4. Apresentação Final

INTEGRADORA V

Universidade do MinhoEscola de Engenharia - Departamento de Engenharia Mecnica

ENGENHARIA INVERSA - TORNO CNC


Grupo 1

Regente: Prof. Joaquim BarbosaTutor: Prof. Caetano Monteiro

A52760Miguel Marques

Machado

A68592Afonso Oliveira

Baptista

A68595Stphane Jos

Costa

A68598Ins Varela

Gomes

A68628Diogo Henrique Antunes Rama

A68634Guilherme

Oliveira Capela

A68635Helena Sofia

Martins Lopes

A68643Tiago Jos Alves

Gonalves

A68661Guilherme

Botelho Simes

A68665Marta Catarina

Fernandes Pinto

Engenharia Inversa

You need to study other peoples work. Their approaches to problem solving and the tools they use give you a fresh way to look at your own work

Gary Kildall


IEEE Senior Engineer

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Anlise do funcionamento do mini-torno CNC

Fabrico de componentes

Estudo dos materiais e processos de fabrico

Verificao do dimensionamento mecnico de componentes

Estudo de softwares de comando CNC

Modelao CAD

Manual de Funcionamento

Tpicos de estudo


Anlise de contedos Estado da arte

Relatrios de anos anteriores

Catlogos de vendasDesenhos tcnicos

Manuais de fabricantes


Desenvolvimento de tarefas

Manual de Instrues de Funcionamento e

ManutenoEstado da Arte Relatrio Final

Identificao e caracterizao dos componentes do torno mecnico


1. Fuso principal

Componente Motriz4. Caixa Norton8. Fuso

11. Fuso do carro superior2. Bucha

Componente Funcional

3. Porta-Ferramentas13. Carro principal14. Carro superior22. Cabeote Fixo26. Contraponto28. Ferramenta de corte5. Barramento

Componente Estrutural

6. Cabeote Mvel9. Guias

27. Resguardo de proteo


Materiais e processos de fabrico

Elementos ProcessoComponentes (cabeote fixo e cabeote mvel) Fundio+Maquinagem

Moldes MaquinagemCaixas de machos Maquinagem

Sistemas de enchimento, distribuio e alimentao Maquinagem

Materiais Vantagens Desvantagens

Ao Boa maquinabilidade, Custo e Boas propriedades mecnicasMassa volmica elevada

Temperatura de fuso elevada

Ferro FundidoCusto, Elevado mdulo de

elasticidade eBaixa condutibilidade trmica

Massa volmica elevadaTemperatura de fuso elevada

Ligas de Alumnio Massa volmica reduzida e Temperatura de fuso baixaCusto

Liga oxidvel

Estudo do desenho e anlise dos defeitos de vazamentos anteriores

Modelao 3D dos componentes Fabrico de prottipos dos componentes

Modelao 3D final Construo de prottipos dos componentes

Projeto de fundio

Modelao 3D das caixas de machos Dimensionamento do sistema de alimentao

Construo das caixas de machos Dimensionamento do sistema de enchimento e distribuio

Construo Sistema Alimentao Simulao do conjunto no software NovaFlow&Solid

Fabr

ico

de c

ompo

nent

es


Anlise dos defeitos de vazamentos anteriores


Estudo do desenho

Prottipos das Caixas de Machos


Construo das Caixas de Machos

Caixas de Machos


Moldes


Placa Molde

Modelao 3D


Dimensionamento do sistema de alimentao

Dimensionamento dos sistemas de enchimento e distribuio

Modelao 3D dos sistemas

Simulao do processo de fundio

Simulao numrica do processo de fundio

1. Determinao dos pontos quentes da peaCabeote fixo

Regra de Heuvers Software NovaFlow&Solid





Simulao do processo de

fundio





fundio

Cabeote mvelRegra de Heuvers Software NovaFlow&Solid



2. Dimensionamento dos alimentadoresCabeote fixo

Analiticamente

Software NovaFlow&Solid

Caractersticas do alimentador

Dimetro mnimo 47.8 mm

Altura mnima 71.7 mm

Volume mnimo 0.130 dm3

Massa 0.311 kgDimensionamento

do sistema de alimentao




fundio



Altura mnima 104 mm


Massa 0.324 kg

Cabeote mvel

Analiticamente

Software NovaFlow&Solid





Massa 0.158 kg





Massa 0.123 kg





fundio






fundio

3. Dimensionamento dos canais de ataque

Dados iniciais Cabeote fixo Cabeote mvel

N de ataques 2 2

Velocidade do metal nos ataques (m/s) 1 1

Tempo de enchimento (s) 3.5 3.5

Volume (pea+alimentador) (dm3) 0.635 0.251

Caudal (dm3/s) 0.181 0.072

3691 rea de cada ataque (mm2)






fundio

Dados iniciais

rea total de ataques (cabeote fixo) 182 mm2

rea total de ataques (cabeote mvel) 72 mm2

rea total de ataques 254 mm2

4.1. Dimensionamento do canal de distribuio

Geometria do canal Trapezoidal

Base maior (mm) 24

Base menor (mm) 20

Altura (mm) 12

rea (mm2) 264

4. Dimensionamento dos canais de distribuio e de enchimento

De acordo com a equao da continuidade


4.2. Dimensionamento do canal de descida

Geometria do canal TroncocnicoDimetro menor (mm) 18Dimetro maior (mm) 24Altura (mm) 75rea mnima da seco (mm2) 254





fundio

De acordo com a equao da continuidade






fundio

Bacia de vazamento + canal de descida + canal de distribuio + canais de ataque

Alimentadores

Cabeote fixo Cabeote mvel






fundio

Simulao do processo de fundio recorrendo ao software NovaFlow&Solid

Importao geometria

sistema

Parmetros iniciais

Menu Simulao

Anlise Resultados

abertura do ficheiro .stl posicionamento dosistema gravao do ficheiroem formato .cvg

abertura do ficheiro .cvg definio dos materiais definio dos pontos devazamento e de alimentao definio dos parmetros deenchimento

simulao do processo defundio dos componentes

anlise dos resultadosobtidos

-tempo de solidificao- distribuio datemperatura ao longo doprocesso- percentagem derechupe






fundio

Resultados obtidos

Tal como esperado, verificou-se a ocorrncia de rechupe nos

alimentadores e na bacia de enchimento


Cadeia de Acionamentos da Mquina e respetivo Comando

Componente Tipo de movimentoTransmisso de

movimentoAcionamento

Comando Manual Comando Automtico

Carro Deslocamento em x Contacto Direto Alavanca/Manivela Motor de passo

rvore Rotao da pea Contacto Direto Ligao Flexvel Caixa de velocidadesMotor que permite

mudana de velocidade

Cabeote mvel

Deslocamento em z Contacto Direto Alavanca/Manivela Motor de passo


Comando automtico e anlise dos softwares CNC

Interpretao das informaes/instrues definidas no programa e controlo dos motores de passo

Transmisso das instrues/informaes (Cdigo G) placa de controlo via USB ou Wi-fi

Formulao de instrues (manualmente ou por CAM) a serem interpretadas e executadas pela mquina CNC

Utilizao de software CAM obtendo informaes do processo de fabrico do componente

Modelao do componente em Software CAD


Placa de controlo

Interpreta as informaes/instrues

definidas no programa;

Controla os motores de passo;

Permite o controlo dos dois eixos

necessrios para o funcionamento do mini-

torno:

Movimento do carro longitudinal (eixo Z)

Movimento do carro transversal (eixo X)


Software NINOS Tournage

Permite a interao CAD/CAM


Dimensionamento mecnico de componentes


Determinao da situao crtica de

maquinagem

Clculo das foras

Torneamento sem recorrer ao

contraponto

Foras totalmente suportadas pelo cabeote mvel

Reaes nas guias

Dimensionamento do motor

Situao crtica: Parmetros considerados

Material utilizado Ao ao Carbono AISI 1060 (Ao duro)

Avano (f) 0.20 mm/rot

Penetrao (Ap) 2 mm

Relao de Corte (G) 10

ngulo de posio (r) 75o

ngulo de Ataque () 14o

Velocidade de Corte (Vc) 15 m/min

Dimetro mximo maquinvel 150 mm

Fora de corte (tangencial) = 852

Fora de penetrao (axial) = 1 5 = 171

Fora de avano (axial) = 2 5 = 341


Dimensionamento do motor

Momento mximo que o motor tem que ter = 63,9 Velocidade angular mxima = 3,3 3 /

Potncia mxima que o motor deve desenvolver = 212,8


Nmero do Modelo 82zyt180- 150- 2000Binrio 716 mN.m

Potncia de sada 300WComutao Escova

Dimetro externo 82mmVelocidade 2000 rpm

Tenso 180 V

Clculo das foras

Torneamento com a utilizao de contraponto Estrutura hiperesttica

Situaes analisadasi. Torneamento sem se recorrer ao contraponto


Fc

Ff

Fap

RxB

RyB

RxA

RyA

RzA

Rtc

RxB

RyB

RxA

RyA

RzA

Rtc

Clculo das foras

Situaes analisadasii. Situao hipottica: As foras aplicadas pela ferramenta pea so suportadas pelo cabeote mvel ( exceo da fora de avano)


Clculo das foras nas guias

Foras de corte, penetrao e avano Pastilha de corte Porta-ferramentas Guias de deslizamento

i. Guia prismtica de seco reta uniforme (guia retangular)

Restrio do tipo aberta Transladao no sentido axial

Forma geomtrica mais comum

Guia retangular No permite deslocamentos em y

Guia prismticaDistribuio mais uniforme dos esforos (geralmente as

mais utilizadas


Clculo das foras nas guias

ii. Guia cilndrica sem restrio do tipo aberta

Transladao no sentido axial Momento em torno do eixo dos xx e do

eixo dos yy


Previso Inicial Se 1 Se 2 Se 3 Se 4 Se 5 Se 6 Se 7 Se 8 Se 9 Se 10 Se 11 Se 12 Se 13 Se 14 NATAL Se 15 Se 16 Se 17 Se 18 Se 19 Se 20SEMINRIO 1 - Projeto para o FabricoSEMINRIO 2 - Propriedade IntelectualApresentao MEIA-VIDAApresentao FINALEntrega Relatrio FinalDiscusso Individual do Relatrio FinalA. Anlise de ContedoB. Redao do Estado de ArteC. Fabrico do ComponenteD. Estudo dos materiais dos comp. tornoE. Estudo processos fabrico comp.F. Dimension. mecnico componentesG. Estudo cadeia cinemtica mov.H. Estudo de softwares comando CNCI. Modelao CADJ. Manual de funcionamento


Plano de Tarefas

Concretizao


Se 1

Se 2

Se 3

Se 4

Se 5

Se 6

Se 7

Se 8

Se 9

Se 10

Se 11

Se 12

Se 13

Se 14 NATAL

Se 15

Se 16

Se 17

Se 18

Se 19

Se 20

SEMINRIO 1 - Projeto para o FabricoSEMINRIO 2 - Propriedade IntelectualApresentao MEIA-VIDAApresentao FINALEntrega Relatrio FinalDiscusso Individual do Relatrio FinalA. Anlise de ContedoB. Redao do Estado de ArteC. Fabrico do ComponenteD. Estudo dos materiais dos comp. tornoE. Estudo processos fabrico comp.F. Dimension. mecnico componentesG. Estudo cadeia cinemtica mov.H. Estudo de softwares comando CNCI. Modelao CADJ. Manual de funcionamento

Evoluo face aos trabalhos anteriores

Fundio de componentes Construo da caixa de machos para o cabeote mvel; Correo do molde e da caixa de machos do cabeote fixo; Correo dos clculos efetuados para o sistema de enchimento e alimentao de ambos

os componentes; Correo da localizao do alimentador do cabeote fixo; Definio da localizao do alimentador do cabeote mvel; Elaborao de diferentes simulaes numricas para anlise de diferentes solues; Elaborao do manual de instrues para utilizao do software NovaFlow&Solid


Estado da arte Organizao e sistematizao da informao recolhida.

Clculo de esforos e dimensionamento de componentes Correo do estudo realizado para as guias do barramento; Realizao do estudo dos esforos atuantes no torno; Alterao dos parmetros de maquinagem para novo estudo dos esforos atuantes

no torno; Dimensionamento e seleo do motor


Softwares CNC e placa de controlo Estudo das plataformas de comunicao entre computador e mquina de controlo

numrico; Estudo dos softwares CNC disponveis; Estudo do software adaptado ao torno CNC - NinosTournage; Elaborao do manual de instrues para utilizao do software NinosTournage; Estudo da placa de controlo a utilizar.

Nmero do slide 1Nmero do slide 2Nmero do slide 3Nmero do slide 4Nmero do slide 5Nmero do slide 6Nmero do slide 7Nmero do slide 8Nmero do slide 9Nmero do slide 10Nmero do slide 11Nmero do slide 12Nmero do slide 13Nmero do slide 14Nmero do slide 15Nmero do slide 16Nmero do slide 17Nmero do slide 18Nmero do slide 19Nmero do slide 20Nmero do slide 21Nmero do slide 22Nmero do slide 23Nmero do slide 24Nmero do slide 25Nmero do slide 26Nmero do slide 27Nmero do slide 28Nmero do slide 29Nmero do slide 30Nmero do slide 31Nmero do slide 32Nmero do slide 33Nmero do slide 34Nmero do slide 35Nmero do slide 36Nmero do slide 37 Evoluo face aos trabalhos anterioresNmero do slide 39

4. Apresentação Final

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Transcript of 4. Apresentação Final