Distância de aproximação rápida ou de folga CL: espaço entre a face de trabalho e a ponta da ferramenta, no fim do avanço rápido; Face usinada: CL = 2mm, Face em bruto fundido ou forjado = 6 a 10mm Distância para recuo em rápido e para posicionamento CK: distância que define o plano paralelo à face de trabalho onde se dá o posicionamento da ferramenta em x e y. CK e CL são às vezes coincidentes; Distância de trabalho P: distância em z entre a face de trabalho e a profundidade final da usinagem a ser feita. Define a profundidade de um furo, o comprimento de uma rosca etc. Ela depende do tipo de ferramenta Fig. 8.42Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

25 25 Formulação para programação do eixo das profundidades Considera-se que a função z define a posição da face de referência do eixo árvore. Define-se como sendo Zs a coordenada em z que se programada, a ferramenta toca a face da peça: Da figura da direita acima tem-se que: Zs = (Ft + CF) - OSI (Eq. básica); Programação da coordenada para aproximação rápida Zr: Zr = Zs + CL Fig Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

26 26 Programação da coordenada para profundidade final de trabalho Zf : Zf = Zs - (P + Correções); Programação da coordenada para retração rápida: Zk = Zs + CK; Variação da equação básica de Zs para ferramentas com comprimento referenciado: Zs = (CFr + Ft) - OSI Esta equação é válida para ambos critérios de montagem da ferramenta, seja com precisão (CF) ou com possibilidade de acerto na montagem (CFr); Fig Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

27 27 Programação de CU Função número de seqüência N (Já vista); Funções de posicionamento X,Y (Já vistas); Funções de posicionamento complementares Z, R, W: Z± 43 - Função de posicionamento na profundidade R ± 43 - Função de posicionamento auxiliar na direção Z e que é usada para programação do percurso da ferramenta em avanço rápido de posicionamento em ciclos fixos; W ± 43 - Função de posicionamento auxiliar na direção Z (feito pelo descolamento da mesa) e que é existente em CU com 4 eixos de programação x,y,z,e w; Funções preparatórias de seleção de planos; Antes de programar os movimentos (por exemplo interpolações lineares ou circulares) é necessário definir o plano de trabalho no qual a interpolação se desenvolverá: G18 - Seleção do plano xz; G19 - Seleção do plano yz; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

28 28 Funções preparatórias para compensação de raio G41 e G42 (Já vistas); Funções de posicionamento auxiliares que definem o centro do arco em interpolação circular I,J,K; Funções dos eixos rotacionais (indexação): A ± 43 - Função de posicionamento para rotação de eixo paralelo a x; B ± 43 - Função de posicionamento para rotação de eixo paralelo a y; C ± 43 - Função de posicionamento para rotação de eixo paralelo a z; O valor numérico que segue a,b e c é um ângulo Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

29 29 Funções auxiliares de compensação Servem para compensar diferenças físicas entre as medidas das ferramentas e de dispositivos de localização e as medidas teóricas que utilizadas no programa; H - para compensação de comprimento de ferramenta; D - para compensação de variação de diâmetro nominal de ferramenta (complementa as informações para as funções preparatórias G41 e G42); Internamente o comando possui um arquivo com um número definido de posições para memorizar a compensação do comprimento (com H) ou do diâmetro (com D), cujo valor entra manual e diretamente pelo painel de controle; Exemplos: H01 - estará associado a uma ferramenta cujo comprimento deve ser compensado 2,5mm; H02 - estará associado a uma outra ferramenta cujo comprimento deve ser compensado 0,35mm; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

30 30 Programação de CU - Funções preparatórias para ciclos fixos Ciclos fixos: são como pequenas sub-rotinas que perfazem, em um único bloco de informações, uma série de operações repetidas. Existem ciclos fixos de furação, roscamento, mandrilhamento etc....A maioria dos ciclos usados em CU seguem a seguinte expressão geral: N___G___G98/G99 X__Y__Z__R__Q__P__F__L__LF; N Número do bloco; G Tipo de ciclo fixo; G98/G99 Retorno ao ponto inicial ou ao ponto R respectivamente ao qual a ferramenta retorna após atingir a profundidade programada; X,Y Coordenadas do centro da operação; Z Profundidade; R Ponto ao qual a ferramenta retorna após atingir o Z programado; Q Profundidade em Z para ciclo de furacão com quebra de cavaco; P Permanência; F Avanço; L Número de repetições; Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

31 31 G81 - Ciclo fixo de furar N___G81 G98 (G99) X__Y__Z__R__F__LF; Peça exemplo Fig. 8-3 Amic Fig. 8-4 Amic Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

32 32 Programa exemplo G00 G90 G54 T1 LF; (mov. rápido, coord. abs., sist. coordenada, seleção ferramenta) M6 LF; (troca de ferramenta) G00 X0 Y0 M08 LF; (mov. rápido a até X=0 e Y=0, liga fluido refrigerante) G43 H1 Z0.1 S325 M03 LF ( ativa compensação comp.de ferramenta no valor armazenado em H1, aproxima da peça em Z=0.1 e liga o eixo a 325 RPM) G81 G99 X4.242 Y4.242 R0.1 Z-1.5 F3.25 LF; (Ciclo fixo, coord. furo 1) X6.0 Y0 LF; (coord. do furo 2) X4.242 Y LF; (coord. do furo 3) X0 Y-6.0 LF; (coord. do furo 4) X Y LF; (coord. do furo 5) X-6.0 Y0 LF; (coord. do furo 6) X Y4.242 LF; (coord. do furo 7) X0 Y6.0 LF; (coord. do furo 8) G80 LF; (cancela ciclo fixo) G00 Z3.0 M9 LF; (Retraí em Z, desliga fluido refrigerante) G28 Z0 LF; (Retorna a ponto inicial em Z) Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

33 33 G82 - Ciclo fixo de furar com permanência Tem a mesma função do ciclo G81, exceto que ao atingir a profundidade do furo a ferramenta permanece por um determinado tempo parada. É usado para se obter um acabamento melhor. N___G82 G98 (G99) X__Y__Z__R__P__F__LF; Fig. 8-5 Amic Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

34 34 G83 - Ciclo fixo de furar quebra cavaco É um ciclo de furar com retornos intercalados para quebra de cavaco. É usado em furos profundos (3x maior que o diâmetro). Se defere do ciclo G81 apenas pela presença do código Q (comprimento do retorno em z) N___G83 G98 (G99) X__Y__Z__Q__R__F__LF; Fig. 8-7 Amic Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

35 35 G84 - Ciclo fixo de roscar Roscamento de furos previamente executados. É usado exclusivamente para roscamento em CU. O endereço F especifica o passo da rosca ou avanço. N___G84 G99 (G98) X__Y__Z__R__F__LF; Se trabalhando com avanço por rotação=>Programa-se o passo como avanço. Exemplo: Seja Passo = pol, programa-se F0.125 Se trabalhando com avanço por tempo => Programa-se o avanço Exemplo: Seja Passo = pol e RPM = 130 programa-se F = RPM.P = 130x0.125 => F16.25 Fig. 8-7 Amic Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

36 36 Usinando em intervalos iguais Em CT ciclos fixos podem ser usados para usinar furos em intervalos iguais; N___G84 G99 (G98) X__Y__R__F__LF; N___G91 X__Y__L__LF; O número de repetições é informado ao comando pelo endereço L. Fig Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

37 37 Programa exemplo: G00 G90 G54 T01LF (Mov. rápido, coord. abs., coord. sys. preset,, seleção ferramenta) M6 LF; (Troca de ferramenta) G00 X0 Y0 LF; (Mov. rápido até X=0 e Y=0) G43 Z1.0 H1 S850 M03 LF; (ativa comp., Z=1.0, valor compensação, RPM, liga eixo) M8 LF; (liga fluido refrigerante) G81 G99 X1.0 Y1.0 Z-0.65 R0.1 F2.7 LF(Ativa ciclo de furar para o primeiro furo) G81 G99 X1.0 Y1.0 Z-0.65 R0.1 F2.7 LF(Ativa ciclo de furar para o primeiro furo) G91 X0.707 Y0.707 L6 LF; (próximos 5 furos em coordenadas incrementais) G91 X0.707 Y0.707 L6 LF; (próximos 5 furos em coordenadas incrementais) G00 G80 G90 Z1.0 LF; (Mov. rápido, cancela ciclo fixo, coord. abs., mov. até Z=1.0) X4.535 Y1.0 LF; (posicionamento para o primeiro furo da segunda série) G81 G99 Z-0.65 R0.1 F2.5 LF; (furar o primeiro furo da segunda série) G81 G99 Z-0.65 R0.1 F2.5 LF; (furar o primeiro furo da segunda série) G91Y0.5 L4 LF; (próximos 3 furos em coord. incrementais) G91Y0.5 L4 LF; (próximos 3 furos em coord. incrementais) G80 G90 LF; (cancela ciclo fixo, coord, abs.) G00 Z2.0 M09 LF; (Mov. rápido até Z = 2.0 e desliga fluido refrigerante) G28 Z0 LF; (retorna à posicao de referência) M01 LF; (Parada do programa - opcional) Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva

38 38 G89 - Ciclo fixo de fresar É um ciclo um pouco diferente dos demais. Uma vez atingida a profundidade definida por z os movimentos serão regidos por outras funções preparatórias de interpolação até que as fresagens se completem. 1 - Ferramenta move-se para a meta; 2 - Ferramenta move-se em rápido para o plano definido por R; 3 - Ferramenta move-se em avanço de trabalho para a profundidade z; 4 - Ferramenta descreve um caminho de corte previsto por funções preparatórias de interpolação; 5 - Com a função G80 o ciclo é cancelado; 6 - O próximo bloco entra para a memória ativa; Fig Aryoldo Tecnologia de Comando Numérico Prof. Edson P. da Silva


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