A simulação de usinagem pode ser chamada de usinagem virtual, nela teremos o mesmo visual que na usinagem real, inclusive com a visualização da remoção de material, com a diferença que estaremos vendo na tela do computador como se fosse o filme de uma usinagem real e se por acaso houver uma colisão ela também será virtual e não terá prejuízos econômicos e poderá ser corrigido o programa antes de ir para a máquina. Portanto, possibilita ao programador CNC rever as colisões ao fim da execução da simulação, e modificar os caminhos de ferramentas para evitar essas colisões. Detecta também erros devido à limitação dos eixos da máquina, que podem ser corrigidos, modificando o posicionamento da peça e toda a preparação da máquina, possibilitando assim validar o processo.
Em uma empresa que se dispõem de várias máquinas semelhantes é sempre uma dúvida para que máquina direcionar um novo produto que deve ser produzido, tendo-se essas máquinas modeladas e montadas no computador, ou seja, máquinas virtuais, após ser feito o planejamento do processo no CAM, podem ser simuladas as usinagem nas diversas máquinas para ajudar na tomada de decisão de como e onde fazer esses novos produtos.
O módulo de simulação de usinagem (Machining Simulation) dispõe de bibliotecas de máquinas para serem utilizadas em testes de usinagem, porém em nosso caso foi decidido modelar nossas próprias máquinas para tornar o caso mais real e assim dispor das máquinas para outras utilizações, como por exemplo, a utilização em aulas, estar preparado para no futuro aceitar novos desafios em possíveis projetos de novas peças que exigem otimização de processos e verificações de usinagem através de simulações.
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4.5.1 Modelamento das máquinas CNC utilizando o módulo CAD 3D
Para isso foram modeladas as máquinas de nossas oficinas, utilizando inicialmente os módulos de desenho CAD 3D, onde foram gerados todos os desenhos de cada parte das máquinas e montados os subconjuntos, para centros de usinagens verticais de três eixos, é necessário que a máquina esteja composta por quatro subconjuntos, sendo eles:
1) Base da máquina: é a estrutura que suporta todas as cargas e absorve as vibrações, esta é a parte que irá ficar nivelada e fixada no piso da fábrica, no caso virtual, é o componente que irá ficar ancorado (Fix Part) e receberá os outros três componentes que irão se movimentar sobre ela, fazendo os três eixos de movimento: X, Y e Z. 2) Eixo X é a mesa da máquina que se movimenta de forma longitudinal sobre as guias
lineares que são fixadas na base. Na mesa será determinado o ponto de montagem da peça, workpiece mount point, que na simulação servira para fazer a montagem da peça de forma automática.
3) Eixo Y é o cabeçote intermediário que se movimenta de forma transversal à mesa da máquina, apoiado sobre guias lineares posicionadas na parte superior, ou seja, no pórtico da máquina, o cabeçote intermediário é que dá suporte ao cabeçote posterior, eixo Z.
4) Eixo Z é o cabeçote posterior que se movimenta de forma vertical apoiado e orientado por guias lineares fixas ao cabeçote intermediário. Este cabeçote que suporta o eixo principal da máquina, eixo árvore (spindle), que por sua vez suporta a ferramenta, e é o responsável pela rotação da ferramenta que dará a velocidade de corte, e consequentemente fará o corte do material. É também responsável pelas medidas de altura ou de profundidade das peças usinadas.
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4.5.2 Montagem da máquina utilizando o módulo de construção (NC Machine Tool Builder)
Após o modelamento e montagem destes quatro conjuntos utilizamos o módulo de construção de máquinas (NC Machine Tool Builder) para fazer a montagem final da máquina determinando a cinemática da máquina, criando as juntas, gerar os comandos que serão utilizados para movimentar os eixos e verificar o deslocamento em sentido e distâncias, definir os cursos para cada eixo, os limites de cada curso para determinar o zero máquina, “home machine”, os pontos de montagem da peça e da ferramenta e o ponto de troca de ferramenta. É de suma importância a criação correta dos pontos de montagem de peça e de ferramenta, é impossível usinar uma peça fora da mesa da máquina, na usinagem virtual não é diferente, acontece exatamente igual à realidade, por isso é que se pode confiar nesta simulação, o mesmo na montagem da ferramenta, em centro de usinagem, só pode montar a ferramenta no eixo árvore (spindle), e a ferramenta deverá ficar reta, ou seja, alinhada com o eixo árvore.
4.5.3 Definição dos Atributos da Máquina
Uma vez que as cinemáticas da máquina estão definidas, devem ser definidos alguns atributos para que a máquina esteja pronta para ser utilizada em outras áreas de trabalho:
a) limites dos movimentos (Travel limits) em cada junta da máquina; b) ponto zero máquina (Home Position);
c) ponto de troca de ferramenta (Tool Change Position); d) ponto de montagem da peça (Workpiece Mount Point); e) ponto de montagem da ferramenta (Tool Mount Point);
f) definição dos nomes dos eixos da máquina (Machine Axis Names); g) velocidade e aceleração (Speed and Acceleration).
Um atributo muito importante que facilitará muito a simulação é a configuração dos pontos de montagem, da peça (Workpiece Mount Point) e da ferramenta (Tool Mount Point). Estes
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pontos de montagem, os (Mount Points) são listados na árvore de construção do software e serão utilizadas para posicionar o dispositivo com a peça sobre a mesa da máquina e a ferramenta no eixo árvore.
4.5.4 Simulação de usinagem utilizando modulo NC Machine Tool Simulation
Com a máquina montada, com toda a cinemática testada, definido os cursos de cada eixo, os limites desses eixos e todos os atributos da máquina definidos, zero máquina, pontos de montagens de peças e de ferramentas, está pronta para fazer-se a simulação da usinagem.
Acessando o módulo de simulação de máquinas-ferramenta CNC (NC Machine Tool Simulation), abrimos um processo de usinagem gerado através do CAM, integramos esse processo à máquina correspondente para execução da usinagem, fazemos a montagem automática do dispositivo com a peça a ser usinada na máquina através da ferramenta de montagem automática da peça, simulamos a usinagem para avaliar possíveis erros que podem ser corrigidos antes de enviar o programa para a máquina e irá ajudar também nas tomada de decisão de como e onde produzir novos produtos.