Automacao Industrial CNC

8/14/2019 Automacao Industrial CNC

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Semestre 2004/4

Prof. Carlos Alberto Costa

Bloco D - Ramal 2511

DISCIPLINA AUTOMATIZAO INDUSTRIAL V

Departamento de Engenharia MecnicaCurso de Tecnologia em Automatizao Industrial

Curso de Engenharia Mecnica

CNC - Conceitos Bsicos

Automatizao Industrial V - Prof. Carlos Alberto Costa




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uma tcnica para dar instrues para a mquina no formato de umCDIGO que consiste de nmeros, letras, pontuaes e outrossmbolos - a mquina responde esta informao codificada numamaneira precisa e ordenada para realizar vrias funes de um processo especfico

o CDIGO de instrues formado por BLOCOS de informaes,que so grupos de comandos suficientes para permitir que a mquinarealize uma operao individual

cada BLOCO tem uma seqncia e executado numa ordem

numricaum conjunto de instrues forma um PROGRAMA NC



Entre os principais benefcios trazidos com a implantao de mquinasCNC, pode-se citar:

O aumento do nvel de automao de um processo, minimizando,ou eliminando, a interveno do operador. Isto propicia:

reduo do nmero de operadores; menor habilidade requerida pelo operador (processo); minimizao e erros humanos; tempos de processo consistentes e previsveis.

Maior preciso e repetibilidade nas peas processadas;

Maior flexibilidade com relao a variao de trabalho;



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O conceito fundamental no CNC - Controle dos movimentos

A funo mais bsica de qualquer CNC o controle do movimento deforma automtica, precisa e consistente; Toda mquina CNC tem dois ou mais movimento de direochamados de eixos; Os dois tipos mais comuns de eixos so os Lineares e os Rotacionais.


O comando da mquina CNC diz para o motor girar um determinadonmero de vezes, que gira um fuso que guia um eixo; Um dispositivo de feedback permite ento que o controle confirme onmero de vezes que o fuso foi girado.





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Mquina CNC versus Mquinas Convencionais

A mquina convencional depende da habilidade do operador; Para chegar a dimenso final, h uma necessidade constante demedir a pea; Necessidade de interveno do operador para troca e pre-setde ferramenta; Necessidade de ajuste da matria prima; Tempo de corte; Definies de rotaes e avanos;

Repetibilidade e tolerncias; Lead-time


Caractersticas das Mquinas CNC

precisa da presena de um programa da pea para ser utilizada; armazenagem do programa CNC na memria da mquina; edio e modificao dos programas da pea ; armazenagem de rotinas (ciclos e sub-programas) que podem ser

subseqentemente utilizados por diferentes programas de peas; permite a compensao de dimetro da ferramenta; permite uma otimizao das condies de corte; facilidade de comunicao com outros sistemas computacionais; permite a simulao do programa no visor da mquina; possui auto-diagnstico; permite o gerenciamento de informaes (Vc; S, F...)



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Aplicaes Industriais do CNC

Usinagem; Soldagem; Corte (puncionadeiras, prensas, etc.); Injeo de materiais; Inspeo e medio; Sistemas de montagem; Manuseio de materiais; ...







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Principais Razes para a Adoo de CNC

automao flexvel que pode ser adaptada para diferentesnecessidades; produo com repetibilidade de tolerncias em dimenses eformas; a operao da mquina sobre as mos da gerncia; produo econmica de pequenos e mdios lotes; menor tempo-morto, uniformidade na produo, mnimos temposde usinagem, menos refugo e retrabalhos; permite resposta rpidas as mudanas de projeto; reduo do custo com pessoas; primeiro passo para manufatura flexvel.


Razes para a adoo de CNC em relao a pea


Peas processadas frequentemente em pequenos lotes; A geometria das peas complexa; Tolerncias muito pequenas devem ser mantidas; Muitas operaes devem ser realizadas na pea em seu

processamento; Grande quantidade de metal a ser removida; Mudanas constantes na geometria da pea; Custos de erros/refugos muito altos;

Peas que necessitem inspeo constante.


Razes para a adoo de CNC em relao a pea


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Principais limitaes para a Adoo de CNC

alto capital inicial; manuteno; facilidades de programao e planejamento; treinamento / qualificao de pessoal;


Relao do CNC com outros setores da empresa


CNC CNC CNC

Relao do CNC com outros setores da empresa

CNC e o projeto : um melhor dimensionamento e tolerncias da pea; geometria X ferramental; cotas detalhadas; CNC e o Planejamento do Processo : necessidade de se planejar fixaes, ferramentas, condies de corte, e seqncias de processosadequadas; CNC e Planejamento da Produo : tempos mais precisos paramudanas de trabalhos, e melhor estimativa de custos; CNC e Controle da Qualidade : necessidade de planejar o controlede qualidade e adequar os processos estatstico de qualidade,integrao com mquinas CMM; CNC e gerncia : necessidade de conhecer esta tecnologia para poder lidar com os operadores das mquinas.



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Projeto do Produto

Planejamento da Produo

Gerncia

Controle de QualidadeClientes

Planejamento do Processo



Movimentao dos Eixos - Sistema de Coordenadas

Para comandar os eixos de uma mquina CNC um sistema decoordenadas deve ser utilizado. Os dois tipos mais utilizados so:

Coordenadas retangulares (cartesianas) Coordenadas polares

Um grfico ilustra o uso dos eixoscartesianos, os incrementos utilizados para cada eixo, e o ponto de origem

utilizado para traar o grfico




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Para a utilizao de um sistema de coordenadas, algumas consideraesdevem ser feitas:

Incrementos de 0.001 mm / 0.001 Graus; Ponto de origem (Zero-pea) - Modo Absoluto; Eixos X e Y (Z, A, B, C, V, U, W)


Movimentao dos Eixos - Absoluto versus Incremental

Existem duas formas de se comandar os movimentos em uma mquinaCNC: Absoluta

e Incremental.

Em relao a ltima posioda ferramenta; Propagao de erros

Em relao do Ponto Zero;


Movimentao dos Eixos - Definindo Ponto Zero

O CNC necessita que seja dito a ele onde encontra-se o pontozero da pea. Esta definio pode ser feita, normalmente, de duasformas:

Atravs do programa: o programador informa a distnciado ponto zero em relao a origem da mquina (G92 ouG50);

Atravs de uma funo de referncia na mquina(comando de offset), que determina a distncia entre aorigem da mquina e o zero pea (G54).


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Comparao entre Processo Convencional e CNC


Fitas perfuradas utilizadas para transmitir os Programas CNC

Conceitos Chaves para o CNC - Unidade de Controle

Unidade de leitura; Buffer de dados; Canais de sada para a mquina; Canais de retorno da mquina; Controles sequenciais para a coordenao das operaes



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Principais Tipos de Controles de uma Mquina CNC

Controle de posio ou Ponto-a-Ponto; Controle de posio linear; Controle de posio contnuo.


Controle do Tipo Ponto-a-Ponto

Aplicado onde a mquina-ferramenta deve atingir uma posioespecfica no menor tempo possvel; Nenhuma operao executada at que o ponto seja atingido; No h necessidade de amortecimento; O caminho de um ponto para outro no importa. Existem trs tipos bsicos de movimentos: eixo individual, linha reta, angulo de 45graus - estes eixos no possuem velocidade controlada;

Processos tpicos: furao, alargamento, mquinas de coordenadas para montagem (PCBs), etc.


Controle de Linha Reta

Controle de velocidade dos eixos individuais - Necessidade decontrolar o avano; Pouca utilizao - apenas nos primeiros CNCs; No permite a combinao de movimentos em mais de umadireo simples.



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Controle Contnuo (de Contorno)

So os sistemas NC mais complexos, flexveis e caros So capazes de executar os dois tipos de operaes anteriores,alm de permitir o movimento e o controle simultneo daferramenta em mais de um eixo;

Usa a interpolao (unio dos movimentos de eixos separados)linear, circular ou parablica;


Controle Contnuo


Conceitos Chaves para o CNC - Mquina-Ferramenta CNC

Configurao bsica igual a uma mquina convencional; Acionamentos independentes para os diferentes eixos; Acionamento para a rvore de ferramenta; Ferramentas: troca automtica (gerenciamento); Dispositivos de fixao Fludo de corte, retirada automtica de cavacos.



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Princpios construtivos das Mquinas CNC







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Princpios de controle das Mquinas CNC

Sistema de controle : um ou mais dispositivos interconectados quetrabalham juntos para automaticamente manter or alterar a condio damquina ferramenta, dentro de uma maneira prescrita

Controle Aberto X Controle Fechado (direto e indireto)

Problemas do controle: preciso, resoluo, repetibilidade,instabilidade, resposta


Controle ABERTO ( open ) X FECHADO ( closed )


Dispositivos de Medio



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Conceitos Chaves para o CNC -1) Conhecendo a mquina CNC

Necessidade de conhecer o processo que a mquina executa;Para um programador necessrio:

Entender os componentes bsicos da mquina;Estar familiarizado com os eixos da mquina;Estar familiarizado com os acessrios da mquina;Conhecer as funes programveis da mquina.


Conhecendo a mquina CNC - Componentes bsicos

Necessidade de conhecer alguns dos seguintes itens:Mxima e mnima RPM da mquina?Mximo e mnimo avano da mquina?Potncia dos motores dos eixos e da ferramenta?Curso mximo de cada eixo da mquina?Nmero de ferramentas que a mquina comporta?Forma de construo da mquina?Velocidade mxima de avano rpido da mquina?Velocidade mxima de corte?


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Conhecendo a mquina CNC - Acessrios da Mquina

Necessidade de conhecer alguns dos seguintes acessrios:Sistema de medio;Sistema de montagem e medio de ferramentas;Sistema de troca automtica de peas;Sistema de controle adaptativo;

Barras de alimentao (no caso de tornos)etc.


Conhecendo a mquina CNC - Acessrios da Mquina

Atividade extra-classe (a ser entregue at 15/setembro):Identificar na empresa que trabalha os tipos de

mquinas CNC;Identificar fabricante e modelo;Identificar algumas das caractersticas bsicas da

mquina, como deslocamentos mximos, avanos erotaes mximas, potncia mxima, etc.


Conhecendo a mquina CNC - Funes programveis

Necessidade de conhecer algumas das seguintes funes:O - Program number (Used for program identification)

N - Sequence number (Used for line identification)G - Preparatory function (See below)

X - X-axis designationY - Y-axis designation

Z - Z-axis designation R - Radius designationF - Feedrate designation

S - Spindle speed designation H - Tool length offset designation D - Tool radius offset designationT - Tool Designation

M - Miscellaneous function


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Conceitos Chaves para o CNC -2) Tipos de movimentos da mquina CNC

Interpolao Linear

Interpolao Circular


2) Tipos de movimentos da mquina CNC

A movimentao nas mquinas CNC exigem total sincronia entreeixos de posio e velocidade. Isto feito atravs de uma seqnciade pequenos passos (degraus), que so normalmente iguais ao valor da resoluo da mquina (p.ex. 0,001mm), definida;

Existem diferentes tipos de interpolaes que podem ser linear,circular, helicoidal, etc.. Dentro destas, trs tipos mais comuns demovimentaes de uma mquina CNC so:

Movimento rpido, Movimento em Linha Reta, e Movimento Circular.



Movimento rpido : tambm conhecido como de posicionamento (G00); mxima velocidade - checar manual da mquina; deve ser utilizado com bastante cautela; normalmente todos os eixos movimentam-se na velocidademxima (um pode alcanar a posio final antes do outro);

Movimento em Linha Reta propicia controle total de uma linha (furo, faceamento,fresagem, etc.); permite a programao de velocidade de avano (mm/minou mm/rot); normalmente utilizado o G01


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Movimento Circular : aplica todos os conceitos discutidos para o movimento reto; pode ser no sentido horrio (G02) ou anti-horrio (G03); requer que seja especificado o valor de Raio (R); pode ser feito em diferentes plano (XY, XZ e YZ).


2) Tipos de movimentos da mquina CNCO0002 (Program number)

N005 G54 G90 S350 M03 (Select coordinate system, absolute mode, and start spindle CW at 350 RPM)

N010 G00 X-.625 Y-.25 (Rapid to point 1)

N015 G43 H01 Z-.25 (Instate tool length compensation, rapid tool down to work surface)

N020 G01 X5.25 F3.5 (Machine in straight motion to point 2)

N025 G03 X6.25 Y.75 R1.0 (CCW circular motion to point 3)

N030 G01 Y3.25 (Machine in straight motion to point 4)

N035 G03 X5.25 Y4.25 R1.0 (CCW circular motion to point 5)

N040 G01 X.75 (Machine in straight motion to point 6)

N045 G03 X-.25 Y3.25 R1.0 (CCW circular motion to point 7)

N050 G01 Y.75 (Machine in straight motion to point 8)

N055 G03 X.75 Y-.25 R1.0 (CCW circular motion to point 9)

N060 G00 Z.1 (Rapid away from workpiece in Z)N065 G91 G28 Z0 (Go to the machine's reference point in Z)

N070 M30 (End of program)


Conceitos Chaves para o CNC -3) Formas de compensaes na mquina CNC

Todas as mquinas CNC necessitam de alguma forma de compensao,que previne o usurio com relao as condies no previsveis, oufacilita a programao.

Offsets: os offsets podem ser comparados a posies de memria, ondevalores numricos podem ser armazenados, sendo pelo menos uma posio para cada ferramenta. Algumas razes para o uso deoffsetsso:

especificar o comprimento da ferramenta (desconsiderar o comprimento da ferramenta); especificar o raio de corte da ferramenta (desconsiderar o raio da ferramenta) definir o zero-programa (desconsiderar a referncia da mquina) ajustar desgastes da ferramenta (principalmente para tornos CNC)


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3) Formas de compensaes na mquina CNC

Organizando osoffsets na mquina: de uma forma geral os comandosdas mquinas CNC permitem a definio do conjunto deoffsetsassociados a nmero da ferramenta nomagazine de ferramentas.

Offset de comprimento e raioOffset para tornos CNC

Estes offsets soativados a medidaque o operador chama no

programa



Compensao do comprimento da ferramenta

Permite ao programador ignorar o comprimento da ferramentadurante a confeco do programao CNC; Antes de dar incio ao programa o operador entrar com o valor de compensao de comprimento para cada ferramenta. Este valor pode ser definido na mquina, ou previamente, atravs de umdispositivo de medio; O comando mais comum para ativar a compensao decomprimento num programa CNC oG43, em conjunto com aletraHxx , onde xx define o nmero do offsets onde estarmazenado o valor de comprimento.




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Program O0001 (Program number)N005 T01 M06 (Place tool number one in the spindle)N010 G54 G90 S400 M03 N010 G00 X1.0 Y1.0

N015 G43 H01 Z.1 M08N020 G01 Z-1.5 F4....N040 T02 M06 (Place tool number two in spindle)N045 G54 G90 S400 M03

N050 G00 X2. Y1. (Rapid to first XY position) N055 G43 H02 Z.1 M08N060 G01 Z-1.2 F5.5 (Drill hole)

Formas de compensaes na mquina CNC -Funes dos offsets -Exemplo


Permite ao programador ignorar o raio da ferramenta durante aconfeco do programao CNC;

Este tipo de compensao utilizado somente para operaes defrescamente e principalmente quando este fresamento perifrico;

Vantagens deste tipo de compensao: pode-se programar direto sobre as dimenses da pea, sem a necessidadede se calcular o centro da ferramenta; flexibilidade no uso de diferentes tamanhos de ferramentas; fcil ajuste de desgaste ou flexo da ferramenta; trabalhando com desbaste e acabamento (mentindo o offset)

Formas de compensaes na mquina CNC -Funes dos offsets - Dimetro/Raio


A programao da compensao do raio pode variar decontrole para controle, e cada controle pode ainda ter regras bastante especficas quanto a ativar e desativar acompensao;

G41 - compensao de raio a esquerda da trajetria; G42 - compensao de raio a direita da trajetria; G40 - cancelar compensao




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Uma vez queG41 ou G42 ativado, a

ferramenta permanecer do

mesmo lado datrajetria at ocancelamento dacompensao.




3) Formas de compensaes na mquina CNCO0001 (Program number)

N005 G54 G90 S350 M03 (Select coordinate system, absolute mode, start spindle CW at 350 RPM)

N010 G00 X-.6 Y-.6 (Rapid to point 1) N015 G43 H01 Z.1 M08 (Instate tool length compensation, move to clearance position in Z, turn on coolant) N020 G01 Z-.25 F30. (Fast feed to work surface)

N025 G42 D31 Y.25 F4. (Instate cutter compensation to point 2)

N030 X4.25 (Feed to point 3)

N035 G03 X4.75 Y.75 R.5 (Circular move to point 4)

N040 G01 Y2.25 (Feed to point 5)

N045 G03 X4.25 Y2.75 R.5 (Circular move to point 6)

N050 G01 X.75 (Feed to point 7)

N055 G03 X.25 Y2.25 R.5 (Circular move to point 8)

N060 G01 Y.75 (Feed to point 9)

N065 G03 X.75 Y.25 R.5 (Circular move to point 10)

N070 G00 Z.1 M09 (Rapid away in Z, turn off coolant) N075 G40 (Cancel cutter radius compensation) N080 G91 G28 Z0 (Return to reference position in Z) N100 M30 (End of program)



Compensao de Posicionamento

Permite ao programador ignorar o posicionamento da pea namesa da mquina; Como a programao de uma pea deve ser feita baseada numponto-zero pea, o comando CNC deve ser informado do posicionamento deste ponto em relao ao ponto-zero mquina; Ao programador cabe ativar, atravs do programa, estacompensao. Ao operador, cabe medir, e armazenar nas posies de memria correspondentes, os valores a seremcompensados em X, Y e Z; Normalmente os comandos utilizados so: G54; G55; ... G59.


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Outros tipos de compensao:

Compensao dimensional da ferramenta; Compensao de fio (EDM); Mquinas lasers (feixe de laser), pensas (distncia inicial); etc..

Conceitos Chaves para o CNC -4) A importncia do formato do programa CNC

O formato de um programa importante pelas seguintes razes: facilitar a escrita dos primeiros programas consistncia; executar partes especficas do programa, por exemplo, a partir

de uma determinada ferramenta - definio de todas ascondies de corte, j que Avano e RMP so comandosmodais.

A mquina CNCexecutar um

programaexatamente como

ele foi escrito

todos os comandosnecessrios para fazeroperaes na mquinadevem estar numaseqncia apropriada



Existem 4 cabealhos bsicos de programas CNC:

Incio de ProgramaIncio de Programa

Incio de FerramentaIncio de Ferramenta

Fim de FerramentaFim de Ferramenta

Fim de ProgramaFim de Programa



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Program O0001 (Program number)N005 T01 M06N010 G54 G90 S400 M03 T02N010 G00 X1.0 Y1.0N015 G43 H01 Z.1 M08N020 G01 Z-1.5 F4.N025 G00 Z.1 M09N030 G91 G28 Z0 M19N035 M01N040 T02 M06N045 G54 G90 S400 M03 T01N050 G00 X2. Y1.N055 G43 H02 Z.1 M08N060 G01 Z-1.2 F5.5N065 G00 Z.1 M08N070 G91 G28 Z0 M19N075 M30

Incio de programa

Incio de ferramenta

Final de ferramenta

Final de programa

Conceitos Chaves para o CNC -5) Mtodos de Programao CNC


Programao ManualProgramao Manual

Programao Interativa (cho-de-fbrica)

Programao com sistema CAM


Define uma linguagem universal de programao para as mquinasCNC;

Todos os programadores deveriam ter uma noo bsica sobre estetipo de programao;

Exige grande conhecimento de aritmtica;

Usada por muitas empresas onde as geometrias no so muitocomplexas e com quantidades de peas de mdias para altas;

Propicia uma boa flexibilidade de correo de erros;

5) Mtodos de programao CNC - Programao Manual


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5) Mtodos de programao CNC - Programao Interativa

Tem se tornado cada vez mais popular, onde o programa criado na prpria mquina CNC;

criada a partir de um menu grfico ou interativo (funes), que permite ao programador verificar as diferente entradas feitas no programa;

Normalmente, permite um simulao daquilo que foi criado;

A maioria dos comandos atuais permite que a programao sejafeita simultaneamente com a mquina operando;

Apesar de um programa ser gerado na mquina, normalmente ele armazenado em algum computador central para posterior utilizao


5) Mtodos de programao CNC - Programao CAM

Trata-se de uma programao de alto nvel, e ajuda o programador em trs reas principais:

clculos matemticos, programao comum para diferentes tipos de mquinas, e prticas de usinagem

Existem dois tipos bsicos de sistemas CAM: Sistema CAM Linguagem (antigos) Sistema CAM Grfico (atuais)

ProgramaoCAM

ProgramaCdigo G



Sistema CAM Linguagem:

Neste tipo de sistema o programa escrito em uma linguagemsimilar a BASIC, C ou outra linguagem qualquer, contudo numaforma semelhante a programao manual;

Sistema CAM Grfico

Normalmente atravs de sistemas grficos. Existe um feedbackvisual do programa feito.


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Existe uma seqncia de passos sugerida para a Programao CAM:

Verificao das informaes gerais: nmero da pea, material, prazos, nome do arquivo, etc.;

Definio da geometria e contornos: criando os elementos base dageometria e definindo (fechando) os contornos/superfcies que serousinadas;

Ajuste da geometria criada (do CAD): verificar a escala do desenho,definindo a parte que interessa do desenho, retomando o ponto-zero, eanalisando as caractersticas de desenho (p.ex. rosca)

Definio das operaes de usinagem.


Conceitos Chaves para o CNC -6) Conhecendo a mquina sob a perspectiva do operador

A relao do operador com a mquina CNC pode ser bastantecomplexa num primeiro momento. O contato do operador com amquina CNC se d atravs de dois Painis bsicos:

Painel de controle projetado e construdo pelo fabricante do controle; manipulao de dados, como um computador; entrada de programas para memria, edio, modificao; Offset das ferramentas, posies dos eixos, diagnsticos, etc.

Painel da mquina projetado e concebido pelo fabricante da mquina; ajustes fsicos na mquina (comportamento da mquina); ativa funes da mquina (RPM, fludo de corte, etc.).


6) Conhecendo a mquina sob a perspectiva do operador


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Alguns dos botes encontrados noPainel de controle

Power (Liga/Desliga): normalmente existem 2 destes botes,sendo um para o comando (primeiro) e um para a mquina em si(depois); Teclas de visualizao do painel : mostram em que funo ooperador da mquina quer operar; Boto de posio : permite acompanhar a posio da mquina; Boto de programao : permite monitorar o programa ativo na

memria do controle (usado para edio); Boto Offset : mostra e permite que osoffset sejam manipulados; Teclas alfa-numricas : entrada de caracteres alfa-numricos (G, N, X, etc.) Tecla de entrada ( Input ): para entrada real de dados, ex.offset



... botes encontrados noPainel de controle

Tecla de controle do cursor (Control cursor): mostra o cursor na tela, indicando onde um dado seria colocado; Teclas de edio do programa : permitem a alterao de programas armazenas na memria da mquina; Boto de reset : normalmente serve para: quando editando um programa retornar o cursor para o incio do mesmo; limpar olook-ahead buffer e parar a execuo de um programa; quando oalarme acionado, esta tecla cancelar o alarme.



Alguns dos botes encontrados noPainel da Mquina

Mode Switch: o corao da mquina CNC. Primeiro comando aser verificado antes de qualquer outra funo, e baseado nele quequalquer ao pode ser executada na mquina;

Edit Mode : edio de programas CNC (editor de textos) Memory or Auto : permite a execuo do programa; Tape Mode : permite a execuo do programa via fita/externo; MDI (Manual Data Input) Mode : permite a entrada de dadosatravs do teclado; Manual or Jog Mode : permite a mquina trabalhar como umamquina manual (convencional)


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... botes encontrados noPainel da Mquina

Cycle Button : ativa o programa atual na memria da mquina,colocando a mquina em ciclo automtico; Feed Hold : para, temporariamente, o avano dos eixos damquina (tryouts). Pode ser reativado com o cycle start. Todos osoutros comandos da mquina permanecero executando. Feed Rate Override : permite controlar o avano durante aexecuo de movimentos com avano programado (incrementos de10%). No tem aes sobre movimentos rpidos; Feed Transverse Override : atua sobre o avano rpido. Normalmente vem de suas formas: on/off (quandoon atua em 25%do valor G00), e em 4 posies (5, 25, 50 e 100%).


6) Conhecendo a mquina sob a perspectiva do operador ... botes encontrados noPainel da Mquina

Emergency Stop : corta toda energia da mquina, mantendo,normalmente, a energia do controle. Conditional Switches : normalmente do tipo on/off:

Dry Run : permite o controle do movimento de avano (novos programas); Single Block : fora a mquina a executar um comando (bloco) por vez, parando no final de cada bloco; Machine Lock: trava os eixos da mquina quanto aomovimento. Todos os outros comando continuam funcionando; Optional Block Skip : usado em conjunto com a /. Quando

ativado ele ignora as linhas de comando que iniciem com a /; Optional Stop : quando ativado e detecta o cdigo M01, fazuma parada. Continua com o comandocycle start .


Conceitos Chaves para o CNC -7) Modos de Operao da Mquina CNC

Existem trs tipos principais de modos de operao da mquina: Manual Manual Mode Mode , Manual Data , Manual Data Imput Mode Imput Mode e Programae Programa OperationOperation Mode Mode

Manual Mode (Modo Manual): neste modo a mquinacomporta-se como uma mquina manual, ou convencional.

As posies fsicas na chave do comando para este modo so:Manual or Jog, Handwheel e Reference Return. O operador pode pressionar botes de comando, que implicarnuma resposta imediata da mquina;

Manual Data Input Mode (Modo de Entrada de Dados Manual):este modo possui duas posies: Posio de Edio e Posio deEntrada de Dados. Cont..


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7) Modos de Operao da Mquina CNC

Manual Data Manual Data Input Mode Input Mode ::

Posio de Edio : usado para entrada e modificao de programa Trabalha como um editor de textos; Permite entrar com novos programas na memria do comando emodificar programas existentes; Permite usar trs funes bsicas de edio: inserir; alterar eapagar, alm de copiar/colar, encontrar/substituir, etc.;

Posio de Entrada de Dados : usado para entrada e execuo de programas

quase tudo pode ser feito neste modo na mquina CNC; Basicamente, o operador escreve o comando e executa atravsdeste modo. O comando executado a medida que ele includo. No h disponibilidade de verificao antes de executar ocomando.



Program Operation Mode Program Operation Mode ( ( Mode Mode de Operao do Programa):de Operao do Programa): omodo utilizado para realmente executar o programa. Possui duas posies possveis: Memory or Auto (Automtico ): usado para executar o programa damemria do comando

somente um programa poder estar ativo - ser aquele queexecutar quando o cycle start for ativado; Neste modo, enquanto o programa est sendo executado, ooperador poder ver o cursor do mesmo movimentando-se na tela

Tape (Fita): quando o programa for muito extenso, ele pode ser executado de fora da mquina.

Atualmente, se define este parmetro associado a porta decomunicao da mquina. Limitaes: visualizao e modificaes




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Conceitos Chaves para o CNC -8) Seqncia chave de operao da mquina

Para operadores experientes de mquinas CNC, operar uma mquinaCNC mais do que seguir uma srie de procedimentos bsicos.Entretanto, sempre conveniente que cada mquina CNC possua ummanual de procedimentos bsicos, facilitando assim a familiarizaodos operadores com estes tipos de mquinas. Alguns tipos maiscomuns de seqncias so:

Seqncia Manual;

Seqncia MDI; Seqncia de carregar e salvar programas; Seqncia de editar e mostrar programas; Seqncia de setup e Seqncia de executar o programa;


8) Seqncia chave de operao da mquina

Seqncia Manual; To start machine To do a manual reference return To manually start spindle To manually jog axes To use the handwheel to cause axis motion To manually load tools into spindle To manually load tools into magazine To manually turn on coolant To make axis displays read zero or any number To enter tool offsets (length and radius) To manually turn on mirror image To manually select inch or metric mode.



Seqncia MDI To use MDI to change tools To use MDI to turn on spindle To use MDI to do a reference return To use MDI to move axes.

Seqncia de carregar e salvar programas To load programs into memory by tape To load programs into memory by RS-232 port To load programs into memory through keyboard To punch programs from memory to tape punch or computer.


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Seqncia de editar e mostrar programas To display a directory of the programs in memory To delete a whole program from memory To search other programs in memory To search to words inside a program To alter words in memory To delete words and commands in memory To insert words and commands in memory.

Seqncia de setup To measure program zero positions To measure tool length information.



Seqncia de executar o programa To verify programs To run verified programs in production To run from the beginning of any tool.


NC versus CNC versus DNC

Os sistemas NC (Numerical Control) tiveram como enfoque principal o controle numrico automtico dos movimentos de umamquina-ferramenta, baseado num programa previamente definido(~1951); Os sistemas DNC (Direct Numerical Control) surgiram aps ossistemas NC e enfocaram o uso de computadores com grandecapacidade e velocidade para controlar vrias mquinas NC (~1965); Os sistemasCNC (Controle Numrico Computadorizado) envolve autilizao da tecnologia de computadores conjuntamente com amquina ferramenta (~1970). Resultados: modificaes de programasnas mquinas, compensao de ferramentas, etc..


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Com a utilizao cada vez maior de sistemas CAD/CAM, e umacomplexidade crescente das geometrias das peas, os programas CNC

passam a ser gerados com milhares de pontos, o que torna-seinconveniente do ponto de vista de armazenamento no comando da

Mquina CNC.

Um tpico programa CNCVamos supor a seguinte situao: que uma mquina CNC possa processar 100 passos/s ou, 6000 passos/min. A tolerncia de um movimento seja 0,001mm; com isto, teramos um avano efetivo de6 mm/min , o que muito abaixodo avano que pode ser utilizado pela maioria dos materiais

SISTEMAS DNC


Existem trs componentes tpicos em um DNC: o CNC (comando) um computador uma linha serial conectando os dois.

Cada comando enviado docomputador para oCNC , um por um,atravs dalinha serial . Quando um comando inteiro recebido peloCNC, ele processado e adicionado no Look-Ahead Buffer.

Este processamento significa: executar ciclo fixo; compensao deradio, e outros clculos para transformar o cdigo NC emmovimentos da mquina.

O CNC divide sua ateno entre usinar a pea e calcular o que serexecutado em seguida.

SISTEMAS DNC - Componentes do DNC


Definio do Look-Ahead Buffer:

um meio de absorver as paradas entre os comandos e movimentosCNC.

Sem este armazenamento, haveria uma vibrao da mquina, de parada, entre cada movimento, implicando em um acabamentosuperficial de pior qualidade.

A linha serial tambm possui uma tipo de armazenamentotemporrio, uma vez que ela manda um comando aps o outrosincronizado com o CNC.



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SISTEMAS DNC - Gargalos de um sistema DNCCarregando o programa

Carregandocomandos

Processandocomandos

Usinandocomandos

Carregando comandos: Existe uma velocidade que os comandos so enviados atravs dalinha serial (RS232), chamada Baud Rate (No de bits/segundo); A velocidades tpicas so: 9.600, 19.200 e 38.400 baud rate; Considerando que cada caracter (letra ou nmero) temaproximadamente 10bits (1 + 8 + 1) => 9.600 baud rate = 960caracteres/segundo


Carregando comandos: Considerando que cada comando tenha 10 caracteres, ser possvel, a 9.600 baud rate, enviar 96 comandos/segundo. Mesmo que o CNC possa processar 1000 comandos/segundo, omximo que poder ser processado para esta velocidade 96comandos/segundo.

Protocolo o protocolo uma conjunto de regras a serem observadas quandoo computador e o CNC conversam; o protocolo garante que o computador e o CNC no estaroenviando informaes um ao outro ao mesmo tempo; Protocolos mais populares: XON/XOFF e XModen.

XON

XOFF

SISTEMAS DNC - Carregando o programa


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Protocolo Os protocolos XON/XOFF so mais sujeitos a erros que no podem ser detectados at o final da usinagem (interferncias);

O protocolo XModem permite detectar e prevenir erros,dividindo o programa em pequenos pedaos. Cada pedao temuma soma de referncia (checksum)

Checksum_A

Computador Comando CNCCompara A com B

ACKnowledge

Checksum_B

NAK(not acknowledge)



Enviando somente o necessrio evite usa nmero de blocos (N) Remova todos os comentrios excessivos; Use X5 ao invs de X0.005 Use cdigos modais.

Outros pontos a serem considerados no uso de DNC: Pr-processando e comprimindo os programas; Seleo do software de DNC:

verificar a eficincia; verificar a facilidade de seu uso.



Com a utilizao cada vez maior de sistemas CAD/CAM, e umacomplexidade crescente das geometrias das peas, os programas CNC

passam a ser gerados com milhares de pontos, o que torna-seinconveniente do ponto de vista de armazenamento no comando da

Mquina CNC.

Um tpico programa CNCVamos supor a seguinte situao: que uma mquina CNC possa processar 100 passos/s ou, 6000 passos/min. A tolerncia de um movimento seja 0,001mm; com isto, teramos um avano efetivo de6 mm/min , o que muito abaixodo avano que pode ser utilizado pela maioria dos materiais

DNC (Direct Numerical Control) um sistema que tem por objetivotransmitir e gerenciar os programas NC, integrando a produo aos

SISTEMAS DNC


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SISTEMAS DNC - Gargalos de um sistema DNCProcessando os comandos

Carregandocomandos

Processandocomandos

Usinandocomandos



Carregandocomandos

Processandocomandos

Usinandocomandos

Processando os comandos: Para um simples movimento, algumas consideraes so feitas pelo CNC:

A compensao de zero-pea est ativa? A compensao de ferramenta est ativa? O movimento em mm ou polegadas? O posicionamento incremental ou absoluto? Existe algum modo especial ativado (p.ex. ciclos)?

Aps considerado estes aspectos e outros o movimento entoconvertido em pulsos para os motores.Por exemplo: X1. F60 => 1mm/s. Se o motor pulsado a 10 millisegundos (100 vezes por segundo) cada pulso eqivale a 0,01mm



Reduzindo Complexidade: Evitar usar a compensao de raio; Evitar o uso de muitas referncias pea

Absoluto X Incremental e Milmetros X Polegadas Normalmente o CNC vem com destes modos de programaodefinidos para fazer todos os clculos; Identifique qual modo o definido pelo CNC e programa nomesmo modo.

Modos de processamento de alta velocidade Use este modo quando disponvel. Ele permite ao comando fazer certas consideraes/simplificaes e processar mais rpido o programa


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Arquitetura do CNC e Processos Mltiplos: Nmero de processados de um CNC (+ processador + rapidez); Dois tipos bsicos de processadores:

Time-slicing: trabalha sobre vrias tarefas, mudando deuma para outra centenas ou milhares de vezes por segundo.Exemplo de tarefas podem ser: atualizar a posio do eixona tela, pulsar um motor, checar um tecla apertada, etc.. In-Parallel: muitos processadores trabalham sobre o seu prprio conjunto de tarefas, de forma separada eindependente de outros processadores. As tarefas sorealizadas em paralelo. Normalmente, um CNC pode possuir os dois tipos de processadores. Normalmente, o in-paralel mais rpidoque o time-slicing



Processamento paralelo e em cascata: No processamento em paralelo o programa no esta competindoem termos de tempo de processamento com outras tantas tarefas; A tela tem um processador, o teclado tem outro, os motores temoutro, e eles funcionam simultaneamente; Contudo, o processamento do programa pode ser feito emcascata: o trabalho do processador serial receber o programa; o processador principal converte o programa em pulsos; o processador de eixos envia os pulsos para o motor => ou seja, umavez que um processador tem finalizado o seu trabalho ele passa para o trabalho seguinte.

Caso o processador trabalho com time-slicing, desabilitequalquer funo que no necessria.


Vantagens do Sistema DNC

Controle de mais de uma mquina por computador; Tempocompartilhado do processador (CPU); Eliminao de fitas perfuradas, disquetes ou outros meios fsicos paratransmisso do programa CNC; Distribuio da informao atualizada na fbrica; Localizao remota do computador (ambiente mais apropriado); Tempos ociosos reduzidos; Gerenciamento de informaes sobre o cho-de-fbrica (mquinasCNC).


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SISTEMAS DNC - Gargalos de um sistema DNCExecutando os comandos

Carregandocomandos

Processandocomandos

Usinandocomandos

Usinando/Executando Comandos: Esta a terceira limitao fsica do processo de DNC;

Resoluo: O ponto chave para determinao da resoluo de uma pea o

tamanho do ponto-a-ponto dos movimentos; Quanto menor a resoluo mais rpida ir a mquina. Por exemplo: um programa com sees transversais de 0,001mmdemorar 10 vezes mais que um de 0,01mm. Contudo, issoimplicar na qualidade superficial;


Dentro do Motor do Eixo: Os motores so comandados. Quanto maior o pulso mais rpido omotor gira;

Resoluo: O ponto chave para determinao da resoluo de uma pea otamanho do ponto-a-ponto dos movimentos; Quanto menor a resoluo mais rpida ir a mquina. Por exemplo: um programa com sees transversais de 0,001mmdemorar 10 vezes mais que um de 0,01mm. Contudo, isso

implicar na qualidade superficial;

SISTEMAS DNC - Gargalos de um sistema DNCExecutando os comandos

Programao do Movimento da Ferramenta

Pelo centro : neste caso existe a necessidade de se compensar manualmente a posio do centro da ferramenta em relao a pea;

Pelo raio : pode-se utilizar de compensao do comprimento e doraio da ferramenta, para programar os movimentos (funes deapoio do CNC).



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Classificao Geral das Mquinas CNC

CategoriasPea gira e ferramenta fixa, ePea fixa e ferramenta gira.

Identificao

dos Eixos

Z - sempre paralelo a principalrotao da mquina;X - sempre o eixo horizontal;Y - perpendicular ao X e Z


Identificao dos eixos de uma mquina CNC


Etapas na Programao Manual

Avaliao da pea propriamente dita: Superfcies a serem usinadas; ngulos; dimenses; trabalhosno possveis; tipo de mquina;

Avaliao das ferramentas disponveis: Dimenses; porta-ferramentas; referncia 0 ferramenta;

dados para a mquina (compensao);

Avaliao dos dispositivos de fixao: Forma de fixao da pea; posicionamento de fixao;fixaoXferramentas;



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Sistemas de Referncias

Ponto de referncia na mquina (invarivel) Ponto de referncia zero-mquina (invarivel) Ponto de referncia zero-pea (varivel)

G53 - Sistema de coordenadas zero-mquina G54 - G59 - Sistema de coordenadas zero-pea (modais)

Sistema de posicionamento (G90; G91): G90 - Coordenadas absolutas; G91 - Coordenadas incrementais.


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Automacao Industrial CNC