09-ProgramaçãodeMáquinas

(1)

Introdução ao Controle Numérico

Computorizado

Conceitos Gerais

Carlos Hanieri- Programação de máquinas 1/2011

(2)

Tornos CNC

Exemplos máquinas CNC

Clique no ícone para adicionar uma

(3)

Centros de Maquinagem

Exemplos máquinas CNC

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(4)

máquinas CNC

Fabricantes



Milacron



Chiron



Fadal



Fidia



Nakamura



Mori Seiki



Mazac



etc

(5)

(6)

(7)



Existem diversas linguagens de

programação de Controladores CNC.

(8)

Controladores CNC

ACRAMATIC A2100

(9)

Controladores CNC

HEIDENHAIN TNC

410 / 426M

(10)

Controladores CNC

FANUC 21i / 18i

(11)

Os componentes típicos de uma máquina de

comando numérico incluem:



eixos de deslocamento;



transmissões;



dispositivos de medida de posição e de

deslocamento;



ferramenta principal ou cabeça (árvore);



sistemas de aperto das peças;



sistemas de mudança das ferramentas;



eixos complementares de rotação e de

deslocamento.

Componentes das máquinas de comando

numérico

(12)

Eixos lineares principais



Na designação das máquinas de

comando numérico utiliza-se

sempre o conceito de eixos

lineares: direções dos

deslocamentos principais das

partes móveis da máquina como,

por exemplo, da mesa porta

peças, da cabeça, da torreta, etc

Componentes das máquinas de comando

numérico

(13)

CENTROS DE USINAGEM

Eixos num centro de torneamento CNC

(14)

 Eixos lineares principais X, Y, Z

 As máquinas de comando numérico estão providas de um número de

eixos principais característico. Convencionalmente estes eixos designam-se por X, Y, Z.

 A designação e a descrição dos eixos de cada tipo de máquina de

comando numérico é normalizada (Z // árvore).Os tornos dispõem de dois eixos lineares principais enquanto as fresadoras estão dotadas de três.

Componentes das máquinas de

comando numérico

(15)

Eixos em Máquinas CNC

“É cada movimento (linear ou rotacional) possível de ser executado pela máquina”, em outras palavras, são os graus de liberdade da máquina e/ou ferramenta para as mais diversas operações de usinagem;

Esquema mostrando os três eixos lineares primários (X, Y e Z) e os três eixos rotacionais (A, B e C). Alguns fabricantes definem os eixos rotacionais como sendo U (rotacional a X), V (rotacional a Y) e W (rotacional a Z).

(16)

Eixos complementares

 Algumas máquinas de comando numérico dispõem de mesas giratórias

e/ou cabeça orientável. Os eixos sobre os quais giram essas mesas e cabeça, são controlados de forma independente e são designados por eixos complementares de rotação. A sua velocidade é também

regulada de forma autónoma. Os eixos complementares de rotação

(paralelos a X, Y, Z) são designados, em programação de CN, por A, B, C.

 Devido às exigências impostas pela complexidade de certas peças,

outras máquinas de comando numérico estão dotadas com mais do que três eixos de deslocamento linear principal. Os eixos

complementares de deslocamento (paralelos a X, Y, Z) são designados, em programação de CN, por U, V, W.

Componentes das máquinas de

comando numérico

(17)

Componentes das máquinas de

comando numérico

Eixos complementares.

Mesa giratória e

cabeça basculante. Centro de _maquinagem

com 6 eixos (4 lineares e dois giratórios).

(18)

(19)

(20)

Sistemas CN básicos

 Nas primeiras máquinas ferramentas, dotadas de unidades de controle

numérico, o programa era implementado externamente, e devia ser transferido para o controlador mediante algum suporte físico (cartão, cinta perfurada, disquete). Estes programas podiam ser iniciados ou parados mas não podiam ser modificados ou editados.

 As correções geométricas, devidas às dimensões das ferramentas e

dos dispositivos de suporte, tinham que ser previstas

antecipadamente, durante a programação e o operador deveria

montar as ferramentas segundo as considerações efetuadas (correção manual).

Componentes das máquinas de

comando numérico

(21)

Sistemas CNC (controlados por computador)

 Presentemente um computador, como UC, permite ao operador

começar/terminar o programa e também realizar modificações (editar) sobre o mesmo, junto da máquina, manipulando os dados através de periféricos de entrada e de saída.

 As dimensões das ferramentas (comprimento, raio, etc.) definem-se

durante a operação ou na inicialização das mesmas, de forma independente do programa. Estes dados são automaticamente

incorporados na programação (códigos próprios) durante a execução para que sejam levadas a cabo as correções pertinentes. Por esta

razão o operador pode, no início do trabalho, editar os programas com menos informação, limitando-se nessa fase a designar as ferramentas (correção automática).

Componentes das máquinas de

comando numérico

(22)

Tipos de controle

Os conceitos de interpolação linear ou circular estão relacionados com os deslocamentos dos eixos básicos das máquinas de comando numérico:

 Interpolação linear:Neste tipo de trajetória o sistema de CNC calcula um

conjunto de posições intermédias ao longo de um segmento de reta definido entre o ponto inicial e o final. Durante o deslocamento, de uma posição

intermédia a outra, os movimentos de cada um dos eixos considerados

corrigem-se continuadamente, de maneira que a trajetória não se desvie, da reta teórica definida, mais do que a tolerância permitida.

 Interpolação circular:O sistema CNC calcula um conjunto de posições

intermédias ao longo do segmento circular definido entre o pontos inicial e final. Durante o deslocamento, de uma posição intermédia a outra, os

movimentos de cada um dos eixos considerados corrigem-se

continuadamente, de maneira que a trajetória não se desvie, do arco de circunferência teórico, mais do que a tolerância permitida.

Componentes das máquinas de

comando numérico

(23)

De acordo com o tipo de controlo os sistemas CNC subdividem-se em três categorias segundo um nível crescente de prestações: ponto a ponto, paraxial e contínuo.

 O controle ponto a ponto permite, o posicionamento da ferramenta nos pontos

programados, mediante movimentos simples em cada eixo, e sem corte.

 Dependendo do tipo de controlo, os motores de cada eixo atuam separadamente ou

em conjunto até que seja alcançada a posição desejada

Componentes das máquinas de

comando numérico

Sequencia l Simultâne o Parcial Simultâne o

(24)

 O controle paraxial ou percurso permite, adicionalmente aos

deslocamentos rápidos em vazio, o avanço da ferramenta em corte,

segundo trajetórias paralelas aos eixos de base da máquina de comando numérico.

 Em tais trajetórias apenas atua um único motor (o que executa o

deslocamento ao longo desse eixo) controlando-se a distância a percorrer e a velocidade do avanço.

Componentes das máquinas de

comando numérico

(25)

controlo contínuo (trajetória) permite:

 Deslocamentos rápidos da ferramenta sem corte;

 Avanços em corte, paralelos aos eixos de base;

 Avanços em corte, até qualquer ponto arbitrário da peça, utilizando interpolações

lineares ou circulares.

Componentes das máquinas de

comando numérico

(26)

 As prestações de uma máquina de comando numérico não se classificam pelo

número de eixos disponíveis, mas sim pelo número de eixos que se podem mover (controlar) de forma simultânea para descrever as trajetórias.

 Um controle de tipo contínuo pode atuar como paraxial ou ponto a ponto, e

um paraxial só como ponto a ponto. As situações inversas não são viáveis

Componentes das máquinas de

comando numérico

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)



Todas as máquinas-ferramenta CNC são

comandadas por um sistema de coordenadas

cartesianas na elaboração de qualquer perfil

geométrico

Sistema de coordenadas das

máquinas CNC

Eixo X: movimento transversal Eixo Z: movimento longitudinal

(32)

Conceitos de

trigonometria

(33)

(34)

(35)

(36)

Norma ISO

 unificar os formatos-padrão anteriores numa Norma

Internacional para sistemas de controle de posicionamento, movimento linear e contorneamento;

 introduzir um formato-padrão para novas funções, não

descritas nas normas anteriores;

 reduzir a diferença de programação entre diferentes

máquinas ou unidades de controle, uniformizando técnicas de programação;

 desenvolver uma linha de ação que facilite a

intercambiabilidade de programas entre máquinas de controle numérico de mesma classificação, por tipo, processo, função, tamanho e precisão;

 incluir os códigos das funções preparatórias e miscelâneas.

(37)

Linguagem G

 Adotada pelo sistema como um padrão a ser usado pelos

fabricantes de comandos.

 Possui normas rígidas.

 Flexibilidade para criação de recursos próprios, mantendo as

funções básicas e universais, funções que não podem ser definidas de maneira diferentes e que tenham a mesma finalidade em todos os comandos.

 A possibilidade de serem diferentes dentro de um mesmo

sistema aumentou a criatividade entre os fabricantes, de forma que alguns comandos oferecem mais recursos que outros.

(38)



Ponto Zero da Máquina: M



O ponto zero da máquina, é definido pelo

fabricante da mesma. Ele é o ponto zero

para o sistema de coordenadas da máquina

e o ponto inicial para todos os demais

sistemas de coordenadas e pontos de

referência.

(39)



Ponto de Referência: R



Serve para aferição e controle do sistema de

medição dos movimentos da máquina. Ao ligar a

máquina, sempre se deve deslocar o carro até

esse local, antes de iniciar a usinagem.



Este procedimento define ao comando a posição

do carro em relação ao zero máquina.

(40)



Ponto Zero da Peça: W



Este ponto é definido pelo programador e

usado por ele para definir as coordenadas

durante a elaboração do programa.

Recomenda-se colocar o ponto zero da peça

de tal forma que se possam transformar

facilmente as medidas do desenho da peça

em valores de coordenadas.

(41)



Definição de ponto zero da peça

(42)



A geometria da peça

é transmitida ao

comando com auxílio

de um sistema de

coordenadas

cartesianas,

conforme o tipo de

torre.

Eixos coordenados no torno

Torre dianteira, Torre traseira

(43)



Todo o movimento da ponta da ferramenta

é descrito neste plano XZ, em relação a

uma origem pré-estabelecida (X0, Z0).

Lembrar que X é sempre a medida do

raio ou diâmetro, e que aumenta à

medida que o diâmetro aumenta, e Z é

sempre a medida em relação ao

comprimento.

(44)

SISTEMAS DE COORDENADA

Toda geometria da peça é transmitida ao comando com o auxílio de um sistema de coordenadas cartesianas.

•_{Torno CNC: Os mais simples são máquinas de 2 eixos}

Todo movimento da ponta da ferramenta é descrito neste plano XZ, em relação a uma origem pré-estabelecida (X0,Z0).

Z : Movimento longitudinal X : Movimento transversal peça placa zero-peça (X0,Z0) Z- Z+ X+ (ou X-) X- (ou X+)

(45)

Ferramenta na Frente (Torre dianteira) Z+ X + X - Z-peça

Obs. O valor de X é programado em . Correspondente ao dobro da distância da ponta da ferramenta ao eixo Z. O valor de Z representa a distância da ponta da ferramenta até o eixo X (Exemplo: X56 Z48)

 5 6 48 X+ Z+ Z-

X-Ferramenta atrás (Torre dianteira)

(46)

Geralmente, as máquinas CNC quando são ligadas necessitam de ser referenciadas (“Fazer o Home”) para que o comando conheça seus limites físicos (máximos deslocamentos nos eixos). Neste referenciamento o carro porta-ferramentas (torre) é levado para o zero-máquina .

O torno CNC Multiplic 35D Fanuc 21i-T pede referenciamento somente quando o operador muda o modo de operação (CNC ↔ GUIDE).

SISTEMAS DE COORDENADAS ABSOLUTAS (G90) INCREMENTAIS (G91) Zero-peça é fixo e estabelecido pelo programador O Zero-peça é flutuante. A origem das coordenadas é o ponto anterior alcançado pela

ferramenta.

(47)

No modo de programação em absoluto as posições são medidas da posição zero atual (zero peça) estabelecido. Com vista ao movimento da ferramenta isto significa:

 A dimensão absoluta descreve a posição para a qual a

ferramenta deve ir.

 Função G90 – Coordenadas Absolutas

 As coordenadas absolutas são definidas através do código

G90 e seusvalores sempre deverão estar em relação ao ponto zero da peça.

(48)

No modo de programação em incremental as posições dos eixos são medidas a partir da posição anteriormente estabelecida. Com

vista ao movimento da ferramenta isto significa:

 A dimensão incremental descreve a distância a ser percorrida

pela ferramenta a partir da posição atual da mesma (após o último movimento).

 Função G91 – Coordenadas Incrementais

Coordenadas incrementais são definidas através do código G91 e seus valores sempre serão obtidos em relação ao último

posicionamento da ferramenta.

(49)

(50)

CORRDENADAS ABSOLUTAS

MOVIMENTO CORRDENADAS

DE PARA X Z

(51)

(52)

CORRDENADAS INCREMENTAIS

MOVIMENTO CORRDENADAS

(53)

EXERCÍCIOS DE COORDENADAS Início 25 4 0 1

(54)

(55)

2 Início 35 3 5 X+ Z +

(56)

Refazer o exercício anterior adotando o zero-peça no fundo da peça 3 Início 35 3 5 A

(57)



Definir em coordenadas absolutas o pontos

da peça

Exercicios revisão

X

Z

A

B

C

D

E

F

G

(58)



Definir em coordenadas absolutas o pontos

da peça

Exercicios revisão

X

Z

A

B

C

D

E

F

G

(59)



Definir em coordenadas absolutas o pontos

da peça

Exercicios revisão

X

Z

A

B

C

D

E

F

G

VALORES EM DIÂMETRO

(60)

 O programa CN é caracterizado por uma sequência de sentenças

que são memorizadas pelo comando e executadas na usinagem, uma após outra

Estrutura de linguagem

Estrutura do programa:

• Bloco de dados ou sentenças : caracterizado por caracteres, ou seja, letras de endereçamento e algarismos, palavras que juntas têm o objetivo de informar ao comando as operações que devem ser executadas.

• Caracteres : é um número, letra, espaço, ponto ou qualquer outro símbolo que signifique algo para o comando.

•Letra de endereçamento: São instruções alfabéticas passadas para o comando que, por sua vez, podem executar um movimento ou simplesmente assumir uma nova

função. Ex G, X, O, B, I, K

•Palavras: é constituída por uma letra seguida por um valor numérico, dependendo da letra, o valor terá que ser especificado. Ex G00, G01, G66, etc..

(61)



OBS: a programação aqui definida, é

utilizada para um torno CNC com linguagem

FANUC

(62)

Aplicação: Este grupo de funções definem à máquina o que fazer, preparando-a para executar um tipo de operação, ou para receber uma determinada informação

Funções preparatórias

AS funções podem ser MODAIS ou NÃO MODAIS

MODAIS  São funções que uma vez programadas permanecem na memória do comando, valendo para todos os blocos posteriores, a menos que modificados por outra função ou a mesma

NÃO MODAIS  São funções todas as vezes que requeridas, devem ser programadas, ou seja, são válidas somente no bloco que as contém.

(63)



OLHAR TABELAS DE FUNÇÕES

PREPARATÓRIAS G

(64)



Função G00 - Posicionamento rápido

(aproximação e recuo)

Os eixos movem-se para a meta programada com a

maior velocidade de avanço disponível na máquina.

Sintaxe:

G0 X_ _ _ Z_ _ _ ;

onde: X = coordenada a ser atingida (valores em diâmetro)

Z = coordenada a ser atingida (comprimento)

A função G0 é um comando modal. Esta função cancela e é cancelada pelas funções G01, G02 e G03.

Carlos Hanieri- Porgramação de máquinas 2/2010

(65)

Função G01 - Interpolação linear (usinagem

retilínea ou avanço de trabalho)

Sintaxe: Com esta função obtém-se movimentos retilíneos entre dois pontos programados com qualquer ângulo, calculado através de

coordenadas e com um avanço (F) pré-determinado pelo programador. Esta função é um comando modal, que cancela e é cancelada pelas

funções G00, G02 e G03. G1 X_ _ _ Z_ _ _ F_ _ _ ;

onde: X = coordenada a ser atingida (valores em diâmetro) Z = coordenada a ser atingida (comprimento)

F = avanço de trabalho (mm/rotação)

(66)



A trajetória programada em uma sentença é

percorrida com uma orientação linear, de qualquer

ângulo, com qualquer velocidade de avanço ( entre

1 a 5000 mm/min ).



Conhecido o ponto de partida “A”, pode-se atingir

qualquer ponto “B”, com um avanço estabelecido,

sempre em movimentação retilíneo.



Pode-se usinar qualquer perfil cônico, isto é,

pode-se estabelecer uma usinagem cônica de qualquer

ângulo.

(67)

(68)



Função G02 - Interpolação circular (raio) –

Sentido HORÁRIO



Esta função executa operação de usinagem de

arcos pré-definidos através de uma

movimentação apropriada e simultânea dos

eixos.

Sintaxe:

G2 X_ _ _ Z_ _ _ R_ _ _ F_ _ _ ; ou

G2 X_ _ _ Z_ _ _ I_ _ _ K_ _ _ F_ _ _ ; onde: X = posição final do arco Z = posição final do arco

R = valor do raio

I = coordenada do centro do arco K = coordenada do centro do arco F = avanço de trabalho (opcional)

(69)



Função G03 - Interpolação circular (raio) –

Sentido ANTI-HORÁRIO



Esta função executa operação de usinagem de

arcos pré-definidos através de uma

movimentação apropriada e simultânea dos

eixos.

Sintaxe:

G3 X_ _ _ Z_ _ _ R_ _ _ F_ _ _ ; Ou

G3 X_ _ _ Z_ _ _ I_ _ _ K_ _ _ F_ _ _ ; onde: X = posição final do arco Z = posição final do arco

R = valor do raio

I = coordenada do centro do arco K = coordenada do centro do arco F = avanço de trabalho (opcional)

(70)

A trajetória da ferramenta é percorrida com uma orientação circular, com qualquer raio, nos sentidos horário e anti-horário, e com qualquer velocidade entre 1 a 5000

mm/min.

Algumas informações são necessárias para a programação de arcos, tais como:

- ponto final do arco, - sentido do arco,

 centro do arco (pólo)

Pode-se programar qualquer tipo de círculo, formando ou não quadrantes perfeitos:

(71)

(72)

(73)



Função G04

Aplicação: Tempo de permanência.

Entre um deslocamento e outro da ferramenta,

pode-se programar um determinado tempo de

permanência da mesma. A função G4 executa uma

permanência, cuja duração é definida por um valor

“P”, “U” ou “X” associado, que define o tempo gasto

em segundos.

A função G04 requer:

G04 X_ _ _ ; (segundos) ou

G04 U_ _ _ ; (segundos) ou

G04 P_ _ _ ; (milésimos de segundos)

(74)



Programar a produção da seguinte peça

(75)



Função G20 - Ativa programação em

polegadas.



Função G21 – Ativa programação em

milímetros

(76)



Compensação de raio de corte

Esse sistema faz com que a ferramenta considere o

contorno exato da peça.

Os deslocamentos levam em consideração a ponta

teórica da ferramenta (canto vivo) com a qual será

executado o perfil

Compensação do raio de corte calcula uma trajetória

corrigida da ferramenta, levando em consideração a

dimensão do raio e outros fatores.

(77)

 Função programada para cancelar as funções adjacentes.  G40 CÓDIGO MODAL

G40  cancela a compensação

de raio

(78)

A posição da ponta da ferramenta (lado de corte) deve ser informada na página de “Geometria de Ferramentas”  letra T

(79)



Seleciona o valor da compensação de raio

da ponta da ferramenta, estando a direita

da peça a ser usinada, vista em relação ao

sentido do curso de corte



 FUNÇÃO MODAL cancelada pela G40

G41-

Ativa compensação de raio

(DIREITA)

(80)

(81)



Seleciona o valor da compensação de raio

da ponta da ferramenta, estando a

esquerda da peça a ser usinada, vista em

relação ao sentido do curso de corte



 FUNÇÃO MODAL cancelada pela G40

G42-

Ativa compensação de raio

(ESQUERDA)

(82)

(83)



PARÂMETROS DE CORTE

AONDE:

Informações tecnológicas para

programação

RPM= rotação ( rotações por minuto) VC (S) = velocidade de corte (m/min) X= diâmetro de referência (mm)

(84)



G90  COORDENADAS ABSOLUTAS



G91  COORDENADAS INCREMENTAIS

(85)



G92  LIMITE DE ROTAÇÃO



F  AVANÇO: dado normalmente em

mm/rot , e é definido pela letra F em todos

os comandos

ex:

F0.30  a cada volta do eixo árvore haverá um deslocamento de 0,30 mm

F0.25  a cada volta do eixo árvore haverá um deslocamento de 0,25 mm

(86)



G94  Avanço em mm/min ou Pol/min



G95  Avanço em mm/rot ou Pol/rot



G96  Velocidade de corte constante

Função preferencial em um programa CNC. Ao ser

selecionada, o comando calcula em cada fase da usinagem, a rotação em função do diâmetro, isto é: a medida que o diâmetro diminui,a rotação aumenta e vice-versa.

(87)

 N050 G96 S200; (velocidade corte constante e igual a 200 m/min)  N060 G92 S2500 M03 ( limite de rotação para 2500 m/min)

exemplo

(88)



G97  ROTAÇÃO FIXA

determina uma rotação cte que se mantém inalterada até o final do processo. Normalmente aplicada em

roscamentos, furações ou em máquinas que não tenham a opção G96

EX: N050 G97 S2000 M03 mm/rot

Informações tecnológicas para programação

(89)



FUNÇÃO T

Com esta função define-se o número da ferramenta com suas respectivas dimensões em relação a X e Z

Exemplo :

T0101

T01 seleciona número da estação na torre e busca os dados da ferramenta.

01 Aciona o corretor número 1.

(90)



Ou auxiliares: abrangem os recursos da

máquina não cobertos pelas funções

anteriores . Possuem formato M2 e apenas

um código M pode ser programado em

cada bloco.

(91)



M00  Parada do programa:

causa

parada imediata do programa, refrigerante

de corte e do eixo árvore.



M01  Parada opcional do programa:

causa a interrupção na leitura do programa.

Só estará ativa se o operador acionar a

tecla localizada no painel de comando

“optional stop”

(92)



M02  Fim de programa:

usada para

indicar o fim do programa na memória do

comando.



M03  sentido anti horário de rotação

do eixo árvore:



M04  sentido horário de rotação do

eixo árvore:



M05  Desliga a rotação do eixo

árvore:

cancela M03 e M04

(93)



M08  Liga o regrigerante de corte



M09  Desliga o regrigerante de corte



M30  FIM DE PROGRAMA

(94)

Exercícios 40 1 0 0 R40 A C D B

Faça um programa CNC para dar um passe de acabamento utilizando Absolutas  X+ Z + • unidades em mm • Coordenadas absolutas •Avanço em mm/rot

• Usar ferramenta da pos. 2 com corretor 2

• Velocidade de corte constante e igual a 210 m/min, Limitado a um valor máximo de 2500 m/min

• Rotação no sentido ANTI horário. •Fluido de corte ligado

(95)

Exercícios 40 1 0 0 R40 A C D B N80 G42; N90 G01 Z0 F0.25; N100 X20 Z0; N110 G03 X100 Z-40 R40; N120 G01 X100 Z-80; N130 X102 M9; N140 G40; N140 G00 X200 Z200; N150 M30;

Faça um programa CNC para dar um passe de acabamento nas peças seguintes.

CABEÇALHO

N10 O0005 (PROGRAMA ACAB.); N20 G21 G40 G90 G95; N30 G0 X200 Z200; N40 T0202 (ACABAMENTO); N50 G96 S210; N60 G92 S2500 M3; N70 G00 X0 Z2 M08; Absolutas  X+ Z +

(96)

(97)