O intuito deste modelo (Figura 52) é o de avaliar duas operações de desbaste e acabamento para superfícies mais complexas. Para estas entidades geométricas, será possível observar na simulação dos resultados, a influência das escolhas dos parâmetros das operações.
De uma forma geral, as operações 3D como o seu nome sugere, são operações nas quais o avanço em corte é feito por interpolação com utilização simultânea dos 3 eixos da máquina. Estas operações, sendo trabalhoso programá-las manualmente, beneficiam com a geração de percursos por computador, e posterior tradução em código de CN.
Figura 52 - Modelo 2.
O Modelo 2 é uma peça simples, pensada para ser fabricada em duas operações: uma de desbaste, e outra de acabamento específica para formas como a apresentada – designada de flowline36. A operação de desbaste usada neste exemplo aplica-se a superfícies 3D. No entanto o percurso gerado para essa operação é dividido em vários movimentos no plano XY, fazendo com que neste exemplo pudesse ser considerado uma sequência de percursos 2D.
Tendo em conta as 6 etapas consideradas na análise do Modelo 1, este exemplo considera apenas a configuração e simulação das operações de maquinagem.
36 Flowline, do inglês “linhas de fluxo” é um termo usado para designar um conjunto de linhas que define
63
Etapa 4&5 – Seleção e configuração das operações/Revisão das operações
A primeira operação selecionada para este modelo é um desbaste 3D do tipo paralelo. Este desbaste divide o volume a remover em linhas paralelas entre si, de acordo com uma orientação específica, e repetida ao longo de vários planos de corte XY (Figura 53). Neste caso, escolheu-se orientar as linhas no seguimento da cavidade da peça.
Figura 53 - Percurso de desbaste; versão inicial.
Para visualização da qualidade do desbaste, simula-se a remoção de material da operação, mostrando o resultado na Figura 54.
Figura 54 - Simulação de remoção de material.
Nesta fase é conveniente estipular um degrau vertical máximo (no direção do eixo Z), para que não reste demasiado material. Na realidade, este excesso de material pode ser excessivo, e ir além da capacidade de corte das ferramentas para acabamento.
64 Reduzindo-se a distância entre as linhas no plano XY de 6 para 3 mm, e entre planos de corte XY também de 6 para 3 mm, é possível melhorar a qualidade do desbaste inicial. Ilustra-se, na Figura 55, o percurso já com essa alteração.
Figura 55 - Percurso de desbaste; versão refinada.
Como se pode observar, na figura, deu-se um aumento significativo no número de passagens. Na Figura 56 apresentam-se os resultados da simulação de remoção de material. Com restos de material em menor quantidade, este desbaste é naturalmente mais orientado para o resultado final.
65 Usando a mesma velocidade de corte, e um número maior de passagens corresponde a um aumento do tempo de ciclo. Nas Figura 57 eFigura 58 comparam-se os tempos de ciclos das duas operações.
Figura 57 - Tempo de ciclo do percurso de desbaste; versão normal.
Figura 58 - Tempo de ciclo do percurso de desbaste; versão refinada.
Por comparação direta, observa-se que na Figura 57 o tempo de ciclo é de 5 minutos e 24 segundos, enquanto que na Figura 58 o tempo de ciclo apresentado é de 15 minutos e 52 segundos, ou seja, aproximadamente o triplo (cerca de 294%). Este tipo de resultado é útil, no sentido em que ajuda a pesar as consequências da procura de melhor qualidade, que por vezes pode levar a decisões erradas. Por exemplo, neste caso, essa procura pode não justificar o acrescento de tempo.
66 Adicionando uma operação de acabamento, ganha-se uma noção do resultado final, e dos fatores que o influenciam. Para este modelo usa-se uma estratégia orientada de acordo com a superfície complexa do modelo. A estratégia de acabamento em 3D do tipo flowline permite distribuir, homogeneamente, um percurso de maquinagem ao longo dessa superfície (Figura 59).
Figura 59 - Apresentação da operação de acabamento: flowline.
A orientação escolhida para esta geometria é a apresentada na Figura 59. Isto pode-se justificar pelo seguinte motivo: a distribuição homogénea obrigaria a que, em determinadas zonas do modelo – mais inclinadas – o percurso não fosse igualmente distribuído na direção do eixo Z. No que diz respeito ao acrescento de tempo de ciclo que esta operação provoca, esta é estimada em apenas 4 minutos e 30 segundos (por dedução ao tempo total do ciclo), como se mostra na Figura 60.
67 Quanto à utilização de um desbaste com mais passagens juntamente com esta operação de acabamento, e verificação do resultado final, as Figura 61 eFigura 62 mostram que não há grandes benefícios em implementar este tipo de desbaste mais fino.
Figura 61 – Simulação da qualidade da operação de desbaste normal e acabamento normal.
Entre as Figura 61 eFigura 62, apenas se nota alguma diferença relativa às alturas dos “patamares” de desbaste (evidenciadas nas figuras). Desta forma, baseado na simulação, observa-se que a qualidade final é ditada pela operação de acabamento e não através da operação de desbaste. Estas são responsáveis pelo tempo de ciclo.
Figura 62 - Simulação da qualidade da operação de desbaste refinado e acabamento normal.
Uma questão que pode surgir é: se existe um aumento significativo do tempo de desbaste com o aumento da sua densidade, que tipo de aumentos são expectáveis com o refinamento das operações de acabamento?
68 Para responder a esta questão, reduz-se a altura expectável de resíduo de material de 0,1 mm para 0,05 mm37. Observe-se, na Figura 63, a estimativa do tempo de ciclo.
Figura 63 - Tempo de ciclo da operação de desbaste normal e acabamento refinado.
Constate-se que do tempo de ciclo anterior (Figura 60), de 9 minutos e 54 segundos, este caso difere em 1 minuto e 38 segundos, representando um aumento de cerca de 16%. (no resultado anterior, deu-se um aumento de 194%).
Figura 64 - Tempo de ciclo da operação de desbaste grosseiro e acabamento refinado.
Na Figura 64 mostra-se o percurso alterado, com uma operação de desbaste grosseiro, mantendo o acabamento refinado, poupando, no total, 2 minutos e 25 segundos, tornando esta a solução mais rápida.
37 Na operação flowline, o parâmetro-chave que define a sua densidade é o scallop height. Este termo,
scallop, representa o resquício de material que reside entre duas passagens consequentes de uma
69 Relativamente à qualidade das soluções até aqui planeadas, comparem-se as Figura 65 e Figura 66.
Figura 65 - Simulação da qualidade da operação com desbaste normal e acabamento refinado.
A Figura 65 corresponde à solução mais rápida, com desbaste de grosseiro, e acabamento refinado. Já na Figura 66, ilustra-se a solução de desbaste e acabamentos refinados. Aqui, mais uma vez, à exceção dos “patamares” de desbaste no eixo Z, é difícil distinguir a qualidade dos resultados. No entanto, estima-se que uma solução demore 9 minutos e 7 segundos, e que a outra demore 22 minutos.
70 O efeito contrário ao que foi observado, seria o da degradação da operação de acabamento. Para dar uma noção desse efeito, diminui-se o critério de qualidade da operação de acabamento, aumentando o valor do scallop para 0,2 mm. O resultado apresenta-se na Figura 67.
Figura 67 - Simulação da qualidade da operação com desbaste normal e acabamento grosseiro.
Como se pode observar, na Figura 67, o aumento do scallop diminui a qualidade do resultado final. Para terminar estes testes, altera-se a orientação da operação de desbaste, de modo a que fique paralela à operação de acabamento. Na Figura 68 mostra- se o percurso e o tempo de ciclo para a operação de desbaste.
Figura 68 - Percurso de desbaste com rotação de 90°.
71 Relativamente à qualidade do acabamento final, com este tipo de desbaste, os resultados apresentam-se nas Figura 69 eFigura 70, onde se aplicam os dois acabamentos até aqui praticados.
Figura 69 - Simulação da qualidade da operação com desbaste a 90° e acabamento normal.
Nestes dois casos, pode-se observar outro fator que influencia a qualidade. Nas Figura 69 eFigura 70 existe sobreposição da direção de corte de uma operação para a outra. Isto resulta na existência de zonas em que o acabamento trabalhará sem cortar material, e resulta também numa superfície menos uniforme (em simulação). Para contrariar isso, devem-se definir, nos parâmetros das operações, sobreespessuras devidamente calculadas, para serem trabalhados posteriormente no acabamento.
72 Terminado este exemplo faz-se um resumo do que se realizou com o Modelo 2:
1. Definiram-se duas estratégias para desbaste e acabamento; 2. Exploraram-se cenários de interação entre ambas;
3. Obtiveram-se estimativas de tempos de ciclo;
4. Comparam-se resultados de qualidade e uniformidade do acabamento; 5. Recolheram-se informações respeitantes à relação qualidade-tempo, e de que
forma algumas operações influenciam essa relação.
Neste exemplo aprofundou-se a apresentação do CAM como apoio na tomada de decisão, mas mais particularmente no que diz respeito ao ganho de conhecimentos. Esses conhecimentos obtidos podem agora ser aplicados noutras situações e inclusive, serem validados ou não em ensaios reais.
Terminado o exemplo com o Modelo 2, reveja-se de seguida o Modelo 3.