COMANDO NUMÉRICO Graduandos: Alân Antonio Nicocelli Introdução à Engenharia Mecânica - Turma 1203 – 2013.1 Professores Luiz Teixeira do Vale Pereira e Walter Antonio Bazzo Graduandos: Alân Antonio Nicocelli Marcelo Ruaro Bortoli

1. Definição Machado (1990, p.21) define: O “Comando Numérico” é um equipamento eletrônico capaz de receber informações por meio de entrada própria, compilar essas informações e transmiti-las em forma de comando à máquina operatriz, de modo que esta, sem a intervenção do operador, realize as operações na sequência programada.

2. Breve Histórico Máquina-Ferramenta: Surgiu a necessidade de sua utilização a partir da máquina a vapor de James Watt, para obtenção dos cilindros característicos desta. Comando Numérico: Seu surgimento está contextualizado no pós-guerra, com relevância nos seguintes fatos: 1947: A empresa Parsons Corporation experimenta o uso de um computador rudimentar associado a uma máquina de usinagem, com uso de cartões perfurados.

1949: Força Aérea dos Estados Unidos (com interesse no campo bélico), contrata a Parsons para aprimorar o comando numérico. 1953: Demonstração de uma fresadora Hydrotel CN, com 3 eixos, no MIT. A partir daí foram desenvolvidas as fitas perfuradas 1956: O MIT desenvolve a primeira linguagem de programação: o APT (Automatically Programed Tool) 1957: Produção de máquinas com o comando interno integrado (antes este era adaptado às máquinas já existentes).

1958 Desenvolvimento do trocador automático de ferramentas Padronização da linguagem utilizada no CN, pelo EIA (Electronic Industries Association) 1960-1970 Desenvolvimento do CNC, dependendo menos do hardware e mais do software. O avanço substituiu a entrada manual de dados e as fitas perfuradas por variadas linguagens e programas. Surgem as primeiras máquinas CN fabricadas no Brasil Desde então, avanços na área da computação têm propiciado a evolução do CNC.

Uma das primeiras máquinas equipadas com CN

3. Tipos de CN 3.1 CN Ponto a ponto: Não executa operações no decorrer de sua trajetória, apenas quando alcança a posição programada. É usado quando a trajetória não é relevante. Ex: Furadeiras.

3.2 CN Contínuo: Controla, além da posição da peça, o movimento exato de seus eixos para que a trajetória seja bem definida. Os carros tem assim, movimentos simultâneos e perfeitamente conjugados.

3.3 CNC: Do termo em inglês (Computer Numerical Control), traduz as instruções para a máquina através de um microcomputador interno. As informações sobre a peça e as operações são definidas por um arquivo de programa. O CNC é proveniente da união de três fatores: Máquina-ferramenta, Automação e Informática

3.4 CN Adaptativo: Além das características do CNC, possui funções de medição de variáveis como velocidade do corte, potência, vibrações, dentre outras, de modo a otimizar o processo. Corrige possíveis falhas do decorrer da operação. 3.5 CN Distribuído: Utiliza um computador central, com os programas CNC. Assim, gerencia a distribuição de informações para diversas máquinas simultaneamente.

4. Princípios de Funcionamento do CN 4.1 Componentes: Comando: Recebe as informações por entradas próprias (fitas perfuradas, teclado, DNC). Conversor: Converte impulsos eletrônicos, oriundos do comando, em impulsos elétricos que acionam o motor principal. Tacômetro: Mede os valores de avanço e rotação dos eixos. Informa ao conversor ou ao servo drive sobre a necessidade de realimentar os motores. Servo Drive: Converte os impulsos eletrônicos do comando em impulsos elétricos que acionam o servo motor. Servo Motor: No caso de tornos, aciona os eixos de movimento da ferramenta. Encoder: Mede a posição dos eixos (linear ou angular). Unidade de Comando: Parte eletrônica, onde são colocados os dados da peça.

Esquema dos Componentes do CN

4.2 Sistema de Ferramentas As ferramentas utilizadas nas operações podem ser organizadas segundo dois modelos: Revólver de Ferramentas: As ferramentas estão fixadas, no revólver, que possui dois servo motores, um para o giro do tambor e outro para o movimento das ferramentas giratórias. O movimento para troca da ferramenta se dá por rotação, sempre no sentido cujo percurso seja o menor.

Magazine de Ferramentas: as ferramentas estão organizadas em uma sequência, não estando fixadas como no revólver. Assim, a máquina seleciona a ferramenta a ser utilizada e retira esta da magazine.

4.3 Transferência de Dados Fita Perfurada, com leitor ótico (não mais comumente usada) Programação no próprio comando da máquina CNC Transferência de arquivos via DNC

Exemplo de Torno com oito eixos. 4.4 Eixos e Carros do CNC Exemplo de Torno com oito eixos.

No CNC, os carros realizam operações diversas simultaneamente, diminuindo o ciclo de trabalho.

Exemplo de furadeira com três eixos. Exemplo de fresadora com três eixos. Exemplo de furadeira com três eixos.

4.5 Sistema de Deslocamento A movimentação dos carros de ferramentas se dá pelo sistema de fuso de esferas recirculantes, que tem a propriedade de converter o movimento de rotação do motor em deslocamento linear. O fuso recebe uma rotação do motor e, por contato com as esferas de aço, alojadas entre o fuso e a porca, há o deslocamento desta última.

Fuso de Esferas Recirculantes

4.6 Sistema de Medição de Posicionamento Referenciais: Zero Máquina Zero Peça Zero Ferramenta

Sistema de Medição Direta Há um receptor/emissor e uma escala, fixados um no carro e outro na máquina. O sistema óptico envia e recebe um sinal que é transformado em um impulso elétrico para o comando.

Sistema de Medição Indireta A medição é tomada segundo o giro de um fuso de esferas recirculantes. O receptor registra o movimento do disco de impulso e informa o comando sobre o posicionamento.

Encoders São transdutores capazes de converter movimentos lineares ou angulares em informações elétricas que, por sua vez, podem ser transformadas em informações binárias. Essas podem ser trabalhadas por um programa que as converta em distância, velocidade, etc.

5. Mudanças para o operador Máquinas-ferramenta convencionais: Operador é o elemento principal do sistema, pois ele é quem decide sobre a execução do trabalho; O operador recebe a ordem de produção, o desenho da peça, os instrumentos de medição, as ferramentas, etc; Cabe a ele interpretar, decidir, controlar e executar o trabalho; - Dependência direta da experiência do operador.

CNC Operador torna-se um agente mais passivo ao processo, uma vez que as decisões sobre a operação já foram tomadas pelo programador; O operador recebe a ordem de produção, a documentação sobre a peça, o programa CNC preparado no escritório, ferramentas posicionadas no porta-ferramentas, etc; Cabe ao operador as tarefas de execução e informação sobre o trabalho, sendo as demais realizadas pelo programador.

6. Vantagens x Desvantagens do CNC Aumento da qualidade / Menor custo no controle desta; Versatilidade na produção; Redução na quantidade de máquinas; Maior segurança para o operador; Possibilidade de simulações; Aumento na precisão das peças produzidas/ Redução de erros humanos; Produção de peças complexas, cuja produção não seria possível com máquinas-ferramenta convencionais.

Desvantagens: Alto custo inicial para a implantação; Necessidade de mão de obra especializada; Não conveniente para baixas produções; Necessita de manutenção especializada.

7. Aplicação Centros de torneamento O sistema CNC é aplicado em diversas máquinas ferramentas tais como: Centros de torneamento

Centro de Usinagem

Máquinas de corte por plasma ou oxicorte

Impressora de circuitos

Impressora 3d

Soldagem CNC

8. O CNC na UFSC Laboratório: Usicon - Usinagem e Controle Numérico Disciplinas Curriculares: EMC 5244 Dinâmica e Controle de Sistemas – Optativa EMC 5218 Comando Numérico – Optativa

9. Referências Machado, Aryoldo. Comando numérico aplicado às máquinas ferramenta. São Paulo: Ícone Editora, 1990. Ferrari, Alfredo Vergílio Fuentes. Usinagem completa de peças complexas na tornearia automática. Apostila do Curso de Programação de CNC – Ensitec Encoder – Instituto Federal de Educação Tecnológica do MT Autor: Mario Anderson de Oliveira MSc UFSC -2007

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